Denkinstrumenten voor begripsontwikkeling Nibi vmbo conferentie 27 mei 2016 Dirk Jan Boerwinkel Manon ten Asbroek Freudenthal Instituut voor Didactiek van Wiskunde en Natuurwetenschappen Faculty of Science Freudenthal Institute for Science and Mathematics Education

Elke leersituatie heeft meer dimensies Voorbeeld: Een les over cellen kan tevens een les zijn over berekenen van vergrotingen, het werken met modellen en over vorm en functie. In andere lessen gaat het niet meer over cellen, maar mogelijk wel over berekening van verhoudingen, het werken met modellen en vorm en functie. Dit zijn dus les- en inhoudoverstijgende inzichten. Hoe verbinden docenten en leerlingen die leerervaringen? En wat voor leerervaringen zijn dat? 27 mei 2016 denkinstrumenten 2

Een vraag Op welke punten komt u in de biologieles regelmatig terug? En hoe herinnert u de leerlingen dan dat het over iets gaat waarover ze al eerder iets hebben geleerd? 27 mei 2016 denkinstrumenten 3

Doel van deze workshop 1.De kennisbasis onderbouw kunnen gebruiken als inspiratiebron 2.Aan de hand van een voorbeeld zien hoe je een denkwijze kunt aanleren 3.Aan de hand van het onderwerp evolutie/biodiversiteit nagaan welke denkwijzen kunnen helpen bij het leren en hoe je die kunt inschakelen 27 mei 2016 denkinstrumenten 4

Overzicht workshop Achtergrond en inhoud van de Kennisbasis resultaten uittesten voorbeeld lesmateriaal uitwerking in groepen van les met denkwijze bespreken resultaten 27 mei 2016 denkinstrumenten 5

Kennisbasis - Aanleiding en doel Opdracht OCW Doel: Verbetering van de leeropbrengst in de onderbouw van het voortgezet onderwijs, met het oog op het onderwijs in de bovenbouw (vmbo en havo/vwo) Gaandeweg in de ontwikkeling nevendoelen: Samenwerking tussen betavakken Betekenisvol eindonderwijs voor velen Stimuleren van hogere orde denkactiviteiten natuurwetenschappen-en-technologie-voor-de- onderbouw-vo.pdf/ 27 mei 2016 denkinstrumenten 6

Keuze voor de Kennisbasis; doelen in drie dimensies Integratie van: 1.Karakteristieke werkwijzen 2.Vakinhoudelijke begrippen en relaties 3.Karakteristieke denkwijzen 27 mei 2016 denkinstrumenten 7

Karakteristieke werkwijzen in de Kennisbasis Onderzoeken, ontwerpen en modelgebruik Omgaan met informatie: informatie zoeken, redeneren, waarderen, werken met getallen en grafische weergaven 27 mei 2016 denkinstrumenten 8

Karakteristieke denkwijzen in de Kennisbasis 1. patronen 2. oorzaak en gevolg 3. schaal, verhouding en hoeveelheid 4. systeem en systeemmodellen 5. behoud van energie en materie, transport en kringlopen 6. structuur en functie 7. stabiliteit en verandering 8. duurzaamheid 9. risico’s en veiligheid 27 mei 2016 denkinstrumenten 9

Werkwijzen, vakinhouden en denkwijzen 27 mei 2016 denkinstrumenten 10

Werkwijzen, vakinhouden en denkwijzen 27 mei 2016 denkinstrumenten 11

27 mei 2016 denkinstrumenten 12

27 mei 2016 denkinstrumenten 13

De denkwijze duurzaamheid in schema 1427 mei 2016 denkinstrumenten

Overzicht workshop Achtergrond en inhoud van de Kennisbasis resultaten uittesten voorbeeld lesmateriaal uitwerking in groepen van les met denkwijze bespreken resultaten 27 mei 2016 denkinstrumenten 15

Onderzoeksvragen 1.Hoe kunnen leerlingen een denkwijze aanleren zodanig dat ze deze ook bewust kunnen toepassen? 2.Helpt dat de leerlingen bij het leren? 3.Ervaren leerlingen verschillen als dezelfde denkwijze bij verschillende vakken wordt toegepast? 27 mei 2016 denkinstrumenten 16

Gewenste leereffecten bij expliciete aandacht voor denkwijze ‘Oorzaak en gevolg’ 27 mei 2016 denkinstrumenten , -

Gewenste leereffecten bij expliciete aandacht voor denkwijze ‘Oorzaak en gevolg’ 27 mei 2016 denkinstrumenten 18 –Een opeenvolging in de tijd is nog geen oorzaak- gevolgrelatie –vaak kan je ‘inzoomen’ op een dieper niveau (‘maar hoe dan precies?’)

Methode 2 2havo klassen Pius X college Almelo, locatie Aalderinkshoek Biologie les – natuurkunde les – biologie les – Aangepast aan curriculum Antwoorden werkbladen analyse Lesobservaties Interview na elke les 27 mei 2016 denkinstrumenten 19

Biologieles Voedselvergiftiging Werkblad – Opdracht1 & 2: voorkennis test – Opdracht 3 & 4: hulpvragen voor opdracht 5 – Opdracht 5: maken OGS – Opdracht 6 & 7: check opdrachten – Opdracht 8 t/m 10: toepassingsopdrachten 27 mei 2016 denkinstrumenten 20

27 mei 2016 denkinstrumenten 21 Bacterie of schimmel op voedsel Bacteriën of schimmels vermenigvuld igen zich in voedsel Bacterie of schimmel in voedsel produceert toxine Verplaatsing toxine naar maag- darmkanaal ? Misselijkheid Duizeligheid Diarree

27 mei 2016 denkinstrumenten 22 Bacterie of schimmel op voedsel Bacteriën of schimmels vermenigvuld igen zich in voedsel Bacterie of schimmel in voedsel produceert toxine Verplaatsing toxine naar maag- darmkanaal ? Misselijkheid Duizeligheid Diarree

Ervaringen 2 verschillende werkwijzen Voorwaarden box Discussie over voedselveiligheid Positieve reactie van lln 2 verschillende klassen met verschillende voorkeur voor werkwijze 27 mei 2016 denkinstrumenten 23 Optimum temperatuur Aanwezigheid voedingsstoffen Optimum vochtigheidsgraad Bacterie of schimmel op voedsel Bacteriën of schimmels vermenigvuld igen zich in voedsel

Biologieles Hartaanval Animatie, bron 1 & post-its Discussie: – OGS – Wat kun je doen om een hartaanval te voorkomen? 27 mei 2016 denkinstrumenten 24

27 mei 2016 denkinstrumenten 25

27 mei 2016 denkinstrumenten 26

27 mei 2016 denkinstrumenten 27

Ervaringen Leerlingen waren minder enthousiast Hoeveel tussenstappen? Goede discussie – Geen gebruik woorden “oorzaak” en “gevolg” – Veel discussie over LDL-HDL gedeelte 27 mei 2016 denkinstrumenten 28

27 mei 2016 denkinstrumenten 29

Ervaringen Leerlingen waren minder enthousiast Hoeveel tussenstappen? Goede discussie – Geen gebruik woorden “oorzaak” en “gevolg” – Veel discussie over LDL-HDL gedeelte – Wat kun je doen hartinfarct tegen te gaan? * voedsel eten met minder verzadigde vetten * de plaque in de kransslagader laten weghalen * sporten  verandering hdl/ldl verhouding bloed 27 mei 2016 denkinstrumenten 30

Verbeterpunten Meer afwisseling in werkvormen Meer begeleiding tijdens tweede les Uitsmeren over een groter tijdsbestek 27 mei 2016 denkinstrumenten 31

Conclusies Hoe kunnen leerlingen een denkwijze aanleren zodanig dat ze deze ook bewust kunnen toepassen?  OGS  Logische manier van werken  Na 3e les: 98% herkent een OGR 24% herkent in een niet-OGR een OGR 100% kan zelf een voorbeeld van een OGR noemen  Juiste begeleiding  Ontwikkeling manier van denken en werken  Tijdens discussie juiste vragen stellen docent 27 mei 2016 denkinstrumenten 32

Conclusies Hoe kunnen leerlingen een denkwijze aanleren zodanig dat ze deze ook bewust kunnen toepassen? 3327 mei 2016 denkinstrumenten

Conclusies Helpt de denkwijze leerlingen bij het leren? 27 mei 2016 denkinstrumenten 34 Leerlingen Na les 1: – 81% opnieuw gebruiken Na les 3: – 54% helpt met leren – 32% opnieuw gebruiken Onderzoeker Structureren tekst Docent ziet waar leerling vastloopt Inhoudelijke vragen oproepen Docenten Biologie docent – Goede aansluiting CoCo – Completer beeld voedselvergiftiging Natuurkunde docent: – Activerende les – Koppeling praktijk theorie  beter begrip Biologie docent – Kritisch nadenken – Vragen stellen

Overzicht workshop Achtergrond en inhoud van de Kennisbasis resultaten uittesten voorbeeld lesmateriaal uitwerking in groepen van les met denkwijze bespreken resultaten 27 mei 2016 denkinstrumenten 35

De denkwijze Structuur-Functie in het kader van evolutie/biodiversiteit 1. van structuur naar functie Welke functies kan een witte kleur hebben? Vul het werkblad in 2. van functie naar structuur Wat voor dier kan hier overleven? Ontwerp een dier met uitwerking van de vier V’s 3. biodiversiteit en evolutie Kunnen meerdere dieren hier samen leven? Wat gebeurt er als de omgeving droger wordt? 27 mei 2016 denkinstrumenten 36