Lerarenopleidingen Science en Wiskunde/Rekenen

Lerarenopleidingen Science en Wiskunde/Rekenen

Van een gesloten naar een open practicum

In de verschillende biologiemethodes van het voortgezet onderwijs vind je allerlei practica. Van een proef met tuinkerszaadjes tot het meten van de hartslag voor en na kniebuigingen. Leerlingen gaan aan de slag met verschillende materialen en komen uiteindelijk tot een resultaat. Afhankelijk van het gestelde doel en bijbehorend type practicum, kan een leerling meer of minder vrijheid gegeven worden bij de uitvoering. In dit artikel worden didactische keuzes uiteengezet. Tevens vindt u opdrachten voor lio’s.

[collapsibles]

Wat is er belangrijk voor een opleider/docent?

Dit artikel kan gebruikt worden bij het aanleren van practicumvaardigheden. Als lerarenopleider kun je je afvragen in hoeverre de studenten binnen de opleiding al voldoende vaardigheden bezitten om aan het begin van de studie een volledig open practicum uit te voeren. Dezelfde vraag kan gesteld worden door (toekomstige) docenten voor de leerlingen op het voortgezet onderwijs. Dit artikel bevat theoretische achtergrond gevolgd door opdrachten waarmee je kunt analyseren in hoeverre een practicum vrijheidsgraden bevat. De uitkomst van deze analyse kan gebruikt worden bij de instructie en organisatie van een practicum.

[collapse title=’Open en gesloten practica’]

In het webartikel ’Soorten practica’ worden de verschillende typen practica beschreven: apparatuur practicum, onderzoekspracticum en begripspracticum. Binnen deze typen practica kan de docent kiezen voor weinig of veel invloed van de leerling (vrijheidsgraden):
1. Gesloten practicum

De leerling heeft vrijwel geen eigen inbreng. Het practicum verloopt volgens een voorschrift (kookboek).
2. Half open practicum

De leerling heeft in dit type practicum enigszins invloed. Er wordt nog steeds gewerkt met een voorschrift, maar daarbinnen zijn een aantal vrijheidsgraden. Een leerling kan bijvoorbeeld zijn eigen proefopzet bedenken bij een gegeven onderzoeksvraag.
3. Open practicum

De leerling heeft in dit type practicum veel invloed. (Vrijwel) alle aspecten van het onderzoek worden aan de leerling overgelaten (Foeken, 2009).
Vier basismogelijkheden
De keuze voor een (half) open of gesloten practicum kan afhankelijk zijn van verschillende factoren. De positie van het practicum binnen het curriculum wordt beïnvloed door de kennis en vaardigheden die een leerling bezit en kan gebruiken. Kan een leerling een volledig open experimenteel onderzoek uitvoeren zonder kennis te hebben van de verschillende fasen van de natuurwetenschappelijke methode? Of heeft een leerling eerst oefening nodig in de verschillende fasen? Daarnaast is ook het type practicum en het bijbehorende doel van invloed (Van den Berg, 1994). Stokking & Schaaf (1999) formuleren een viertal basismogelijkheden op basis van literatuur en praktijk:
1. Introductie & oefening

De leerlingen maken kennis met de afzonderlijke stappen van het onderzoek doen. Deze stappen worden geoefend voordat tot een groter geheel wordt overgegaan.
2. Afbouwende voorstructurering

Naar mate de ervaring met onderzoek doen toeneemt, worden de opdrachten minder voor gestructureerd.
3. Volledig open, met begeleiding

De leerling doet onderzoek en heeft vrijheden in bijvoorbeeld het formuleren van de onderzoeksvraag of methode. De docent begeleidt het onderzoek en helpt waar nodig.
4. Volledig open, met begeleiding op verzoek

De leerling doet net als bij 3 een open onderzoek. Echter, in dit geval is begeleiding afhankelijk van het moment dat de leerling er beroep op doet.

[/collapse]
[collapse title=’Practica analyseren op vrijheidsgraden’]

Falk, Keuchenius & Saaltink (1974, p. 161) hebben onderstaand schema opgesteld waarmee bestaande practica kunnen worden geanalyseerd.

Vrijheidsgraad Onderzoeksfase
  1 Probleem onderkennen en probleemstelling formuleren 2 Hypothese(n) opstellen en voorspellen: Als … , dan … 3 Proefopzet bedenken en uitwerken in proefopstelling 4 Experiment opzetten en uitvoeren; waarnemingen doen en resultaten vastleggen 5 Interpreteren van de gegevens en het trekken van conclusies
I Illustratief Het probleem is niet expliciet gemaakt voor de leerlingen Er is dus ook geen hypothese Werkwijze staat stap voor stap in de handleiding Dit is de eerste activiteit, die de leerlingen zelf invullen Er wordt bevestigd wat de leerlingen al wisten
II Het probleem wordt de leerlingen aangeboden Hypothese is soms impliciet aanwezig Werkwijze staat stap voor stap in de handleiding Eerste activiteit van de leerlingen Leerlingen interpreteren voor een deel zelf, rest was bekend
III Probleemstelling wordt expliciet gemaakt, evt in gesprek met leerlingen Hypothesen worden ook expliciet gemaakt Materiaal wordt aangeboden, leerlingen maken zelf hun proefopstelling Activiteiten van leerlingen kunnen verschillen vertonen Resultaten van alle leerlingen in principe gelijk, zie verder II
IV Probleem gegeven, probleemstelling wordt door leerlingen geformuleerd Leerlingen bedenken zelf hypothesen in klassengesprek Werkwijze sterk gestructureerd aangeboden Activiteiten van alle leerlingen gelijk Interpretatie en conclusies zo veel mogelijk door leerlingen zelf
V Probleem wordt aangeduid, leerlingen bedenken hun eigen formulering Leerlingen bedenken ook hun eigen hypothesen Leerlingen maken eigen experiment met aangeboden basismateriaal Activiteiten van de leerlingen kunnen sterk verschillen Interpretatie en conclusies zoals in IV
VI Groepjes leerlingen kiezen verschillende problemen Groepjes leerlingen formuleren hun eigen hypothesen Leerlingen vragen zelf om materiaal dat ze nodig hebben Groepjes leerlingen zijn met verschillende dingen bezig Interpretaties en conclusies per groepje; verslaggeving
Experimenteel          

[/collapse]
[collapse title=’Didactische keuzes bij practicum’]

De taak van de docent is een afweging te maken tussen een meer open of meer gesloten optie, afhankelijk van het doel van het practicum, de leerstijl van de leerlingen en de aanwezige voorkennis van de leerlingen. Ook de moeilijkheidsgraad van het practicum speelt hierbij een rol. Hierbij kan de inhoudelijke theorie moeilijker zijn of de uitvoering van het practicum (Stokking & Schaaf, 1999). Deze keuze kan daarnaast ook afhankelijk zijn van de overeenstemming die het practicum moet hebben met de wetenschappelijke praktijk van onderzoek doen (Van Eijck, 2009).
De docent kan in het aanleren van de onderzoekvaardigheden ook binnen een practicum keuzes maken. Een deel van de stappen van de natuurwetenschappelijke methode kan opengelaten worden, terwijl de rest gesloten is. Bijvoorbeeld: het aanreiken van een onderzoeksvraag maar het open laten van de methode. De docent kan er ook voor kiezen om juist in de uitwerking meer te sturen (Stokking & Schaaf, 1999).
De docent kan ook variëren in de mate en de wijze waarop feedback wordt gegeven aan de leerlingen:

  • “meer gericht op de vakinhoud of meer op het onderzoek als onderzoek
  • meer globaal of meer gedetailleerd
  • meer procesgericht of meer productgericht
  • convergerend (toewerkend naar beslissingen, conclusies) of divergerend (opties genererend)
  • meer gericht op de concrete activiteiten, dus de doe-kant van onderzoek of meer gericht op de denk-kant: begrippen, argumenten, conclusies, relaties tussen het onderzoek en de verkregen kennis, reflectie op gemaakte keuzes en de consequenties daarvan en ‘hoe het ook anders had gekund’ ”

(Stokking & Schaaf, 1999, p. 31)

[/collapse]
[collapse title=’Opdrachten voor leraren-in-opleiding’]

Als biologieleraar krijg je te maken met verschillende typen practica zoals genoemd in dit artikel. Als beginnend docent heb je een arsenaal aan uitgeschreven practica tot je beschikking vanuit diverse biologiemethoden. De keuze van het practicum en de bijbehorende werkwijze kun je als docent aanpassen aan de ervaring van de groep leerlingen.
Deze opdrachten zijn ontwikkeld voor de eerstejaars studenten aan de lerarenopleiding biologie tweedegraads. De doelen van deze opdrachten zijn:

  • De student kan de verschillende typen practica (apparatuur practicum, onderzoekspracticum, begripspracticum) herkennen
  • De student kan herkennen of een bestaand practicum gesloten, half open of open is
  • De student kan benoemen wat de gevolgen van een gesloten, half open of open practicum zijn voor de voorbereiding van de docent

Opdracht 1: Typen practica

  • Kies 5 verschillende practica.
  • Bepaal per practicum of het een apparatuur practicum, onderzoekspracticum en/of begripspracticum is.

Alternatief:
Bekijk een biologiemethode en selecteer een:

  • apparatuur practicum
  • onderzoekspracticum
  • begripspracticum

Opdracht 2: Vrijheidsgraden in een practicum

  • Kies twee verschillende practica.
  • Analyseer het practicum en bepaal de hoeveelheid vrijheidsgraden. Maak hierbij gebruik van het schema ontwikkeld door Falk, Keuchenius & Saaltink (1974, pagina 161).
  • Beargumenteer of de hoeveelheid vrijheidsgraden past bij het niveau van de leerlingen en in hoeverre dit consequenties heeft voor de organisatie en instructie rondom het practicum.
  • Pas waar nodig het practicum aan (meer of minder vrijheidsgraden), zodat het past bij het niveau van de leerlingen.

Een volgende stap in je ontwikkeling is dat je practica zelf gaat ontwerpen of herontwerpen.

Opdracht 3: (Her)ontwerpen van een practicum

Ben je klaar met het ontwerpen van je practicum of wil je een bestaand practicum kritisch analyseren op effectiviteit, dan kun je gebruik maken van onderstaande checklist (inventory):

Opdracht 4: Leerlijn practicum
Practica staan binnen een vak, maar eigenlijk ook binnen een school, met elkaar in verbinding. Om vaardigheden aan te leren is stap voor stap oefening nodig. Door de practica met elkaar in verbinding te brengen kan een leerlijn ontstaan. De volgende stap in het nadenken over practica vaardigheden is daarom het ontwerpen van een leerlijn op dit gebied. De volgende opdracht helpt je daar over na te denken en een leerlijn te ontwikkelen voor één jaarlaag.

[/collapse]

Verwijzingen

[collapse title=’Nederlandse samenvatting: Does practical work really work?’]

Abrahams & Millar (2008). Does practical work really work? A study of the effectiveness of practical work as a teaching and learning method in school science. International Journal of Science Education, 30:14, 1945-1969

Abrahams en Millar hebben een tabel opgesteld waarmee de effectiviteit van een practicum bepaald kan worden. Een practicum kan op twee niveaus effectief zijn:

  • Het doen niveau: de leerlingen doen wat ze zouden moeten doen (niveau 1)
  • Het leren niveau: de leerlingen leren wat ze zouden moeten leren (niveau 2)

Verder kan een practicum leerdoelen hebben op het gebied van:

  • (wetenschappelijk) onderzoek
  • (wetenschappelijke) kennis / ideeën

Deze effectiviteitniveaus en leerdoelen hebben Abrahams en Millar gecombineerd tot onderstaande tabel:

Effectiviteit Doel: Onderzoek Doel: Kennis / Ideeën
Een practicum is effectief op doen niveau als… …de leerlingen:
• de materialen op de juiste manier gebruiken
• de juiste data verkrijgen

= niveau 1o

 …de leerlingen tijdens het practicum nadenken over wat ze doen en zien, m.b.v. achterliggende ideeën

= niveau 1i
Een practicum is effectief op leren niveau als… …de leerlingen zich later kunnen herinneren:
• wat ze gedaan of gezien hebben
• wat de belangrijkste kenmerken van de data waren

= niveau 2o

 …de leerlingen later die ideeën begrijpen, waarvoor het practicum ontworpen was ze aan te leren

= niveau 2i

Abrahams en Millar hebben 25 case studies uitgevoerd op 8 verschillende middelbare scholen in Engeland. Per case observeerden zij een practicum les (vooral scheikunde en natuurkunde practica, een paar biologie). Voor en na de les praatten zij met de docent, en indien mogelijk tijdens en/of na de les met wat leerlingen. De leeftijd van de leerlingen was 11-14 en 15-16 jaar.

Opvallende uitkomst en verklaring
Opvallend is dat de practica alleen effect hebben op niveau 1o en 2o. Dit heeft alles te maken met de manier waarop docenten het practicum introduceren. Zij leggen de focus op hoe het practicum uitgevoerd moet worden, en besteden weinig tot geen aandacht aan de achterliggende ideeën. Gevolg: leerlingen zijn slechts bezig met het goed proberen uit te voeren van het practicum. Wanneer leerlingen moeten vertellen wat zij geleerd hebben van het practicum, kunnen zij slechts handelingen beschrijven die zij gedaan of gezien hebben. Ze bereiken daardoor niveau 1i en 2i niet. Op deze manier is de leeropbrengst n.a.v. practica gering.

De effectiviteit van een practicum verhogen
Docenten zouden meer aandacht moeten besteden aan achterliggende ideeën (klassikaal en/of in de practicumbeschrijving), om de leeropbrengst van practica te verhogen.

Veel docenten verwachten dat leerlingen door het doen van een practicum achterliggende ideeën / theorie leren. Maar hoe goed leerlingen het practicum ook uitvoeren, ze zullen de achterliggende ideeën niet halen uit de handelingen en observaties die zij doen. Deze ideeën moeten aangedragen worden door de docent. Alleen dan zullen de leerlingen een link kunnen leggen tussen wat zij in het practicum doen en de achterliggende ideeën. Leerlingen hebben als het ware een scaffold nodig.

Het is belangrijk dat de leerlingen al tijdens het practicum over de achterliggende ideeën beschikken. Op deze manier is het practicum meer betekenisvol: het doel van het practicum is duidelijker en de observaties kunnen gekoppeld worden aan de ideeën / theorie. Als de achterliggende ideeën niet tijdens het practicum beschikbaar zijn, verlaagt dit de leeropbrengst van het practicum.

De tabel van Abrahams en Millar kan gebruikt worden als tool, om na te denken over het leerdoel van een practicum en de mate en soort van begeleiding die nodig is. Een leerdoel op niveau 2i stelt bijvoorbeeld hogere cognitieve eisen dan op niveau 2o.

[/collapse]

Gerelateerde artikelen

ELWIeR en Ecent als één STEM