Så kan kognitionsvetenskaplig grundforskning översättas till klassrumspraktik

En grupp engelska forskare har undersökt vad som händer när resultat från kognitionsvetenskaplig grundforskning översätts till undervisning. De konstaterar att den bild som framträder är komplex och delvis motsägelsefull, men att de ändå ser ett värde i att lärare känner till de principer för undervisning som kognitionsvetenskaplig grundforskning erbjuder.

Intresset för tillämpad kognitionsvetenskap i skolan ökar. Det hävdar professor Becky Francis i förordet till den systematiska översikten Cognitive science approaches in the classroom – evidence and practice review från 2021. Enligt samma översikt ger kognitionsvetenskaplig grundforskning en del robust evidens rörande minne och lärande.

Att översätta resultat från studier genomförda av forskare i kontrollerade miljöer till praktiken i verkliga klassrum kan dock vara komplicerat, enligt Perry med kollegor (2021a) som ligger bakom översikten. En systematisk forskningsöversikt sammanställer genom en särskild metodik all tillgänglig forskning inom ett visst avgränsat område.

Perry med kollegor konstaterar att antalet studier fortfarande är litet inom många områden (2021a), och när det finns positivt stöd för tillämpningarna är de vanligtvis begränsade till vissa undervisningsämnen (ofta matematik), åldersgrupper eller läranderesultat. Ibland kan också vissa översättningar bygga på missförstånd eller förenklingar, och därför bli bristfälliga.

Perry med kollegor understryker samtidigt att detta med svårigheter att flytta kunskap från laboratorium till den verkliga världen inte bara handlar om skolan, utan är välkänt inom andra områden, inte minst inom läkevetenskapen (2021b).

Viktiga kognitionsvetenskapliga principer och undervisningsstrategier

Enligt Perry med kollegor (2021a,b) är sannolikt de viktigaste kunskaper som hämtats från kognitionsvetenskapen – framför allt kognitiv psykologi och kognitiv neurovetenskap – de som har med informationsbearbetning och minne att göra: att minnet kan delas upp i sensoriskt minne, arbetsminne och långtidsminne samt att arbetsminnet har en begränsad kapacitet. De urskiljer tre betydelsefulla principer för lärande utvecklat ur denna grundforskning:

• att inlärning förutsätter att information förs från arbetsminne till långtidsminne
• att information bearbetas i arbetsminnet
• att arbetsminnet har en begränsad kapacitet och kan bli överbelastat.

Många av de undervisningsstrategier som bygger på tillämpad kognitionsvetenskap har just med förhållandet mellan arbetsminne och långtidsminne att göra. Det kan handla om hur man kan undvika att överbelasta arbetsminnet så att elever kan behålla fokus på själva undervisningsinnehållet och hur man kan befästa lärande genom att aktivera kunskaper som finns i långtidsminnet.

Baserat på dessa principer finns ett antal undervisningsstrategier, som de brittiska forskarna undersökt. De presenteras nedan med den engelska termen och antalet undersökta studier inom parentes:

Utspritt lärande (spaced learning, 20 studier)

Utspritt lärande är en undervisningsstrategi som bygger på antagandet att elever lättare lär sig när ett undervisningsinnehåll delas upp och sprids ut över tid (till exempel över en lektion eller flera dagar eller kanske till och med veckor). Allt ska alltså inte undervisas och läras på en gång, utan undervisningen sprids ut i tiden så det blir många repetitioner och mellan dessa ägnar sig eleverna åt helt annat orelaterat undervisningsinnehåll.

Interfoliering (interleaving, 12 studier)

Interfoliering bygger på antagandet att om elever får möta likartat (men inte exakt samma) innehåll och aktiviteter, så utvecklas deras förståelse. Detta är också en form av utspritt lärande, men utspridningen handlar, till skillnad från spaced learning, om relaterat undervisningsinnehåll.

Återkallningsövningar/testbaserat lärande (retrieval practice, 21 studier)

Återkallningsövningar/testbaserat lärande bygger på antagandet att kunskap befästs genom att sådant som finns i långtidsminnet aktiveras och används. Det handlar både om hur snabbt eleverna kan återkalla en viss kunskap och hur väl denna kunskap är relaterad till annan kunskap. Det här kan tillämpas i undervisningen genom exempelvis olika typer av quiz med flervalsalternativ, sant/falskt-frågor och mind-maps.

Kognitiv belastning/avlastning (managing cognitive load, 47 studier)

Kognitiv belastning/avlastning bygger på antagandet att det är viktigt att arbetsminnet inte fylls med ovidkommande information och därigenom överbelastas. Exempel på metoder för att undvika detta är genomarbetade exempel (worked examples) där eleven löser en uppgift med utgångspunkt i en presentation av hur en likartad uppgift lösts, steg-för-steg-instruktioner (scaffolding) och kollaborativt lärande.

Scheman/mentala modeller (working with schemas, 25 studier)

Undervisning med utgångspunkt i scheman och mentala modeller är baserad på antagandet att en individs kunskap är organiserad i en sorts mentala modeller (scheman) och att kunskap utvecklas genom att ny information relateras till tidigare kunskap, varvid dessa scheman expanderas eller byggs om. Undervisningsstrategier inom detta område kan vara både problembaserat lärande och att jobba med jämförelser, analogier och begreppsundersökningar.

Multimedialt lärande, inklusive dubbel kodning (multimedia learning, including dual coding, 55 studier)

Bygger på idén att arbetsminnet kan avlastas genom att information presenteras i olika format. Dubbel kodning utgår från att arbetsminnet har två distinkta delar, där den ena tar emot och bearbetar information visuellt (synsinnet), och den andra auditivt (hörselsinnet). För att stärka minnet i undervisningen tillämpas detta genom att läraren använder både verbal och icke-verbal information, som en kombination av ord och bilder när ett nytt begrepp ska introduceras.

Förkroppsligat lärande (embodied learning, 14 studier)

Förkroppsligat lärande bygger på antagandet att kroppen och rörelse kan användas för att underlätta lärande. Elever kan lära sig lättare om de samtidigt gör något som representerar det de håller på att lära sig. Dessutom kan lärandet underlättas genom regelbunden fysisk aktivitet i skolan (inte bara på idrottslektionerna), liksom frukostklubbar och undervisning om sömnens betydelse för både inlärning och vårt allmänna välmående.

Det är positivt om lärare har kännedom om den kognitionsvetenskapliga grundforskningens principer

De kognitionsvetenskapliga perspektiv och principer som ligger bakom undervisningsstrategierna ovan, kan enligt Perry med kollegor ha betydande påverkan på elevers lärande. Därför menar forskarna att det är positivt om lärare är bekanta med dessa, även om det vetenskapliga stödet (evidensen) för många av dessa tillämpningar fortfarande är begränsat.

Att det saknas evidens behöver dock inte betyda, påtalar forskarna, att en tillämpning av en viss princip alltid skulle sakna effekt. Detta betyder bara att i de studier som ligger till grund för den här systematiska kunskapsöversikten, så finns det bara ett begränsat stöd för att de är effektiva, det vill säga att de gör någon skillnad mot om man inte tillämpat dem.

Men orsaken till det skulle kunna vara att undervisningen i de aktuella studierna är utformad på ett sätt som inte är effektivt i just de klassrum där principerna prövats. För en annan elevgrupp, med andra förkunskaper, i en annan ålder eller rörande ett annat ämne, skulle det kunna visa sig att principen har positiv effekt.

Det kan också vara så, enligt Perry med kollegor, att kombinationer av dessa tillämpningar får andra effekter. Lärare skulle exempelvis kunna kombinera vissa tillämpningar genom att

• försöka optimera aktivering av sådant som finns i långtidsminnet och använda sig av exempelvis både utspritt lärande, interfoliering och återkallningsövningar
• försöka presentera information på ett sätt som gör det möjligt att använda arbetsminnet optimalt (som kombinationer av dubbel kodning, multimedialt lärande och genomarbetade exempel)
• försöka balansera lärarledd undervisning med elevers egna perspektiv genom kombinationer av mentala modeller, kollaborativt lärande och förkroppsligat lärande.

Vilken effekt sådana kombinationer av tillämpningar kan få är enligt Perry med kollegor tämligen outforskat. Det är dock viktigt, skriver de, att mixade tillämpningar utformas med stor omsorg så att praktiken inte förlorar relationen till de underliggande kognitionsvetenskapliga principerna.

Mer forskning behövs

Perry med kollegor pekar på att det finns mycket arbete kvar att göra för att förstå hur grundläggande kognitionsvetenskapliga principer skulle kunna tillämpas på ett effektivt sätt i verkliga klassrumssituationer. En del av de tillämpningar som är gjorda är lovande, enligt forskningsöversikten, men det behövs mer forskning för att identifiera när, var och hur dessa metoder bäst kan användas (2021b, sidan 48).

Hittills, konstaterar Perry med kollegor, har evidensen för tillämpad kognitionsvetenskap i klassrummet främst fokuserat på hur elever bearbetar och minns information. De sociala, emotionella och fysiska aspekterna av kognition och lärande har getts mindre uppmärksamhet. Men enligt Perry med kollegor är dessa aspekter också viktiga att ta hänsyn till i både forskning och praktik.

Text: Ingrid Bosseldal, Lunds universitet

Källor:

Francis, B. (2021). Foreword. I T. Perry, R. Lea, C. R. Jørgensen, P. Cordingley, K. Shapiro & D. Youdell (Red.) Cognitive science in the classroom. Evidence and practice review (s. 4.). Länk till annan webbplats. Education Endowment Foundation (EEF).

Perry, T., Lea, R., Jørgensen, C. R., Cordingley, P., Shapiro, K., & Youdell, D. (2021a). Cognitive science in the classroom. Evidence and practice review. Länk till annan webbplats. Education Endowment Foundation (EEF).

Perry, T., Lea, R., Jørgensen, C. R., Cordingley, P., Shapiro, K., & Youdell, D. (2021b). Cognitive science approaches in the classroom. A review of the evidence. Länk till annan webbplats. Education Endowment Foundation (EEF).