Schema’s zijn psychologische constructen die zijn voorgesteld als een vorm van mentale representatie voor sommige vormen van complexe kennis.
Bartlett’s Schematheorie
Schema’s werden aanvankelijk in de psychologie en het onderwijs geïntroduceerd door het werk van de Britse psycholoog Sir Frederic Bartlett (1886-1969). Bij het uitvoeren van een reeks studies over het herinneren van inheemse Amerikaanse volksverhalen, merkte Bartlett op dat veel van de herinneringen niet accuraat waren, maar de vervanging inhielden van onbekende informatie door iets meer bekends. Ze bevatten ook veel gevolgtrekkingen die verder gingen dan de informatie in de oorspronkelijke tekst. Om deze bevindingen te verklaren, stelde Bartlett voor dat mensen schemata hebben, of onbewuste mentale structuren, die de algemene kennis van een individu over de wereld vertegenwoordigen. Het is via schemata dat oude kennis nieuwe informatie beïnvloedt.
Bij voorbeeld, een van Bartlett’s deelnemers las de zin “er kwam iets zwarts uit zijn mond” en herinnerde het zich later als “hij schuimde naar de mond.” Deze bevinding kon worden verklaard door aan te nemen dat de input informatie niet consistent was met enig schema van de deelnemer, en dus werd de oorspronkelijke informatie gereconstrueerd in een vorm die consistent was met één van de schema’s van de deelnemer. Het schema construct werd ontwikkeld in de periode dat de psychologie sterk werd beïnvloed door behavioristische en associationistische benaderingen; omdat het schema construct niet verenigbaar was met deze wereldbeelden, verdween het uiteindelijk uit beeld.
Minsky’s Frame Theory
In de zeventiger jaren werd het schema construct echter opnieuw geïntroduceerd in de psychologie door het werk van de computer wetenschapper Marvin Minsky. Minsky probeerde machines te ontwikkelen die mensachtige vermogens zouden vertonen (b.v. om de wereld waar te nemen en te begrijpen). Bij zijn pogingen om deze moeilijke problemen op te lossen, stuitte hij op het werk van Bartlett. Minsky concludeerde dat mensen hun opgeslagen kennis over de wereld gebruikten om veel van de processen uit te voeren die hij machinaal probeerde na te bootsen, en dat hij zijn machines daarom van dit soort kennis moest voorzien als zij ooit mensachtige vermogens wilden bereiken. Minsky ontwikkelde de frameconstructie als een manier om kennis in machines weer te geven. Minsky’s raamwerkvoorstel kan in wezen worden gezien als een uitwerking en specificatie van de schematische constructie. Hij zag de kaderkennis als een wisselwerking met nieuwe specifieke informatie uit de wereld. Hij stelde voor vaste generieke informatie voor te stellen als een frame dat bestaat uit slots die een bepaalde reeks waarden accepteren. Als de wereld geen specifieke waarde voor een bepaalde “slot” gaf, dan kon deze worden gevuld met een standaardwaarde.
Zie bijvoorbeeld de representatie van een generiek (typisch) klaslokaal in een basisschool. Het frame voor zo’n klaslokaal bevat bepaalde informatie, zoals dat het lokaal muren, een plafond, verlichting en een deur heeft. De deur kan worden gezien als een slot dat waarden accepteert als houten deur of metalen deur, maar geen waarde accepteert als een deur gemaakt van jello. Als een persoon of een machine een bepaald lagere school klaslokaal probeert voor te stellen, dan instantiëert de persoon of machine het generieke frame met specifieke informatie van het specifieke klaslokaal (b.v. het heeft een raam aan één wand, en de deur is van hout met een klein glazen paneel). Als men om een of andere reden de verlichting in het klaslokaal niet werkelijk waarneemt, kan men het verlichtingsslot vullen met de standaardaanname dat het fluorescentielampen zijn. Dit voorstel geeft een goede verklaring voor een groot aantal verschijnselen. Het verklaart bijvoorbeeld waarom men zeer verbaasd zou zijn een basisschoolklaslokaal binnen te lopen en te ontdekken dat het geen plafond heeft, en het verklaart het feit dat iemand zich zou kunnen herinneren dat een bepaald klaslokaal fluorescentielichten had terwijl dat niet zo was.
Moderne Schematheorie
Minsky’s werk in de computerwetenschap had een sterke en onmiddellijke invloed op de psychologie en het onderwijs. In 1980 werkte de cognitief psycholoog David Rumelhart de ideeën van Minsky verder uit en zette ze om in een expliciet psychologische theorie van de mentale representatie van complexe kennis. Roger Schank en Robert Abelson ontwikkelden het script construct om om te gaan met algemene kennis van opeenvolgingen van handelingen. De schematheorie verschafte verklaringen voor vele experimenten die reeds in de literatuur voorkwamen, en leidde tot een zeer grote verscheidenheid van nieuwe empirische studies. Het verschaffen van een relevant schema verbeterde begrip en herinnering van onduidelijk geschreven passages, en sterke schema’s bleken te leiden tot hoge percentages van inferentiële fouten in herinnering.
Breed versus smal gebruik van schema
In retrospect, is het duidelijk dat er een ambiguïteit is geweest in de schema theorie tussen een smal gebruik en een breed gebruik van de term schema. Bijvoorbeeld, in Rumelhart’s klassieke paper uit 1980, definieerde hij een schema als “een datastructuur voor het representeren van de generieke concepten opgeslagen in het geheugen” (p. 34). Maar hij stelde verder dat “er schema’s zijn die onze kennis over alle concepten vertegenwoordigen: die welke ten grondslag liggen aan objecten, situaties, gebeurtenissen, opeenvolgingen van gebeurtenissen, acties en opeenvolgingen van acties” (p. 34). Schemata worden dus vaak gedefinieerd als de vorm van mentale representatie voor generieke kennis, maar worden vervolgens gebruikt als de term voor de representatie van alle kennis.
Er zijn ernstige problemen met het gebruik van de term schema om te verwijzen naar alle vormen van complexe kennis. Ten eerste is er geen behoefte aan een nieuwe technische term, aangezien de gewone term kennis deze betekenis heeft. Bovendien, als de schematheorie wordt gebruikt om alle kennis te verklaren, dan faalt zij. Een aantal schrijvers heeft erop gewezen dat de schematheorie, zoals zij thans is ontwikkeld, niet kan omgaan met die vormen van kennis die geen betrekking hebben op oude generieke informatie. Zo biedt de schematheorie een verklaring voor de kennis in het langetermijngeheugen dat de staat Oklahoma recht boven de staat Texas ligt. Maar de schematheorie geeft geen verklaring voor de nieuwe voorstelling die men van een stad ontwikkelt als men er voor het eerst doorheen reist.
Daarom lijkt het het beste om de term schema in het engere gebruik te gebruiken, als de vorm van mentale voorstelling die gebruikt wordt voor generieke kennis. Als men echter het engere gebruik aanneemt, moet men aanvaarden dat schema’s slechts de geschikte representaties zijn voor een subset van kennis en dat andere vormen van mentale representatie nodig zijn voor andere vormen van kennis. Zo zijn mentale modellen nodig om specifieke niet-schematische aspecten van kennis weer te geven, zoals de indeling van een onbekende stad, terwijl naïeve theorieën of causale mentale modellen nodig zijn om kennis van causale/mechanische verschijnselen weer te geven.
Schema Theorie in Onderwijs
Richard Anderson, een onderwijspsycholoog, heeft een belangrijke rol gespeeld bij de introductie van schema theorie in de onderwijsgemeenschap. In een artikel uit 1977 wees Anderson erop dat schema’s een vorm van representatie boden voor complexe kennis en dat het construct, voor het eerst, een principiële verklaring gaf van hoe oude kennis de verwerving van nieuwe kennis zou kunnen beïnvloeden. De schematheorie werd onmiddellijk toegepast op het begrijpen van het leesproces, waar zij diende als een belangrijk tegenwicht tegen zuiver bottom-up benaderingen van het lezen. De schema-theorie benaderingen van het lezen benadrukken dat bij het lezen zowel de bottom-up informatie van de waargenomen letters die in het oog komen als het gebruik van top-down kennis om een zinvolle representatie van de inhoud van de tekst te construeren betrokken zijn.
Breed versus eng gebruik van schema’s in het onderwijs
Het probleem met het brede en smalle gebruik van de term schema dook op in het onderwijs net zoals het dat had in de cognitieve psychologie. Bijvoorbeeld, in Andersons klassieke artikel uit 1977 over schema’s in het onderwijs, neemt hij duidelijk het brede standpunt in. Hij valt de enge visie aan en zegt dat het onmogelijk is “dat mensen een schema hebben opgeslagen voor elke denkbare scène, gebeurtenissenreeks en boodschap” (p. 421), en dat “een adequate theorie moet verklaren hoe mensen omgaan met nieuwigheid” (p. 421). In een ongeveer gelijktijdig geschreven artikel (1978) stelt Anderson echter dat “een schema generieke kennis vertegenwoordigt” (p. 67), en hij hanteert systematisch de beperkte opvatting in het gehele artikel. In een artikel uit 1991 over terminologie in het onderwijs, merken Patricia Alexander, Diane Schallert, en Victoria Hare op dat de systematische ambiguïteit tussen de smalle en brede opvatting het zeer moeilijk heeft gemaakt om het gebruik van een bepaalde schrijver van de term schema in de onderwijsliteratuur te interpreteren.
Instructieve Implicaties van Schema Theorie
Een aantal schrijvers hebben instructieve voorstellen afgeleid uit de schema theorie. Zij hebben gesuggereerd dat relevante kennis zou moeten worden geactiveerd alvorens te lezen; dat leraren zouden moeten trachten voorkennis te verschaffen; en dat meer aandacht zou moeten worden gegeven aan het onderwijzen van hogere-orde begripsprocessen. Veel van deze voorstellen zijn niet nieuw, maar de schematheorie blijkt een theoretische en empirische basis te verschaffen voor instructiepraktijken die sommige ervaren leraren al uitvoerden.
Impact of Schema Theory on Education
Schema theory has provided education with a way to think about the representation of some forms of complex knowledge. Zij heeft de aandacht gevestigd op de rol die oude kennis speelt bij het verwerven van nieuwe kennis, en heeft de rol van top-down, op de lezer gebaseerde invloeden in het leesproces benadrukt.