Leren met ChatGPT de cognitieve leerfunctie

Datum: 25 september 2023
Auteur: Ilona Mathijsen

Uitgaande van de drie leerfuncties zoals beschreven door Vermunt en Verloop (1999), te weten cognitief, affectief en metacognitief, wordt in drie blogs ingegaan op de vraag hoe ChatGPT het leren in context van elk van die functies kan ondersteunen. Wat biedt het en wat biedt het nog niet?

In deze blog aandacht voor de cognitieve leerfunctie. Dat wil zeggen het geheel aan activiteiten dat je onderneemt om de leerstof cognitief te verwerken. Hoe kan ChatGPT de cognitieve verwerking van leerstof ondersteunen?

Hiervoor is met ChatGPT geëxperimenteerd: Welke vragen zouden we ChatGPT kunnen stellen opdat ChatGPT de cognitieve leerfunctie ondersteunt en wat is de kwaliteit van de antwoorden door ChatGPT? Dit is gedaan door bij  de volgende twee verschillende leerdoelen vragen te stellen die zowel vanuit de student als vanuit de docent gesteld kunnen worden:

  1. Kennis verwerven over leertheorieën (bijvoorbeeld relevant voor leraren in opleiding) zodanig dat studenten inzicht hebben in kenmerken van leertheorieën en de verschillen tussen theorieën, aspecten van leertheorieën herkennen in onderwijssituaties, en één of meerdere lessen kunnen ontwerpen passend bij één of meerdere leertheorieën.
  2. Differentiëren van machtsfuncties (wiskunde voortgezet onderwijs) waarbij leerlingen niet alleen een functie kunnen differentiëren maar ook begrijpen dat de gedifferentieerde functie de helling van de raaklijn representeert, machtsfuncties kunnen tekenen en herkennen aan hun vorm, het bereik en het domein van machtsfuncties kunnen bepalen en ook begrijpen dat daar waar de afgeleide gelijk is aan 0 een machtsfunctie niet stijgt of daalt (en dus sprake is van een top, een dal ofwel een maximum of minimum).

Kan ChatGPT dus helpen bij het verwerven van kennis over leertheorieën (leerdoel 1) of bij het verweven van de vaardigheid van het differentiëren van machtsfuncties (leerdoel 2)?

Allereerst volgen  voorbeelden van prompts – vragen of commando’s te stellen of voor te leggen in de chat met ChatGPT – passend bij verschillende cognitieve activiteiten. Vervolgens wordt de kwaliteit van de antwoorden door ChatGPT besproken en volgt een antwoord op de vraag wat ChatGPT biedt in de ondersteuning van de cognitieve leerfunctie. Daarna volgt een bespreking van beperkingen en voorwaarden en de blog eindigt met aandacht voor de rol van de docent.

Voorbeelden van prompts

Vermunt en Verloop (1999) hebben het bij de cognitieve leerfunctie over de volgende activiteiten: relateren, analyseren, concretiseren, memoriseren, kritisch verwerken en selecteren. Als we chatGPT vragen naar voorbeelden waarmee het de cognitieve verwerking van leerstof kan ondersteunen dan, zegt het bijvoorbeeld te kunnen voorzien in aanvullende uitleg en gepersonaliseerde instructie, in antwoorden op vragen, in oefeningen en quizzen. Het benadrukt dus vooral de vorm van de interactie (instructie, antwoorden, oefeningen) en zegt daarbij af te kunnen stemmen op de behoeften en kenmerken van een student. Wij zijn vooral benieuwd naar hoe chatGPT dan in die instructie, oefening en quizzen voorziet in de ondersteuning van de cognitieve leerfunctie. Voor elk van de twee  eerder gepresenteerde twee leerdoelen staan in onderstaande tabel voorbeelden van (uitgeteste) prompts zoals studenten of docenten die zouden kunnen invoeren in context van de betreffende cognitieve activiteit.

Cognitieve activiteit en de definitie volgens Vermunt en Verloop (1999)

Leerdoel: Leertheorieën

Leerdoel: Differentiëren

Relateren/structureren

Het leggen van verbanden tussen verschillende delen van de leerstof, tussen de delen en het geheel, tussen nieuwe informatie en voorkennis.

Student: Wat is het verschil tussen cognitivisme en behaviourisme?

Docent (maar ook student): Beschrijf een onderwijsleersituatie die gebaseerd is op zowel het behaviourisme als het cognitivisme, verwijs niet expliciet naar deze theorieën maar doe dat subtiel. Ik wil deze beschrijving aan studenten voorleggen met de vraag of zij de principes van beide leertheorieën herkennen.

Of: maak een conceptmap van leertheorieën.

Student: Ik snap niet dat de afgeleide van een functie iets te maken heeft met de helling (gevolgd door: kun je dit ook laten zien?)

Docent: Hoe kan ik leerlingen laten zien inzien dat de afgeleide van een functie de helling van de raaklijn op elk punt op de grafiek van die functie geeft

Analyseren

Een groter geheel opsplitsen in de delen waaruit het is samengesteld, stap voor stap uitzoeken welke verschillende aspecten van een probleem, gedachtegang of theorie te onderscheiden zijn.

Student: Geef een gedetailleerde analyse van sociaal constructivisme.

Student: Wat voor een vorm heeft de functie X tot de macht -2 en kun je een tabel maken met gehele waarden van x tussen -3 en 3? Of bijvoorbeeld: kun je me stap voor stap uitleggen hoe ik de functie 3x^4 – 3x^-3 differentieer?

Concretiseren/toepassen

Het vormen van concrete beelden uit abstracte informatie, gebaseerd op verschijnselen die men kent. En het gebruiken of toepassen van verworven kennis te gebruiken. In essentie komt deze categorie neer op het zoeken naar “externe” relaties van de leerstof: het zoeken naar de relevantie.

Student: Projectgebaseerd leren kan kenmerken hebben van het behaviourisme, het cognitivisme en het sociaal constructivisme, licht dit toe (gevolgd door bijvoorbeeld: Geef een voorbeeld project vanuit die drie theorieeën toegepast in het MBO bij een administratieve opleiding).

Student: Geef een voorbeeld van de functie x^3 of geef een voorbeeld van een vraag waarbij het nodig is de functie x^3 te differentiëren (gevolgd door) kun je me zo’n vraag stellen om te zien of ik het kan toepassen?

Docent: Geef verschillende vragen waarbij studenten machtsfuncties moeten differentiëren en varieer per vraag in de toepassingscontext (gevolgd door bijvoorbeeld: Doe datzelfde maar dan voor vragen die het relevant maken om een maximum of minimum te berekenen).

Memoriseren/Herhalen

Het onthouden van de leerstof door deze te herhalen en ermee te oefenen.

Herhalen kan zonder gebruik van AI kan plaatsvinden. Echter het is ook de moeite waard om chatGPT bijvoorbeeld te vragen naar manieren die werken bij het onthouden of om te vragen naar toetsvragen (om mee te kunnen oefenen) gevolgd door feedback op de antwoorden:

Student: Hoe kan ik het makkelijkst onthouden wat de kenmerken zijn van de drie leertheorieën: behaviourisme, cognitivisme en sociaal constructivisme?

Student: Hoe kan ik het makkelijkst onthouden wat de regel is bij het differentiëren van machtsfuncties?

Student: geef me drie toetsvragen over leertheorieën. Gevolgd door: antwoord op vraag 1 is…. Toch?

Geef me vijf opdrachten waarin ik/waarmee mijn leerlingen kunnen oefenen met…

Gevolgd door: het antwoord op .. is… toch?

Kritisch verwerken

Meedenken met auteurs, docenten en medestudenten, het trekken van eigen conclusies op basis van feiten en argumenten, in plaats van zomaar alles te accepteren wat wordt gezegd of geschreven

Kritisch verwerken vereist een afzetpunt/een derde perspectief waartegen informatie afgezet kan worden. Dit kan bijvoorbeeld door in de interactie met chatGPT een ‘derde’ bron te introduceren (naast dus AI en de gebruiker).

Student: Je zei eerder dat ik het behaviourisme het beste kan onthouden aan het woord reactie. Maar volgens het boek dat wij gebruiken vindt Skinner niet de stimulus of de response persé belangrijk maar benadrukt hij de consequentie (de reinforcer of bekrachtiger). Hoe zit dat?

OF: In Nederland hebben we veel discussie over het gebruik van het directe instructiemodel. Ik snap die discussie niet zo, leg eens uit.

Over het differentiëren van machtsfuncties bestaat weinig ‘discussie’. Eventueel is een derde perspectief in te brengen door voor één opgave twee antwoorden in te voeren en te vragen welke goed is.

Selecteren

Het maken van een onderscheid tussen hoofd- en bijzaken. Het reduceren van veel informatie tot de kern.

Student: Vat het volgende artikel / stuk tekst (over constructivisme) samen of: maak een concept map van de belangrijkste resultaten en conclusies uit het volgende artikel.

Niet echt van toepassing.

Hoe kan chatGPT de cognitieve verwerking ondersteunen?

Uitgaande van de antwoorden waarmee chatGPT komt, blijkt dat het kan ondersteunen in cognitieve leerfuncties met prompts waarin de gebruiker vraagt naar in het bijzonder:

  • Verschillen/overeenkomsten/verbanden tussen concepten, begrippen, aanpakken etc.
  • Voorbeelden ook in de toepassing met ook de mogelijkheid om te vragen naar oefeningen (met ook het verzoek om die te vergemakkelijken of juist moeilijker te maken)
  • Toelichtingen, uitleg of een analyse bij een begrip, een idee, een principe etc.
  • Selectie en samenvatting

Een student doet dat vanuit de behoefte meer te willen weten; een docent om zijn aanpak te verrijken met voorbeelden (van uitleg of toepassingen), om extra materiaal te verkrijgen (voorbeeldopgaven, (toets) vragen). Daartoe moet je als gebruiker duidelijke prompts invoeren. Een vraag naar bijvoorbeeld opdrachten om mee te oefenen (memoriseren/herhalen) in context van leertheorieën gaf in eerste instantie een opsomming van soorten opdrachten (presentatie, boekbespreking), in plaats van opdrachten die op dat moment in de interactie gelegenheid biedt om kennis toe te passen. En een open prompt als ‘ik snap niets van leertheorieën, hoe kun je me helpen?’ een antwoord geeft dat aanleiding biedt voor mooie vervolgvragen/prompts.

En dat het gepersonaliseerd en adaptief is, is evident immers elke gebruiker zal een eigen prompt invoeren naar eigen behoefte en daarmee input krijgen die hij of zij nodig heeft.

Wat zijn voorwaarden voor gebruik of beperkingen van ChatGPT?

Het leerdoel  over leertheorieën is makkelijker om uit te werken in prompts dan het wiskunde leerdoel. Dat komt mede omdat de inhoud / de informatie over leertheorieën meer talig is. Zo moet je als gebruiker al weten dat het symbool ^ staat voor machtsverheffen. ChatGPT zelf representeert machtsfuncties met gebruik van superscript, dus bijvoorbeeld X5, terwijl je als gebruiker – afhankelijk van de interface –  het ^ moet gebruiken. En op de vraag ‘ik snap niets van machtsfuncties en het differentiëren ervan, kun je me helpen?’ vergt het lezen van het antwoord waarschijnlijk te veel kennis om het te kunnen begrijpen. Toepassing van ChatGPT in de wiskunde-les kan, maar gaat in context van dit leerdoel het beste gepaard met  in dit geval een grafische tool waarmee bijvoorbeeld functies getekend kunnen worden. Een tool waarmee je zowel interacteert en die ook iets kan laten zien (bijvoorbeeld tekenen etc.) op een manier die in de wiskunde gebruikelijk is, lijkt nog niet te bestaan.

Zoals eerder gezegd, zegt ChatGPT zelf dat het de cognitieve verwerking van leerstof kan ondersteunen door te voorzien in aanvullende uitleg en gepersonaliseerde instructie, in antwoorden op vragen, in oefeningen en quizzen. Dat is inderdaad precies wat het doet, maar het is dus de kunst van de gebruiker om de juiste prompt in te voeren opdat het antwoord ook helpend is voor de cognitieve verwerking.

Naast bovenstaande is het advies om altijd ook het kritisch verwerken van de output als cognitieve activiteit  te ondernemen. Het stellen van vragen aan ChatGPT is slechts stap één, het duiden van de antwoorden dient daar logischerwijs op te volgen, anders vindt er geen verdere cognitieve verwerking plaats. Daarbij is het van belang om de output ook te checken bijvoorbeeld door het te vergelijken met een oorspronkelijke, primaire bron of (bijvoorbeeld studiemateriaal, artikelen etc.). Want zoals ChatGPT zelf zegt:

Het is belangrijk om te onthouden dat hoewel ChatGPT in deze opzichten nuttig kan zijn, het een hulpmiddel is dat het best wordt gebruikt in combinatie met andere studiemethoden en onder begeleiding van een leerkracht of tutor. Het kan ook belangrijk zijn om de informatie die door AI wordt verstrekt te controleren op nauwkeurigheid en volledigheid.

Rol van de docent

Studenten gebruiken ChatGPT. Een overdenking waard is in ieder geval de vraag in welke opzichten je het gebruik ervan door studenten als docent wilt volgen, sturen of misschien wel stimuleren?

Kritisch gebruik

Als studenten ChatGPT inzetten vanuit gemak, dan is dat weinig wenselijk vanuit een cognitief perspectief. Het overlaten van cognitieve activiteiten aan ChatGPT, en het enkel copy-pasten van de antwoorden, maakt de gebruiker niet slimmer. Het gesprek en een instructie over hoe je ChatGPT kritisch gebruikt, is een aanbeveling. En dit werkt waarschijnlijk beter wanneer ChatGPT ook toegepast en ervaren wordt, in plaats van bijvoorbeeld een algemene droge instructie.

Didactisch gebruik

Als studenten ChatGPT gebruiken voor de cognitieve verwerking van leerstof, dan heeft de docent een belangrijke rol. Aan de voorkant als het gaat om instructie over goede en geschikte prompts. De wijze waarop studenten prompts invoeren zegt mogelijk ook iets over hun begrip van de leerstof. Dus het laten bijhouden van een ‘logboek’ (met vragen en antwoorden) is wellicht handig.

En tijdens het werken met ChatGPT of kort nadat ChatGPT gereageerd heeft, kan de docent een rol pakken in het duiden van de antwoorden. Als studenten de antwoorden van ChatGPT niet begrijpen, dan kan bijvoorbeeld voorzien worden in extra uitleg. In het lesontwerp kan ook een getrapte oefening bedacht worden, zeker wanneer de leerstof uitnodigt tot verschillende conclusies of  antwoorden op een vraag. Dus bijvoorbeeld studenten eerst aan ChatGPT de vraag laten stellen naar voorbeelden van toepassingen, van levensechte situaties waarmee een concept of begrip wordt geïllustreerd. Om daarna in de les de verschillende uitkomsten van ChatGPT met elkaar te vergelijken worden: welk antwoord van ChatGPT is de beste illustratie van het concept?

Vergelijk het ook met de afweging synchroon – asynchroon: wat doen de studenten tegelijkertijd en wat doen ze in eigen tijd? Dus wat doen studenten al of niet tijdens de les met ChatGPT en wat doen ze er in eigen tijd mee, hoe kom je daarop terug en hoe stem je dat goed op elkaar af?  In contact met studenten het over de antwoorden hebben is in elk geval relevant voor het kritisch gebruik van ChatGPT, voor het voorkomen van misconcepties en voor het kritisch cognitief verwerken van de leerstof.

Up-do-date blijven?

Ontvang onze nieuwsbrief

Schrijf je in
0 reacties

Een reactie versturen

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *