2 Les- en leerstofopbouw

Transcriptie

1 2 Les- en leerstofopbouw 2.7 Didactische benaderingen Leren in context Lesley de Putter Inleiding In de syllabi van de eindexamenprogramma s havo/vwo vanaf 2015 komen regelmatig de woorden De leerling kan in context: voor. Daarnaast zijn de kennisdomeinen van hun karakteristieke natuurkundige namen zoals mechanica en optica overgegaan naar contextrijke namen, zoals beweging en wisselwerking en beeld- en geluidstechniek. Dit sluit aan op eerdere initiatieven om het natuurkundeonderwijs meer volgens de concept-contextbenadering in te richten, zoals in het Nederlandse Project Leerpakketontwikkeling Natuurkunde (PLON) uit de jaren 70 en 80 van de vorige eeuw (Eijkelhof & Kortland, 1988; Kortland, 2005). In het buitenland is deze benadering te vinden in methoden als het Engelse Salters Horners Physics en het Duitse Physik im Kontext (PiKo). Er zijn verschillende redenen om contexten een rol te geven in het onderwijs, al moet daarbij worden opgemerkt dat het meer gaat om veronderstellingen (of zelfs wenselijkheden) dan om onderzoeksmatig onderbouwde claims: vakoverstijgende contexten kunnen samenhang tussen vakken zichtbaar maken, contexten dragen bij aan een accurater beeld bij leerlingen van bèta en techniek, contexten dragen bij aan betekenisvol leren en versterken bij veel leerlingen de motivatie en attitude, contexten geven betekenis aan concepten en zijn mede bepalend voor wat leerlingen leren, en afwisseling in contexten is nodig voor transfer van kennis en vaardigheden. In deze paragraaf worden eerst de hoofdkenmerken van de conceptcontextbenadering kort weergegeven, gevolgd door een overzicht van de verschillende soorten contexten en een karakterisering van leerlinggestuurd concept-contextonderwijs als een van de mogelijke uitwerkingen. Ten slotte gaan we in op de verschillende manieren om de relatie tussen conceptuele vakstructuur (het netwerk van samenhangende begrippen in (een deel van) het vakgebied) en contexten in lessen en lessenseries vorm te geven. Hoofdkenmerken De concept-contextbenadering heeft als een van de hoofdkenmerken het doel om de leerling het waarom leer ik dit? duidelijk te maken vanuit de invalshoek van de eigen omgeving. Dit in contrast met een zuiver abstracte invalshoek. Hierop voortbordurend wordt niet alleen het koppelen van de natuurkundige concepten aan de voorkennis, maar ook aan de leefwereld van de leerling belangrijk. Deze koppeling kan ervoor zorgen dat het voor de leerling makkelijker is om het nieuwe concept te leren hanteren en toe te passen. Het idee is dat op deze manier een natuurlijke structuur van vakbegrippen bij de leerling ontstaat, opgebouwd uit de eigen ervaringen en de aangereikte of eigengemaakte natuurkundige concepten. Deze manier van kijken naar onderwijs is in figuur 1 weergegeven als een soort ui-model (CVN, 2006). context oriëntatie activiteit uitwerking concept verdieping en verankering Figuur 1 Een model voor de concept-contextbenadering. De uitdaging van deze benadering is het wendbaar leren gebruiken van concepten in contexten. Zoals een concept dat abstract geleerd is door een leerling moeilijk te herkennen kan zijn in bijvoorbeeld de context van een natuurkundeopgave in het CE, zo kan een concept dat geleerd is in een enkele context evenzeer

2 moeilijk herkenbaar zijn in een andere context (transfer). Een tweede hoofdkenmerk van de concept-contextbenadering is het betrekken van de leerling bij het organiseren van het leerproces. De leraar geeft richting aan het leren en bewaakt het einddoel van de leerweg, maar de leerling heeft invloed op hoe en in welke context er geleerd wordt (De Putter-Smits, 2012; Janssen, 2009). Contexten De eenvoudigste manier om geschikte contexten voor de eigen klas te ontdekken is het de leerlingen zelf te vragen door middel van bijvoorbeeld een digitale of papieren enquête. Verder staan de leerboeken (zowel de nieuwe als de wat oudere) vaak vol met suggesties, en kunnen nieuwssites een rijke bron van inspiratie vormen en dan is er ook nog het al wat oudere PLON-materiaal als bron voor contexten in de natuurkunde (Eijkelhof & Van der Veen, 1989). Kijkend naar het karakter van de context, is er een onderscheid te maken tussen vier soorten contexten: leefwereldcontexten, zoals mobiele telefoons en hun apps, scooters en uitgaan, maatschappelijke contexten, zoals milieuproblematiek en medische hulpmiddelen (zonnecellen, insulinepompjes), beroepscontexten, zoals die van de forensisch onderzoeker, civiel technicus en auto- ontwerper (CSI, weg- en wegenbouw, auto s), wetenschappelijke contexten, zoals nieuwe ontdekkingen in de natuurkunde, onderzoeksmethoden en hun uitkomsten (CERN, onderzoek naar rampen). Het examenprogramma lijkt voor het vwo te sturen richting wetenschappelijke contexten, in het havo-programma treft men juist meer beroepsgerichte contexten aan. In het vaardighedendomein wordt aangegeven dat er van de leerling wordt verwacht dat hij of zij de natuurkundige kennis kan gebruiken om een beargumenteerd oordeel te geven over technische toepassingen in maatschappelijke contexten (zie paragraaf 5.6). In de programma s komt de hierboven als eerste genoemde soort context, de leefwereld van de leerling, niet voor. Dit is echter wel het soort context waarvan uit onderzoek blijkt dat gebruik ervan de leerling kan stimuleren en motiveren (Dahncke et al, 2001; Kasanda et al, 2005). Bij het gebruik van contexten is het belangrijk om rekening te houden met de overwegingen voor het gebruik van authentieke of gedidactiseerde contexten (Roth, 1995). Het verschil tussen beide benaderingen blijkt uit de voorbeelden van figuur 2. Authentieke context Rekenen aan en modelleren van de werkelijke data van een persoon die op 10 km hoogte in vrije val naar de aarde springt. Werken aan data van de NASA over tweelingsterren om uit te rekenen hoe zwaar deze zijn of met welke snelheid ze om elkaar heen draaien. Gedidactiseerde context Modelleren van deze sprong met versimpelde data door verschijnselen die buiten het curriculum vallen te verwaarlozen (verschillen in luchtdruk en lichtdichtheid in combinatie met de temperatuur). Deze berekeningen doen aan data die zijn voorbewerkt (eenheden en grootheden aangepast, kleine invloeden verwaarloosd en eenvoudiger model gegeven) zodat er maar één enkele interpretatie (en dus antwoord) mogelijk is. Figuur 2 Voorbeelden van authentieke contexten en de bijbehorende gedidactiseerde context. Bij het gebruik van authentieke contexten wordt de leerling alleen geholpen daar waar de concepten te ver buiten het curriculum vallen. Het argument voor deze benadering is dat, als de context wordt aangepast om geschikt te zijn voor het aanbrengen van de concepten, de leerlingen de context niet meer als authentiek herkennen. Daardoor zou het gebruik van de context zijn doel van het brengen van samenhang en motivatie bij de leerling missen. De andere benadering gaat ervan uit dat het didactiseren van de context noodzakelijk is, omdat authentieke contexten tot verwarring en hoge druk bij leerlingen kunnen leiden. Als in de lessen wordt aangegeven dat de context is aangepast en vereenvoudigd om de leerling te helpen, zou er geen reden zijn voor het missen van het doel wat betreft samenhang en motivatie.

3 Leerlinggestuurd concept-contextonderwijs Er zijn veel manieren om de concept-contextbenadering in praktijk te brengen, meestal ondersteund door andere didactische benaderingen zoals projectmatig werken, onderzoekend leren en activerende werkvormen. De keuze voor de manier van het doorlopen van de leercyclus (Kolb & Fry, 1975) ligt aanvankelijk vaak bij de leraar. Het perspectief van de leraar op het leerproces bepaalt hoe een leerling leert. Door deze keuzes meer door de leerling te laten maken, ontstaat een voor de leerling natuurlijker manier van leren (vanuit de eigen nieuwsgierigheid) die door het leren in context bevorderd kan worden. Het schema van figuur 3 is te gebruiken om van licht contextrijke lessen naar volledig leerlinggestuurde contextrijke lessen te komen (Janssen, 2009), waarbij de eerste stap van contextloos onderwijs is weggelaten. Wie kiest? Stap 2 Stap 3 Stap 4 Stap 5 Van inzicht eerst naar context/vraag eerst Naar leerlinggestuurde beantwoording van vragen Naar leerlinggestuurde keuze van contexten en vragen Naar leerlinggestuurde keuze van activiteiten Context/vraag Leraar Leraar Leerling Leerling Activiteiten Leraar Leraar Leraar Leerling Antwoord Leraar Leerling Leerling Leerling Inzicht Leraar Leraar Leraar Leraar Perspectief Leraar Leraar Leraar Leerling Figuur 3 De stappen in de richting van leerlinggestuurd concept-contextonderwijs. De tweede stap in het model is de eenvoudigste en in leerboeken veel gehanteerde manier om iets van context in de lessen aan te brengen. Bij deze stap wordt volledig vanuit het docentperspectief geredeneerd. Bij elk natuurkundig concept met de bijbehorende formule wordt een voorbeeld uit de praktijk gegeven. Alle stappen van de cyclus worden gestuurd door de leraar en de context zweeft meer boven de vraag dan dat deze er wezenlijk onderdeel van uitmaakt. Denk hierbij aan de standaardvraag met de context van een auto met onbekende massa die stil staat op een helling met een hellingshoek van 12. Een andere, redelijk veel voorkomende manier van werken bij deze stap is de start van een theorieles met een filmpje, plaatje of verhaal uit de leefwereld van de leerling. Het hierin naar voren komende natuurkundige probleem vraagt dan om nieuwe concepten, die door de leraar worden uitgelegd. Vervolgens gaan de leerlingen met vragen uit het boek aan de slag. Als men verder wil gaan met concept-contextonderwijs, kan de nadruk steeds meer komen te liggen op de vragen en keuzes van de leerling in plaats van die van de leraar. Zo wordt de leerling steeds meer verantwoordelijk voor het eigen leren, en verandert de rol van de leraar geleidelijk richting coaching. De perspectieven kunnen wisselen door te kiezen voor activerende werkvormen die goed passen bij de eigen stijl van lesgeven van de leraar (zie paragraaf 2.7.7). Hoe meer de leraar en leerlingen geoefend zijn in het op deze manier werken, des te meer het perspectief naar de leerling kan verschuiven zodanig dat de leraar uiteindelijk alleen nog maar bewaakt dat er kennis wordt opgedaan. De voorbeelden hieronder illustreren hoe dat in zijn werk kan gaan. Door in de derde stap van het model te kiezen voor een context samen met een vraag die de leerlingen leidt in de richting van de te leren concepten, kan de nieuwsgierigheid van de leerlingen geprikkeld worden. Een voorbeeld daarvan staat in figuur 4. Het is in dit voorbeeld voor de leraar wel moeilijk om niet voor te zeggen wat er precies gevonden moet worden in het eerste stadium van de lesactiviteit. Het perspectief wisselt hier langzaam van leraar richting leerling. Dit in contrast met het gebruik van hetzelfde filmpje in de concept-contextbenadering van de tweede stap, waarbij de leraar een onderwijsleergesprek over het filmpje had kunnen voeren, dan wel het filmpje ter illustratie had kunnen laten zien aan het einde van een standaard theorieles met vragen uit het leerboek over versnelling en G-krachten. Raketracewagen De leraar laat een filmpje zien van een raketracewagen op een zoutmeer. De bestuurder van de wagen wordt van dichtbij gefilmd: we zien zijn gezicht vervormen. Na afloop van de

4 race is het snelheidsrecord gebroken en wordt de coureur weggedragen. De leraar stelt dan de vraag: Hoe komt het dat het gezicht van de coureur zo vervormd wordt en waarom is hij daarvan onwel geworden? De leraar vraagt om een antwoord in natuurkundige termen. De leerlingen zoeken dit uit en komen terug met G-krachten. Dan vraagt de leraar om met behulp van de gegevens uit het filmpje uit te zoeken hoeveel G er dan op de coureur werkte. Figuur 4 Een voorbeeld van leerlinggestuurde beantwoording van vragen. Om van het voorbeeld van de derde stap naar de vierde stap van het model te komen, is het van belang dat de leerlingen hun antwoorden op de gestelde vraag met elkaar gaan evalueren en tot één gezamenlijk antwoord komen. Dit kan gefaciliteerd worden met ICT-gereedschappen die klassengesprekken of samenvattingen ondersteunen (Google docs, Facebook-berichten, Stormboard, Titanpad enzovoort). Als leerlingen gaan inzien dat ze zelf kunnen kiezen in welke context ze willen werken, kan de vijfde stap worden genomen. De leraar geeft nog steeds aan welke activiteiten de leerlingen kunnen ontplooien (van practicum tot googelen, en van boek lezen tot interviewen) en bewaakt dat de (in de examenprogramma s opgenomen) concepten correct worden aangeleerd. Een voorbeeld daarvan staat in figuur 5: de leerlingen geven zelf een invulling aan een lessenserie over licht, breking en oogafwijkingen, onder het wakend oog van de leraar. Oogafwijkingen De leerlingen gaan werken aan het keuzeonderwerp licht en beelden. Een van de moeders is opticien. De leerlingen vragen haar om hen te komen vertellen over de werking van de ooglens en hoe een bril daarbij kan helpen. Alle leerlingen hebben in tweetallen een vraag bedacht over een oogafwijking van een van hen of iemand in hun eigen familie. Ze gaan deze afwijkingen onderzoeken en hebben allemaal hun eigen onderzoeksvragen en hypothesen opgesteld. Eén tweetal was het niet eens met de keuze van de klas voor oogafwijkingen, en deze leerlingen hebben een lasersnijder als onderzoeksonderwerp genomen. De onderzoeksplannen zijn goedgekeurd door de docent, die waakt over de natuurkundige inhoud van de onderzoeken van de leerlingen. Figuur 5 Een voorbeeld van leerlinggestuurde keuze van activiteiten. Naar aanleiding van de in figuur 4 en 5 gegeven voorbeelden zijn twee kanttekeningen te plaatsen bij leerlinggestuurd concept-contextonderwijs. Allereerst moet je er als leraar op bedacht zijn dat bij het zoeken naar antwoorden op de gestelde vragen concepten uit andere vakgebieden dan de natuurkunde, in dit geval de biologie, nodig kunnen zijn. Daarnaast zal, met name bij een leerlinggestuurde keuze van activiteiten, de conceptuele vakstructuur van (een deel van) het vakgebied niet automatisch volledig aan bod komen. De hierboven geschetste concept-contextbenadering verschilt in een aantal opzichten van het veelgebruikte model directe instructie (Ebbens & Ettekoven, 2005). De verschillen in lesonderdelen zijn naast elkaar gezet in de tabel van figuur 6, waarbij de karakterisering van de lesonderdelen in de conceptcontextbenadering losjes is gebaseerd op praktijkervaringen met het ontwerpen van contextrijk onderwijs (Wieringa et al, 2011). Directe instructie Concept-contextbenadering 1 Voorbereiding Kiezen en inrichten van de context waarin gewerkt gaat worden. 2 Aandacht richten op de doelen van de les en het activeren van de voorkennis 3 Geven van informatie, toelichting en voordoen 4 Nagaan of de belangrijkste begrippen en inzichten zijn overgekomen 5 Instructie ten behoeve van de zelfwerkzaamheid 6 Leerlingen voorzien van geleide of zelfstandige oefening en begeleiden van de Aandacht richten op de activerende vraag die logisch voortkomt uit de context. Leerlingen begeleiden in het vinden van informatie, toelichting en voorbeelden om antwoord te kunnen geven op de vraag. Leerlingen begrijpen een of meerdere concepten die bij de vraag horen. Leerlingen en leraar reflecteren of de belangrijkste begrippen en inzichten zijn gevonden en begrepen. Stellen van een vervolgvraag ten behoeve van de zelfwerkzaamheid/huiswerk

5 zelfwerkzaamheid 7 Afsluiten van de les op kernbegrippen Afsluiten van de les op (wendbaar gebruik van ) kernbegrippen. Figuur 6 Een vergelijking van de lesonderdelen bij directe instructie en de conceptcontextbenadering. De mate waarin de eerste zes onderdelen van de concept-contextbenadering in context worden uitgevoerd, bepaalt hoe contextrijk het onderwijs uiteindelijk is. Concept-contextvenster Op het niveau van contextrijke lessenseries zijn er verschillende keuzes mogelijk wat betreft de selectie en de inrichting van de leerinhoud. In het zogenoemde concept-contextvenster worden op grond daarvan vier verschillende conceptcontextbenaderingen onderscheiden: zijn de keuzes ten aanzien van de leerinhoud en van de inrichting van de leerinhoud gemaakt op basis van de conceptuele vakstructuur (het netwerk van samenhangende begrippen in (een deel van) het vakgebied) of op basis van de gekozen context? Deze twee vragen met elk twee mogelijke antwoorden leveren vier verschillende uitwerkingen op, zoals weergegeven in de vier kwadranten van het concept-contextvenster in figuur 7 (Bruning & Michels, 2013). Selectie van de leerinhoud: Conceptueel A Illustratieve context B Verbindende context Inrichting van de leerinhoud: Conceptueel (vakstructuur) Inrichting van de leerinhoud: Contextueel D Context op afstand C Centrale context Figuur 7 Het concept-contextvenster. Selectie van de leerinhoud: Contextueel De vier onderscheiden concept-contextbenaderingen zijn als volgt te karakteriseren: Illustratieve context (conceptuele selectie en inrichting) Verschillende contexten worden gebruikt als ad-hoc illustraties van eerder gekozen concepten. De conceptuele vakstructuur staat centraal. Verbindende context (conceptuele selectie, contextuele inrichting) Een verbindende context brengt een pragmatische samenhang aan in een samenhangende groep al eerder gekozen concepten. De inrichting van het lesmateriaal volgt de verbindende context, maar niet alle gekozen concepten passen er naadloos bij. Centrale context (contextuele selectie en inrichting) Eén context staat centraal, en dient als vraagstelling en selectiecriterium voor concepten. Daardoor zal, afhankelijk van de vraagstelling, niet altijd de conceptuele vakstructuur van (een deel van) het vakgebied volledig aan bod komen. Daarnaast kan het zijn dat concepten uit verschillende delen van het vakgebied of uit verschillende vakgebieden nodig zijn om de gestelde vraag te beantwoorden. Context op afstand (contextuele selectie, conceptuele inrichting) Een context staat op afstand, de inrichting van het materiaal wordt bepaald door de conceptuele vakstructuur, maar de gekozen concepten hangen samen via de context en komen vaak uit verschillende delen van het vakgebied of uit verschillende vakgebieden. In dit concept-contextvenster zijn twee uitersten te onderscheiden, overeenkomend met een vaksystematische en een thematische benadering van het curriculum (zie paragraaf 2.2): enerzijds het gebruik van een variëteit aan contexten als ad-hoc illustraties bij de natuurkundige leerstof (kwadrant A: illustratieve context), en anderzijds het gebruik van één context waaraan een met de geselecteerde natuurkundige leerstof te beantwoorden vraagstelling wordt ontleend (kwadrant C: centrale context). In leerboeken is vaak de concept-contextbenadering van de kwadranten A en B herkenbaar. Het eerder beschreven leer-

6 linggestuurd concept-contextonderwijs is te zien als een uitwerking van kwadrant C van het concept-contextvenster. Het concept-contextvenster is een model, en dus een vereenvoudiging van de werkelijkheid. Het model houdt bijvoorbeeld geen rekening met het perspectief van leraar of leerling en gaat uit van de activiteiten en perspectieven welke in het materiaal worden aangeboden. Ook zullen lesmaterialen vaak eigenschappen van meerdere kwadranten vertonen. Het concept-contextvenster kan, net als het stappenmodel van figuur 3, gebruikt worden bij het ontwikkelen en vormgeven van nieuw lesmateriaal en bij het analyseren, kiezen en desgewenst arrangeren van bestaand lesmateriaal. Effecten In een tweetal review-studies is nagegaan wat de effecten zijn van context-based science education in vergelijking met conventioneel onderwijs (Bennett, 2005; Taasoobshirazi & Carr, 2008). Bij het interpreteren van de resultaten van dergelijke vergelijkingsstudies moet er wel rekening mee worden gehouden dat het onderwijssysteem in verschillende landen totaal anders kan zijn, evenals de aannames over wat conventioneel en wat contextrijk onderwijs is. Samenvattend kan wel voorzichtig geconcludeerd worden dat contextrijk onderwijs bijdraagt aan het realiseren van voor leerlingen aantrekkelijk en relevant onderwijs, en dat de leerresultaten van leerlingen vergelijkbaar zijn met die van leerlingen in conventioneel onderwijs. Literatuur Bennett, J. (2005). Bringing Science to Life: The Research Evidence on Teaching Science in Context. York: Department of Educational Studies, Research Paper 2005/12, University of York. Bruning, L. & Michels, B. (2013). Concept-contextvenster Zicht op de wisselwerking tussen concepten en contexten in het bèta-onderwijs. Enschede: SLO. CVN (2006). Natuurkunde leeft. Commissie Vernieuwing Natuurkundeonderwijs havo/vwo. Dahncke, H., Behrendt, H. & Reiska, P. (2001). A comparison of STS-teaching and traditional physics lessons On the correlation of physics knowledge and taking action. In H. Dahncke & H. Behrendt (Eds.), Research in Science Education Past, Present and Future (pp ). Dordrecht: Kluwer. De Putter-Smits, L.G.A. (2012). Science Teachers Designing Context-Based Curriculum Materials: Developing Context-Based Teaching Competence. Eindhoven: Technische Universiteit Eindhoven. Ebbens, S. & Ettekoven, S. (2005). Effectief leren: basisboek. Groningen: Noordhoff. Eijkelhof, H.M.C. & Kortland, J. (1988). Broadening the aims of physics education. In P.J. Fensham (Ed.), Development and Dilemmas in Science Education (pp ). London: Falmer Press. Eijkelhof, H.M.C. & Van der Veen, K. (1989). Werken met contexten in het natuurkundeonderwijs. Zeist: NIB. Janssen, F. (2009). Het ombouwen van reguliere lessen in concept-context lessen in 5 stappen. In A. Legierse & A. Taminiau (Eds.), Een enkeltje CoCo (pp ). Enschede: SLO. Kasanda, C., Lubben, F., Gaoseb, N., Kandjeo-Marenga, U., Kapenda, H. & Campbell, B. (2005). The role of everyday contexts in learner-centered teaching: The practice in Namibian secondary schools. International Journal of Science Education 27(15), Kolb, D.A. & Fry, R. (1975). Towards an applied theory of experiential learning. In C.L. Cooper (Ed.), Theories of Group Processes (pp ). London: John Wiley. Kortland, J. (2005). Physics in personal, social and scientific contexts A retrospective view on the Dutch Physics Curriculum Development Project PLON. In P. Nentwig & D. Waddington (Eds.), Making it Relevant Context-Based Learning of Science (pp ). Münster: Waxmann. Roth, W.-M. (1995). Authentic School Science: Knowing and Learning in Open-Inquiry Science Laboratories. Dordrecht: Kluwer. Taasoobshirazi, G. & Carr, M. (2008). A review and critique of context-based physics instruction and assessment. Educational Research Review 3, Wieringa, N., Janssen, F.J.J.M. & Van Driel, J.H. (2011). Biology teachers designing context-based lessons for their classroom practice The importance of rules-of-thumb. International Journal of Science Education, 33(17),