ONDERWIJS IN DE NATUUR

Transcriptie

1 DE OVERGANG VAN PO NAAR VO Hoe kan de overgang van het natuuronderwijs op de basisschool naar biologie op het voortgezet onderwijs verbeterd worden op zowel cognitief gebied als op het gebied van vaardigheden? Kyra Stevens ONDERWIJS IN DE NATUUR Minor POVO Iselinge Hogeschool 1

2 Samenvatting Dit onderzoek betreft de overgang van primair onderwijs naar voortgezet onderwijs, voor de vakken natuuronderwijs en biologie. Docenten in het voortgezet onderwijs worden geconfronteerd met niveauverschillen in kennis en vaardigheden. In het theoretisch kader van het onderzoek wordt dieper ingegaan op de inhoud en de kerndoelen van het vakgebied natuuronderwijs in het po en biologie in het vo. Daarna wordt er dieper ingegaan op welke vaardigheden belangrijk zijn binnen de cognitieve ontwikkeling, het vakgebied natuuronderwijs en het vakgebied biologie. Hieruit is te concluderen dat: het hoge aantal leerlingen dat de kerndoelen uiteindelijke niet behaalt aan het einde van de basisschool zorgt voor een kenniskloof in het eerste leerjaar van het voortgezet onderwijs. De kerndoelen moeten immers behaald worden om de doorlopende leerlijn goed te kunnen vervolgen. Door het niet volledig behalen van de kerndoelen zullen de leerlingen bij de start op het vo problemen ondervinden. Tevens is gebleken dat door het ontbreken van praktische en buitenopdrachten de leerling zich minder goed kan aanpassen aan de nieuwe omgeving van het voortgezet onderwijs. Dit kan verbeterd worden door samenwerking met de aanleverende basisscholen en de middelbare scholen die de leerlingen ontvangen. Tevens kan het leerplein worden ingezet om de hiaten binnen de kennis en vaardigheden te verkleinen of zelfs te laten verdwijnen. Het praktisch kader beschrijft het uitgevoerde onderzoek binnen het primair onderwijs. De resultaten van dit onderzoek geven handvatten voor een advies aan zowel het po als het vo. Hiervoor is er onderzoek gedaan naar de werkwijze binnen po en vo. Verschillen in didactiek, curriculum en vaardigheidsniveau worden hierdoor duidelijk zichtbaar, er is vaak een groot verschil tussen po en vo als het gaat om kennis en (toepassing van) vaardigheden. Een belangrijk resultaat hieruit is dat: door een combinatie te maken tussen praktische opdrachten en methodelessen maken leerlingen sneller een transfer tussen kennis en vaardigheden. Dit verkleint de kennis- en vaardigheidskloof tussen het po en vo. Het onderzoek wordt afgesloten met een advies aan zowel het po als het vo, aan de hand van de factoren: curriculum, vaardigheden en didactiek. 2

3 Inhoudsopgave Samenvatting... 2 Inleiding Theoretisch kader Natuuronderwijs op primair onderwijs Vak inhoud Kerndoelen primair onderwijs Biologie op voortgezet onderwijs Vak inhoud Vmbo kaderberoepsleerweg Kerndoelen onderbouw vo Vaardigheden en Cognitieve vaardigheden Cognitieve vaardigheden Vaardigheden Natuuronderwijs (po) Vaardigheden Biologie (vo) De doorlopende leerlijn voor natuuronderwijs biologie Leerplan Biologie Leerplan Mens & Natuur Behaalde eindniveau voor natuuronderwijs Peilingsonderzoek Percentiel - resultaten Standaarden resultaten Conclusie Theoretisch kader Praktisch kader Methode Onderzoeksgroep Onderzoeksmethodiek Onderzoeksinstrumenten Resultaten Documentenanalyse ZAP leerplein ZAP-leeromgeving Inrichting Docent op het leerplein Resultaten Enquête Algemene informatie Natuuronderwijs Onderzoekshouding Onderzoeken Denken en Doen Biologie op vmbo-kb op het Candea College Conclusie - Praktisch kader Conclusie & Advies

4 3.1 Conclusie Advies Literatuurlijst Bijlagen Het Werkplan Minor contract Leerlijnen volgens Van Graft en Kemmers (2007) Enquête basisschool leerlingen Resultaten Enquête Resultaten De Groene Ring Resultaten St. Martinus Resultaten Paulusschool Documentenanalyse

5 Inleiding De aanleiding voor dit onderzoek komt voort uit mijn interesse voor het vak biologie. Biologie is een belangrijk vak voor leerlingen om cognitieve vaardigheden te leren. In de eerste twee jaar van het voortgezet onderwijs is het geen keuzevak, alle leerlingen hebben biologie. Uit de praktijk is gebleken dat het niveau van de leerlingen in de eerste klas uiteen loopt. Hierdoor is het voor de middelbare scholen onduidelijk wat er van de leerlingen in de eerste klas verwacht mag worden. Vanuit het Candea College is de vraag ontstaan: hoe beter aangesloten kan worden op het eindniveau van leerlingen op de basisscholen. Er is veel onduidelijkheid over de doorgaande leerlijn biologie en natuuronderwijs, in het primair onderwijs en het voortgezet onderwijs. Het Candea College wil in het al bestaande leerplein aanpassingen doorvoeren, gericht op de overgang po vo. In dit onderzoek worden de volgende onderzoeksvragen beantwoord: Theoretische hoofdvraag: Hoe kan de overgang van het natuuronderwijs op de basisschool naar biologie op het voortgezet onderwijs verbeterd worden op zowel cognitief gebied als op het gebied van vaardigheden? Praktische hoofdvraag: Hoe kunnen docenten biologie op het Candea College de lessen biologie zo vormgeven dat de niveauverschillen op cognitief gebied en vaardigheden verkleind worden, waarbij ze gebruik maken van het leerplein? De deelvragen die bij de hoofdvragen horen zijn te vinden in bijlage 5.1, het werkplan. Het doel van dit onderzoek is, dat het Candea College en de aanleverende basisscholen een duidelijker beeld hebben waar leerlingen op uitvallen, op de kaderberoepsleerweg. Vervolgens hoe de scholen hiermee om kunnen gaan om te resultaten te verbeteren. Dit wordt gedaan door middel van een oriënterend literatuuronderzoek, een documentenanalyse en een enquête. Uiteindelijk ontstaat er uit het onderzoek een advies. Hierin staat wat er gedaan kan worden om uitval in de eerste klas te voorkomen. Hierin zullen de resultaten verwerkt zijn van het theoretische en praktische onderzoek. 5

6 1. Theoretisch kader Hoe kan de overgang van het natuuronderwijs op de basisschool naar biologie op het voortgezet onderwijs verbeterd worden op zowel cognitief gebied als op het gebied van vaardigheden? Het theoretisch kader is het theoretische deel van het onderzoek. In dit hoofdstuk wordt antwoord gegeven op de theoretische hoofdvraag, d.m.v. het beantwoorden van de deelvragen. Er wordt gedefinieerd wat het vak natuuronderwijs op het primair onderwijs en het vak biologie op het voortgezet onderwijs inhoudt, de bijbehorende vaardigheden voor beide vakken en wat er al bekend is over de overgang van primair naar voortgezet onderwijs en het eindniveau van natuuronderwijs op primair onderwijs wordt beschreven. 1.1 Natuuronderwijs op primair onderwijs Wat houdt het vak natuuronderwijs op het po in en het vak biologie op het vo? In deze paragraaf wordt het vak natuuronderwijs op het primair onderwijs gedefinieerd d.m.v. een beschrijving van de leerstof en kerndoelen, zoals deze zijn vast gesteld door het SLO. Figuur 1: De kern van natuuronderwijs (Marell en De Vaan, 2012, p. 19) Vak inhoud Natuuronderwijs is een vak dat bestaat uit herkenbare onderwerpen uit de omgeving van basisschoolleerlingen. Dit zijn de aandachtgebieden voor natuuronderwijs, zoals deze zijn vastgesteld door Projectgroep NatuurOnderwijs (Marell & De Vaan, 2012) zijn: 1. materialen/voorwerpen; 2. verschijnselen uit de natuur en techniek; 3. weer en seizoenen; 4. omgeving; 5. levende organismen (planten, dieren en eigen lichaam). Volgens Marell en De Vaan (2012) gaat het bij natuuronderwijs niet alleen om de levende organismen, maar ook verschijnselen en dingen uit de omgeving (biologische en fysische concepten). In figuur 1 is te zien dat er meer manieren zijn om in contact te komen met de natuur. De didactiek die hierbij vaak wordt toegepast is ontwerpend en onderzoekend leren, hierop wordt verder gegaan in paragraaf (Van Graft & Kemmers, 2007). Biologische en fysische concepten is waar natuuronderwijs overgaat. Deze concepten zijn een of meer ideeën/inzichten over biologie en fysiologie. Kinderen vinden het lastig om eigen concepten aan te passen. Kinderen houden hun inzichten die zij zelf hebben ontwikkeld vast, zolang dit werkt in het dagelijks leven. Vooral jonge kinderen vinden het lastig om een andere kijken te hebben op hun wereld dan vanuit hun eigen perspectief. de ene waarheid hoort bij de ene context, de andere waarheid bij de andere context (Van Graft & Kemmers, 2007, p. 15). Tevens kunnen concepten een andere betekenis hebben binnen verschillende contexten (aandachtsgebieden), een uitspraak die aan de basis ligt van het curriculum voor biologie onderwijs van Boersma et al. (2007) (paragraaf 1.2). Natuuronderwijs is erop gericht kinderen zicht te geven op samenhangen in de materiele werkelijkheid, waarmee het leven van mensen onlosmakelijk is verbonden. Ontdekkende/onderzoekende activiteiten zijn daarbij onmisbaar als basis voor kennis, verwondering, een onderzoekende houding en een besef van zorg en verantwoordelijkheid voor jezelf, je medemens en je omgeving. (Marell & De Vaan, 2012, p.24) 6

7 1.1.2 Kerndoelen primair onderwijs Sinds 1993 zijn er kerndoelen opgesteld door het SLO, waar basisscholen zich aan moeten houden. Deze globale beschrijvingen van het curriculum, zijn streefdoelen en stellen geen eisen aan de leerlingen. Het zijn namelijk eisen voor de docenten om de leerlingen in elk geval dat gene aan te bieden zoals het in de kerndoelen staat beschreven (TULE, n.d.). Natuuronderwijs valt onder het leergebied Oriëntatie op jezelf en de wereld, onder het deelgebied Natuur & Techniek. Natuur & Techniek bestaat uit kerndoel 40 t/m 46, in figuur 3 zijn de kerndoelen beschreven. Daarnaast zijn er een paar kerndoelen belangrijk uit Mens & Samenleving, kerndoel 34 t/m 39 (figuur 2). Elk kerndoel heeft zijn eigen leerlijnen, verdeeld over de verschillende bouwen: groep 1 & 2, groep 3 & 4, groep 5 & 6 en groep 7 & 8. De verschillende groepen worden tussendoelen genoemd, het zijn mijlpalen binnen een kerndoel. In de schoolloopbaan van een leerling op het po komen alle aandachtgebieden aanbod. Hoe dit aanbod langskomt, is aan de leerkrachten en/of de methode die is gekozen door de basisschool. Naast de leerstof (lees kerndoelen) gaat natuuronderwijs ook om inzichten, vaardigheden en houdingen. Al deze aspecten zijn verwerkt in de centrale doelstelling, zoals deze op de vorige pagina staan in een quote van Marell en De Vaan (2012). Mens & Samenleving Kerndoel 34 De leerlingen leren zorg te dragen voor de lichamelijke en psychische gezondheid van henzelf en anderen. Kerndoel 35 De leerlingen leren zich redzaam te gedragen in sociaal opzicht, als verkeersdeelnemer en als consument. Kerndoel 36 De leerlingen leren hoofdzaken van de Nederlandse en Europese staatsinrichting en de rol van de burger. Kerndoel 37 De leerlingen leren zich te gedragen vanuit respect voor algemeen aanvaarde waarden en normen. Kerndoel 38 De leerlingen leren hoofdzaken over geestelijke stromingen die in de Nederlandse multiculturele samenleving een belangrijke rol spelen, en ze leren respectvol om te gaan met seksualiteit en met diversiteit binnen de samenleving, waaronder seksuele diversiteit. Kerndoel 39 De leerlingen leren met zorg om te gaan met het milieu. Figuur 2: Kerndoelen Mens & Samenleving (TULE, n.d.) Figuur 3: Kerndoelen Natuur & Techniek (TULE, n.d.) 7

8 1.2 Biologie op voortgezet onderwijs Wat houdt het vak natuuronderwijs op het po in en het vak biologie op het vo? Deze paragraaf geeft een definitie van het vak biologie op het voorgezet onderwijs en ingezoomd op het vmbo kaderberoepsleerweg. Er ontstaat een concreet beeld van het curriculum biologie Vak inhoud Het belang van biologie wordt dagelijks onder de aandacht gebracht, vooral door maatschappelijke vraagstukken over voeding, voedselzekerheid, gezondheid, duurzaamheid, energie en veiligheid. De vraag naar medewerkers met biologische kennis wordt dan ook steeds groter. Daarom is het van groot belang dat het vak biologie leerlingen enthousiast maakt voor biologie; zowel voor persoonlijke belangen, als maatschappelijke belangen (CVBO, 2010). Biologie is een breed vakgebied. Het bestudeert processen van moleculair niveau tot processen in een ecosysteem en het systeem van de aarde. Tevens gaat het op alle niveaus over zelfregulatie en zelforganisatie, over interactie, voorplanting en evolutie. De inhoud van het vak is te breed om de volledige biologie te geven op het primair en voortgezet onderwijs (CVBO, 2010). De Commissie Vernieuwing Figuur 4: Concepten (aandachtgebieden) voor de onderbouw vmbo (Boersma et al., 2007, p. 42) Biologie Onderwijs (CVBO) is zich hier van bewust en heeft daarom een onderbouwde keuze gemaakt in de inhoudelijke doelstellingen van het vak biologie (CVBO, 2010). Deze doelstellingen zijn terug te vinden in leerlijn biologie van 4 tot 18 jaar van Boersma, Van Graft, Harteveld, De Hullu, De Knecht-van Eekelen, Mazereeuw, Van den Oever en Van der Zande (2007). Uit deze contexten worden relevante concepten afgeleid, deze concepten gebruiken leerlingen vervolgens om in de verschillende contexten te kunnen handelen (Van Graft & Kemmers, 2007). Volgens Boersma et al. (2007) draagt de leerlijn bij aan het toespitsen van de inhoud op een aantal biologische concepten (aandachtgebieden). Deze biologische concepten zijn beperkt, maar onderbouwd, hierdoor is er voldoende diepgang mogelijk in de beschikbare tijd (de schoolloopbaan van de leerling). De biologische concepten zijn onder te verdelen in 3 typen contexten: Leefwereldcontexten, Beroepscontexten en Wetenschap contexten (zie figuur 5). De typen contexten hebben eigen doelen en richten hun kennis op verschillende vlakken (Boersma et al., 2007). In de kerndoelen voor de Figuur 5: Typen contexten (Boersma et al., 2007, p. 11) onderbouw vo van SLO (2007), valt het vak biologie onder het leergebied Mens & Natuur. De doelstellingen, concepten en contexten van Boersma et al. (2007) sluiten aan bij de kerndoelen en de daarbij horende leerlijnen van het leergebied van Mens & Natuur van SLO (2007), in kerndoelen onderbouw vo staat hier meer over (paragraaf 1.2.3). 8

9 1.2.2 Vmbo kaderberoepsleerweg Volgens het CVBO hoeft er in de leerstof in de onderbouw van het vmbo geen onderscheid worden gemaakt tussen basisberoeps-, kaderberoeps-, gemengde- en theoretische leerweg. Aan alle leerwegen kunnen dezelfde concepten worden gegeven. Bij de keuze van de concepten is gekeken naar gemeenschappelijke gewenste voorkennis voor biologie in de bovenbouw van alle vier de stromingen. In figuur 4, de concepten voor de onderbouw vmbo, zijn de dikgedrukte woorden de nieuwe concepten voor de onderbouw vmbo. De Figuur 6: De contexten per onderwijsniveau (Boersma et al., 2007, p. 34) andere concepten zijn geïntroduceerd in het basisonderwijs. In de bovenbouw van het vmbo kaderberoeps- en basisberoepsleerweg wordt er een keuze gemaakt d.m.v. sectoren/profielen. Per sector/profiel wordt er gekeken welke concepten van toepassing zijn. In figuur 6 is in een overzicht te zien van het aantal lesreeksen voor het vak biologie (vo) en natuuronderwijs (po) en de verdeling van de typen contexten. De wetenschap contexten worden niet geïntroduceerd op het vmbo, het vmbo is vooral leefwereld en beroepsgericht als het gaat om het vak biologie (Boersma et al., 2007) Kerndoelen onderbouw vo Naast de basisschool heeft de onderbouw van het voortgezet onderwijs ook kerndoelen. Deze kerndoelen zijn vastgesteld door het SLO in opdracht van het Ministerie van Onderwijs Cultuur en Wetenschap. Biologie valt, zoals eerder genoemd, onder het leergebied Mens & Natuur, hieronder vallen ook natuurkunde, scheikunde, techniek en verzorging. De kerndoelen sluiten aan op Oriëntatie op jezelf en de wereld van het primair onderwijs. In het leergebied Mens & Natuur ontwikkelen leerlingen vaardigheden om verschijnselen in de levende en niet-levende natuur op een planmatige manier te onderzoeken (SLO, 2007, p. 5). Het leergebied is gericht op het stimuleren van een kritische en onderzoekende houding. Leerlingen leren doelbewuste keuzes te maken gericht op de zorg voor zichzelf, elkaar en de omgeving. Op deze wijze krijgen leerlingen inzicht in de consequenties van hun keuzes over de eigen manier van leven. In figuur 7 zijn de kerndoelen gedefinieerd. Deze kerndoelen worden vervolgens verdeeld in leerlijnen voor vmbo-bb, vmbo-kb/gl/tl en havo/vwo. Op deze manier kan een docent per onderwijsniveau gericht werken aan de kerndoelen voor Mens & Natuur (SLO, 2007). Figuur 7: Kerndoelen Mens & Natuur, onderbouw vo (SLO, 2007, p. 6) 9

10 1.3 Vaardigheden en Cognitieve vaardigheden Welke vaardigheden en cognitieve vaardigheden zijn belangrijk bij het vak natuuronderwijs op het po en het vak biologie op het vo? Om een beeld te geven van de vaardigheden die verworven worden door de leerlingen op de basisschool en middelbare school is er onderscheidt gemaakt tussen drie onderdelen: cognitieve vaardigden, vaardigheden natuuronderwijs en vaardigheden biologie. Op deze manier zijn ook de verschillen en overeenkomsten te zien tussen de vaardigheden Cognitieve vaardigheden In dit onderzoek wordt het cognitief gebied gedefinieerd volgens de cognitieve ontwikkelingstheorie van Paiget. Piaget ontwikkelde een theorie over de opeenvolgende manieren van denken van kinderen. In deze theorie zijn vier stadia van cognitieve ontwikkeling terug te vinden. Deze volgorde staat vast, al doorloopt iedere individu deze op zijn eigen snelheid (Hooijmaaijers, Stokhof, & Verhulst, 2011): 1. Sensomotorische periode (0-2 jaar); de nadruk van het cognitief functioneren ligt op de motorische reacties (beweging) naar aanleiding van sensomotorische indrukken (zintuig). 2. Preoperationele periode (2-7 jaar); dingen worden geleidelijk van verschillende kanten bekeken, al is het nog niet logisch en systematisch. 3. Concreet-operationele periode (7-11 jaar); kinderen kunnen nu dingen van verschillende kanten bekijken, en zijn in staat tot bepaalde logische activiteiten met concreet materiaal. 4. Formeel-operationele periode (vanaf 11 jaar); zonder concreet materiaal kunnen abstracte problemen worden opgelost. Het abstract-logische denken komt tot ontwikkeling. Volgens Paiget doet iedere individu ontdekkingen door actief met de omgeving om te gaan. Het hoofddoel van het menselijke denken is: aanpassing aan de omgeving, oftewel adaptatie. Adaptie is het proces (adapteren) waarmee kinderen veranderen in gedrag en denken om beter te kunnen functioneren. Adaptatie is te onderscheiden in 2 processen: assimilatie; het proces waarmee bestaande kennis en vaardigheden worden gebruikt in nieuwe situaties, en accommodatie; het proces waarmee bestaande kennis en vaardigheden word aangepast om met nieuwe situaties om te kunnen gaan. Er ontstaat een equilibrium (evenwicht) als het gedrag van het kind overeenkomt met de eisen van de eigen omgeving. Kinderen hebben continue de neiging om balans te zoeken d.m.v. assimilatie en accommodatie (Hooijmaaijers, Stokhof, & Verhulst, 2011). Leerlingen van 9 tot 12 jaar en ouder Voor het onderzoek en de enquête (zie paragraaf 2.3) is gekeken naar de laatste twee stadium van Piagets theorie: concreet-operationele en formeel-operationele periode. In deze periodes vallen alle leerlingen die in de bovenbouwgroepen op de basisschool zitten. Deze leerlingen breiden hun cognitieve kennis en vaardigheden uit en passen deze toe op nieuwe taken, waardoor weer nieuwe kennis en vaardigheden ontstaan. Elke leerling in de bovenbouw zit op andere plek in de cognitieve ontwikkeling. Sommige leerlingen kunnen abstract-logische denken toepassen, andere leerlingen zijn dit nog aan het ontwikkelen. (Hooijmaaijers, Stokhof, & Verhulst, 2011). Concreet-operationele periode In de groepen 5 t/m 7 zitten de meeste leerlingen in de concreet-operationele periode, de leerlingen zijn dan tussen de 7 en 11 jaar oud. De leerling denkt minder egocentrisch, doordat de leerling situaties van verschillende kanten kan bekijken. De leerling is instaat tot bepaalde logische activiteiten, met behulp van concreet materiaal (Hooijmaaijers, Stokhof, & Verhulst, 2011). Formele-operationele periode In de groepen 7 en 8 zitten de meeste leerlingen in de formele-operationele periode, de leerlingen zijn dan 11 jaar en/of ouder. De leerling kan nu abstracte problemen zonder concreet materiaal oplossen. Deze periode is dan ook de start van abstract-logisch denken. De leerling kan hypothetische gedachten ( stel je voor dat ) uitvoeren tijdens logische denkactiviteiten. Deze periode komt alleen, helaas, weinig voor op de basisschool. In de praktijk start deze periode pas als de leerling 12 jaar of ouder is, en de basisschool heeft verlaten. Belangrijkste cognitieve vaardigheden (vanaf 11 jaar) De overstap van de ene periode naar de andere, betekent het loslaten van het concrete. Hooijmaaijers, Stokhof en Verhulst (2011) benoemen drie belangrijke cognitieve vaardigheden die hierbij centraal staan: 10

11 1. Verbanden kunnen leggen De leerling kan overeenkomsten en verschillen zien in situaties en kan oorzaken en gevolgen onderkennen. De verschillen/overeenkomsten en oorzaken/gevolgen ontstaan uit de bestaande kennis en vaardigenheden. 2. Oog hebben voor het geheel en de losse delen De leerling kan tegelijkertijd oog hebben voor het geheel en de losse delen. Dit wil zeggen dat de leerling terwijl hij/zij bezig is met de details (losse delen), nog steeds de kernopdracht (het geheel) in de gaten houdt. Deze cognitieve vaardigheid is complex, maar terug te vinden in het zelfstandig werken aan een taak. Deze vaardigheid blijft zich ontwikkelen en zelf volwassenen hebben er moeite mee. 3. Redeneren met geleerde kennis en vaardigheden De leerling kan geleerde kennis en vaardigheden toepassen op nieuwe situaties, beredeneren (transfer maken). Tijdens een gezonde ontwikkeling willen de hersenen van deze leerlingen met ingewikkelde en complexe activiteiten worden uitgedaagd. Kort gezegd willen leerlingen van 11 jaar of ouder waarneembare zaken kunnen ordenen in ruimte en tijd. Ze kunnen verbanden, verschillen en overeenkomsten en oorzaak-gevolgrelaties zelf ontdekken en benoemen. Op de basisschool wordt de leerstof aangeboden in relatie met de werkelijkheid (Belevingswereld). Aan het einde van de basisschool kunnen leerlingen zich voorstellen wat er in bepaalde situaties gebeurt (Hooijmaaijers, Stokhof, & Verhulst, 2011). Al deze cognitieve vaardigheden sluiten nauw aan met de vaardigheden die van toepassing zijn voor het vak natuuronderwijs (paragraaf 1.3.2) en het vak biologie (paragraaf 1.3.3). Voor basisscholen liggen er kansen om vaardigheden te ontwikkelen, zoals: informatie verzamelen, vragen stellen, onderzoek doen, rapporteren en presenteren. Allemaal vaardigheden die beroep doen op de drie belangrijkste cognitieve vaardigheden, volgens Hooijmaaijers, Stokhof en Verhulst (2011). Metacognitieve vaardigheden Metacognitieve vaardigheden zijn de vaardigheden die leerlingen nodig hebben om hun eigen leergedrag te controleren en aan te sturen. Dit zij verschillende vaardigheden zoals: oriënteren op een taak, plannen, het resultaat evalueren, doelen stellen, jezelf monitoren en reflecteren op het eigen handelen (Veenman, 2013). Leerlingen geven zelfinstructies bij bijvoorbeeld het lezen van een tekst: Ik lees eerst de titel, voor ik ga lezen. Deze zelfinstructies bevatten kennis over wat, wanneer, waarom en hoe te handelen. Deze metacognitieve zelfinstructies komen niet uit de leerling zelf, ze worden aangeleerd door de omgeving. Door bijvoorbeeld ouders en docenten, of door trainingen. Dit is volgens Veenman (2013) heel belangrijk, aangezien ca. 40% van het leerresultaat wordt bepaald door megacognitie. Dit in vergelijking met andere factoren zoals intelligentie en motivatie. De meeste metacognitieve vaardigheden worden verworven vanaf 8 jaar tot in de volwassenheid, maar grotendeels in het voortgezet onderwijs. Tevens vindt er een verandering plaats als de leerlingen 14/15 jaar zijn. Voor hun 14 e jaar zijn de metacognitieve vaardigheden voor specifieke taken. Vanaf hun 15 e gebruiken zij meerder vaardigheden voor diverse taken en domeinen. Op deze manier hebben 14/15 jarige een grote potentie voor het leren van nieuwe kennis. Toch zijn er binnen elke leeftijdsgroep grote individuele verschillen (Veenman, 2013). 11

12 1.3.2 Vaardigheden Natuuronderwijs (po) Welke vaardigheden en cognitieve vaardigheden zijn belangrijk bij het vak natuuronderwijs op het po en het vak biologie op het vo? In deze paragraaf wordt kort de didactiek onderzoekend en ontwerpend leren uitgelegd, de theorie van Van Graft en Kemmers (2007). Vervolgens worden de vaardigheden gedefinieerd voor het vak natuuronderwijs op het primair onderwijs, in figuur 9. De volledige leerlijnen van onderzoekend en ontwerpend leren staan in bijlage 5.3 Onderzoeken(d) en Ontwerpen(d) leren Om de vaardigheden te definiëren voor het vak natuuronderwijs, is er gekeken vanuit de didactiek onderzoekend leren. In de loop van de tijd zijn reeds veel definities geweest (Barrow, 2006, zoals beschreven Van den Berg, 2010) en veel eerder door Dewey (1910, 1916), maar de basis is volgens Van den Berg: Dat kinderen op de één of andere manier ervaring opdoen met het proces van kennisvorming en validatie (2010, p.19). Onderzoekend leren is een didactisch principe. Bij dit principe staat centraal dat kinderen zelf een ontmoeting hebben met voorwerpen die bij onderzoekend leren gebruikt worden. Op een actieve manier zijn de kinderen bezig met het onderzoeken van voorwerpen. Kinderen hebben van zichzelf het snuffelgedrag, hun Figuur 8: Schematische weergave van de overeenkomsten tussen onderzoekend en ontwerpend natuurlijke leren (Van Graft & Kemmers, 2007, p. 23). nieuwsgierigheid. (Gopnik, et al., 2001, zoals beschreven Both, 2010).Onderzoekend leren sluit hier nauw bij aan. Het kind is hierbij de wetenschapper. Daarnaast is er ontwerpend leren, hierbij gaat het om het ontwerpen van een oplossing of product voor een specifiek probleem (Van Graft & Kemmers, 2007). Volgens Van Graft en Kemmers (2007) is het belangrijk om onderscheid te maken tussen Ontwerpend en Onderzoekend leren en Leren ontwerpen en onderzoeken. Leren ontwerpen en onderzoeken is kennis en vaardigheden opdoen over het proces. Onderzoekend leren is een middel, waarbij leren onderzoeken een doel is. Hetzelfde gaat op voor ontwerpend leren en leren ontwerpen. Kennis, Houding en Vaardigheden Bij natuuronderwijs ontwikkelen leerlingen een kritische, onderzoekende houding. Onderzoeken en ontwerpen vragen en ontwikkelen de competenties die binnen kennis, houding en vaardigheden vallen. Van Graft en Kemmers (2007) hebben de mogelijke ontwikkelingen van leerlingen bij onderzoekend en ontwerpend leren in beeld gebracht door middel van aspecten. De aspecten kunnen gezien worden als kerndoelen, deze zijn vervolgens uit gewerkt in leerlijnen en tussendoelen door Van Graft en Kemmers (2007), zie bijlage 5.3. In de bijlage zijn de leerlijnen volledig uitgewerkt per tussendoel: groep 1 en 2, groep 3 en 4, groep 5 en 6 & groep 7 en 8. In figuur 9 is een overzicht gemaakt van alle kennis, vaardigheden en houdingen die leerlingen ontwikkelen met behulp van onderzoekend en ontwerpend leren, binnen het primair onderwijs. 12

13 Aspect A Onderzoekend leren B Ontwerpend leren C Taal D Reken/wiskunde De leerling leert zelf beslissingen te nemen. kenmerken, onderdelen en gedragingen te onderscheiden. te classificeren & identificeren en zelf criteria hierbij bedenken, aan de hand van relevante (abstracte) begrippen. meerdere criteria tegelijkertijd toepassen. overeenkomsten en verschillen (detail), herhalingen (regelmaat in tijd), patronen (regelmaat in ruimte) te constateren. (het verborgene) te waarnemen. objecten en afbeeldingen te herkennen. om te determineren d.m.v. een vragenlijst met steeds twee keuze mogelijkheden. situaties op een ander tijdstip en plaats te vergelijken. herhaald te meten om meetfouten juist te maken en/of om variatie zichtbaar te maken (of te wel een meetinstrument ijken). problemen in te zien, te verwoorden, te verhelderen en te verkennen. een oplossing te formuleren en schematisch uit te werken. eisen voor een oplossing te formuleren en analyseren. een oplossing gestructureerd uit te werken. de samenhang tussen onderdelen aan te geven. formuleren van (onderzoeks)vragen, antwoorden, ervaringen, resultaten/producten en conclusies. het verwoorden van observaties/waarnemingen en deze tijdens het discussiëren presenteren. gedachten en ideeën te vertellen en inhoudelijke gesprekken voeren in kleine groepjes. het luisteren naar gedachten en ideeën van klasgenoten. het zoeken naar en verwerken van de informatie. vragen te stellen aan deskundige. het lezen van instructies. het maken van een presentatie en resultaten presenteren. de uitwerking van de resultaten in een presentatie verwerken. zijn gegevens te verwerken in tabellen en grafieken. gebruik te maken van standaardmaten. leert om meetinstrumenten op de juiste manier te gebruiken. ontwerpen op schaal tekenen. een driedimensionaal voorwerp omzetten in een tweedimensionale tekening. 13

14 E Kunstzinnige oriëntatie het zoeken naar oplossingen van vragen en problemen. vormsoorten te onderscheiden (2D en 3D). ruimtelijk te bouwen, daarin constructie- en verbindingstechnieken toe te passen. bewegende constructie te maken. perspectief en diepte aan te geven; d.m.v. overlapping, groter/kleiner en objecten in verhouding weer te geven. het ontwerpen en uitvoeren van experimenten en voorwerpen, waar de (fijn )motorische vaardigheid bij nodig zijn. F Houding waar te nemen door zintuigen te gebruiken. nieuwsgierig te zijn naar objecten in de omgeving en hoe iets kan. kritisch te zijn in hun waarneming. na te denken, te redeneren en beargumenteren over consequenties van hun (mogelijke) oplossingen. zoeken naar creatieve oplossingen en verklaringen. systematisch, precies, doelgericht, eerlijk en volhardend te werken. nauwgezet, geduldig bezig te zijn bij het waarnemen, uitvoeren van proefjes en ontwerpen. informatie met klasgenoten te delen en staan open voor meningen van anderen. waardering te hebben voor de regelmaat en wetmatigheden in de (niet-)levende natuur. G Inzichten en instelling te redeneren vanuit zichzelf. te zoeken en geven naar verklaringen, binnen de waarneembare fenomenen. te fantaseren over de werkelijkheid en formuleren eigen (soms onjuiste) verklaringen. het werk af te maken en ruimt na afloop hun spullen op. verantwoord en met zorg om te gaan met objecten in de omgeving. denk in orde en volgorde en in oorzaak-gevolg relaties. details, structuur, regelmaat, patroon en regels waar te nemen. te generaliseren. vooruit te denken en te voorspellen, en geven als-dan redeneringen. geen, tegengestelde resultaten ook resultaten zijn. Figuur 9: Algemene aspecten met de daarbij behorende competenties (kennis, houding en vaardigheden) volgens Van Graft en Kemmers (2007, p ) 14

15 1.3.3 Vaardigheden Biologie (vo) Welke vaardigheden en cognitieve vaardigheden zijn belangrijk bij het vak natuuronderwijs op het po en het vak biologie op het vo? De vaardigheden voor biologie (figuur 10) zijn beschreven onder vier aspecten: onderzoek doen, presenteren, houding en kennis, en informatie verwerken. De vaardigheden komen uit de kerndoelen en leerlijnen die zijn opgesteld door het SLO (2007) voor Mens en Natuur op het voortgezet onderwijs (1.2.3, in figuur 7). Daarnaast zijn de vaardigheden toegevoegd die zijn vastgesteld door het CEVO (2009), hierin is vastgesteld wat de leerlingen moeten kunnen voor het school- en centraal examen. Op deze manier is er een beeld gegeven van de vaardigheden die tijdens de schoolloopbaan worden ontwikkeld. Bij het eindexamen zouden de leerlingen deze vaardigheden onder de knie moeten hebben, volgens zowel het SLO (2007) als het CEVO (2009). Aspect Onderzoek doen De leerling leert om biologische probleemstellingen te herkennen en specificeren. om onderzoeksvragen uit te kiezen uit meerdere gegeven onderzoeksvragen. om zelf deelvragen op te stellen. om verwachtingen en gedachten mondeling en schriftelijk te formuleren. om onderzoek te doen na instructie van de docent/methode. om een bronnen- en waren onderzoek te doen. experimenten uit te voeren. conclusies te trekken, die passen bij de onderzoeks- of deelvragen. om informatie te verzamelen, analyseren en te gebruiken. oplossingen, onderzoeken en conclusies te evalueren. Presenteren mondeling en/of schriftelijk te presenteren. om een presentatie te maken met een PowerPoint. om te werken met een collage/poster. om een model te bouwen. om een experiment te demonsteren. om gegevens te verwerken in een verslaggeving. 15

16 Houding en kennis kennis te verwerven over de aandachtsgebieden (paragraaf 1.2.1, figuur 3) verantwoordelijk te zijn over zijn eigen voeding, beweging en conditie. om zijn tijdsbesteding te verdelen en activiteiten te plannen. om verantwoord met hun eigen omgeving (milieu en spullen) om te gaan. om rekening te houden met anderen en de natuur. om juist/veilig om te gaan met (technische) apparatuur. om kennis te verbinden met het dagelijks leven. basisrekenvaardigheden. om te werken met hulpmiddelen (loep, microscoop en determineertabel). om verbanden te leggen tussen vorm, bouw en leefwijzen van organismen en de omgeving waarin deze organismen leven. uit te leggen wat een ecosysteem is, d.m.v. biotische en abiotische factoren. ervaringen/waarnemingen van zintuig-practicumproeven in biologische termen weer te geven. Informatie verwerken biologische bronnen begrijpend te lezen. om feiten en meningen te onderscheiden. informatie te verwerven, selecteren, verwerken en bewerken. onjuiste denkbeelden bij te stellen of te vervangen. om verbindingen te leggen tussen begrippen. door te doen en te ontdekken. om te determineren (namen van organisme opzoeken). Figuur 10: Algemene aspecten met de daarbij behorende competenties, volgens SLO (2007) en CEVO (2009, p ). 16

17 1.4 De doorlopende leerlijn voor natuuronderwijs biologie Wat is de doorlopende leerlijn en de overgang van po naar het vo voor het vak natuuronderwijs/biologie? Om de doorlopende lijn in beeld te brengen is gekeken naar het leerplan dat het SLO (n.d.) heeft beschreven voor biologie en mens & natuur. Hierbij zijn de kerndoelen gebruikt en de exameneenheden voor het vmbo bovenbouw. Er zijn twee leerplannen: biologie en mens & natuur. In figuur 11 is de hele doorlopende lijn in een overzichtelijke tabel gezet voor biologie, in figuur 12 voor mens & natuur. De kerndoelen zijn terug te vinden in paragraaf 1.1 en Leerplan Biologie In figuur 11 is overzichtelijk te zien hoe de leerlijnen (binnen de kerndoelen) doorlopen van primair onderwijs naar de onderbouw vmbo. De vaktermen kunnen gezien worden als de aandachtsgebieden, zoals deze beschreven zijn in paragraaf 1.1 en 1.2. Interactie 34, 39, 41 29, 30, 31, 32, 35 Er zijn twee kerndoelen bij het leerplan van biologie die een Evolutie 34, 41 29, 30, 31, 32, 35 duidelijk doorlopende leerlijn Figuur 11: Doorlopende leerlijn voor biologie (SLO, n.d.) hebben. Kerndoel 34 van mens & samenleving (figuur 3, paragraaf 1.1.2) komt vaak terug in het primair onderwijs: De leerlingen leren zorg te dragen voor de lichamelijke en psychische gezondheid van henzelf en anderen. Deze komt erg overeen met kerndoel 35, van mens & natuur, voor de onderbouw vmbo: De leerling leert over zorg en leert zorgen voor zichzelf, anderen en zijn omgeving, en hoe hij de veiligheid voor zichzelf en anderen in verschillende leefsituaties (wonen, leren, werken, uitgaan, verkeer) positief kan beïnvloeden. Daarnaast komt kerndoel 41, van mens & samenleving voor het po, terug bij alle aandachtsgebieden: De leerlingen leren over de bouw van planten, dieren en mensen en over de vorm en functie van hun onderdelen. Deze komt overeen met kerndoel 34, van mens & natuur, voor de onderbouw vmbo: De leerling leert hoofdzaken te begrijpen van bouw en functie van het menselijke lichaam, verbanden te leggen met het bevorderen van lichamelijke en psychische gezondheid, en daarin een eigen verantwoordelijkheid te nemen Leerplan Mens & Natuur Onder Mens & Natuur vallen alle natuurwetenschappelijke vakken, verder uitleg hierover staat in paragraaf 1.2. Kerndoel 44, van Natuur & Techniek, komt vaak terug bij Mens & Natuur op het po: De leerlingen leren bij producten uit hun eigen omgeving relaties te leggen tussen de werking, de vorm en het materiaalgebruik. Deze sluit aan bij kerndoel 33, van Mens & Natuur, die vaak voorkomt bij het vo: De leerling leert door onderzoek kennis te verwerven over voor hem relevante technische producenten en systemen, leert deze kennis waarde te schatten en op plantmatige wijze een technisch product te ontwerpen en te maken. Vaktermen Sectoren Kerndoelen Primair onderwijs Kerndoelen Vmbo onderbouw Voortplanting & Reproductie 34, 41 29, 30, 31, 32, 35 Biologische eenheid 34, 41 29, 32, 34 Dynamisch evenwicht 34, 41 29, 30, 31, 33, 34 Instandhouding 34, 41 29, 32, 33, 34 Vaktermen Sectoren Kerndoelen Primair onderwijs Kerndoelen Vmbo onderbouw Energie 44, 42, 35, 39, 34 29, 32, 33 Communicatie 35, 42, 41, 44 29, 32, 33 Ruimte 46, 43, 42 n.v.t. Kracht-beweging constructie 42, 44, 45 29, 32 Materie 42, 44, 34, 39, 49 29, 32, 33 Techniek 44, 45 n.v.t. Mens-ziekte-gezondheid n.v.t. 29, 34, 35 Natuur en leven n.v.t. 29, 30, 31 Figuur 12: Doorlopende leerlijn voor mens & natuur (SLO, n.d.) 17

18 1.5 Behaalde eindniveau voor natuuronderwijs Wat is er bekend over het behaalde eindniveau van het vak natuuronderwijs op het po? De Periodieke Peiling van het Onderwijsniveau (PPON) verzameld periodiek gegevens over het onderwijsaanbod en onderwijsresultaten in het primair onderwijs. Het rapport, van waaruit deze deelvraag beantwoord wordt, is het vierde peilingsonderzoek over de periode mei/juni 2010 in groep 8. Het is een rapport over de kennis, inzichten en vaardigheden van de leerlingen betreffend de onderwerpen van de domeinen van natuur en techniek, ook wel het domein natuuronderwijs (Hemker, Kneepkens, & Van Der Schoot, 2011) Peilingsonderzoek Er hebben ongeveer vijftig scholen meegedaan aan de peilingsonderzoeken. Er waren twee typen evaluatie-instrumenten: schriftelijke toetsen en praktische opdrachten. De opgaven waren verdeeld over 10 toetsboekjes, met elk twee clusters met opgaven. Daarnaast waren er 8 praktische opdrachten. In totaal hebben 3060 leerlingen meegewerkt aan het onderzoek. Een belangrijk referentiekader voor het peilingsonderzoek zijn de kerndoelen voor het basisonderwijs. Met het onderzoek wordt nagegaan in hoeverre de kerndoelen gerealiseerd worden op de basisscholen. De kerndoelen zijn heel globaal en geven geen referentieniveaus aan, daarom is er door het PPON een standaardonderzoek gedaan. Het Figuur 13: Definities van Standaarden (Hemker, Kneepkens & Van Der Schoot, 2011, p.29) doel is om voor de verschillende onderwerpen drie vaardigheidsniveaus aan te wijzen: een minimum, voldoende en gevorderd niveau (figuur 13) Percentiel - resultaten Het peilingsonderzoek bestond uit 85 vragen over natuurkunde. Deze resultaten zijn te zien in figuur 14, waar de opgaven aangegeven zijn tot en met opgave 29. Links staat het percentiel, percentiel-10 leerlingen betekent dat 10% van alle leerlingen lager heeft gescoord, en 90% hoger. Het vaardigheidsniveau wordt aangegeven d.m.v. een score, de percentiel-10 leerlingen liggen net onder het minimumscore. De percentiel-10 leerlingen beheersen maar 6 opgaven goed tot redelijk goed, 24 opgaven beheersen zij matig en de overige opgaven onvoldoende. Deze leerlingen vinden grotendeels van de opgaven te moeilijk. Concrete feiten en vragen die dicht bij de leef- en ervaringswereld liggen, beheersen de leerlingen goed. Wanneer opgaven abstracter worden, haken de percentiel-10 leerlingen af. De gemiddelde leerlingen (percentiel 50%), met de standaard Voldoende, beheersen 21 opgaven goed tot redelijk goed. Van de 85 opgaven beheersen de percentiel-50 leerlingen 42 opgaven matig, de overige vragen onvoldoende. De gemiddelde leerlingen hebben minder moeite met de abstracter geformuleerde opgaven en/of complexere informatie. De percentiel-75 leerlingen beheersen 33 opgaven goed tot redelijk, 37 opgaven matig tot net voldoende en de overige vragen onvoldoende. De groep heeft wel kennishiaten, deze liggen vooral bij de onderdelen: zwaartekracht en elektriciteit. 18

19 Figuur 14: Vaardigheidsschaal Natuurkunde (Hemker, Kneepkens, & Van Der Schoot, 2011, p. 60) Standaarden resultaten De Minimum standaard; met een vaardigheidsscore van ongeveer 190, wordt door ongeveer 88% van de leerlingen gehaald. Theoretisch gezien moet 90 tot 95% van de leerlingen dit niveau halen aan het einde van de basisschool. De Voldoende standaard; met een vaardigheidsscore van ongeveer 260, wordt door ongeveer 42% van de leerlingen gehaald. Dit is ontzettend laag in vergelijking met het te behalen niveau (70-75%) aan het einde van de basisschool. De Gevorderd standaard; met een vaardigheidsscore van ongeveer 310, wordt door 12% van de leerlingen gehaald. Dit betekent dat 12% van de leerlingen de kerndoelen overstijgen. 19

20 1.7 Conclusie Theoretisch kader Hoe kan de overgang van het natuuronderwijs op de basisschool naar biologie op het voortgezet onderwijs verbeterd worden op zowel cognitief gebied als op het gebied van vaardigheden? Uit het peilingsonderzoek van het PPON (Hemker, Kneepkens, & Van Der Schoot, 2011) blijkt dat 12% van de leerlingen de Minimum standaard niet behaalt. De Voldoende standaard wordt door 42% van alle leerlingen behaald. Dit is net iets meer dan de helft van het streefniveau van 70-75%! Het aantal leerlingen dat de kerndoelen overstijgt is slechts 12%. Hieruit is te concluderen dat het hoge aantal leerlingen dat de kerndoelen uiteindelijke niet behaalt aan het einde van de basisschool zorgt voor een kenniskloof in het eerste leerjaar van het voortgezet onderwijs. Immers moeten de kerndoelen behaald worden om de doorlopende leerlijn goed te kunnen vervolgen (zie paragraaf 1.6). Om de kerndoelen volledig te behalen moeten de leerlingen bepaalde vaardigheden (zie paragraaf 1.3) ontwikkelen en kunnen toepassen. Door het niet volledig behalen van de kerndoelen, en dus niet het aanleren, oefenen en gebruiken van deze vaardigheden, zullen de leerlingen bij de start op het vo problemen ondervinden. Het curriculum is immers ingericht vanuit de gedachte dat elke leerling minimaal de standaard Voldoende of meer heeft behaald. Hier kunnen dus opnieuw leerproblemen ontstaan. Voor de verschillende niveaus van leerlingen in vaardigheden, krijg je in het eerste jaar problemen met de manier van werken in het vo. Door het veelal klassikaal aanbieden van de stof in het po, kunnen de leerlingen vaak alleen reproduceren. Door minder actief met de omgeving om te gaan (bijvoorbeeld weinig buitenopdrachten, proefjes, concreet materiaal) zullen de leerlingen minder goed kunnen adapteren aan de omgeving (Hooijmaaijers, Stokhof, & Verhulst, 2011). De overgang van het po naar vo is immers een grote stap: nieuwe omgeving, meer leerlingen, meer docenten, zelfstandig werken, huiswerk enzovoorts. 20