De schema-val, over Feynman, Adler en waarom bekwaamheid het leren stillegt
Beste Lezer,
Hierbij een essay dat begon als een gesprek over een YouTube-filmpje over Feynman en ergens onderweg iets serieuzers werd. De kernvraag: waarom wordt precies datgene wat je goed beheerst, hoofd of lichaam, het moeilijkst om nog aan te passen?
Het loopt van Feynmans Braziliaanse studenten die Newton’s wetten uit hun hoofd kenden zonder er iets van te snappen, via Adler en Schopenhauer over wat lezen eigenlijk is, naar de motorische leerliteratuur van Fitts, Schmidt en Bernstein, met Beilocks onderzoek naar choking als sluitstuk. Rode draad: automatisering koopt snelheid en betaalt met traagheid van aanpassing, en of dat een probleem wordt hangt af van hoe er geoefend is, niet van bekwaamheid zelf.
Geen quickfix-toon, geen vijf-stappenplan. Gewoon de vraag wat je eigenlijk aan het doen bent als je denkt dat je iets weet, of kunt.
Benieuwd wat je ervan vindt.
Leerzame groet,
Peter Koopman
De schema-val
Waarom bekwaamheid het leren stillegt, in het hoofd en in het lijf
Richard Feynman gaf begin jaren vijftig natuurkunde aan de universiteit van São Paulo en raakte daar geïrriteerd op een manier die hij zelf later uitgebreid heeft opgeschreven. Zijn studenten kenden de wetten van Newton woordelijk uit hun hoofd, konden ze foutloos opschrijven op elk tentamen, en stonden vervolgens met de mond vol tanden zodra hij een simpele vraag stelde over gepolariseerd licht dat door een raam naar binnen viel. Ze hadden woorden opgeslagen, geen begrip. Feynman noemde dat later fragile knowledge: kennis die intact blijft zolang niemand eraan trekt en uiteenvalt zodra dat wel gebeurt.
Het ongemakkelijke van dat verhaal is niet dat het over Braziliaanse studenten in 1951 gaat. Het is dat vrijwel iedereen die iets serieus heeft gelezen dezelfde kloof in zichzelf kan aanwijzen als hij eerlijk is. Rozenblit en Keil zetten dit in 2002 in het laboratorium: vraag iemand hoe een ritssluiting werkt, of een thermostaat, en het antwoord komt er zelfverzekerd uit. Vraag daarna om het mechanisme stap voor stap op te schrijven, en het zelfvertrouwen zakt in elkaar. Zij noemden dat the illusion of explanatory depth. Je denkt te weten omdat het idee vertrouwd aanvoelt, niet omdat je het ooit hebt moeten reconstrueren.
Mortimer Adler wist dit al voordat er een naam voor bestond. In How to Read a Book (1940, herzien met Charles Van Doren in 1972) eiste hij van de lezer op het analytische niveau dat die het argument van een boek in eigen woorden kon navertellen, zonder de tekst erbij. Wie dat niet kan, heeft niet gelezen, hij heeft alleen zijn ogen laten bewegen over inkt. Schopenhauer was er kregeliger over. In zijn essay over lezen en boeken waarschuwde hij dat wie voortdurend leest en zelf niet denkt, het vermogen tot denken verliest: “das Denken mit fremdem Kopfe”, denken met andermans hoofd. Beide mannen beschrijven hetzelfde mechanisme als Feynmans Braziliaanse studenten, alleen een eeuw eerder en met minder geduld.
De remedie die daaruit volgt is intussen goed gedocumenteerd en wetenschappelijk stevig onderbouwd. Wie verwacht iets te moeten uitleggen, onthoudt en organiseert de stof beter dan wie alleen weet dat er een toets komt, zo blijkt uit het werk van Nestojko, Bui, Kornell en Bjork uit 2014, het zogeheten protégé-effect. Actief reconstrueren wat je hebt gelezen, zonder het boek erbij, werkt beter dan het nog een keer doorlezen: Roediger en Karpicke lieten dat al in 2006 zien, en Karpicke en Blunt bevestigden het in 2011 in Science met harde cijfers, een verschil van tientallen procenten in retentie na een week. Feynmans eigen schriftje, na zijn dood gevonden met op de kaft Notebook of Things I Don’t Know About, is dezelfde logica in de vorm van een dagboek: hij hield precies bij waar zijn begrip ophield, in plaats van te verzamelen wat hij al beheerste. Op zijn schoolbord stond bij zijn overlijden nog een zin die dit programma in zeven woorden samenvat: “What I cannot create, I do not understand.”
Tot zover is dit een verhaal over hoofden. Het wordt interessanter zodra je het lichaam erbij haalt, want daar speelt zich exact dezelfde val af, alleen zonder woorden.
Fitts en Posner beschreven in 1967 drie fasen van motorisch leren: een cognitieve fase waarin je bewust over elke deelbeweging nadenkt, een associatieve fase waarin de losse stukken aan elkaar groeien, en een autonome fase waarin de beweging snel, zuinig en grotendeels onbewust verloopt. Die laatste fase is waar vaardigheid woont, en het is ook waar aanpassingsvermogen sterft, tenzij er iets is ingebouwd om dat te voorkomen. Richard Schmidt gaf in zijn schema theory uit 1975 aan wat dat iets is: geen vaste, letterlijke beweging, maar een generalized motor program, een abstracte regel met invulbare parameters voor kracht, snelheid en afstand. De kern ligt vast, de parameters blijven soepel, zolang de situatie binnen de grenzen van dat schema past. Buiten die grenzen breekt het systeem, of het moet zichzelf reorganiseren, en dat gaat traag en pijnlijk vergeleken met de vloeiendheid van het automatisme zelf.
Nikolai Bernstein zag hetzelfde probleem van de andere kant. Een lichaam heeft te veel bewegingsvrijheidsgraden om ze elke keer opnieuw te berekenen, dus bevriest het brein een deel daarvan tot routine, zijn degrees of freedom problem. Zijn tegengif heette repetition without repetition: niet dezelfde beweging blind herhalen, maar telkens hetzelfde probleem oplossen onder net iets andere omstandigheden. Shea en Morris bewezen in 1979 waarom dat werkt: willekeurig geordende, afgewisselde oefensessies presteren tijdens het trainen zelf slechter dan geblokte herhaling, maar leveren op langere termijn en bij transfer naar nieuwe situaties juist betere resultaten op. Contextual interference effect heet dat verschijnsel, en het is de motorische tweelingbroer van de protégé- en testeffecten hierboven. Dezelfde desirable difficulty, andere spiergroep.
De rigiditeit die zowel Feynmans studenten als een stramme sporter vertonen, is dus geen natuurwet van bekwaamheid zelf. Het is een gevolg van hoe er geoefend is. Geblokte, herhaalde training maakt een schema efficiënt maar bros, gevarieerde training maakt het breder en flexibeler, ten koste van een lelijkere leercurve onderweg. Sian Beilock voegde in Choke (2010) nog een schrijnend randgeval toe: onder druk gaat een expert soms opnieuw bewust nadenken over een allang geautomatiseerde beweging, en juist dat bewuste ingrijpen saboteert de uitvoering. De golfer die zijn eigen swing gaat analyseren verliest hem. De pianist die op zijn vingers gaat letten, struikelt. Zelfs een breed en aanpasbaar schema kan alsnog kapotgaan als de context de verkeerde soort aandacht afdwingt in plaats van de juiste correctie.
Wat hier onder zit, in hoofd en lijf allebei, is dezelfde ruil. Automatisering koopt snelheid en zuinigheid, en betaalt daarvoor met traagheid van aanpassing op het moment dat de wereld iets anders vraagt dan waarop getraind is. Popper noemde kennis nooit een bezit maar een voorlopige gok die wacht op weerlegging. Firestein, neurowetenschapper aan Columbia, beschreef wetenschap in Ignorance (2012) als een bedrijf dat draait op het steeds gerichter in kaart brengen van wat je niet weet, niet op het opstapelen van wat je wel weet. Beide zeggen in andere taal wat Bernstein in spieren zei: herhaal nooit blind, herhaal met een variatie die het systeem dwingt zijn eigen grenzen te blijven aftasten.
Wie zijn eigen werk als een organisme aan een roulettetafel beschrijft, heeft hier trouwens het scherpste beeld al klaarliggen. Een organisme aan die tafel dat zijn model van de tafel bevriest omdat het een keer gewonnen heeft, is precies het brein in de autonome fase dat weigert te reorganiseren zolang de context erom vraagt. De tafel is niet verplicht zich aan je vorige overwinning te houden, en de wereld evenmin.
Waar dit op uitdraait is minder troostrijk dan de meeste artikelen over “de Feynman-methode” je willen laten geloven. Bekwaam worden is geen eindpunt waarna het leren als beloning stopt, het is het moment waarop leren het duurst wordt en het minst aantrekkelijk aanvoelt, want elke verdere stap vereist dat je moedwillig een systeem verstoort dat al goed werkt. De meeste mensen, en de meeste sporters, kiezen daar niet voor. Ze kiezen voor de gladde herhaling, en noemen dat vervolgens meesterschap.
Literatuurlijst
Adler, M.J. & Van Doren, C. (1972). How to Read a Book: The Classic Guide to Intelligent Reading (herziene editie). Simon & Schuster. Oorspronkelijke editie Adler, 1940.
Beilock, S. (2010). Choke: What the Secrets of the Brain Reveal About Getting It Right When You Have To. Free Press.
Bernstein, N.A. (1967). The Co-ordination and Regulation of Movements. Pergamon Press.
Camerer, C., Loewenstein, G., & Weber, M. (1989). The Curse of Knowledge in Economic Settings: An Experimental Analysis. Journal of Political Economy, 97(5), 1232–1254.
Feynman, R.P. (1985). Surely You’re Joking, Mr. Feynman!: Adventures of a Curious Character. W.W. Norton.
Firestein, S. (2012). Ignorance: How It Drives Science. Oxford University Press.
Fitts, P.M. & Posner, M.I. (1967). Human Performance. Brooks/Cole.
Gleick, J. (1992). Genius: The Life and Science of Richard Feynman. Pantheon Books.
Karpicke, J.D. & Blunt, J.R. (2011). Retrieval Practice Produces More Learning than Elaborative Studying with Concept Mapping. Science, 331(6018), 772–775.
Nestojko, J.F., Bui, D.C., Kornell, N., & Bjork, E.L. (2014). Expecting to Teach Enhances Learning and Organization of Knowledge in Free Recall of Text Passages. Memory & Cognition, 42(7), 1038–1048.
Popper, K. (1963). Conjectures and Refutations: The Growth of Scientific Knowledge. Routledge.
Roediger, H.L. & Karpicke, J.D. (2006). The Power of Testing Memory: Basic Research and Implications for Educational Practice. Perspectives on Psychological Science, 1(3), 181–210.
Rozenblit, L. & Keil, F. (2002). The Misunderstood Limits of Folk Science: An Illusion of Explanatory Depth. Cognitive Science, 26(5), 521–562.
Schmidt, R.A. (1975). A Schema Theory of Discrete Motor Skill Learning. Psychological Review, 82(4), 225–260.
Schopenhauer, A. (1851). Über Lesen und Bücher. In Parerga und Paralipomena.
Shea, J.B. & Morris, C.H. (1979). Contextual Interference Effects on the Acquisition, Retention, and Transfer of a Motor Skill. Journal of Experimental Psychology: Human Learning and Memory, 5(2), 179–187.
