GEGEVENS VOORBLAD PROFIELPRODUCT PP2 Naam auteur Vakgebied Titel Onderwerp Profiel Opleiding Drs. Ronald Mallant Natuurkunde Natuurkundepracticum havo 4; Doen na( )denken Practicum voor havo 4 in het kader van de Nieuwe Natuurkunde Ontwikkelaar Doelgroep havo 4 Sleuteltermen Links Bibliografische referentie Studentnummer 10497536 Begeleider -- Beoordelaar -- Opdrachtgever -- Datum 8 december 2013 Interfacultaire Lerarenopleidingen, Universiteit van Amsterdam Practicum, natuurkunde, havo 4, differentiatie, Inquiry Based Science Education Mallant, R.K.A.M. (2014). Natuurkundepracticum havo 4; Doen na( )denken Amsterdam: Interfacultaire Lerarenopleidingen UvA.
Inhoud blz. 1. Abstract... 1 Inleiding... 1 Het product... 1 Kennisvraag... 1 Implementatie... 2 2. Verantwoording... 3 Inleiding... 3 Gehanteerde onderzoeksmethode... 3 Instrumenten... 3 Conclusies van het onderzoek... 4 Afwijkingen t.o.v. plan van aanpak... 6 Implementatie... 6 Reflectie... 6 Bijlage... 7 Blz. 1
Natuurkundepracticum havo 4; Doen na( )denken PP 2 Abstract en Verantwoording 1. Abstract Inleiding De opdrachtgever is mijn stageschool. De opdracht komt voort uit onvrede met de huidige practicuminstructies. Er is behoefte aan: - Meer mogelijkheden tot differentiatie, - Aansluiting bij de huidige visie op het onderzoekspracticum, - Betere aansluiting bij de methode, welke met ingang van het schooljaar 2013-14 is gewijzigd. Het product Het product is een schriftelijke rapportage omvattende: - Bevindingen van de literatuurstudie, - Een korte samenvatting daarvan met richtlijnen voor het geven van een onderzoekspracticum, - Een voorbeeld van een meer onderzoekend practicum voor havo 4 op het onderwerp Eigenschappen van materialen, - Een rubric voor de beoordeling. De bevindingen worden op school gepresenteerd aan leden van de sectie natuurkunde en het team havo4. Daarbij zijn ook docenten biologie en scheikunde betrokken. Kennisvraag Ik zocht en kreeg antwoorden op de volgende deelvragen: Deelvraag I: Wat zijn, met betrekking tot het onderzoekspracticum, de belangrijkste inzichten? Deze vraag heb ik beantwoord door het bestuderen van literatuur. Mijn bevindingen zijn: - De literatuur op het gebied van onderzoekend leren, de basis van het practicum, wijst op het belang van goede begeleiding en voldoende aansluiting op bestaande kennis. Als hieraan niet wordt voldaan is onderzoekend leren gedoemd te mislukken. - Twee Europese projecten sluiten nauw aan bij mijn onderzoek, net als een samenwerkingsverband tussen twee Nederlandse universiteiten, twee hoge scholen en 30 VO-scholen onder de naam Bètapartners. - De drie initiatieven tonen een goede consensus betreffende de processtappen bij het practicum. Aangegeven wordt hoe daarbij gevarieerd kan worden in de mate waarin de leerling zelf vorm geeft aan deze processtappen. - Daarbij verschuift de rol van de leraar van instrueren naar coachen en faciliteren. Dit proces dient geleidelijk te verlopen. Ook moet voldoende duidelijk zijn wat van de lerende wordt verwacht. Blz. 1
Deelvraag II: Wat is de huidige situatie op mijn school en wat is mogelijk in havo 4? Op deze vraag heb ik antwoord gekregen door het interviewen van drie ervaren collegadocenten: - Er is nauwelijks sprake van een leerlijn die gericht is op het ontwikkelen van onderzoeksvaardigheden. - Wel is in 2013 een start gemaakt met het ontwikkelen van de rapportagevaardigheid. - Een meer open onderzoeksaanpak zal slechts bij een deel van de havo 4 leerlingen mogelijk zijn, voor een ander deel blijft het kookboek de aangewezen weg. Deelvraag III: Wat zijn de externe randvoorwaarden en achtergronden waarmee rekening gehouden moet worden (Filosofie achter NiNa, exameneisen natuurkunde)? Raadplegen van stukken van de commissie NiNa, exameneisen en lesboeken, leerde: - De commissie NiNa ziet weinig nut in het doorsnee kookboekpracticum. Maar de commissie stelt ook dat veel winst te halen is met practicum, ingeval van goed materiaal en een goede didactiek. - Het doen van onderzoek komt prominent aan de orde in het examenprogramma 2015 (het 1 e NiNa-examen). - In de jaren 2 en 3 wordt kennis gemaakt met het kookboektype, in jaar 4 kan een aanvang gemaakt worde met ontwikkeling van meer eigen inbreng. In jaar 5 is weinig verdere ontwikkeling mogelijk gezien de tijdsdruk. Deelvraag IV: Wat is er aanvullend nodig opdat practica volgens de nieuwe aanpak ook binnen mijn school uitgevoerd gaan worden? - Een kleine wijziging van de volgorde waarin de stof wordt behandeld is wenselijk, verder wordt alleen de beschikbare tijd genoemd als obstakel. Implementatie Ik voorzie dat het product daadwerkelijk gebruikt gaat worden. Dit kan het beste aanvangen met het studiejaar 2014-2015, aangezien dan door een gewijzigde volgorde van behandeling van de stof een betere start van de practicumuitvoering kan worden gerealiseerd. Blz. 2
2. Verantwoording Inleiding De opdrachtgever voor dit profielproduct is mijn stageschool. De opdracht komt voort uit onvrede met de huidige practicuminstructies. Er is behoefte aan: - Meer mogelijkheden tot differentiatie, - Aansluiting bij de huidige visie op het onderzoekspracticum, - Betere aansluiting bij de lesstof. Met betrekking tot dit laatste punt geldt dat met ingang van het studiejaar 2013/2014, met de start van de Nieuwe Natuurkunde, de methode op een aantal punten is gewijzigd. Relevant is het nieuwe Domein I: Onderzoek en ontwerp. De onderzoeksvraag die bij deze opdracht is: Hoe ziet een zinvol en differentiërend onderzoekspracticum natuurkunde voor havo 4 leerlingen er uit, en in hoeverre wijkt de praktijk op school daar van af? Het product van deze opdracht is een schriftelijke rapportage omvattende: - Bevindingen van de literatuurstudie, - Een korte samenvatting daarvan met richtlijnen voor het geven van een onderzoekspracticum, - Een voorbeeld van een meer onderzoekend practicum voor havo 4 op het onderwerp Eigenschappen van materialen, - Een rubric voor de beoordeling. De bevindingen zijn op school gepresenteerd aan leden van de sectienatuurkunde en het team havo 4. Daarbij zijn ook docenten biologie en scheikunde betrokken. Gehanteerde onderzoeksmethode Instrumenten De belangrijkste bronnen van informatie bij dit onderzoek zijn geweest: - Publicaties in wetenschappelijke tijdschriften - Publicaties in vakbladen - Studieboeken - Publicaties van de overheid - Rapporten - Verslagen van projecten - Informatie beschikbaar via websites - De gehanteerde methode Daarnaast is informatie verkregen door het interviewen van collega-docenten. De keuze voor de gehanteerde onderzoeksmethode vloeit voort uit de aard van de opdracht. De opdrachtgever is zich bewust van het feit dat het practicum aanpassing behoeft als gevolg van de introductie van de Nieuwe Natuurkunde (NiNa). Deze introductie heeft geleid tot aan- Blz. 3
passingen in de exameneisen en de methode. Ook was al bekend dat leren onderzoeken niet gelijk staat aan het uitvoeren van het practicum aan de hand van een kookboekinstructie. Een helder beeld van de vigerende inzichten met betrekking tot onderzoekend leren was echter niet aanwezig. Bestudering van de bovengenoemde bronnen heeft geleid tot een aanbeveling over hoe vormgegeven kan worden aan een meer onderzoekend practicum, waardoor betere aansluiting bij het examenprogramma wordt verkregen. Een voorlopige versie omvattende hoofdstukken 1 t/m 5 van de Bijlage is aan een drietal ervaren docenten van de natuurkundesectie aangeboden, tezamen met een aantal vragen. De vragen hadden tot doel antwoord te krijgen op de deelvraag: Wat is de situatie op school? Wordt het geschetste probleem door alle docenten ook als zodanig ervaren? En: wat is mogelijk in havo 4? De vragen zijn vervolgens in persoonlijke gesprekken met de docenten aan de orde geweest. De verkregen informatie is verwerkt in de rapportage, welke ca. 25 pagina s omvat. Een rapport van deze omvang is niet geschikt voor dagelijks gebruik. Dit heeft geleid tot het opstellen van een verkorte versie. Deze kan zonder kennis te nemen van het volledige rapport door docenten in de BiNaS-vakken worden gehanteerd om de practica meer onderzoekend te maken. Conclusies van het onderzoek Al sinds ca. 30 jaar is bekend dat het natuurkundepracticum meer zou moeten inhouden dan het strak volgen ven een voorschrift. Afhankelijk van het beoogde doel zou gekozen moeten worden voor een opzet die gericht is op beheersing van apparatuur, op begripsontwikkeling of op het ontwikkelen van onderzoeksvaardigheden. Ook de commissie die zich heeft beziggehouden met de vernieuwing van het natuurkundeonderwijs komt met de conclusie dat de waarde van het traditionele practicum aanzienlijk wordt overschat. Toch komt de commissie, waar het gaat om het leren onderzoeken tot de conclusie dat er veel winst te halen is met het practicum, al gaat dat niet zonder goed materiaal en een goede didactiek. Op zoek naar goed materiaal en een goede didactiek is literatuur op het gebied van onderzoekend leren bestudeerd. Opvallend is dat in de door Hattie (2008) uitgevoerde metastudie naar de effecten op leerprestaties van 138 verschillende onderwijsinterventies, onderzoekend leren op een 86 e plaats staat en daarmee niet hoog scoort. Mogelijk heeft dit te maken met de problematiek van onderzoekend leren: Indien de lerende daarbij te ver afkomt van hetgeen Vigotsky de zone van naaste ontwikkeling noemt, en/of als de begeleiding van de lerende tekort schiet, is de leeropbrengst nihil en kan deze zelfs negatief worden. Ondanks de risico s inherent aan onderzoekend leren, voornamelijk veroorzaakt door het niet hanteren van een goede didactiek, blijken er sinds enkele decennia belangrijke initiatieven te bestaan die gericht zijn op het ontwikkelen van Inquiry Based Science Education (IBSE), ofwel onderzoekend leren bij de vakken natuurkunde, scheikunde en biologie. Voor het uitgevoerde onderzoek zijn deze initiatieven bij uitstek de plek om op zoek te gaan naar voorbeelden van, en een format voor goed materiaal. Blz. 4
Het eerste omvangrijke IBSE-gerelateerde initiatief vond plaats in de VS. Het was een project van de National Research Council, en het dateert uit de jaren 90 van de vorige eeuw. Meer recent zijn twee Europese initiatieven in de vorm van projecten in het 7 e kaderprogramma van de EU: PATHWAY en ESTABLISH. In Nederland wordt een IBSE aanpak gevolgd in Bètapartners, een samenwerkingsverband tussen twee universiteiten, twee hoge scholen en 30 VO-scholen. De literatuur en de rapporten van bovengenoemde projecten laten zien dat de ontwikkeling van een gestructureerd (kookboek-) practicum naar een geheel open onderzoek geleidelijk en goed begeleid moet plaatsvinden. Beginnend bij 0) interactieve demonstratie (voor de klas), via 1) geleide ontdekking (kookboek), naar de meer open vormen 2) geleid onderzoek, 3) gecoacht onderzoek tot het hoogst haalbare: 4) open onderzoek. Bij dit alles verschuift de rol van de docent van instrueren (bij het kookboekpracticum), via coachen naar faciliteren. De gesprekken met natuurkundedocenten hebben opgeleverd dat met leerlingen havo bij begin van het 4 e jaar een aanvang gemaakt kan worden met meer eigen inbreng. Zij hebben immers het stadium van het kookboekpracticum al doorlopen in de jaren 2 en 3. De verwachting is overigens dat in havo 4 maar beperkte progressie richting het meer open onderzoek gemaakt kan worden. Ook kwam in de gesprekken naar voren dat het onderzoekspracticum meer tijd zal vergen, zowel van de lerende en van de docent. Differentiatie is daarbij niet alleen mogelijk, maar vooral ook nodig: Niet elke lerende zal in staat zijn een meer open practicum tot een goed einde te brengen. De bestudeerde bronnen laten nauwelijks verschillen zien waar het gaat om de stappen die genomen moeten worden bij uitvoering van een onderzoekspracticum: waarnemen, stellen van de onderzoeksvraag, connectie leggen met de theorie, opstellen en uitvoeren van een werkplan, verwerking van resultaten en uiteindelijk het doen van een conclusie en het reflecteren op het gedane. Daarbij zijn denkactiviteiten aan de orde die hoog scoren in de taxonomie van Bloom: Het opstellen van een hypothese, het leggen van verbanden, het geven van verklaringen, het voorspellen, het bepalen van onderliggende principes, discussiëren, reflectie, etc. Het is niet goed mogelijk uit de verschillende bronnen een goed bruikbaar format, dus goed materiaal, voor uitvoering over te nemen. Bètapartners geeft op de internetsite wel enkele bruikbare voorbeelden maar laat ook zien hoe het niet moet. Uiteindelijk is het aan de docent om te bepalen welk niveau van eigen inbreng verlangd kan worden. Daarbij past geen strak format, richtlijnen en voorbeelden zijn in deze context veel nuttiger. Onderdeel van de opdracht was het opstellen van dergelijke richtlijnen. Daartoe is een document opgesteld dat als zodanig gehanteerd kan worden, zonder kennis te hoeven nemen van de volledige rapportage van dit onderzoek. Deze richtlijn bevat voorbeelden om te variëren op een redelijk traditionele benadering van een practicum dat hoort bij het nieuwe hoofdstuk in de methode voor havo 4: H5, Materie en warmte. Ook is er een rubric waarmee bepaald kan worden waar de leerling zich wat betreft zelfstandigheid bevindt op de schaal van kookboekpracticum open onderzoek. De richtlijn en de rubric zijn nog niet uitgetest in de praktijk. Het Blz. 5
ligt voor de hand dat nadat ervaringen met het gebruik zijn opgedaan, aanpassingen zullen plaatsvinden. In het op mijn school gehanteerde boek Systematische Natuurkunde, 8 e editie, havo 4, staat het hoofdstuk over Onderzoek en Ontwerp geheel achteraan. Introductie van een practicumopzet waarbij meer aandacht is voor het leren onderzoeken vereist dat de behandeling van de theorie over Onderzoek en Ontwerp wordt verplaatst naar de aanvang van het jaar. Implementatie van de aanpak kan daarom het beste plaatsvinden met ingang van het jaar 2014-15. Afwijkingen t.o.v. plan van aanpak Het plan van aanpak is goeddeels gevolgd. De enige afwijking is dat het plan aangeeft dat een PowerPoint presentatie voor collega s was voorzien vóór afronding van de opdracht. Daardoor zouden in de discussie gemaakte op- en aanmerkingen in de rapportage verwerkt kunnen worden. In de praktijk bleek het niet haalbaar deze planning te volgen door problemen met de agenda s van betrokkenen. Doordat een voorlopige versie van de rapportage tezamen met de interviewvragen aan drie leden van de sectie is toegestuurd en vervolgens op individuele basis is besproken, is in elk geval commentaar van een deel van de sectie vóór afronding verkregen en verwerkt. Ingeschat wordt dat het effect van deze wijziging weinig effect heeft op het resultaat. Een PowerPoint presentatie vindt alsnog plaats, waarbij ook docenten van de andere BiNaS vakken zullen worden betrokken. Implementatie Over de implementatie is reeds gezegd dat deze het beste kan aanvangen met het studiejaar 2014-2015, aangezien dan een gewijzigde volgorde van behandeling van de stof uit de methode kan worden plaatsvinden. Ik voorzie dat het de resultaten van dit onderzoek daadwerkelijk gebruikt gaat worden, ook in andere klassen dan havo 4, en ook bij scheikunde en wellicht ook biologie. Reflectie Bij de werkcolleges vakdidactiek in het 1 e semester kwam ik reeds in aanraking met de publicatie in NVOX van van den Berg en Buning. Daardoor was ik reeds bekend met de kritiek op het traditionele practicum. Met IBSE maakte ik kennis in een viertal voor mij facultatieve werkcolleges waarin de combinatie ICT en IBSE centraal stond. In deze werkcolleges werd weinig aandacht besteed aan de theorie achter IBSE. Ik hield er de indruk aan over dat het onderzoekend leren als per definitie als goed leren moet worden beschouwd, en dat het daarbij geen kwaad kan als de lerende in wellicht iets te diep water wordt geworpen. Voor mij was het daarom verrassend te lezen dat de nodige kanttekeningen worden geplaatst bij onderzoekend leren. Het kan makkelijk fout gaan indien niet aan bepaalde voorwaarden is voldaan. Inmiddels meen ik wel te hebben begrepen wat die voorwaarden zijn, en ik meen ook dat ik ze in de rapportage goed naar voren heb gebracht. Ook enigszins verrassend vond ik dat er betrekkelijk weinig materiaal beschikbaar is dat gereed is voor onmiddellijk gebruik. Ik had verwacht een duidelijker format of handleiding te vinden. Blz. 6
De aard van mijn opdracht bracht met zich mee dat ik bij een groot deel van de activiteiten zelf controle over de uitvoering had en niet afhankelijk was van de inbreng of beschikbaarheid van anderen. Doordat ik bij het opstellen van Paper1 al had gekeken naar beschikbare bronnen verliep de uitvoering van dat deel voorspoedig. Planning van de gesprekken met de directe collega s was iets lastiger. Het bijeenroepen van alle docenten aan wie ik mijn werk wil presenteren was nog het lastigste deel van de uitvoering. Ik heb richtlijnen voor een meer onderzoekend practicum opgesteld. De richtlijnen zijn bedoeld om te worden gehanteerd door collega-docenten. Deze hebben allemaal veel meer ervaring dan ik. Dit heeft mij een ongemakkelijk gevoel gegeven bij het opstellen en dat gevoel zal wel terugkomen bij de nog geplande presentatie aan docenten in de BiNaS vakken. Overigens ben ik van mening dat ik bij de uitvoering van de opdracht informatie heb opgedaan die ik nuttig kan gebruiken. Ik ben wel benieuwd hoe realistisch het zal blijken te zijn om te verwachten dat in het 4 e leerjaar havo een wat meer open onderzoekspracticum gedaan kan worden. De reacties van de geïnterviewde collega s waren daar niet op één lijn. Een opmerking van de meest ervaren collega die mijn optimisme enigszins doet temperen is: Voor een aanzienlijk aantal leerlingen (H4) is het kookboektype de enige weg om er nog iets fatsoenlijks uit te krijgen. Bijlage Voor geraadpleegde literatuur en de vragen aan collega s verwijs ik naar de bijlage. Deze bestaat uit de voorlopige 1 versie van het eindproduct van mijn opdracht, zijnde een schriftelijke rapportage welke omvat: - Bevindingen van de literatuurstudie, inclusief een opgave van de gebruikte bronnen - Een korte samenvatting daarvan met richtlijnen voor het geven van een onderzoekspracticum, - Een voorbeeld van een meer onderzoekend practicum voor havo 4 op het onderwerp Eigenschappen van materialen, - Een rubric voor de beoordeling. 1 Deze versie ligt inmiddels bij de opdrachtgever. Zonder op- of aanmerkingen wordt dit ook de definitieve versie. Blz. 7