Bètaprofielen in het studiehuis (BPS): het mini-profielwerkstuk 1 Het mini-profielwerkstuk: leren onderzoeken Ton van der Valk en Caspar Geraedts, project Bèta Profielen in het Studiehuis (BPS), CD-bèta, Universiteit Utrecht Het profielwerkstuk is één van de vernieuwingen die in de tweede fase is doorgevoerd. Inmiddels hebben alle havo/vwo-scholen er één of twee jaar ervaring mee. Er zijn scholen met enthousiaste verhalen van docenten en leerlingen. Maar er zijn ook scholen met minder goede ervaringen: gebrek aan motivatie bij leerlingen; hoe pak je de begeleiding aan? Voor een goed verloop van het profielwerkstuk is een grondige voorbereiding van alle betrokkenen nodig. Daarvoor heeft het project Bèta Profielen in het Studiehuis (BPS), in samenwerking met een zestal scholen, het mini-profielwerkstuk ontwikkeld. Voor leerlingen is het profielwerkstuk een grote onderneming, uitdagend, maar ook onbekend. Welke eisen worden eigenlijk gesteld? Hoe kun je veertig of zelfs tachtig uur met hetzelfde onderwerp bezig zijn? Leerlingen hebben behoorlijk wat proeven achter de rug als ze in een examenklas zitten, maar meestal van beperkte omvang, één of twee uur. Ze hebben geleerd hoe ze een (kleinschalig) onderzoek moeten uitvoeren en geoefend met het schrijven van een verslag. Maar ze hebben weinig of geen ervaring met de moeilijkste aspecten van het doen van onderzoek: het oriënteren op een onderwerp, het opzoeken en verwerken van relevante theorie, het formuleren van een onderzoeksvraag die voldoende is ingeperkt, en het opzetten van een haalbaar onderzoeksplan. Deze dingen vereisen een onderzoekende houding van leerlingen, die wordt gekenmerkt ten eerste door het willen weten, dus gemotiveerd zijn om iets uit te zoeken. Ten tweede door het stellen van lastige vragen aan zichzelf en aan de medeleerlingen: wat bedoel je precies met, hoe weet je dat het écht zo is? Ten derde door het stellen van het type vragen waarop door onderzoek een antwoord kan worden gevonden. Het ontwikkelen van een onderzoekende houding zou al in de onderbouw, in het klein, kunnen beginnen. Het moet zijn hoogtepunt krijgen in het profielwerkstuk. Het mooiste is als de gezamenlijke bètasecties met elkaar een lijn leren onderzoek doen afspreken 1. Maar ook als je pas aan het begin van zo n samenwerking staat, kun je al met elkaar wat doen. Begin met een meervakkig mini-profielwerkstuk in 4 havo en 5 vwo! Een profielwerkstuk in het klein, bedoeld om leerlingen (en jezelf!) te laten oefenen en over de ervaringen na te laten denken. Om leerlingen te leren hoe ze dat moeilijke begin kunnen aanpakken en om te laten ervaren hoe keuzes van het eerste uur doorwerken in de rest van het onderzoek. In de profielen Natuur & Gezondheid (N&G) en Natuur & Techniek (N&T) kan een profielwerkstuk globaal op drie manieren uitgevoerd worden: als experimenteel onderzoek, als een theoretisch verklarend of bewijzend onderzoek (vooral als er een sterke wiskundige component in zit) en als technisch ontwerp 2. De mini-profielwerkstukken die het BPS-project ontwikkeld heeft, hebben het karakter van experimenteel onderzoek.
Bètaprofielen in het studiehuis (BPS): het mini-profielwerkstuk 2 Ze kunnen de ontbrekende schakel vormen tussen praktische opdrachten van één of enkele lesuren en het profielwerkstuk, tussen het doen van een proef waar de docent al lang de uitkomst van weet en het stellen en beantwoorden van een onderzoeksvraag die misschien nog niemand eerder heeft gesteld. De schakel ook tussen natuurkunde, biologie, scheikunde en wiskunde 3. Problemen met het profielwerkstuk Van scholen horen we dat zowel leerlingen als docenten tegen een aantal problemen aanlopen bij het uitvoeren van het profielwerkstuk. Voor leerlingen zijn er vier hoofdproblemen: het vinden van een geschikt onderwerp, inperking van het onderzoek, een adequate planning en de plaats van de theorie. Docenten worstelen met het geven van een passende sturing, niet te veel (het moet het onderzoek van de leerlingen blijven), maar ook zeker niet te weinig (je mag de leerlingen niet laten zwemmen). Voor het bespreken van deze problemen zijn de vijf fasen van belang die je in een experimenteel onderzoek globaal kunt onderscheiden:?? de oriëntatie en bepalen van een probleemstelling?? het stellen van een precieze onderzoeksvraag en maken van een onderzoeksopzet?? de uitvoering en het verwerken van resultaten?? het formuleren van conclusies?? rapportage. In de praktijk (ook van echte onderzoekers) is het niet altijd scherp aan te geven in welke fase je bezig bent. Soms moet je tijdens de uitvoering toch weer even terug om je beter te oriënteren. Pas achteraf zijn de fasen goed van elkaar te onderscheiden. De beginfase van een onderzoek is voor leerlingen meteen ook het lastigste stuk. Zeker als ze zelf het onderwerp moeten kiezen 4. Dat kost veel moeite en het is vaak lastig voor een leerling aan te geven om welke reden ze nu precies in een onderwerp zijn geïnteresseerd, wat ze nou eigenlijk willen weten en waarom. Dat bemoeilijkt de inperking en het formuleren van een probleemstelling. Is het onderwerp eenmaal gekozen, dan willen leerlingen eigenlijk meteen concreet aan de slag. En dat is voor hen: het experiment in elkaar zetten, gaan meten of informatie van internet afhalen. Ze weten eigenlijk niet dat het handig is je eerst verder te oriënteren om je onderzoeksgebied in te perken, je in de theorie te verdiepen zodat je je vragen kunt aanscherpen en je een beeld kunt vormen van mogelijke antwoorden. Leerlingen wachten met het bestuderen en gebruiken van theorie meestal tot bij het schrijven van het verslag. Dientengevolge zijn de onderzoeksvragen meestal onhelder en zijn de gebruikte begrippen niet scherp omschreven of geoperationaliseerd. Wat ze willen gaan doen of meten klopt vaak niet met hun vraag. Daar komen ze pas achter wanneer ze, bij het schrijven van het verslag, hun vraag willen gaan beantwoorden (als ze dat al proberen). Dan gaan ze hun theoretische en onderzoeksmatige fouten achteraf recht breien, wat weer problemen oplevert bij het interpreteren van meetresultaten. Gevolgen: uitstel, demotivatie en een in elkaar geflanst verslag dat beneden de maat is.
Bètaprofielen in het studiehuis (BPS): het mini-profielwerkstuk 3 De problemen die docenten tegenkomen hebben vooral met sturing te maken. Er bestaat een spanningsveld tussen de mate waarin je leerlingen ruimte kunt bieden voor eigen inbreng en de mate waarin je als docent hen richting kunt geven 5. Het is de kunst om zodanig richting te geven dat de leerlingen ruimte houden voor eigen inbreng. Je kunt problemen van leerlingen niet ondervangen of oplossen door veel inhoudelijke sturing te geven. Want dan raken ze het eigendom over hun profielwerkstuk kwijt. Bovendien wordt het moeilijker het uiteindelijke product eerlijk te beoordelen. In hoeverre neem je je eigen inbreng in de beoordeling mee? Je kunt ze wel kritisch bevragen. Als ze dingen zelf onder woorden brengen, wordt hun eigendomsgevoel alleen maar versterkt én worden ze gestimuleerd creatief naar oplossingen te zoeken. Essentieel is dat ze ervaren dat kritische vragen niet alleen maar tijd kosten (daar zijn ze bang voor), maar vooral een betere kwaliteit opleveren! Dat maakt het begeleiden voor de docent niet eenvoudig. Het mini-profielwerkstuk Het is dus raadzaam leerlingen ervaring te laten opdoen met een wat omvangrijker (open) onderzoek, voordat zij aan het profielwerkstuk beginnen. Daartoe hebben we het mini-profielwerkstuk ontwikkeld. Om de samenwerking tussen de beta-vakken te bevorderen hebben we het tweevakkig gemaakt. De omvang van 10 slu maakt het mogelijk dat de leerlingen in het kort de fasen doorlopen die zij straks ook in het echte profielwerkstuk zullen tegenkomen. Zij oriënteren zich, formuleren een onderzoeksvraag, stellen een onderzoeksplan op, voeren het onderzoek uit en presenteren de resultaten aan hun medeleerlingen. Er zijn echter twee belangrijke verschillen tussen het profielwerkstuk en het mini-profielwerkstuk: 1. Het mini-profielwerkstuk biedt meer structuur dan het profielwerkstuk, maar biedt toch voldoende ruimte voor eigen inbreng. 2. Bij het mini-profielwerkstuk mag van alles fout gaan. Leerlingen kunnen daarvan leren. Daarom is het meer gericht op reflectie dan op het concrete resultaat. De globale planning van het mini-profielwerkstuk omvat drie middagen van twee uur contacttijd op school, afgewisseld met twee maal twee uur huiswerk (zie fig. 1). Deze tijd is in principe voldoende om leerlingen een beperkt onderzoek te laten opzetten, uitvoeren en presenteren.
Bètaprofielen in het studiehuis (BPS): het mini-profielwerkstuk 4 Figuur 1. De structuur van het mini-profielwerkstuk. In de tabel staan de opeenvolgende fasen die in het profielwerkstuk worden onderscheiden, de docentactiviteiten en leerlingenactiviteiten die daarbij horen en de leerdoelen van het miniprofielwerkstuk met het oog op het echte profielwerkstuk. Docentactiviteiten Leerlingenactiviteiten Leerdoelen (t.a.v. het profielwerkstuk) middag 1 oriëntatie (2 slu) huiswerk (2 slu) middag 2 uitvoering (2 slu) o.a. introductie mini-pws oriënterende opdrachten organiseren en ervaringen ermee bespreken begeleiden o.a. zich oriënteren go / no go; reflectie en vooruitblik - begeleiden; kritische vragen stellen go / no go; reflectie en vooruitblik onderzoeksvraag en onderzoeksopzet opstellen elkaar huiswerk opgeven voorbereiden van het onderzoek; zich informeren o.a. over theorie uitvoeren onderzoek zichzelf huiswerk opgeven de leerling wat oriënterende activiteiten kunnen zijn en wat die tot doel hebben de leerling krijgt een indruk aan welke eisen een onderzoeksvraag moet voldoen, en waar bij het maken van een onderzoeksopzet en een werkverdeling op gelet moet worden; de leerling leert wat het belang is van een go / no go beslissing zich aan afspraken houden de leerling wordt zich bewust van het belang van een goede organisatie en planning; de leerling leert dat uitvoering mede bepaald wordt door een beperkte, scherpe onderzoeksvraag huiswerk (2 slu) middag 3 afronding (2 slu) - Begeleiden; kritische vragen stellen poster sessie organiseren theorie; gegevens verwerken, interpreteren en voorlopige conclusies trekken; voorstel voor presentatie doen (in groepje) conclusies vergelijken en aanscherpen; presentatie voorbereiden en presenteren; zich aan afspraken houden de leerling wordt zich bewust van het belang van een heldere onderzoeksvraag en -opzet; de leerling leert wat van belang is bij het interpreteren van onderzoeksgegevens; presentatie; elkaars poster beoordelen; reflectie de leerling leert commentaar geven en krijgen In de praktijk komen veel leerlingen niet klaar met het onderzoek dat zij in hun hoofd hadden. Dat is niet erg. Het gaat immers om het leren onderzoek doen. Daarom staat aan het eind van elk van de drie middagen een reflectie gepland. Dan wordt besproken wat er in verschillende groepen zoal goed en fout is gegaan. Het gaat dan, anders dan in de gewone les, niet zozeer om vakinhoudelijke kant van het onderwerp, maar vooral om het leren onderzoek doen: hoe doe je dat, hoe perk je het onderwerp af en hoe organiseer je het? Omdat er klassikaal gereflecteerd wordt leren leerlingen ook van problemen
Bètaprofielen in het studiehuis (BPS): het mini-profielwerkstuk 5 en oplossingen van anderen. Er is gelegenheid te praten over vragen als: hoe ziet een goede planning eruit; wat is een goede onderzoeksvraag; wat kun je doen als je aan het eind de onderzoeksvraag nog niet goed kunt beantwoorden, als je metingen mislukt zijn, als je onderzoeksvraag toch te breed blijkt. Bij het doen van het mini-profielwerkstuk wordt van de leerlingen veel inhoudelijke inbreng verwacht. Tegelijkertijd wordt een duidelijke richting aan gegeven. Ten eerste door het onderwerp vast te leggen. Ten tweede door eisen te stellen aan onderzoek doen. De leerlingen moeten zich oriënteren, ze moeten een onderzoeksvraag verzinnen en nagaan of die onderzoekbaar is en of die aan het eind ook beantwoord is. Ten derde door de kritische vragen van de begeleidende docent. Ten vierde worden er zogenoemde go /no go (of groen/rood licht) beoordelingsmomenten 6 ingelast. Deze moeten voorkomen dat het onderzoek mislukt door fouten in het begin of halverwege die tot aan de eindfase doorwerken. Aan het eind van de eerste en tweede middag beoordeelt de docent of een groepje leerlingen wel of niet verder kan naar de volgende fase. Bij het eerste go / no go moment wordt gekeken naar de kwaliteit van de onderzoeksvraag en naar de onderzoeksopzet. Bij het tweede go /no go moment, aan het eind van de tweede middag, wordt de kwaliteit van de verzamelde onderzoeksgegevens beoordeeld en de manier waarop deze worden verwerkt. De vraag is dan in hoeverre de verzamelde gegevens voldoende zijn om een antwoord te geven op de onderzoeksvraag. De leerlingen hebben verder de beschikking over een aantal leerlingenbladen die zij gebruiken om hun onderzoeksvraag, hypothese en werkplan te noteren en de resultaten op bij te houden. Het werken met leerlingenbladen (zie fig. 2) maakt het voor de docent makkelijk om de voortgang van de verschillende groepjes in één oogopslag te zien.
Bètaprofielen in het studiehuis (BPS): het mini-profielwerkstuk 6 figuur 2 formulier voor go/no go moment 2 LEERLINGBLAD WATERKWALITEIT (voor go/no go moment 2) Namen van groepsleden:.?? Geef op dit formulier op overzichtelijke wijze al je meetresultaten weer. Zet erbij: - welke je niet goed genoeg vond en over hebt gedaan (of nog over wilt doen) - welke je denkt niet nodig te hebben - welke metingen je nog moet doen en waar en wanneer je dat gaat doen.?? Het is de bedoeling dat je met behulp van de meetresultaten een antwoord kunt geven op je onderzoeksvraag. Geef aan (onder naar het antwoord op de onderzoeksvraag ) - of je daarvoor nog extra metingen moet doen - of je je onderzoeksvraag moet aanscherpen. Zo ja, doen! Overzicht Meetresultaten Gebruik bij ruimtegebrek de achterkant of een apart blad. Passen je metingen bij je onderzoeksvraag? Evt. aanvullende metingen: Evt. aanscherping onderzoeksvraag In te vullen door de docent: Go: jullie kunnen door naar de afronding No go: voordat je door kunt moet het volgende nog gebeuren:? onderzoeksvraag aanscherpen? enkele metingen over doen/toevoegen? overzicht duidelijker maken? eenheden toevoegen?
Bètaprofielen in het studiehuis (BPS): het mini-profielwerkstuk 7 Herziene leerlingblad aan docent laten zien op
Bètaprofielen in het studiehuis (BPS): het mini-profielwerkstuk 8 Het is de bedoeling dat de docent de groepen intensief begeleidt bij de onderzoekjes. De docent moet de leerlingen gevoelig maken voor de kwaliteit van het onderzoek. Daarvoor gaat hij/zij voortdurend langs bij de groepjes om met hen te praten over wat ze gedaan hebben, en stelt vragen als?? waarom wil je dit eigenlijk weten??? wat versta je onder. en gebruiken anderen dat woord ook zo??? meet je nu wel wat je wilt meten??? zou een ander (of zou jij met een andere meetmethode) hetzelfde gevonden hebben??? hoe zeker ben je van je conclusie? Het is de bedoeling dat leerlingen dit soort vragen zelf gaan stellen, aan elkaar en aan zichzelf. Op die manier ontwikkelen ze de eerder genoemde onderzoekende houding die ze bij het profielwerkstuk en in hun latere leven goed kunnen gebruiken. Samenvattend: het mini-profielwerkstuk heeft tot doel dat de leerlingen een beperkt, maar compleet onderzoek doen, een profielwerkstuk in het klein, en te reflecteren op de ervaringen. Zo krijgen ze een beeld van wat er bij het profielwerkstuk van hen verwacht wordt. Ze kunnen bovendien wennen aan een vakoverstijgende manier van werken en aan het omgaan met onzekerheden, die het doen van onderzoek nu eenmaal met zich mee brengt. figuur 3 [foto: leerlingen kijken naar de vier potjes met water, volgt] Voorbeelden van mini-profielwerkstukken In het BPS-project zijn mini-profielwerkstukken ontwikkeld over vier verschillende onderwerpen. Elk mini-profielwerkstuk heeft betrekking op twee vakken uit de profielen N&T of N&G. Daarmee volgen we de oorspronkelijke opzet en bedoeling van het profielwerkstuk. Door twee vakken te combineren willen we de samenhang binnen een profiel en de samenwerking tussen docenten bevorderen. De mini-profielwerkstukken zijn inmiddels uitgeprobeerd en op grond van de praktijkervaringen herzien. De miniprofielwerkstukken zijn te downloaden op het internet (www.fi.uu.nl/bps). Ze hebben het karakter van een halffabrikaat: docenten moeten ze aanpassen aan de specifieke omstandigheden op de school. Wanneer bijvoorbeeld de drie gewenste blokuren niet beschikbaar zijn, dan zal het schema van tabel 1 aangepast moeten worden. Dat kan bijvoorbeeld betekenen dat leerlingen meer activiteiten buiten de les moeten ondernemen.
Bètaprofielen in het studiehuis (BPS): het mini-profielwerkstuk 9 Hieronder volgt een korte omschrijving van de vier mini-profielwerkstukken. 1. Vallende kegels. Een onderzoek naar de valsnelheid van papieren kegels, waar de vakken natuurkunde en wiskunde bij betrokken zijn. Eerst maken de leerlingen enkele kegels van papier, laten die vallen en vergelijken hun bewegingen. Vervolgens bestuderen ze de theorie en gaan ze een onderzoeksvraag opstellen. Relaties tussen verschillende variabelen kunnen onderzocht worden, zoals die tussen de tophoek van de kegel en de straal van het grondoppervlak, tussen de valsnelheid en de massa. Dat kan zowel experimenteel als op een wiskundige manier. Dit mini-profielwerkstuk is vooral geschikt voor het profiel N&T. 2. Waterkwaliteit. Verschillende eigenschappen van oppervlaktewater (zowel fysische, chemische, geografische en biologische eigenschappen) worden onderzocht vanuit de vraag naar de kwaliteit van een watermonster. De leerlingen zullen zelf moeten bepalen over wat voor een soort kwaliteit ze het willen hebben: gaat het om drinkwater, oppervlaktewater of water om de planten te begieten? Daarna moeten ze de gekozen kwaliteit operationaliseren zodat die gemeten kan worden. Daartoe moeten ze zich ook in theorie verdiepen. Dit mini-profielwerkstuk is vooral geschikt voor het profiel N&G. 3. Gist. Een onderzoek met biologische en scheikundige aspecten. De anaërobe gisting wordt onderzocht, alsmede de verschillende factoren die daar invloed op hebben (bijvoorbeeld temperatuur, de hoeveelheid substraat etc.). Omdat er verschillen in diepgang mogelijk zijn is dit mini-profielwerkstuk geschikt voor zowel N&G als N&T (met biologie). 4. Reuzen en kabouters. Een onderzoek waar de vakken natuurkunde en biologie bij betrokken zijn, maar ook wiskunde een rol kan spelen. De vraag die centraal staat is: welke (biologische) consequenties zou het hebben wanneer mensen isometrisch zouden worden verkleind (of vergroot)? Immers, dan neemt zijn volume en dus ook zijn massa met de derde macht toe, maar zijn oppervlak (bijvoorbeeld van de darmen) kwadratisch. Dat geeft problemen. Er is een keur aan deelthema s, variërend van voeding tot sport en voortplanting. Dit mini-profielwerkstuk lijkt geschikt voor beide natuurprofielen. Enkele ervaringen met het mini-profielwerkstuk Waterkwaliteit Het mini-profielwerkstuk Waterkwaliteit is gebruikt in vijf klassen op verschillende scholen. De volgende stukjes geven een indruk van hoe het in de klassen liep. Het begin van blokuur 1: leren oriënteren Om te leren oriënteren begint het mini-profielwerkstuk waterkwaliteit met opdrachten die achtereenvolgens steeds meer structuur bieden, gevolgd door een reflectie daarop. De gedachte is: eerst moeten ze de onzekerheid voelen die een onderzoek nu eenmaal met zich mee brengt, en vervolgens manieren vinden om met die onzekerheid om te gaan, door keuzes te maken.
Bètaprofielen in het studiehuis (BPS): het mini-profielwerkstuk 10 A. Een heel open, vage opdracht: De eerste opdracht is heel open en vaag : bedenk hoe je waterkwaliteit zou kunnen onderzoeken en schrijf dat op. De leerlingen gaan in groepjes met deze vraag aan de slag. Als de docent bij een groepjes langs komt, stellen ze vragen als: wat bedoelt u met waterkwaliteit? De docent kaatst deze vraag terug: wat verstaan jullie eronder? Een groepje schrijft op: nagaan of er schadelijke stoffen in het water zijn opgelost en indampen. Ze vragen of dat goed is, maar de docent kaatst die vraag ook weer terug. Er dreigt een impasse in sommige groepjes te ontstaan: wat moeten we hier nu mee, hoe moeten we verder? B. Toespitsen 1: potjes water bekijken Na de leerlingen enige tijd in het onzekere te hebben gelaten, laat de docent vier potjes met verschillende soorten water zien. Bijvoorbeeld: één potje met erg helder en transparant water, een ander met groenig troebel water, een derde potje met een waterplantje en een beestje erin en een vierde met drab op de bodem. Daarna werken de groepen weer verder. Het zien van de potjes geeft weer een impuls aan de discussies: dit is gewoon mooi water met een beestje erin en volgens mij is dat gewoon drinkwater. Nee joh, er kan wel zoutzuur inzitten! Er worden nieuwe dingen op het blaadje geschreven. C. Toespitsen 2: de potjes op volgorde zetten Dan geeft de docent de opdracht de potjes op volgorde te zetten van goede naar slechte kwaliteit. De discussies laaien weer op, want het noopt tot onder woorden brengen wat er onder kwaliteit wordt verstaan. Is het water met het beestje nu wel goede kwaliteit? Als je aan drinkwater denkt niet. Je moet dus zeggen over wat voor een soort waterkwaliteit je het wilt hebben. D. Bespreking: structuur aanbrengen: De docent haalt de blaadjes op en bespreekt kort wat de groepjes hebben opgeschreven. Hij laat zien dat sommigen het over levende en dode (levenloze) dingen hadden. Bij anderen leidde een discussie over het heldere water tot het onderscheid tussen zichtbare en onzichtbare eigenschappen. Deze twee indelingen gebruikt de docent om de leerlingen verder te laten denken over het onderwerp waterkwaliteit. Ook gaat hij in op de verschillende volgordes waarin de potjes werden gezet. Sommigen dachten aan drinkwater, anderen aan zwemwater, weer anderen aan water waar vissen goed in kunnen leven. Het wordt de leerlingen duidelijk dat ze preciezer moeten zeggen wat ze onder waterkwaliteit verstaan en aan welk soort water ze denken. E. Reflectie: Tot slot van het klassikale deel vraagt de docent de leerlingen wat het nut van deze activiteit is. Dat kunnen de leerlingen in eerste instantie niet zo makkelijk zeggen. Sommigen vinden het zelfs helemaal niet nuttig omdat ze niet zo erg in waterkwaliteit geïnteresseerd zijn. Maar na enige discussie ontdekken ze dat het daar in eerste instantie niet om gaat. Het gaat om onderzoek doen. Daarvoor is oriënteren belang-
Bètaprofielen in het studiehuis (BPS): het mini-profielwerkstuk 11 rijk. Een gidsexperiment, zoals het kijken naar de potjes, helpt je daarbij. Gericht kijken, zoals het op volgorde zetten van de potjes, helpt nog meer. En ook theorie, zoals het onderscheid tussen levend en levenloos; tussen zichtbaar en onzichtbaar spul in het water. Bij oriënteren werp je een eerste blik op de praktijk en op de theorie. Achteraf gaven enkele leerlingen aan dat ze dit begin eerst wel erg vaag vonden, maar dat ze nu begrepen waarom de docent het zo deed: elk onderzoek dat je begint is vaag, je moet voor jezelf bedenken wat je wilt weten. De docenten zeiden het zo: bij onderzoeken moeten de leerlingen door een fase van chaos heen. Dat zijn ze niet gewend, daar schrikken ze van. Nu weten ze dat het onvermijdelijk is en dat ze zelf een richting moeten kiezen. Het eind van blokuur 1: go of no go voor de onderzoeksvraag Na de eerste oriëntatie moeten de leerlingen hun eigen onderzoeksvraag over waterkwaliteit gaan verzinnen, met een bijbehorende hypothese. Ook moeten ze bedenken welke proeven ze gaan doen om hun onderzoeksvraag te beantwoorden. Aan het eind van blokuur 1 moeten ze dat af hebben. Dan bespreekt de docent de onderzoeksvragen: mag je de volgende keer daarmee verder gaan ( go ) of moet je de vraag eerst bijstellen? ( no go ). De bedoeling ervan is zowel dat leerlingen zo n beoordeling eens meemaken als dat ze leren nadenken over de eisen die aan een onderzoeksvraag gesteld worden. In een 5vwo-klas verloopt de go /no go beoordeling bij een groep als volgt. De docent laat medeleerlingen vragen stellen bij de onderzoeksvraag van groepje J, K, I en stelt zelf ook een kritische vraag. J Onze onderzoeksvraag: is er verschil in oppervlaktewatergesteldheid tussen de singel in U. en de vijver in B.? Docent OK. Is deze onderzoeksvraag precies genoeg om daarmee een onderzoek in te stappen? Dat is iets dat ik altijd mezelf afvraag als ik een go/ no go beslissing neem. Heeft iemand hier een opmerking over? R? R Ja, het antwoord is nogal logisch: er is een verschil. Het een komt uit U. en het ander uit B. Docent Dus dit is een vraag waarop je zeker het antwoord ja krijgt. R Je moet zeggen: wat is het verschil. Docent Er wordt voorgesteld wat is het verschil. Dus dan ga je er vanuit dat er een verschil is. P Een onderzoeksvraag mag je nooit met ja of nee kunnen beantwoorden, toch? K Maar we bedoelen natuurlijk zo ja, wat is het verschil? Docent Mmm, dus dat zou voor jou meteen een vervolg van je vraag zijn. K Ja
Bètaprofielen in het studiehuis (BPS): het mini-profielwerkstuk 12 Docent OK, andere opmerkingen? [geen reacties] Dan heb ik nog een vraag. Wateroppervlaktegesteldheid, los van dat het een fantastisch scrabble-woord is, wat bedoel je daarmee? K De gesteldheid van het oppervlaktewater I Nou, op het gebied van zichtbaar leven, levenloosheid, ik bedoel, hoe het er voor staat, zeg maar Docent Welke keuze heb je uiteindelijk gemaakt, wat ga je meten? I Lichtgrens, bacteriën, zuurgraad en nitraat Docent Als je weet wat je wilt gaan meten, is het handig om nog even terug te gaan naar je onderzoeksvraag om te kijken of je die nog preciezer kunt formuleren. Voordat je verder gaat moet je eerst je onderzoeksvraag verbeteren en met verbeteren bedoel ik toespitsten. Dus nog geen go! Aan dit stukje discussie is te zien dat leerlingen ook in het centrale deel veel nuttige inbreng kunnen hebben. En daarmee leren ze ook veel, meer dan dat de docent het zegt. Tot slot van blokuur 1 laat de docent de groepjes twee dingen opschrijven die ze deze les geleerd hebben over onderzoek doen. Het groepje J, K en I schrijft op: 1. Belangrijk: scherpe onderzoeksvraag, ook voor het vervolg van het onderzoek. 2. Eerlijke taakverdeling is best lastig om te maken Tussen blokuur 1 en 2: zichzelf huiswerk opgeven Na het eerste blokuur moeten de groepen zichzelf huiswerk opgeven. Want de volgende keer moeten ze verder met experimenten. Zo hebben ze bijvoorbeeld watermonsters nodig. Aan het begin van blokuur 2 bleek dat de meeste groepen inderdaad een watermonster hadden meegenomen. Maar veel groepen waren vergeten aan de TOA door te geven welke spullen ze voor hun proeven nodig hadden. Bijna niemand had in zijn scheikundeof biologieboek gezocht naar informatie over waterkwaliteit 7. Ze merkten dat hun matige voorbereiding erg lastig was:?? sommige proeven konden ze niet doen omdat de TOA s ze niet hadden voorbereid?? ze wisten bij de uitkomsten niet goed of een bepaalde uitkomst (b.v. de ph van water is 7,2) nu betekende dat de waterkwaliteit slecht was of niet?? ze hadden niet gezocht naar normen voor waterkwaliteit. Het gevolg was dat er na het tweede blokuur wel veel gedaan werd. Achteraf was een opvallend leerresultaat dat de leerlingen meldden: dat huiswerk maken en afspraken maken met de TOA is toch wel heel belangrijk voor je onderzoek. Begin blokuur 2: huiswerk en de verbeterde onderzoeksvraag Als het tweede blokuur begint, informeert de docent hoeveel tijd de leerlingen aan het huiswerk besteed hebben. Iedereen heeft er minder dan de bedoelde twee uur aan
Bètaprofielen in het studiehuis (BPS): het mini-profielwerkstuk 13 besteed. De taken die ze zichzelf gesteld hadden waren veel sneller gebeurd dan gedacht. Bovengenoemd groepje J, K en I bijvoorbeeld zei: J We hebben de taken verdeeld zoals het het makkelijkste was. I heeft het water gehaald, want die woonde naast de vijver. K heeft de bacteriën gedaan en het ph strookje en het nitraatstrookje heb ik gedaan. Per persoon zijn we er een kwartier hooguit mee bezig geweest. Uit dit stukje blijkt dat de leerlingen zichzelf alleen doe-opdrachten hadden opgegeven, maar niet aan theorie gedacht hadden. Ze hebben niet nagelezen over de vraag wat ze zouden kunnen verstaan onder oppervlaktewatergesteldheid of onder waterkwaliteit. Dat heeft ook gevolgen voor hun onderzoeksvraag. Die hebben ze veranderd: in plaats van het bepalen van de gesteldheid van water hebben ze nu iets dat impliciet (door het woord beter ) wél naar kwaliteit vraagt: Is het leefmilieu voor dieren in de vijver uit B. beter dan het leefmilieu in de singel van Utrecht? Ze vragen de docent of de vraag nu goed is. De docent wijst erop dat elk soort dieren zijn eigen optimale leefmilieu heeft. Het is onduidelijk welke dieren de leerlingen bedoelen. Het is dus maar de vraag of de verandering van onderzoeksvraag een verbetering was. Omdat ze toch redelijk goed weten wat ze willen meten en al enkele metingen gedaan hebben, laat de docent ze toch met deze onderzoeksvraag doorgaan. Go /no go aan eind van blokuur 2 Aan het eind van blokuur 2 laat groep J, K, I hun metingen door de docent beoordelen. Ze hebben een aantal variabelen van hun twee watermonsters gemeten en bijvoorbeeld gevonden dat de ph-waarde van het singelwater een beetje hoger is (6,8) dan het vijverwater (6,6). Dat hadden ze niet verwacht. Ook het nitraatgehalte in de singel is, onverwacht, aanmerkelijk hoger dan in de vijver: K Dat was een gedachtekronkel. We dachten, al die bacteriën en al die vissen die er in zitten, die schijten allemaal nitraat uit. Maar bij bacteriën klopt dat niet. Ze hebben echter niet aangegeven wat die variabelen nu precies met een beter leefmilieu voor dieren te maken heeft. De docent wijst hen daarop en geeft aan dat ze daarover iets moeten zeggen. Ze kunnen daartoe bijvoorbeeld in hun biologieboek lezen of andere theorie raadplegen: Docent Ik mis hier een dingetje, literatuur waarin jullie opzoeken of vissen baat hebben bij de aanwezigheid van nitraat of dat vissen baat hebben bij een ph van 6,6 of 6,8. J Nou, het ging ons er niet om of vissen er baat bij hebben. Het ging ons meer om verwachting, is het zuur of minder zuur. Ik wist niet dat we ook in de literatuur moesten zoeken, maar gewoon, we hadden hypotheses gesteld en goh, het singelwater zal wel zuurder zijn omdat er 6 eeuwen in is geze-
Bètaprofielen in het studiehuis (BPS): het mini-profielwerkstuk 14 ken. Dat is het meer, maar ik wist niet dat we er conclusies uit moesten trekken. Docent [na enig wikken en wegen] Dit is in principe een go, maar ik wil wat meer richting geven aan het vervolg. Er ontbreekt nog een koppeling tussen wat jullie gemeten hebben, nitraten, ph enz., en de onderzoeksvraag K Wat heeft de ph te maken met leefmilieu? Docent Yes, dat moet jij dus nagaan F of het nou prettig is voor dieren of niet prettig Uit de reacties van J en K blijkt onder andere: - de groep houdt eigenlijk nog vast aan hun eerste onderzoeksvraag, waarbij ze het singel- en vijverwater met elkaar willen vergelijken in termen van meer/minder, niet van beter/slechter - ze weten niet dat ze er literatuur bij moeten nemen en dat ze er andere conclusies moeten trekken dan onze hypotheses worden (al dan niet) bevestigd. Derde blokuur: poster maken en elkaars poster beoordelen Tijdens het 3 e blokuur trokken de leerlingen een conclusie en maakten ze een poster met de onderzoeksvraag, de resultaten van het onderzoek en het antwoord op de onderzoeksvraag. Bij de resultaten vergelijkt de groep J, K en I het singelwater met het vijverwater, bijvoorbeeld op het aspect hoeveelheid bacteriën. Ze proberen daar tevens een verklaring voor te geven: De hoeveelheid bacteriën test: de vijver bleek veel meer bacteriën te bevatten dan de singel van U. Dit omdat er meer voedingsstoffen inzitten, planten, vissen enz. Ze concluderen o.a. dat het vijverwater een betere leefomgeving is omdat er ong. 10 maal zo veel bacteriën inzitten. Duidelijk is dat het groepje de twee watermonsters vergelijkt zonden een goed idee ontwikkeld te hebben wat nou een goed criterium is voor leefmilieu. Eigenlijk hebben ze nog aan hun eerste onderzoeksvraag vastgehouden. De groepjes die hun poster bekijken, discussiëren heftig over de resultaten en de conclusie. Sommigen vinden die wel goed. Anderen zetten als kritische kanttekening op hun beoordelingsformulier (zie fig. 4): misschien moest leefmilieu iets beter gedefinieerd worden en niet alle gegevens zijn in het antwoord op de onderzoeksvraag verwerkt Uit de discussies die zij voeren wordt ook duidelijk dat de groepen door de zwakheden die uit de posters van de anderen blijken, ook beter zicht krijgen op de zwakheden van hun eigen poster. Het is duidelijk dat de leerlingen niet al te kritisch kunnen/willen zijn op andermans posters, omdat aan hun eigen posters ook het nodige rammelt.
Bètaprofielen in het studiehuis (BPS): het mini-profielwerkstuk 15 figuur 4: het formulier voor de beoordeling van de poster POSTER BEOORDELING: WATERKWALITEIT Wij zijn groep Dit is onze beoordeling van de poster van groep 1. Over de onderzoeksvraag van deze groep?? Wij vinden deze onderzoeksvraag?? want:. 2. Over het antwoord op de onderzoeksvraag?? Wij vinden het antwoord.?? Want: 3. Over de theorie en de proeven waarop het antwoord op de onderzoeksvraag is gebaseerd?? Wij vinden de proeven bij het antwoord..?? want:?? Wij vinden de theorie bij het antwoord..?? Want
Bètaprofielen in het studiehuis (BPS): het mini-profielwerkstuk 16 Tot slot Uit de ervaringen met de mini-profielwerkstukken hebben we geleerd dat het voorbereiden van het profielwerkstuk heel nuttig is voor zowel de leerlingen als de docenten. Ook hebben we gezien dat structurering, het stellen van duidelijke eisen, leerlingen erg helpt om op de essentiële punten voortgang te boeken. Ze moeten er tegenaan lopen dat ze hun huiswerk voorbij de volgende keer inderdaad gedaan moeten hebben, anders kunnen ze niet vooruit (bij voorbeeld omdat de TOA niet gevraagd is de benodigde spullen klaar te zetten). Dat ze hun onderzoeksvraag goed moeten stellen én moeten beantwoorden. Enzovoorts. De door het BPS-ontwikkelde mini-profielwerkstukken zijn redelijk goed uitvoerbaar en succesvol gebleken, maar kunnen zeker nog verbeterd worden. Zo zou het einde (de poster) wat minder gericht moeten zijn op resultaten en conclusies en wat meer op hoe zou ik onderzoek naar waterkwaliteit een volgende keer aanpakken en waarom? In het algemeen geldt dat het, vooral als de leerlingen lekker bezig zijn, lastig is tijd te vragen voor reflectie. Ook valt het niet mee goede reflectievragen te stellen. Ook docenten moeten (met elkaar) leren om de leerling te begeleiden bij het doen van onderzoek 8. 1 Zie A.Jambroes, H.Hummelen en T. van der Valk, Nieuwe doelen, nieuwe organisatievormen in de tweede fase. NVOX, 27 (3), 103-106, maart 2002. 2 Een mogelijke vierde soort is het literatuuronderzoek. We noemen dat niet omdat we vinden dat leerlingen voor een natuur-profielwerkstuk niet beperkt mag zijn tot informatie verwerken, maar altijd een component moet hebben van kennis produceren door meten, redeneren, verklaringen zoeken. 3 Zie H. Hummelen, A.Jambroes en T. van der Valk, Vorm een profielteam! NVOX, 25 (3), 103-106, maart 2000. 4 Dat is trouwens iets dat in het echte onderzoek meestal niet hoeft te gebeuren. Een jonge onderzoeker wordt opgenomen in een onderzoeksgroep die al een bepaald programma heeft. Een ervaren onderzoeker bouwt voort op reeds behaalde resultaten en nieuwe onderzoeksvragen die daar uit voortkomen. 5 T. van der Valk & H. Broekman, 2001, paper voor de Onderwijs Research Dagen Amsterdam. 6 Het idee van go/no go momenten is ontleend aan R. Sinkeldam (1998), Handleiding Profielwerkstuk. Arnhem: CITO 7 Er staat in de schoolboeken ook niet zo veel over waterkwaliteit. Je kunt leerlingen verwijzen naar www.pienternet.be/lessen/pime/water/bio.html of het boekje Het milieu van de natuur. Herkennen van verzuring, vermesting en verdroging in de natuur. R. Roos & V. Vintges (red.) Stichting natuur en Milieu, Utrecht 1991. 8 In het BPS-project is ook onderzocht hoe docenten leren hun leerlingen te begeleiden bij een miniprofielwerkstuk. Meer informatie daarover bij dr. Ton van der Valk, CD-beta, Postbus 80 000 3508 TA Utrecht, e-mail: a.e.vandervalk@phys.uu.nl.