Een lijn van kennisbasis naar examen natuurkunde Marjolein Vollebregt en Ad Mooldijk Freudenthal Instituut voor didactiek van wiskunde en natuurwetenschappen (Fisme) Faculteit Bètawetenschappen, UU

21 mei 2014Ecent 2014, Utrecht Programme for International Student Assessment (PISA) Begonnen in 1997 door OECD Doel: het registreren van de resultaten van de onderwijssystemen via resultaten leerlingen 15 jaar Elke drie jaar getoetst sinds 2000 lezen,wiskunde en science 2000 reading, math, science[43] 2003 reading, math, science[41] 2006 reading, math, science[57] 2009 reading, math, science[65] 2012 reading, math, science[65] 2015 reading, math, science[?? ] 2

PISA 2015 Scientific Literacy Framework 21 mei 2014Ecent 2014, Utrecht3

PISA 2015 Scientific competencies 1. Explain phenomena scientifically 2. Evaluate and design scientific enquiry 3. Interpret data and evidence scientifically 21 mei 2014Ecent 2014, Utrecht4

PISA 2015 Contexts PersonalLocal/NationalGlobal HealthMaintenance of health, accidents, nutrition Control of disease, social transmission, food choices, community health Epidemics, spread of infectious diseases Natural ResourcesPersonal consumption of materials and energy Maintenance of human populations, quality of life, security, production and distribution of food, energy supply Renewable and non-renewable natural systems, population growth, sustainable use of species Environmental QualityEnvironmentally friendly actions, use and disposal of materials and devices Population distribution, disposal of waste, environmental impact Biodiversity, ecological sustainability, control of pollution, production and loss of soil/biomass HazardsNatural and human-induced decisions about housing Rapid changes [earthquakes, severe weather], slow and progressive changes [coastal erosion, sedimentation], risk assessment Climate change, impact of modern warfare Frontiers of Science and TechnologyScientific aspects of hobbies, personal technology, music and sporting activities New materials, devices and processes, genetic modifications, health technology, transport Extinction of species, exploration of space, origin and structure of the Universe 21 mei 20145

Ecent 2014, Utrecht Scientific knowledge in PISA 2015 Of science: Physical systems Living systems Earth and space systems About science: Procedural knowledge: variables, measurement, replicability, representing data, control of variables Epistemic knowledge: purposes, nature, values, justification, errors, collaboration and critique 6

Recent example: Twenty First Century Science (UK)(1) a suite of GCSE (age 14-16) science courses being taught in around 1000 schools in England and Wales developed in collaboration with teachers, schools and colleges the suite develops the scientific literacy of citizens and prepares those young people who opt for it for more advanced studies in science Robin Millar (2006), IJSE, 28, 13, mei 2014Ecent 2014, Utrecht7

Twenty First Century Science (UK)(2) GCSE Science This course is not only about 'what we know' but also about 'how we know' and 'why knowing these things is important'. Students learn about the science that dominates public debates and touches everybody’s lives: such as genetics, air quality, earth and space, climate change, and vaccination. 21 mei 2014Ecent 2014, Utrecht8

Twenty First Century Science (UK)(2) GCSE Additional Science This is a concept-led course to meet the needs of students seeking a deeper understanding of basic scientific ideas. The topics in this course complement those in the GCSE Science course, and together these courses prepare students for progression in the sciences in senior high school. 21 mei 2014Ecent 2014, Utrecht9

Twenty First Century Science (UK)(2) GCSE Additional Applied Science This course meets the needs of students who wish to develop their understanding through authentic, work-related contexts. The course focuses on procedural and technical knowledge underpinning the work of practitioners of science. 21 mei 2014Ecent 2014, Utrecht10

Enkele recente voorbeelden in NL ANW SONATE-project ( ) Salvo-project (sinds 2003): voorbeeldmateriaal voor wiskunde en natuurwetenschappen voor onder- en bovenbouw VO NLT in verschillende modules 21 mei 2014Ecent 2014, Utrecht11

Recent example in US: Framework for K-12 Science Education (NRC, 2012) Proposal to integrate in science standards:  Core ideas (disciplinary knowledge)  Science, Technology and Engineering practices: e.g. asking questions and defining problems, construction explanations, engaging in argument from evidence  Crosscutting concepts: e.g. patterns; scale, proportion and quantity; cause and effect; systems and system models; stability and change Some links with mathematics in practices: using mathematics and computational thinking 21 mei 2014Ecent 2014, Utrecht12

Cross cutting concept cause and effect 21 mei 2014Ecent 2014, Utrecht13

Disciplinary core idea 21 mei 2014Ecent 2014, Utrecht14

21 mei 2014Ecent 2014, Utrecht15

Kennisbasis per kennisgebied: 1. Waar het om gaat 2. Integrale doelen 3. Vaardigheden en karakteristieke werkwijzen 4. Vakinhouden 5. Karakteristieke denkwijzen Patronen Oorzaak en gevolg Schaal, verhouding en hoeveelheid Systeem en systeemmodellen Energie en materie, transport en kringlopen Structuur en functie Stabiliteit en verandering 21 mei 2014Ecent 2014, Utrecht16

Voorbeeld uitwerken: kracht en beweging Vijf categorieen: nu karakteristieke denkwijzen Lees je in met de stukjes uit kennisbasis en uit de syllabus 4 Groepen: In hoeverre herken je de denkwijzen vanuit de kennisbasis in de syllabus. Hoe kan natuurkunde (bijvoorbeeld met kracht en beweging) helpen in een leerlijn in deze denkwijzen (over de vakken heen) naar vwo6? Na 15 minuten inventariseren. 21 mei 2014Ecent 2014, Utrecht17

Overbrengen op leraren in opleiding Vrij nieuw concept om het leren van leerlingen zo te beschouwen. Hoe geef je vorm aan het onderwijs hierover aan lio’s? Wat moeten lio’s weten en kunnen met betrekking tot de gedachte achter de kennisbasis? Hoe pak je dat als vakdidacticus / lerarenopleider aan? Hoe zorg je dat jouw lio’s straks het verschil maken op de scholen? 21 mei 2014Ecent 2014, Utrecht18

Werkvorm Vier groepjes, elk twee patronen als hoofdfocus oorzaak en gevolg ; structuur en functie stabiliteit en verandering; energie en materie Schaal, verhouding en hoeveelheid; patronen Stabiliteit en verandering; oorzaak en gevolg Na 15 minuten korte weergave van de discussie en bevindingen Plenair komen tot een mogelijke aanpak, na input van de diverse groepen. 21 mei 2014Ecent 2014, Utrecht19

Some references 21 mei 2014Ecent 2014, Utrecht20