
Multimedia kunnen het leerproces van lerenden ondersteunen en aanzienlijk verbeteren door in te spelen op verschillende leerstijlen, de betrokkenheid te vergroten en een dieper begrip te bevorderen via verschillende theoretische kaders. Als introductie tot dit onderwerp is het artikel van Basten Berg (2023) een aanrader. Hij verduidelijkt in zijn blogbericht dat de cognitieve theorie van multimedialeren gericht is op het verklaren van de processen die plaatsvinden in de hoofden van leerlingen tijdens het betekenisvol leren met behulp van multimedia-instructie. Multimedia worden gedefinieerd als het gebruik van zowel woorden als afbeeldingen, wat betekent dat het zowel verbale als visuele elementen omvat. Deze theorie heeft belangrijke implicaties voor het ontwerp van instructiemateriaal. Het streeft ernaar het leren via multimedia te vergemakkelijken en benadrukt vooral het belang van het voorkomen van cognitieve overbelasting bij leerlingen. Zie: https://eenmeesterinleren.nl/cognitieve-multimediatheorie/
De exponentiële toename van media in het onderwijs en de samenleving maken het oordeelkundig gebruik van deze leermiddelen niet gemakkelijk voor de leerkracht en dan zijn de principes die Mayer aanbrengt met zijn ‘Cognitive Theory of Multimedia Learning’ een zeer waardevol instrument om gepaste keuzes te maken bij het ontwerpen van instructie. Deze conclusie moeten we nemen op basis van de vele mislukkingen die vorige eeuw gepaard gingen met de introductie van nieuwe media in het onderwijs. Het is steeds een terugkerend patroon dat zich herhaalt van enthousiasme bij de introductie van het medium gevolgd door weinig effecten op de alledaagse klaspraktijk. Niet alleen het gebrek aan een gepaste mediadidactiek om de nieuwe media te integreren in het instructieproces vormden een barrière maar ook de kosten die gepaard gingen met aanschaf en onderhoud van de media en de hardware. Andere belemmeringen waren de weerstand van leraren tegen verandering en systemische valkuilen zoals organisatiestructuren.
Zie: An, Y. (2021). A history of instructional media, instructional design, and theories. International Journal of Technology in Education (IJTE), 4(1), 1-21. https://doi.org/10.46328/ijte.35
Korte biografie van R.E. Mayer
Richard E. Mayer (geboren in 1947) is een Amerikaanse onderwijspsycholoog en hoogleraar psychologie aan de University of California, Santa Barbara (UCSB), waar hij sinds 1975 werkzaam is. Hij behaalde een doctoraat in de psychologie aan de University of Michigan (1973) en was gasthoogleraar psychologie aan de Indiana University (1973–1975). Zijn onderzoek is gericht op de toepassing van de leerpsychologie in het onderwijs met als voorbeelden projecten over multimedia leren, computerondersteund leren en computerspellen voor leren. Zijn onderzoek bevindt zich op het snijvlak van cognitie, instructie en technologie, met een focus op hoe mensen te helpen leren op manieren zodat ze wat ze hebben geleerd kunnen overbrengen naar nieuwe situaties.
Zijn bekendste bijdrage aan het vakgebied van de onderwijspsychologie is de ‘Cognitive Theory of Multimedia Learning’. Hij ontving in 2000 de E. L. Thorndike Award voor carrièreprestaties in de onderwijspsychologie en won in 2008 de Distinguished Contribution of Applications of Psychology to Education and Training Award van de American Psychological Association. Hij werd gerangschikt als de meest productieve onderwijspsycholoog ter wereld in de periode 1997-2001.
Zie: https://psych.ucsb.edu/people/faculty/richard-mayer
https://en.wikipedia.org/wiki/Richard_E._Mayer
Kernpunten uit de Cognitive Theory of Multimedia Learning (CTML)
De cognitieve multimediatheorie van Richard Mayer komt uit 1998 en bouwt voort op andere theorieën zoals Baddeley’s model van de werking van het geheugen, de Dual-coding theory van Allan Paivio, de Cognitive load theory van John Sweller en de grondassumptie van het cognitivisme waarin vooropstaat dat lerenden zelf actief hun kennis construeren. De cognitieve multimediatheorie brengt deze theorieën samen en beschrijft op basis daarvan effectieve multimedia principes waarmee de overbelasting van het werkgeheugen voorkomen kan worden. Hierdoor wordt effectiever geleerd en verhogen de leerresultaten. Deze principes zijn volgens Valcke uitgebreid onderzocht en blijken – zeker voor natuurwetenschappelijke kennisdomeinen- geldig te zijn.
Zie: M. Valcke (2018), Onderwijskunde als ontwerpwetenschap. Van leren naar instructie. Deel 1. Acco, Leuven/Den Haag, p.371-379.
CTML is volgens Mayer gecentreerd op het idee dat leerlingen proberen om zinvolle verbindingen te maken tussen woorden en plaatjes en dat ze dieper leren dan ze met alleen woorden of plaatjes zouden kunnen. Volgens CTML is een van de belangrijkste doelen van multimedia-instructie om de leerling aan te moedigen om een coherente mentale representatie te maken van het gepresenteerde materiaal. De taak van de leerling is om het gepresenteerde materiaal als actieve deelnemer te begrijpen en uiteindelijk nieuwe kennis te construeren.
Volgens de ‘dual-coding’ theorie beschikt het werkgeheugen over twee kanalen: het auditieve en het visuele kanaal. De tweede aanname betreft de ‘cognitive load’ theorie die stelt dat elk subsysteem van het werkgeheugen een beperkte capaciteit heeft. Als derde aanname gebruikt Mayer de ‘active processing’ theorie uit het constructivisme om aan te geven dat lerenden kennis op zinvolle manieren construeren wanneer ze aandacht besteden aan het relevante materiaal, het organiseren in een coherente mentale structuur en het integreren met hun voorkennis.
CTML hanteert een drieledige opslagstructuur in het geheugen dat bestaat uit sensorisch geheugen, werkgeheugen en langetermijngeheugen. Het sensorisch geheugen stelt de lerende in staat om nieuwe informatie waar te nemen. Het werkgeheugen is de cognitieve structuur waarin we bewust informatie verwerken, en het langetermijngeheugen is de cognitieve structuur die onze kennisbasis opslaat. We zijn ons alleen bewust van informatie in het langetermijngeheugen wanneer deze is overgebracht naar het werkgeheugen. Het werkgeheugen besteedt aandacht aan, of selecteert informatie uit het sensorisch geheugen voor verwerking en integratie. Als er gesproken wordt over cognitieve belasting dan wordt daarmee bedoeld de totale hoeveelheid inspanning die het werkgeheugen levert. Er bestaan drie soorten cognitieve belasting:
- Intrinsic load; Dit is de belasting die voortkomt uit de moeilijkheidsgraad van een taak. Deze belasting is onvermijdelijk maar wel beïnvloedbaar door de leraar.
- Germane load; dit is de belasting die voortkomt uit het aanpassen en creëren van denkschema’s ofwel, het leren zelf. Deze belasting is zeer wenselijk, het gaat immers over leren zelf.
- Extraneous load; dit is de belasting die niet gerelateerd is aan leren. Deze belasting is niet wenselijk voor leren. Het is de taak van de leraar om deze belasting zoveel mogelijk te beperken.
Volgend schema bevat een voorstelling van hoe het geheugen werkt volgens CTML. Zie: Mayer, R. E. (2008). Applying the science of learning: Evidence-based principles for the design of multimedia instruction. American Psychologist, 63(8), 760–769. https://doi.org/10.1037/0003-066X.63.8.760
Mayer stelt dat er ook vijf vormen van representatie van woorden en afbeeldingen zijn die voorkomen als informatie door het geheugen wordt verwerkt. Elke vorm vertegenwoordigt een bepaalde fase van verwerking in het model van de drie geheugenopslagplaatsen. De eerste vorm van representatie zijn de woorden en afbeeldingen in de multimediapresentatie zelf. De tweede vorm is de akoestische representatie (geluiden) en iconische representatie (beelden) in het sensorisch geheugen. De derde vorm zijn de geluiden en beelden in het werkgeheugen. De vierde vorm van representatie zijn de verbale en picturale modellen die ook in het werkgeheugen worden aangetroffen. De vijfde vorm is voorkennis, of schema’s, die in het langetermijngeheugen worden opgeslagen.
Zie: Serhat Kurt (2024), Mayer’s principles of multimedia learning. https://educationaltechnology.net/mayers-principles-of-multimedia-learning/
S.D. Sorden (2016 ), The cognitive theory of multimedia learning. https://www.researchgate.net/publication/267991109_The_Cognitive_Theory_of_Multimedia_Learning
Ontwerpprincipes voor multimediale instructie
Mayer stelt twaalf ontwerpprincipes of richtlijnen voor waaraan multimediapresentaties of digitale leermiddelen (alle leermiddelen waarbij tekst, afbeeldingen of geluid worden gebruikt) volgens hem moeten voldoen om een optimaal leereffect te bereiken. Op volgende websites is een bondig overzicht toegelicht van deze ontwerpprincipes. Zie: https://ictindeles.nl/cognitieve-multimedia-principes/
B.Berg (2023), Cognitieve multimediatheorie van Richard Mayer. https://eenmeesterinleren.nl/cognitieve-multimediatheorie/#foo3
Op YouTube tref je een lezing van Richard Mayer over CTML en drie filmpjes waarin de principes helder worden uitgelegd.
https://www.youtube.com/watch?v=Uk3eNZaywqM Deel 1 (5 principes over ‘extraneous load’)
https://www.youtube.com/watch?v=Z3YeLri6J1U Deel 2 (3 principes over ‘intrinsic load’)
https://www.youtube.com/watch?v=cGYDuANOPQ8 Deel 3 (4 principes over ‘germane load’)
https://www.youtube.com/watch?v=AJ3wSf-ccXo lezing door R. Mayer (Harvard, 2014)
Principe 1 : Het multimedia principe (multimedia principle)
Lerenden leren beter wanneer ze tekst en afbeeldingen te zien krijgen dan wanneer alleen tekst wordt gebruikt.
Tips:
- Gebruik een mix van tekst en afbeeldingen.
- Gebruik visuele elementen om belangrijke punten te illustreren.
- In plaats van afbeeldingen te gebruiken om het gebruiken, controleer je of de visuele elementen de betekenis verduidelijken of het begrip vergroten.
Principe 2: Het ruimtelijk nabijheidsprincipe (spatial contiguity principle)
Lerenden leren beter wanneer woorden en afbeeldingen die samen horen dichter bij elkaar worden afgebeeld op het scherm of op het blad dan wanneer ze verder van elkaar staan.
Tips:
- Houd tekst en afbeeldingen dicht bij elkaar in het frame.
- Plaats feedback naast de relevante vragen of antwoorden.
- Zorg ervoor dat instructies op hetzelfde scherm worden weergegeven als een activiteit.
Principe 3: Het tijdelijk nabijheidsprincipe (temporal contiguity principle)
Lerenden leren beter wanneer woorden en afbeeldingen die samen horen tegelijkertijd worden afgebeeld op het scherm of op het blad dan wanneer ze na elkaar worden getoond.
Tips:
- Zorg ervoor dat voice-overs worden getimed met visuals of animaties.
- Plaats gerelateerde tekst en afbeeldingen op hetzelfde scherm.
Principe 4: Het modaliteitsprincipe (modality principle)
Lerenden leren beter wanneer beeldmateriaal is verrijkt met audio dan met tekst.
Tips:
- Probeer je tekstgebruik te beperken. Vertrouw in plaats daarvan op visuals, afbeeldingen en voice-overs.
- Gebruik tijdens een gesproken presentatie met visuals alleen tekst om stappen op te sommen of aanwijzingen te geven.
Principe 5: Het coherentieprincipe (coherence principle)
Lerenden leren beter wanneer alle overbodige elementen (woorden, afbeeldingen, geluiden) worden weggelaten uit het leermateriaal. Daardoor kunnen de lerenden beter focussen op de essentie.
Tips:
- Voeg alleen afbeeldingen, tekst of verhalen toe als ze relevant zijn en de leerdoelen ondersteunen.
- Vermijd het gebruik van achtergrondmuziek.
- Gebruik eenvoudige diagrammen en infographics.
Principe 6: Het redundantieprincipe (redundancy principle)
Gedrukte woorden toevoegen leidt niet tot betere leerresultaten wanneer er al beeldmateriaal en gesproken woorden aangeboden worden.
Tips:
- Gebruik afbeeldingen of tekst om gesproken presentaties aan te vullen. Gebruik nooit beide tegelijkertijd.
- Minimaliseer het gebruik van tekst op het scherm in gesproken presentaties. Concentreer u in plaats daarvan op afbeeldingen.
Principe 7: Het signaliseringsprincipe (signalling principle)
Lerenden leren beter wanneer er verbale (titels, signaalwoorden enzovoort) en visuele (pijlen enzovoort) aanwijzingen zijn voor de organisatie van het (belangrijkste) materiaal.
Tip:
- Benadruk belangrijke punten met pijlen, tekstballonnen, markeringen of vetgedrukte tekst.
Principe 8: Het segmenteringsprincipe (segmenting principle)
Lerenden leren beter wanneer ze de les op hun eigen tempo in verschillende stappen kunnen doorlopen dan wanneer het één doorlopend geheel is.
Tips:
- Organiseer content in beheersbare, samenhangende, kleine stukjes.
- Zorg dat geen enkele les, module of dia te veel informatie bevat.
- Laat gebruikers het tempo van de instructie bepalen met volgende knoppen of snelheidsregelaars.
Principe 9: Het voortrajectprincipe (pre-training principle)
Lerenden leren beter wanneer ze vooraf al vertrouwd zijn met de namen en de eigenschappen van de belangrijkste concepten die in het lesmateriaal aan bod komen.
Tips:
- Ontwikkel een introductiemodule om de belangrijkste concepten uit te leggen voordat je met het hoofdprogramma begint.
- Overweeg om een spiekbriefje met termen en definities voor te bereiden om de cursus te begeleiden.
- Zorg ervoor dat studenten weten hoe ze de benodigde tools moeten gebruiken om taken binnen de cursus uit te voeren.
Principe 10 : Het personaliseringsprincipe (personalization principle)
Lerenden leren beter van multimediaal materiaal wanneer alledaagse spreektaal wordt gebruikt in plaats van formeel taalgebruik.
Tips:
- Gebruik toegankelijke, alledaagse taal in uw content.
- Houd rekening met de demografie van uw doelgroep en pas uw taalgebruik hierop aan.
Principe 11: Het stemprincipe (voice principle)
Lerenden leren beter wanneer ze een vriendelijke menselijke stem horen in plaats van een robotachtige stem.
Tips:
- Vertel uw eigen audiocontent of gebruik een professionele voice-over.
- Als u het zelf doet, zorg dan dat u een microfoon van hoge kwaliteit hebt en gebruik audiobewerkingssoftware.
Principe 12 : Het afbeeldingsprincipe (image principle)
Lerenden leren niet noodzakelijk beter wanneer de afbeelding van de spreker op het scherm wordt toegevoegd.
Tips:
- Overweeg om in eerste instantie talking head-video’s te gebruiken om verbindingen te ontwikkelen en vertrouwen op te bouwen.
- Selecteer daarna relevante en betekenisvolle afbeeldingen die aansluiten bij de instructieve inhoud.
In volgend schema ordenen we de 12 principes in de drie categoriën van cognitieve belasting: extraneous load, intrinsic load en germane load.
Zie: Mayer’s 12 Principles of Multimedia Learning. https://www.digitallearninginstitute.com/blog/mayers-principles-multimedia-learning
https://lxdlearningexperiencedesign.com/learning-theory/cognitive-theory-of-multimedia-learning/
In Didactief publiceerde Paul Kirschner een artikel ‘Zo gebruik je multimedia goed’ (2022) met aanwijzingen voor leraren om het leerproces van leerlingen te verbeteren. Zie: https://didactiefonline.nl/blog/paul-kirschner/zo-gebruik-je-multimedia-goed
CTML: een terug- en vooruitblik door R. Mayer
In een recent en boeiend artikel getuigt Richard Mayer over zijn professionele gedrevenheid om te begrijpen hoe betekenisvol leren werkt en deze levenslange zoektocht de theorie CTML heeft opgeleverd. Het essay verschaft inzicht in het lange traject dat doorlopen is in de theorie ontwikkeling, de andere theorieën die aan de basis liggen van CTML en het vele empirisch onderzoek dat de evidentie van de principes bevestigt. Sommige van de ontwikkelingen in CTML zijn bevorderd door ontwikkelingen in onderwijstechnologie waaronder instructievideo’s, animatietechnieken, ‘immersive virtual reality’ en educatieve games, maar het was niet de bedoeling van Mayer om onderwijstechnologie te bestuderen. In feite begon de theorie met het bestuderen van het leren van gedrukte tekst en illustraties op papier, en heeft de focus altijd gelegen op hoe je effectieve instructie kunt ontwerpen met woorden en afbeeldingen. Kortom, de focus ligt op hoe je mensen kunt helpen ‘academische inhoud’ te leren in plaats van op de mogelijkheden van de nieuwste onderwijstechnologieën.
Zie: Mayer, R.E. (2024), The Past, Present, and Future of the Cognitive Theory of Multimedia Learning. Educ Psychol Rev 36, 8. https://doi.org/10.1007/s10648-023-09842-1
Hoe kunnen we lesgeven zodat mensen wat ze hebben geleerd, productief kunnen gebruiken in nieuwe situaties? Voor Mayer is deze ogenschijnlijk simpele vraag over lesgeven om transfer tot stand te brengen al meer dan vier decennia een drijvende kracht in zijn lab. Zelfs wanneer een theorie een enigszins stabiele staat bereikt, zoals CTML, is er nog steeds ruimte voor verdere theorieontwikkeling. De huidige versie van CTML richt zich voornamelijk op cognitieve verwerking tijdens het leren, zoals selecteren, organiseren en integreren, als kernmechanisme, samen met aannames over de architectuur van het menselijke informatieverwerkingssysteem, beperkte capaciteit van het werkgeheugen en dubbele kanalen voor visuele en verbale verwerking.
Nieuwe richtingen binnen deze theorie hebben betrekking op de integratie van nieuwe leercomponenten die verder gaan dan deze fundamentele cognitieve processen, zoals sociale processen, affectieve processen, motivationele processen en metacognitieve processen. In de toekomst verwacht Mayer ook een toename van de onderzoeksbasis, een toename van het aantal evidence based ontwerpprincipes en een duidelijkere specificatie van randvoorwaarden voor ontwerpprincipes.
Ter illustratie kunnen we aangeven dat de 12 ontwerpprincipes die we (cfr. supra) hebben beschreven thans zijn uitgebreid tot 15 in: Mayer, R. E. (2021). Multimedia learning (3rd ed.). Cambridge University Press. We citeren dit overzicht zoals het is opgenomen in het artikel van Mayer (2024, cfr. supra).
Ter afronding van dit blogbericht citeren we uit de conclusies van Mayer’s artikel (2024, cfr. supra):