Bloedarmoede paper 5. Een ijzersterke verbinding tussen circulatie en vertering. M. Freriks, MSc. Biologiedocent

Transcriptie

1 Bloedarmoede paper 5 Een ijzersterke verbinding tussen circulatie en vertering M. Freriks, MSc. Biologiedocent Interfacultaire Lerarenopleiding, Universiteit van Amsterdam Bedoelt voor: tweede klas, havo/vwo (Engelstalig) Sleuteltermen: Verbanden, concept-context onderwijs, concept-maps Bibliografische referentie: Freriks, M. (2012). Bloedarmoede, een ijzersterke verbinding tussen circulatie en vertering. Amsterdam: Interfacultaire Lerarenopleiding, Universiteit van Amsterdam. Studentnummer: Begeleiders: G. van Duin, drs. en J. Fortuin, dr. Beoordelaars: G. van Duin, drs. en E. Joling, dr. Datum:

2 Inhoud Abstract... 3 Resultaten... 3 Conclusie... 6 Discussie... 6 Suggesties herontwerp... 7 Terugblik... 9 Referenties Bijlagen Bijlage 1 Dataset Bijlage 2 SPSS output beschrijvende statistiek Bijlage 3 Kolmogorov-Smirnov normaliteit test Bijlage 4 Wilcoxon Signed Rank Test Bijlage 5 Onderzoeksinstrumenten

3 Abstract Leerlingen zien en leggen vaak het verband niet tussen verschillende onderwerpen uit de Biologie (Boersma, 2000; Rabbinge, 2003). Mijn ontwerphypothese luidt: Als ik leerlingen die niet goed het verband tussen verschillende hoofdstukken zien, een lessenreeks met concept-context basis geef die meer dan één hoofdstuk beslaat, zullen zij beter in staat zijn verbanden te leggen tussen hoofdstukken of concepten.. Het ontwerp moet voldoen aan een aantal ontwerpregels. Ten eerste moet er, voordat de 0-meting plaatsvindt, al geoefend zijn met concept-maps. Verder moeten de leerlingen tijdens toetsmomenten gevraagd worden verbanden te leggen. Ten derde moet er een context gebruikt worden die voor de leerlingen interessant is. Voor mijn ontwerp ga ik de leerlingen een concept-map laten maken over ademhaling (hoofdstuk 2) en circulatie (hoofdstuk 3) (0-meting). Daarna geef ik de lessenreeks en laat ik de leerlingen een concept-map maken over circulatie (hoofdstuk 3) en vertering (hoofdstuk 4) (resultaat). Deze twee concept-maps vergelijk ik met expert concept-maps die ik zelf heb gemaakt. Resultaten Voor het beantwoorden van mijn onderzoeksvraag Leidt het geven van een contextconcept lessenreeks tot een verbetering in de bekwaamheid van het zien van verbanden tussen verschillende hoofdstukken bij leerlingen? heb ik leerlingen voor mijn lessenreeks twee concept-maps voorgelegd. De twee concept-maps gingen ieder over een hoofdstuk dat we behandeld hadden in de lessen daarvoor (ademhaling en bloedsomloop). De opdracht voor de leerlingen was het verbinden van de concepten uit de twee concept-maps. Na mijn lessenreeks kregen de leerlingen weer twee conceptmaps over twee hoofdstukken (bloedsomloop en vertering) en moesten ze dezelfde opdracht nog een keer uitvoeren. In dit onderzoek worden het aantal verbindingen geteld dat leerlingen kunnen leggen tussen die twee concept-maps over twee verschillende hoofdstukken. Dit aantal wordt vergeleken met het aantal verbindingen dat is gevonden door een expert (ikzelf). Hieruit komt dus per leerlingen een ratio voor de lessenreeks en een ratio na de lessenreeks (zie bijlage 1). Bij de nulmeting zijn 15 verbanden mogelijk en bij de nameting zijn 14 verbanden mogelijk. Bij de nul- en voor meting zijn de gevonden verbanden van de leerlingen dus respectievelijk door 15 en door 14 gedeeld. Op deze ratio s kan een statistische analyse uitgevoerd worden, maar hiervoor moet eerst onderzocht worden of deze dataset normaal verdeeld is (Field, 2005). Hiertoe heb ik eerst een dataverkenning en Kolmogorov-Smirnov analyse uitgevoerd in SPSS ( IBM SPSS Statistics Version 21.0, 2012) (zie bijlage 2). Zoals te zien is in de data is de gemiddelde ratio toegenomen van 0,312 (nulmeting) naar 0,424 (eindmeting) (figuur 1). In figuur 2 is de spreiding te zien van de data van de nulmeting en figuur 3 de spreiding van de eindmeting. Deze diagrammen laten zien dat de data waarschijnlijk niet normaal verdeeld is omdat ze geen belvorm vertonen (Field, 2005). Daarnaast zijn de uitkomsten voor de Kolmogorov-Smirnov analyses beide significant (nulmeting 0,008; eindmeting 0,000). Dit betekent dat de data niet normaal verdeeld is en er een niet-parametrische analyse uitgevoerd moet worden op de dataset (Field, 2005). 3

4 Frequentie Frequentie Toename 0-meting en eindmeting 0,200 0,150 0,164 0,100 0,050 0,000 Toename Afname -0,050-0,100-0,150-0,103 Figuur 1 Diagram van de gemiddelde toename en gemiddelde afname van de ratio. In deze diagram zijn leerlingen gesplitst die een positief effect hebben laten zien en leerlingen die een negatief effect hebben laten zien. Het positieve effect is hierbij groten dan het negatieve effect Figuur 2 Frequentiediagram van waarden van de nulmeting. Figuur 3 Frequentiediagram van waarden van de eindmeting. Om te testen of de gemiddelde toename in ratio significant is moet een Wilcoxon Signed Rank test uitgevoerd worden op de dataset (Field, 2005). De uitkomst van deze analyse (zie bijlage 4) heeft een significantie van 0,004. 4

5 Gevonden verbanden (ratio) Gevonden verbanden (ratio) Uit de data blijkt verder nog dat 20 leerlingen een verbetering (zie figuur 4) hebben laten zien en 6 leerlingen een vermindering (zie figuur 5). Van 5 leerlingen mist of de voormeting of de nameting. Van deze leerlingen kan dus geen individueel leerresultaat berekend worden. 0,900 0,800 0,700 0,600 0,500 0,400 0,300 0,200 0,100 0,000 Nulmeting Eindmeting Figuur 4 Individueel leerresultaat leerlingen van de groep leerlingen die een positief leereffect hebben laten zien. 0,700 0,600 0,500 0,400 0,300 0,200 0,100 0,000 Nulmeting Eindmeting Figuur 5 Individueel leerresultaat leerlingen van de groep van de leerlingen die een negatief leereffect hebben laten zien. 5

6 Conclusie Mijn ontwerphypothese luidde: Als ik leerlingen die niet goed het verband tussen verschillende hoofdstukken zien, een lessenreeks met concept-context basis geef die meer dan één hoofdstuk beslaat, zullen zij beter in staat zijn verbanden te leggen tussen hoofdstukken of concepten. Deze ontwerphypothese wordt bevestigd door mijn onderzoeksresultaten. Uit de statistische analyse blijkt namelijk dat er een significant verschil is tussen de gemiddelde ratio van de voormeting en de gemiddelde ratio van de nameting (zie figuur 6). Dit betekent dat de meeste leerlingen (20) uit deze klas gebaat zijn bij het krijgen van concept-context onderwijs. Een kleine groep leerlingen (6) is echter niet gebaat bij concept-context onderwijs volgens dit onderzoek. Het is raadzaam om in deze klas geregeld concept-context onderwijs te geven. Figuur 6 Related-Samples Wilcoxon SIgned Rank test, uitgevoerd met SPSS. Het significantieniveau is De null hypothese mag verworpen worden. Deze hypothese stelt dat het verschil tussen de nulmeting en de eindmeting gelijk staat aan 0. Dit kan dus verworpen worden. Discussie De resultaten van mijn onderzoek bevestigen de hypothese dat leerlingen die niet goed het verband tussen verschillende hoofdstukken zien, beter in staat zijn verbanden te zien nadat zij een lessenreeks met concept-context basis hebben gekregen. Het gemiddeld aantal gevonden verbanden in vergelijking met de concept-maps is toegenomen na de lessenreeks. Wel is het zo dat er geen uitspraken gedaan kunnen worden over het feit of de leerlingen voor de lessenreeks verbanden niet goed konden zien. Er is alleen sprake van een verbetering bij een groot deel van de leerlingen. In deze klas zou het dus raadzaam zijn om concept-context onderwijs geregeld toe te passen. Dit zorgt ervoor dat leerlingen beter worden in het zien van verbanden tussen hoofdstukken. Hierdoor zullen de leerlingen de stof beter onthouden en zal de nieuw te leren stof meer betekenis hebben. In de literatuur wordt dit als een belangrijke voorwaarde gegeven voor effectief leren (Ebbens & Ettekoven, 1996). Er is ook een aantal leerlingen dat slechter is gaan presteren op het gebied van het zien van verbanden. Dit effect is echter kleiner (zie figuur 1) dan de toename, en dit is waarschijnlijk meer het effect van de motivatie van de leerlingen dan dat het context-concept onderwijs slecht is geweest voor de leerlingen. Het analyseren van de data is nauwkeurig gedaan en er zijn wat betreft de analyse geen verbeteringen mogelijk. Het verzamelen van de data is wel een punt van discussie. Ten eerste is het niet mogelijk geweest op scholengemeenschap Reigersbos om een parallelklas te gebruiken als controlegroep waar de lessenreeks niet gegeven zou worden. Er zijn namelijk geen parallelklassen op 6

7 deze kleine school. Hierdoor kan niet vastgesteld worden of de lessenreeks de oorzaak van de verbetering is. Het zou bijvoorbeeld kunnen dat er toch een leereffect gemeten is bij het uitvoeren van de taak (nulmeting en eindmeting). Er is geprobeerd dit te voorkomen door gedurende het jaar als te oefenen met concept-maps, maar het is waarschijnlijk dat er toch een leereffect gemeten is. Een bijkomend nadeel van het constant oefenen is het feit dat leerlingen er op een gegeven moment geen zin meer in hadden. Ze zijn extrinsiek gemotiveerd met behulp van een cijfer, maar alsnog gaven sommige leerlingen aan er totaal geen moeite voor te willen doen. Dit heeft er waarschijnlijk voor gezorgd dat de waardes bij de eindmeting lager uitvielen. Het zou ook zo kunnen zijn dat de leerlingen het makkelijker vinden om verbanden te vinden tussen de onderwerpen bloedsomloop en vertering dan tussen ademhaling en bloedsomloop. Met het meten met een parallelklas had dit onderzocht kunnen worden. Het zou ook kunnen dat het aanbieden van een alternatief op het schoolboek al gezorgd heeft voor een leereffect en dat de inhoud van de lessenreeks geen invloed heeft gehad. Dit effect wordt het hawthorne-effect genoemd en beschreven in de onderwijskundige literatuur (Olson, Verley, Santos, & Salas, 2004). Dit effect kan echter niet weggenomen worden door het gebruik van een parallelklas omdat een eventueel verschil in leeruitkomst dan nog steeds toegeschreven kan worden aan het hawthorne-effect. Mijn ontwerp moest voldoen aan een aantal ontwerpregels. Ten eerste moest er geoefend worden met het maken en verbinden van concept-maps alvorens ik begon met meten. Dit heb ik tijdens mijn lessen uitvoerig gedaan, en de leerlingen wisten dus goed wat ze moesten doen. Het nadeel hiervan was echter dat de leerlingen uiteindelijk moe werden van alle concept-maps waardoor er een tegen sfeer ontstond als we het over concept-maps hadden in de les. Ten tweede moest er tijdens toetsmomenten gevraagd worden naar het leggen van verbindingen in concept-maps. Dit is één keer gedaan tijdens een proefwerk of het hoofdstuk ademhaling. De opdracht was daar wel meer gericht op het maken van een concept-map en niet zozeer op het verbinden van concept-maps. Maar ik denk dat door het werken met concept-maps in de les wel genoeg geoefend is om een grote invloed van een leereffect uit te sluiten. Ten derde moest het ontwerp voor de leerlingen een interessant en pakkend onderwerp hebben. Dit is gelukt door het gastcollege van dokter Groen. Zij heeft ervoor gezorgd dat de leerlingen vanaf het begin geïnteresseerd waren in de lessen en ik kon steeds terugverwijzen naar een aansprekend onderwerp. Suggesties herontwerp Voor inhoudelijke suggesties tot verbetering van de lessenreeks wordt verwezen naar paper 4. Daar zijn verschillende voorstellen gedaan voor het verbeteren van de lessen zelf. Hier worden voornamelijk suggesties gedaan voor het verbeteren van het gehele ontwerp en de grote lijnen ervan. Een paar problemen rond dit ontwerp zouden verholpen kunnen worden met een vorm van een controle-experiment. Een parallelklas die de voor- en nameting krijgen maar niet de lessenreeks zou de voorkeur hebben. Het leereffect voor de taak wordt dan uit het onderzoek gehaald en dat draagt bij aan de validiteit van het onderzoek. Als een parallelklas weer niet mogelijk zou zijn kan overwogen worden om dit onderzoek te spreiden over twee jaren en in het eerste jaar gewoon onderwijs te geven en in het tweede jaar van het onderzoek de lessenreeks te geven. De gegevens 7

8 uit de verschillende jaren kunnen dan vergekeken worden. Dit neemt echter veel tijd in beslag en is minder makkelijk uit te voeren. Bovendien bestaat de kans dat er teveel extra factoren wijzigen in een tijdspanne van twee jaar die het onderzoek te veel zouden kunnen beïnvloeden. Een andere mogelijkheid is het onderzoek uit te voeren op twee scholen zodat er wel parallelklassen beschikbaar zijn. Het nadeel hiervan is echter weer dat er hoogstwaarschijnlijk twee verschillende docenten voor de klas staan wat van grote invloed kan zijn op de lessen. Uit de literatuur blijkt immers ook dat de docent die voor de klas staat van grote invloed is op prestaties van de klas (Hattie, 2003). Bij een vervolgonderzoek met meer leerlingen kan ervoor gekozen worden om alleen de leerlingen te volgen die slecht presteren bij de voormeting. Dit is namelijk de groep die waarschijnlijk het meest gebaat is bij het krijgen van een concept-context lesmethode. Leerlingen die bij de voormeting goed scoren zijn blijkbaar al goed in het zelf leggen van verbanden, immers, niet elke leerling heeft dezelfde vaardigheden (Ebbens & Ettekoven, 1996). Een andere grote verbetering aan het ontwerp zou het meer gespreid oefenen met concept-maps zijn. Door de tijdsspanne van dit onderzoek (4 maanden) moest er frequent geoefend worden om de kinderen vaardig te krijgen in het maken van concept-maps. Een meer gespreide aanpak kan ervoor zorgen dat leerlingen geleidelijk aan wennen aan het maken van concept-maps. Omdat het maken van concept-maps sowieso een goed werkende leermethode is kan ervoor gekozen om dit in de leerlijn te verwerken (Carnot, Feltovich, & Hoffman, 2003). Leerlingen leren dan stapsgewijs gedurende hun schoolcarrière om concept-maps te maken. Dit zal zorgen voor minder irritatie en eventueel voor een beter resultaat bij de eindmeting. Een ander alternatief is om het maken van concept-maps leuker te maken. Tijdens het uitdelen van de resultaten merkte ik op dat de leerlingen erg bezig waren met het vergelijken van de uitkomst met de medeleerlingen. Er zou eventueel een wedstrijd van gemaakt kunnen worden wie het meeste verbanden kan vinden. Het competitieve element zou ervoor kunnen zorgen dat leerlingen beter hun best doen bij het maken van de conceptmaps. Een andere methode zou zijn om het maken van de concept-maps zinvol te maken. Als er bijvoorbeeld eerst een concept-map gemaakt wordt en vervolgens tijdens een toets naar die concept-maps wordt gevraagd, zullen leerlingen beter inzien dat het nuttig is om die concept-maps te maken. Het verzamelen van de data met behulp van verbindingen tussen concepten is een goede manier om vermogen in verbanden leggen te meten. Deze methode wordt ook gebruikt in de literatuur, voor een overzicht van deze onderzoeken zie (Carnot et al., 2003). Een andere manier die gebruikt had kunnen worden is een vorm van word-webs. De onderzoeker zou de leerlingen een of meerdere concepten uit een bepaald hoofdstuk kunnen geven en vervolgens de leerlingen voor een bepaalde tijd vrij te laten associëren met andere concepten. Deze methode heeft een paar voordelen. Ten eerste is de tijd die leerlingen nodig hebben voor deze opdracht korter. Ten tweede vraag je niet direct naar verbanden waardoor je leerlingen niet primed richting het zoeken naar verbanden. Bovendien is het oefenen met word-webs minder arbeidsintensief waardoor leerlingen eerder geneigd zijn mee te werken tijdens het gehele onderzoek. Er zou ook voor gekozen kunnen worden om de word-webs als extra meetinstrument toe te voegen aan dit onderzoek. Er kunnen dan meer conclusies getrokken worden over het resultaat van de leerlingen. Bijvoorbeeld: is een leerling die beter wordt in het leggen van verbanden in een concept-map ook automatisch beter in het maken van een word-web? 8

9 Terugblik Dit onderzoek heeft inzichtelijk gemaakt dat een context-concept aanpak kan helpen bij het verbeteren van de samenhang in het Biologieonderwijs. Dit onderzoek is bedoeld om in de breedte te trekken en laat zien dat leerlingen er baat bij hebben om meer met contexten te werken. In de vakliteratuur wordt aangegeven dat leerlingen beter in staat zijn om te leren wanneer zij nieuwe stof beter (leren) koppelen aan al reeds geleerde stof (Marzano, 2011). Bovendien wordt beschreven dat een pakkende en betekenisvolle context bijdraagt aan de leereffectiviteit van leerlingen (Ebbens & Ettekoven, 1996). Dit onderzoek laat zien dat dit in de lespraktijk ook waar te nemen is. De literatuur beschrijf ook dat het in het Biologieonderwijs ontbreekt aan samenhang tussen verschillende onderwerpen (Boersma, 2000; Rabbinge, 2003). Naar aanleiding van deze en andere constateringen is besloten om over te gaan op een nieuw examenprogramma in het Biologieonderwijs dat zich meer richt op deze contexten (Boersma, Kamp, Van den Oever, & Schalk, 2010). Dit onderzoek ondersteunt de veronderstelling die in dit nieuwe examenprogramma wordt gedaan dat leerlingen meer samenhang zullen zien wanneer zij les krijgen met behulp van contexten. Met dit onderzoek heb ik als docent geleerd om met een grotere afstand naar mijn eigen onderwijs te kijken. Ik heb geleerd dat ik als docent invloed heb op de leerresultaten van mijn leerlingen en dat kleine of grote aanpassingen in mijn manier van lesgeven al grote verschillen kunnen maken. Ik ben er ook heilig van overtuigd dat de context-concept aanpak van onderwijs goed werkt en dat ik altijd moet streven naar pakkende en betekenisvolle contexten voor mijn lessen. Daarnaast heb ik geleerd om mijn eigen onderwijs te onderzoeken, iets dat moeilijker is dan gedacht. Het meten van leereffecten zonder de leerlingen te beïnvloeden is als lopen over dun ijs! Wat mij nog extra plezier heeft gebracht tijdens dit onderzoek is het duiken in de statistische analyse. Met behulp van het boek van Andy Field heb ik denk ik een gedegen analyse gedaan van de dataset en dat heeft mij moed gegeven om vaker statistische analyses te doen. Dat is iets dat ik hiervoor niet graag deed. Dit hele onderzoek in ogenschouw nemend, denk ik er nu af en toe aan om misschien na deze studie en een paar jaar leservaring, te gaan kijken naar een promotieplek in de onderwijskunde. Het onderzoeksveld is beweeglijk, moeilijk en zeer relevant. Iets dat mij heel erg trekt. Maar eerst maar eens leren lesgeven in contexten! 9

10 Referenties Boersma, K. T. (2000). Biologie in het studiehuis: knelpunten en oplossingsrichtingen. Naar vernieuwing van de examenprogramma s havo en vwo. Retrieved from Boersma, K. T., Kamp, M. J. A., Van den Oever, L., & Schalk, H. H. (2010). Naar actueel, relevant en samenhangend biologieonderwijs. Utrecht. Carnot, M., Feltovich, P., & Hoffman, R. (2003). A summary of literature pertaining to the use of concept mapping techniques and technologies for education and performance support. Ebbens, S., & Ettekoven, S. (1996). Effectief leren in de les: basisvaardigheden voor docenten (2nd ed.). Groningen: Wolters-Noordhoff. Field, A. (2005). Discovering Statistics Using SPSS. (D. Wright, Ed.)ISM INTRODUCING STATISTICAL METHODS (Vol. 2nd, p. 779). Sage. Hattie, J. (2003). Teachers make a difference: what is the research evidence? (pp. 1 17). Retrieved from page/plc/teachers_make_a_difference.pdf IBM SPSS Statistics Version (2012). Armonk, NY: IBM Corp. Marzano, R. J. (2011). Leren in vijf dimensies (5th ed.). Assen: Koninklijke Van Gorcum BV. Olson, R., Verley, J., Santos, L., & Salas, C. (2004). What we teach students about the Hawthorne studies: A review of content within a sample of introductory IO and OB textbooks. The Industrial-Organizational, Retrieved from 04/pdf/413_023to039.pdf Rabbinge, R. (2003). Biologieonderwijs: een vitaal belang (1st ed., pp. 1 40). Amsterdam: Koninklijke Nederlandse Akademie van Wetenschappen. 10

11 Bijlagen Bijlage 1 Dataset Nulmeting Ratio Leerling/Expert Eindmeting Ratio Leerling/Expert Leerling 1 3 0, ,286 Leerling 2 5 0, ,286 Leerling 3 5 0, ,429 Leerling 4 4 0, ,571 Leerling 5 5 0,357 Leerling 6 4 0,267 Leerling 7 4 0,286 Leerling 8 5 0, ,429 Leerling 9 7 0, ,714 Leerling , ,429 Leerling , ,286 Leerling , ,429 Leerling , ,286 Leerling , ,214 Leerling , ,143 Leerling , ,286 Leerling , ,786 Leerling , ,429 Leerling , ,429 Leerling , ,357 Leerling , ,357 Leerling , ,429 Leerling ,267 Leerling , ,500 Leerling , ,429 Leerling , ,429 Leerling , ,643 Leerling , ,286 Leerling , ,429 Leerling ,786 Leerling , ,571 Gemiddelde 4,7 0,312 5,9 0,424 11

12 Bijlage 2 SPSS output beschrijvende statistiek Descriptives Statistic Std. Error nulmeting Mean % Confidence Interval for Mean Lower Bound Upper Bound 5% Trimmed Mean Median Variance.011 Std. Deviation Minimum.133 Maximum.600 Range.467 Interquartile Range.083 Skewness Kurtosis nameting Mean % Confidence Interval for Mean Lower Bound Upper Bound 5% Trimmed Mean Median Variance.022 Std. Deviation Minimum.143 Maximum.786 Range.643 Interquartile Range.161 Skewness Kurtosis Bijlage 3 Kolmogorov-Smirnov normaliteit test Tests of Normality Kolmogorov-Smirnova Statistic df Sig. nulmeting nameting

13 Bijlage 4 Wilcoxon Signed Rank Test Bijlage 5 Onderzoeksinstrumenten Dit is de conceptmap die de leerlingen krijgen bij de 0-meting. Als opdracht moeten zij zoveel mogelijk concepten die niet verbonden zijn alsnog verbinden. De bedoeling is dat ze hierbij de twee conceptmaps zoveel mogelijk verbinden. Ik heb er voor gekozen deze concept-maps buiten de lessenreeks te laten vallen omdat ik toch wil voorkomen dat de leerlingen al getriggerd worden met het maken van de concept-maps. Ik denk dat ik met mijn lessen al genoeg aandacht besteed aan de dwarsverbanden. Ik deel ze achteraf wel uit aan de klas zodat ze gebruikt kunnen worden bij het leren voor de toets. 13

14 Invulmap H3 en H4 Dit is de conceptmap die de leerlingen krijgen bij de nameting. Als opdracht moeten zij zoveel mogelijk concepten die niet verbonden zijn alsnog verbinden. De bedoeling is dat ze hierbij de twee losse conceptmaps zoveel mogelijk verbinden. 14