2 Les- en leerstofopbouw

Transcriptie

1 2 Les- en leerstofopbouw 2.2 Curriculum Henk Pol Inleiding Curriculum staat voor de globale invulling van een vak. Het kan dan gaan om de einddoelstellingen of eindtermen waarop leerlingen worden getoetst, maar ook om de invulling richting die eindtermen. De beginnende leraar heeft vaak het idee dat dit programma helemaal vastligt. Daarom eerst een meerkeuzevraag: wie bepaalt de inhoud van het vak natuurkunde in het voortgezet onderwijs? Is of zijn dat A) het ministerie van OCW, B) de SLO (het Nationaal Expertisecentrum Leerplanontwikkeling), C) de universiteiten en hbo-instellingen, D) de scholen, of E) de natuurkundeleraren? In deze paragraaf gaan we in op de voor onder- en bovenbouw beschikbare curriculumdocumenten, de leerboeken en de factoren die invloed hebben gehad op het (historisch gegroeide) karakter van het natuurkundecurriculum. Als afsluiting komen we terug op de hierboven gestelde meerkeuzevraag, en geven dan een antwoord. Curriculumdocumenten In Nederland zijn er door het ministerie van OCW programma s opgesteld voor onder- en bovenbouw die aangeven wat er behandeld kan en als het om de bovenbouw gaat moet worden. Onderbouw Voor de onderbouw zijn dat de kerndoelen (OCW, 2006), waarmee in zeer globale termen wordt beschreven waaraan het programma voor de onderbouw moet voldoen. Zo beslaat de beschrijving voor de exacte vakken (natuurkunde, scheikunde, biologie en techniek) samen nog niet een A4. Het enige dat hier wordt genoemd is een onderwerp, samen met enkele termen die binnen dat onderwerp in het programma een plaats hebben. Over het niveau, of over de manier waarop die termen gekend moeten worden, wordt niets gezegd. Als mogelijke concrete invulling is door de SLO een kennisbasis onderbouw ontwikkeld (Ottevanger et al, 2014). Deze kennisbasis heeft als bedoeling helderheid te verschaffen over relevante leerdoelen en -inhouden voor natuurkunde voor de onderbouw van het voortgezet onderwijs. Het begrip kennis dient breed te worden opgevat. Het omvat weten dat, weten hoe, weten waarom en weten over weten. Er is gekozen voor een invulling waarin voor alle genoemde vakgebieden drie nauw met elkaar verweven dimensies worden beschreven: vakinhouden, karakteristieke werkwijzen en karakteristieke denkwijzen. De kennisbasis is richtinggevend, in de zin van: niet-verplichtend, inspirerend en toekomstbestendig. Wat dit laatste betreft gaat het ook om aansluiting bij de 21 e -eeuwse vaardigheden en de manier waarop deze binnen vakgebieden aandacht zouden kunnen krijgen. Het gaat hierbij vooral om kritisch denken, probleemoplossen, creativiteit en informatievaardigheden. Leerdoelen en leerinhouden zijn geformuleerd op basis van een doorlopende leerlijn natuurwetenschappen en technologie van de kerndoelen primair onderwijs en onderbouw vo naar de eindtermen in examenprogramma's. Het is uitdrukkelijk aan scholen en leraren zélf om te beslissen hoe het onderwijs het beste in het geschetste perspectief kan worden georganiseerd en ingericht: als aparte vakken of in enige vorm van samenhang (bijvoorbeeld als leergebied). (Ottevanger et al, 2014: p5-6). De kennisbasis heeft dus als doel om de betrokkenen (leraren, scholen en auteurs van leerboeken) een meer concrete richtlijn te geven voor hoe de onderbouwvakken kunnen worden ingevuld, zodanig dat rekening wordt gehouden met het onderwijs voorafgaand aan en na afronding van de onderbouw. Daarbij wordt niet alleen gekeken naar inhoudelijke aspecten, maar wordt ook rekening gehouden met binnen het vak natuurkunde relevante vaardigheden en cultuur. Maar ook de kennisbasis geeft dus niet aan hoe dat alles dan moet worden behandeld en in welke volgorde. Bovenbouw Hoe is dat voor de bovenbouw geregeld? Ten eerste is er het door het ministerie van OCW voor de verschillende vakken vastgestelde examenprogramma. Ook hier betreft het een algemene lijst van eindtermen waaraan het onderwijs in de bovenbouw moet voldoen. Het examenprogramma beschrijft: algemene vaardigheden, die voor alle exacte vakken min of meer gelijk zijn, vakinhoudelijke onderwerpen die worden getoetst tijdens het centraal schriftelijke examen (CE) en daarnaast ook mogen worden getoetst tijdens het school-

2 examen (SE), vakinhoudelijke onderwerpen die alleen in het schoolexamen (SE) worden getoetst. Een nadere invulling is in dit geval gegeven door twee verschillende documenten. De lijst met onderwerpen die in het CE worden getoetst zijn nader uitgewerkt in de syllabus. Dit document beschrijft precies welke begrippen en formules minstens moeten worden behandeld. De onderwerpen die alleen in het SE worden getoetst zijn niet nader uitgewerkt in een bindende syllabus. Hiervoor is een met de onderbouw vergelijkbare invulling door de SLO uitgewerkt: de handreiking schoolexamen (Paus, 2012). Deze handreiking geeft suggesties voor een invulling van de SE-onderwerpen. Maar, zoals in de inleiding van dit document is te lezen: Docenten zijn, binnen de wettelijke kaders, vrij hun schoolexamens naar eigen inzicht in te richten. Bij dit laatste biedt SLO, op verzoek van OCW, steun in de vorm van handreikingen per vak, waarvan dit er één is. De voor u liggende handreiking voor het schoolexamen Natuurkunde wil docenten informeren over de verplichtingen en mogelijkheden en bevat niet-voorschrijvende suggesties en adviezen voor de inrichting van het schoolexamen. (Paus, 2012: p5). Zo blijkt ook in het bovenbouwprogramma veel ruimte voor de individuele leraar en vaksectie om het eigen programma in te vullen en keuzes te maken. Voor het CE-deel is vastgelegd waar het onderwijs minstens toe moet leiden, maar niet hoe. En voor het SE-deel geldt dat de globale onderwerpen vastliggen, maar dat de concrete invulling op schoolniveau kan worden bepaald. Dit geldt met name ook voor de toetsing, zodat kan worden afgeweken van de klassieke schriftelijke toetsvorm. Het kiezen van een meer concrete invulling van het programma, deels de eindtermen, en zeker de weg ernaar toe, is dus voor zowel de onder- als de bovenbouw de taak van de leraar en de vaksectie: hoe verdeel je de leerstof over de leerjaren, onder andere rekening houdend met een opbouw van een meer concreet niveau, zoals de valbeweging, naar het abstracte niveau van bijvoorbeeld krachtvelden. En hoe ga je om met de opbouw van vaardigheden zoals probleemoplossen, onderzoeken, ontwerpen, modelleren en oordeels- en besluitvorming? Leerboeken Bij het maken van deze keuzes hoe het onderwijs in te vullen kun je als leraar gebruik maken van de leerboeken (zie ook paragraaf 7.2). De auteurs maken bij het opzetten van een methode verschillende keuzes voor de leraar. Of, met andere woorden: auteurs nemen hun voorkeur voor een invulling van het onderwijs mee bij het schrijven van een leerboek. Bekend is de uitspraak: Het beste boek is het boek dat je zelf hebt geschreven. Kies je als vaksectie voor een leerboek, dan is het zaak de voorkeur van jou als leraar en jullie als vaksectie zo veel mogelijk in overeenstemming te krijgen met de voorkeuren van het auteursteam. Onder andere op curriculumniveau is het van belang te kijken hoe een leerboek is opgebouwd. Vaksystematisch of thematisch Sommige leerboeken ordenen de leerstof volgens de gangbare indeling binnen de natuurkunde. Contexten behandelen ze daarbij dan als voorbeelden. We noemen die methoden vaksystematisch. Deze boeken sluiten het meest aan bij de traditie. Een stap verder zetten boeken die wel werken volgens de vaksystematische lijnen, maar die daarbinnen de leerstof aanbieden in een context. Nog een stap verder is de thematische methode. Daarin kiest men een aantal samenhangende contexten zoals muziek of het weer. Die worden dan met de daarbij behorende natuurkunde als een geheel behandeld. De structuur wordt in dat geval bepaald door de context. De verschillende manieren van het combineren van leerstof en context zijn te classificeren door middel van het concept-contextvenster met vier verschillende uitwerkingen voor de wisselwerking tussen concepten en contexten (zie paragraaf 2.7.1). Lineair of concentrisch Een lineaire methode behandelt eerst het ene onderwerp volledig, en stapt dan over naar het volgende dat ook weer compleet behandeld wordt. Bij een concentrische methode werkt men met verschillende ronden. In de eerste ronde bijvoorbeeld de onderbouw komen al bijna alle onderwerpen aan bod, zij het niet diepgravend. In de tweede ronde bijvoorbeeld in de bovenbouw wordt dan de nodige verdieping aangebracht. De voorbereiding op het eindexamen is vaak een derde en integrerende ronde. Leerlijnen De bovenstaande beschrijving van de verschillende soorten leerboeken richt zich met name op het aanleren van inhoudelijke onderwerpen. De analyse laat zien dat inhoud op verschillende manieren terug kan komen, en zo

3 op een bepaald niveau kan worden aangeleerd. Het leerboek houdt bijvoorbeeld rekening met een logische volgorde van onderwerpen. Ook kan een bepaald onderwerp vaker terugkomen omdat het eindniveau niet in één keer kan worden bereikt. Zo n opzet heet een leerlijn. Het is niet voor niets dat we hierboven de leerlijn hebben toegelicht aan de hand van vakinhoud, want dat is het meest voor de hand liggende leerdoel om naar te kijken. Op curriculumniveau spelen echter ook nog andere leerdoelen die al dan niet duidelijk terugkomen in een leerboek. We denken dan bijvoorbeeld aan het leren probleemoplossen, onderzoeken, ontwerpen, modelleren en oordeels- en besluitvorming (zie hoofdstuk 5). Juist met dit soort meer algemene vaardigheden is het belangrijk om die ook in een leerlijn aan te bieden. Het betreft leerdoelen die niet met een paar lessen kunnen worden aangeleerd, maar waarbij leerlingen door er steeds weer ervaring mee op te doen hun houding veranderen, en een steeds hoger niveau bereiken voor die vaardigheden. Ook speelt transfer een rol: het probleem dat je een bepaald vaardigheidsniveau voor een bepaald onderwerp wel hebt bereikt, maar voor een ander onderwerp nog niet. Het breder toepasbaar maken van een algemene vaardigheid vraagt om uitvoering en oefening bij verschillende onderwerpen. Vaak houden leerboeken echter veel minder rekening met het aanleren van dit soort algemene vaardigheden. Ten eerste is de gedachte dat ook deze vaardigheden in een leerlijn moeten worden uitgewerkt van veel recenter datum, en dus nog in ontwikkeling. In hoeverre die vaardigheden op een bepaald eindniveau moeten worden gebracht ligt bijvoorbeeld niet vast (bedenk bijvoorbeeld welk eindniveau je verwacht wanneer leerlingen een profielwerkstuk uitvoeren). Daarnaast komt vaardighedenonderwijs niet in plaats van het aanleren van vakinhoud, maar ernaast. Het onderwijs, en de leerboeken als ondersteuning, moet dus efficiënter worden ontworpen zodat ook aan die (relatief nieuwe) onderwijsdoelen kan worden voldaan. Wat we in ieder geval kunnen stellen is dat leerboeken hier vaak nog niet (voldoende) rekening mee houden. En dan ligt daar voor de leraar en/of de vaksectie een taak om dat in het eigen onderwijs in te bouwen. Zoals het bij elke les van belang is om je goed bewust te zijn van het waarom van de gekozen inhoud en aanpak, is dat ook het geval bij het curriculum. Natuurlijk geldt dit voor de ervaren leraar die zijn eigen materiaal maakt, of het auteursteam van een leerboek. Maar minstens zo belangrijk is dat voor de beginnende leraar, zodat hij of zij herkent in hoeverre bestaand materiaal wel of niet geschikt is om de leerdoelen te bereiken. Invloeden op het curriculum Het waarom van een curriculum kan worden geanalyseerd met het curriculair spinnenweb van figuur 1 (Van den Akker & Thijs, 2009). Leerdoelen Waarheen leren zij? Toetsing Hoe wordt hun leren getoetst? Leerinhoud Wat leren zij? Tijd Wanneer leren zij? Visie Waartoe leren zij? Leeractiviteiten Hoe leren zij? Leeromgeving Waar leren zij? Docentenrollen Wat is de rol van de leraar bij hun leren? Groeperingsvormen Met wie leren zij? Bronnen en materialen Waarmee leren zij? Figuur 1 Het curriculair spinnenweb. Uit dit spinnenweb blijkt dat er veel meer factoren dan alleen de leerdoelen zijn die invloed hebben op hoe een curriculum er uiteindelijk uitziet. Een concreet voorbeeld dat we hiervoor al hebben gezien is de veranderende rol van toetsing. Werd tot ongeveer de millenniumwisseling alle leerstof ook op het CE getoetst, nu is dat nog maar 60% van de totale leerstof. Daardoor kwam er ruimte om niet

4 of lastig schriftelijk te toetsen kennis en vaardigheden een meer prominente plaats in het programma te geven. Op die manier hebben veel meer landelijke en internationale ontwikkelingen een invloed gehad op het huidige natuurkundecurriculum. Naast het denken over het waarom van natuurkunde, dat we hiervoor al hebben besproken, willen we hierna nog enkele relevante invloeden kort beschrijven. Om te begrijpen hoe en waarom het curriculum van nu er zo uit ziet kan men onder andere ook naar het verleden kijken. Het curriculum ziet er in Nederland anders uit dan in bijvoorbeeld Duitsland of Engeland. Het huidige (Nederlandse) curriculum is historisch zo gegroeid, met in de geschiedenis spelers die al dan niet degelijk onderbouwde specifieke keuzes hebben gemaakt. Doelstellingen Vaak wordt bij de inhoud van het vak natuurkunde geredeneerd vanuit de wensen van het vervolgonderwijs. Ook de laatste vernieuwingscommissie Nieuwe Natuurkunde (NiNa) bestond nog voor het grootste deel uit vakexperts uit het vervolgonderwijs: hoogleraren en een enkele hbo-docent natuurkunde (overigens, de andere leden waren natuurkundeleraren). Toch is er al heel lang een besef dat natuurkunde in het voortgezet onderwijs niet alleen is bedoeld als opstapje voor een natuurwetenschappelijke of technische opleiding. De commissie Fokker concludeerde al in 1928 dat het vak natuurkunde in het voortgezet onderwijs een driedelige doelstelling had: 1) natuurkunde als discipline en voorbereiding op vervolgstudies, 2) natuurkunde als bijdrage aan persoonlijke ontwikkeling, en 3) natuurkunde als onderdeel van de cultuur (Lijnse, 2014: p41-42). Hoe dat dan ingevuld moest worden, was de vraag. Internationaal kwamen daarop in de tweede helft van de vorige eeuw verschillende antwoorden. In de UK werd het Nuffield Physics opgezet, met als leidraad being a scientist for the day en the act of discovery. De methode gaf niet als inleiding een blok natuurkundige kennis, maar bestond voornamelijk uit experimenten waarbij de leerlingen onderzoekend te werk moesten gaan en zo de natuurkunde ontdekken (zie paragraaf 2.7.2). Dit vraagt een hele andere rol van de leraar, meer als begeleider, en bij deze methode was het docentenboek dan ook groter dan het leerlingenboek. Daarnaast werd in de US het Harvard Project Physics opgezet, met een poging ook de wereld om ons heen in het natuurkundeonderwijs te betrekken. Dit project stond aan de basis van het Nederlandse Project Leerpakketontwikkeling Natuurkunde (PLON), een initiatief om de maatschappelijke en culturele functie van het vak natuurkunde in Nederland te versterken. Het PLON heeft nooit meer dan een experimentele status gehad, maar in de latere examenprogramma s en deels ook leerboeken is de invloed van de in dat project ontwikkelde ideeën en voorbeeldlesmaterialen wel zichtbaar. In het huidige (NiNa-)programma zijn de drie door de commissie Fokker genoemde doelstellingen met name terug te vinden in de doelstelling van het wendbare gebruik van natuurkundige kennis in (al dan niet voor de leerling bekende) maatschappelijke contexten, en het deels indalen van de ANWdoelstellingen (zie paragraaf 6.3) in het huidige curriculum. Practicum en experimenteel onderzoek Een andere ontwikkeling is de plaats van het experiment in het curriculum. De publicatie van het driedelige boek De natuurkunde van t vrije veld (Minnaert, ) gaf een flinke stimulans voor het experiment in het vak natuurkunde. Dat natuurkunde niet los kan staan van practicum bleek al uit de door de commissie Fokker genoemde doelstelling dat de leerling ook de cultuur van het vak moest ervaren. Het belang van practicum werd benadrukt met het werk van Minnaert, die liet zien dat natuurkunde overal om ons heen is, en een soort van Haarlemmer olie kan zijn als het gaat om het verklaren van verschijnselen om ons heen. Hierdoor ontstond niet alleen het idee dat practicum moet, maar ook een cultuur van experimenteel onderzoek door leerlingen. Aan het eind van de vorige eeuw waren er scholen waar leerlingen voor alle drie de exacte vakken een eigen experimenteel onderzoek (EXO) uitvoerden. Met de invoering van het profielwerkstuk kreeg het EXO een iets minder grote, maar vaste plek in het curriculum (zie paragraaf en 5.3). Leerpsychologie Een andere invloed komt vanuit meer algemeen onderzoek naar het leren van leerlingen. Er zijn zeer veel leerpsychologische theorieën beschreven over hoe kennis, begrip en vaardigheden het beste aan te leren. Vaak wordt gesuggereerd dat die theorieën elkaar tegenspreken, maar in de praktijk vullen ze elkaar aan: fietsen leer je anders dan het doen van onderzoek. Enkele van die theorieën zijn het vermelden waard om beter te begrijpen hoe het huidige curriculum eruit ziet. Ten eerste is er het instructionisme: de leraar vertelt iets, en dan weet de lerende dat. Dit spreekwoordelijke kennis in de hoofden gieten vinden we nog veel terug in het onderwijs. En dat is ook niet vreemd. Sommige dingen moet je gewoon als lerende weten voordat je verder kunt. Een volgende

5 stap is het behaviorisme: alles bestaat uit kennis en handelingen die voorgedaan moeten worden en dan geoefend. Hoewel ook al heel oud, zien we dit nog steeds vaak terug in het onderwijs. De meeste natuurkunde wordt op die manier gegeven, doordat de leraar een opgave voordoet op het bord, en de leerlingen dan enkele vergelijkbare opgaven uitwerken in de klas of als huiswerk. Met het cognitivisme kwam ook via onderzoek het besef dat je met oefenen wel simpele procedures kunt leren, maar dat het mislukt als je bijvoorbeeld het oplossen van ingewikkelde problemen wilt aanleren geïllustreerd door de leerlinguitspraak Als u het voordoet op het bord, snap ik het. Maar als ik het dan thuis zelf moet doen, kom ik er niet uit. Daarmee kwam in het onderwijs het idee naar voren dat leerlingen ook begeleid moeten worden bij het leren oplossen van vooral ingewikkelde problemen. En dit geldt natuurlijk ook voor vaardigheden als onderzoeken, ontwerpen en modelleren. Een volgende, voor het natuurkundeonderwijs zeer interessante, ontwikkeling is het constructivisme. Deze leertheorie is mede ontstaan door het onderzoek van Piaget in de jaren 30 van de vorige eeuw naar de denkbeelden van kinderen. Hij ontdekte bijvoorbeeld hoe kinderen alternatieve eigen beelden hadden van het zonnestelsel, maar ook over mechanica (Piaget, 1929). Dat onderzoek werd herontdekt in de tweede helft van de vorige eeuw, toen men naar een verklaring zocht voor het verschijnsel dat leerlingen berekeningen konden maken die waren gebaseerd op natuurkundige principes, maar dat ze ondertussen die principes in minder voor de hand liggende situaties niet begrepen en er in alledaagse situaties heel andere denkbeelden op na bleken te houden. Hieruit werd geconcludeerd dat bij het leren van iets nieuws rekening moet worden gehouden met wat de lerende al weet, aan ervaringen bezit, en in welke context iemand iets leert (zie hoofdstuk 3). Technische hulpmiddelen Meestal bieden technische ontwikkelingen mogelijkheden om het onderwijs te verbeteren. Soms gaat de invloed van een technische ontwikkeling verder dan een verbetering. Voor het vak natuurkunde kunnen we stellen dat het onderwijs er ook een component bij heeft gekregen door het gebruik van de computer. Met het door CMA ontwikkelde Coach kunnen leerlingen digitaal experimentele data verzamelen, en deze verwerken. Hierdoor stijgt experimenteren boven het basisniveau van kleine experimenten uit, en kan de leerling ook echt aan dataverwerking doen. Een vergelijkbaar effect kan worden verwacht van modelleren met Coach. Met dit soort hulpmiddelen is het mogelijk de inhoudelijke instructie op een hoger natuurkundig niveau te brengen, waardoor onderwerpen verder kunnen worden uitgediept. Aan het begin van deze eeuw is er een poging gedaan dit in het CE onder te brengen, maar het bleek technisch niet mogelijk dit landelijk dekkend te krijgen. Het is daarmee één van de aspecten van het natuurkundecurriculum geworden waar de leraar een eigen hand in heeft. Rol van de leraar in het curriculum Er is gezien het voorgaande vanuit veel verschillende richtingen invloed op het huidige curriculum. Als we op de meerkeuzevraag uit de inleiding terugkomen, kunnen we stellen dat met name het vervolgonderwijs (nog steeds) een belangrijke hand heeft in de inhoudelijke eindtermen van het huidige programma, en ook dat de SLO en het ministerie van OCW daaraan meedoen. Maar uit het voorgaande blijkt ook dat de leraar en/of vaksectie een belangrijke rol speelt in het invullen van het programma. Dat geldt deels voor de weg naar de einddoelen zoals die worden getoetst op het CE, maar nog meer voor de onderwerpen die alleen op het SE worden getoetst. De inhoud daarvan ligt voor een deel maar heel globaal vast (de keuzedomeinen) en de manier waarop wordt getoetst is helemaal vrij (het mag bijvoorbeeld ook met een poster of een essayopdracht). Ook geeft het programma alleen als eis dat er gewerkt moet worden aan praktische vaardigheden als onderzoeken, ontwerpen en modelleren, en aan scientific literacy. Maar hoe dat dan moet worden vormgegeven is niet vastgelegd. En ook de leerboeken hebben hun beperkingen waar het gaat om de uitwerking van al die verschillende leerdoelen. Er is dus heel veel ruimte voor de leraar om zelf invulling te geven aan het curriculum. En dan hebben we het alleen nog maar over de rol binnen de eigen lessen. Want daarnaast kan, zeker de ervaren leraar, ook op een meer algemene manier invloed uitoefenen op het curriculum. Natuurkundeleraren maken deel uit van de landelijke examencommissies van het College voor Toetsing en Examens (CvTE), van de constructiegroepen van de examens (Cito) en van de vernieuwingscommissies. Ook het auteursteam van een leerboek bestaat voor het overgrote deel uit leraren. En ten slotte moeten we stellen dat initiatieven als PLON en CMA, evenals bijdragen op conferenties als de WND-conferentie en in vakbladen als NVOX, vaak afkomstig zijn van actieve leraren met nieuwe frisse ideeën. Ook op die manier wordt het curriculum beïn-

6 vloed door de leraar. We kunnen dus met recht zeggen dat het juiste antwoord op de in de inleiding gestelde meerkeuzevraag is: E) de natuurkundeleraren. Literatuur Lijnse, P.L. (2014). Omzien in verwarring. Utrecht: Freudenthal Instituut. Minnaert, M. ( ). De natuurkunde van t vrije veld. Zutphen: Thieme. OCW (2006). Besluit kerndoelen onderbouw VO. Den Haag: ministerie OCW. Piaget, J. (1929). The Child's Conception of the World. New York: Harcourt, Brace Jovanovich. Paus, J. (2012). Handreiking schoolexamen natuurkunde havo/vwo. Enschede: SLO. Ottevanger, W., Oorschot, F., Spek, W., Boerwinkel, D.J., Eijkelhof, H., de Vries, M., van der Hoeven, M. & Kuiper, W. (2014). Kennisbasis natuurwetenschappen en technologie voor de onderbouw vo. Een richtinggevend leerplankader. Enschede: SLO. Van den Akker, J. & Thijs, A. (Red.) (2009). Leerplan in ontwikkeling. Enschede: SLO.