Ecent – Effectief Praktisch werk in techniek Een nascholingscursus in aanbouw Mandy Stoop & Gerald van Dijk Ontwikkeling van de cursus Henny Kramers-Pals Deze cursus wordt u aangeboden vanuit het samenwerkingsverband tussen de NVON en STEMTeacherLab van Fontys Hogescholen en de HU Deze versie voor het vmbo is een bewerking door Henny Kramers-Pals van het door haar en Peter Bom vertaalde materiaal van de Association of Science Education. Bij de bewerking voor het vmbo is gebruik gemaakt van enkele wijzigingen die Jan Jaap Wietsma e.a. van de Stuurgroep Getting Practical Nederland hebben aangebracht.

Je naam, instelling, functie ijsbreker Bekijk het voorwerp Je naam, instelling, functie Welke praktische opdracht zou je hiermee kunnen doen en wat kunnen leerlingen daarvan leren? (kort) Deze versie voor het vmbo is een bewerking door Henny Kramers-Pals van het door haar en Peter Bom vertaalde materiaal van de Association of Science Education. Bij de bewerking voor het vmbo is gebruik gemaakt van enkele wijzigingen die Jan Jaap Wietsma e.a. van de Stuurgroep Getting Practical Nederland hebben aangebracht.

Docentenkijk op praktisch werk 2 Praktisch werk is redelijk effectief wat betreft de uitvoering ervan, maar slaagt er minder om leerlingen daarbij te laten nadenken. Naar Abrahams and Millar, 2008 Wanneer het goed is gepland en effectief wordt uitgevoerd, is praktisch werk stimulerend en leidt het tot leren. Het daagt leerlingen zowel mentaal als fysiek uit op een unieke manier, die met andere werkvormen niet is te realiseren. Naar SCORE report, 2008

Waarom doen we praktisch werk in natuurwetenschappen? Het doel van praktisch werk is om leerlingen te ondersteunen bij het leggen van verbanden tussen twee kennisdomeinen: domein van objecten en waarneembare verschijnselen domein van begrippen en ideeën praktisch werk 'hands-on, minds-on' De figuur op deze dia is een vertaling van een schema uit artikelen van Robin Millar over praktisch werk – zie de Engelse docententoelichting en het artikel van Millar en Abrahams in School Science Review. ‘Hands-on, minds-on’ geeft weer dat taken waarbij de leerlingen de handen uit de mouwen steken alleen effectief zijn als ze daarbij moeten nadenken; ook het brein moet meedoen. Dit idee staat centraal in alle artikelen van Robin Millar en ook in het SCORE-rapport. De aanhalingen uit Millar and Abrahams bij bijeenkomst 1 komen allemaal uit het artikel Practical work: making it more effective, door Robin Millar en Ian Abrahams, School Science Review, september 2009, 91(334). “We moeten de 'minds on' aspecten van praktisch werk meer aandacht geven, als we praktisch werk effectiever willen maken” Millar and Abrahams, 2009

C. Uitvoering van de opdracht Reflecteren op praktisch werk Doelen van de docent wat de leerlingen ervan moeten leren Effectiviteit op niveau 1 Deden leerlingen wat de bedoeling was te doen en zagen ze wat de bedoeling was te zien? Effectiviteit op niveau 2 Leerden de leerlingen wat ze moesten leren en kunnen ze zich dat later herinneren? B. Gegeven opdracht wat de bedoeling is dat leerlingen doen effectiviteit C. Uitvoering van de opdracht wat de leerlingen werkelijk doen 1 Deze figuur is een vertaling van een figuur van Robin Millar. De ideeën erachter vormen de grondslag van het project. Het project gaat over de effectiviteit van praktisch werk, dat wil zeggen: (a) Doen de leerlingen wat de bedoeling is om te doen (en zien ze daardoor wat de bedoeling is dat ze zien); (b) Leren de leerlingen de dingen waarvan de bedoeling is dat ze die leren? Kunnen ze zich dat later herinneren? Box A gaat over de doelen die de docent wil bereiken door middel van een bepaalde leerepisode. Box B gaat over de taak die de docent kiest en de instructies die zij of hij geeft om die leerdoelen te bereiken. Box C gaat over wat leerlingen werkelijk doen bij de uitvoering van de opdracht – dat zou kunnen afwijken de gegeven instructies (Box B). Box D gaat over wat leerlingen werkelijk leren van de opdracht – ook dit zou kunnen afwijken van wat we wilden dat ze leerden (Box A). De twee niveau’s van effectiviteit zijn ingangen voor reflectie over de effectiviteit van praktisch werk. Problemen op niveau 1 kunnen worden aangepakt door veranderingen in het ensceneren van de taak, of door begeleiding tijdens de taak. Problemen op niveau 2 zouden kunnen aanleiden tot veranderingen in de opdracht en zelfs tot een andere opdracht waardoor de leerdoelen beter kunnen worden gerealiseerd. Deze ideeën komen verder uitvoerig aan de orde; besteed er daarom nu slechts een paar minuten aan. Het is wel van belang in dit stadium de deelnemers te vragen wat ze van dit stroomschema vinden. Je zou bijvoorbeeld kunnen vragen: Geven deze vier boxen het proces goed weer dat we doorlopen wanneer we een praktische activiteit kiezen of ontwerpen? Wie beslist over wat de bedoeling is dat de leerlingen leren (box A) bij een willekeurige opdracht? Hoe komt het dat de leerlingen soms iets anders doen dan docenten verwachten bij een praktische activiteit? Doet dat ertoe? Zo ja, waarom wel (of waarom niet)? Waarom leren de leerlingen misschien niet wat docenten verwachten dat ze leren van de praktische activiteit? Opnieuw, doet dat ertoe? Zo ja, waarom? D. Leer-resultaten wat de leerlingen er werkelijk van leren 2 5

Waarom laten we praktisch werk doen? Activiteit 1 Kies twee of drie opdrachten uit en denk erover na waarom je die in een les zou willen laten doen. Schrijf op een ‘post-it’ de voornaamste redenen om een opdracht te laten doen – één reden per bonnetje. Kleef de ‘post-its’ aan de opdracht. Ga nu samenwerken in groepjes van twee of drie. Verzamel jullie bonnetjes. Orden ze in groepen. plot a graph improve understanding develop hands-on skills Om deze activiteit uit te kunnen voeren heb je een stapeltje leerlinginstructies nodig voor proeven of ander praktisch werk. Maak een keuze uit instructies van zowel onderbouw- als bovenbouw als van natuur- en scheikunde, biologie en zo mogelijk ook techniek. Op de site www.gettingpractical.nl staan een aantal voorbeelden. Laar daarnaast de cursisten zo mogelijk vooraf instructies inleveren, maak daaruit een selectie. Zorg ervoor dat de verschillende leerdoelen redelijk zijn vertegenwoordigd. Het is mooi als je ze kunt plastificeren; neem anders plastic hoesjes. Leg de leerlinginstructies her en der in het zaaltje neer. Geef iedere deelnemer een blokje post-it bonnetjes. Vraag hen een paar leerlinginstructies uit te zoeken en een of twee redenen te bedenken waarom de leerlingen die activiteit zouden moeten doen. Laat hen elke reden op één post-it schrijven en die op het plastic plakken. Verdeel vervolgens de deelnemers in kleine groepjes en laat hen de post-its van het plastic halen en ordenen (door ze op een groot vel papier te laten plakken). In de volgende dia staat de feedback voor deze taak.

Waarom laten we praktisch werk doen? Feedback Hoe hebben jullie de post-its ingedeeld, in welke groepen? Lijken de indelingen van de verschillende groepjes op elkaar? De vakliteratuur verdeelt de redenen om praktisch werk te doen doorgaans in drie groepen: Kennis en begrip Praktische vaardigheden Leren onderzoeken en ontwerpen (procesvaardigheden) In welk opzicht komt jullie indeling hiermee overeen? knowledge and understanding of science practical skills scientific enquiry and process

Waarom laten we praktisch werk doen? kennis en begrip van natuurwetenschap praktische vaardigheden wetenschappelijke methode van onderzoek en ontwerpen Hadden jullie post-its die niet in deze drie categoriën pasten? Mist er een categorie? Als de ‘post-its’ er aanleiding toe geven, ga dan met de groep in op ‘slechte’ redenen om praktisch werk te doen, zoals ‘het staat in het de methode (of het examenprogramma) of “omdat je een les mee vult’ (!)? Toen in Engeland deze cursus is getest bij docenten kwam één reden om praktisch werk te doen vaak voor die niet onder de drie categorieën op de dia valt: ‘motiverend’; ’leuk om te doen’; ‘verwondering wekken’, ‘betrokkenheid (engagement)’ (of vergelijkbare termen). Dit bleek bij het testen tot verhitte discussies te leiden; besteed er dus wat tijd aan discussie hierover als deze reden wordt genoemd. De docentenhandleiding gaat er in meer detail op in, maar denk aan vragen als: Wat bedoel je met ‘leuk’? Is ‘leuk’ het tegenovergestelde van ‘saai’? Wat is het verschil tussen ‘leuk’ en ‘engaging’? Zouden alle leeractiviteiten boeiend moeten zijn? Tijdens het testen van deze cursus kwamen de ontwikkelaars tot de conclusie (en misschien wil je die delen met de deelnemers) dat pas over ‘leuk’ of ‘boeiend’ moet worden beslist als je de activiteit kiest of ontwerpt waarmee je bepaalde leerdoelen wilt bereiken. ‘Zal ik mijn leerlingen deze teksten uit het boek laten overnemen, of zal ik een practicum organiseren waarbij ze het zelf uitzoeken' Hier kun je verder op ingaan bij de bespreking van de figuur over effectiviteit. De keuze van de leeractiviteit maak je als van box A naar box B gaat. verwondering, motivatie

Waarom laten we praktisch werk doen in BiNaSk? Weergeven wat is waargenomen. Waarnemingen met elkaar in verband brengen. Een concept, verklaring, model of theorie beter begrijpen. kennis en begrip van natuurwetenschap practische vaardigheden wetenschappelijke methode van onderzoek Een onderzoeksvraag formuleren. Een plan van aanpak opstellen. Risico’s evalueren (veiligheid) Relevante gegevens verzamelen. Gegevens effectief presenteren. Gegevens verwerken en interpreteren. Conclusies trekken over de onderzoeksvraag op grond van de gegevens. De getrokken conclusies evalueren. Kennis maken met apparatuur en/of gangbare werkwijzen. Verder oefenen met apparatuur en/of gangbare werkwijzen. Robin Millar heeft elk van de drie belangrijkste redenen om praktisch werk te doen onderverdeeld in de drie series meer specifieke doelstellingen die op de dia staan. Ze zijn ook terug te vinden bij de dia’s die we gebruiken bij de volgende onderdelen van deze nascholingscursus. Met de groene en later blauwe kaarten willen we bereiken dat de deelnemers gaan nadenken over waarom ze een bepaalde praktische activiteit laten doen door een bepaalde groep leerlingen. Wat willen ze ermee bereiken? Waar het daarbij vooral omgaat is dat de ontwikkeling van de gedachtengang en van de onderlinge gesprekken daarover. Al is dat zo, het is misschien de moeite waard nog even op een paar specifieke doelstellingen in te gaan, vooral als er vragen over komen, bijvoorbeeld: Gebruik van apparatuur, uitvoeren van gangbare werkwijzen, heeft betrekking op elke vaardigheid die leerlingen na de eerste kennismaking en oefening zouden moeten kunnen uitvoeren zonder verdere instructie. Voorbeelden zijn het gebruik van een maatcilinder, het aansteken van een bunsenbrander, het opzetten van een microscoop en het maken van een schakeling. ‘Gegevens’ heeft hier betrekking op zowel kwalitatieve als kwantitatieve gegevens. Britse docenten zullen constateren dat in de categorie ‘scientific enquiry and process’ veel (maar niet alle) aspecten staan die ze kennen van How Science Works, een rode draad in de Britse science curricula.

Waarom laten we praktisch werk doen in techniek? Weergeven wat is waargenomen. Waarnemingen met elkaar in verband brengen. Een concept, verklaring, model, theorie, materiaal beter begrijpen. Een ontwerpprobleem identificeren. Een programma van eisen opstellen. Deeluitwerkingen bedenken Ontwerpvoorstel realiseren Ontwerp realiseren en testen OF BIJVOOBEELD Onderzoeken hoe een apparaat (dis)functioneert. Bijvoorbeeld: de oorzaak van een storing onderzoeken (zie vorige dia voor één methode, maar het kan ook met een foutzoekboom) De storing verhelpen OF Iets maken door te ‘tinkeren’ en daarvan … leren. kennis en begrip van natuurwetenschap en techniek praktische vaardigheden Technische methode van werken Kennis maken met de manier van werken in de technische praktijk Kennis maken met apparatuur, material en/of gangbare werkwijzen. Verder oefenen met apparatuur en/of gangbare werkwijzen. Robin Millar heeft elk van de drie belangrijkste redenen om praktisch werk te doen onderverdeeld in de drie series meer specifieke doelstellingen die op de dia staan. Ze zijn ook terug te vinden bij de dia’s die we gebruiken bij de volgende onderdelen van deze nascholingscursus. Met de groene en later blauwe kaarten willen we bereiken dat de deelnemers gaan nadenken over waarom ze een bepaalde praktische activiteit laten doen door een bepaalde groep leerlingen. Wat willen ze ermee bereiken? Waar het daarbij vooral omgaat is dat de ontwikkeling van de gedachtengang en van de onderlinge gesprekken daarover. Al is dat zo, het is misschien de moeite waard nog even op een paar specifieke doelstellingen in te gaan, vooral als er vragen over komen, bijvoorbeeld: Gebruik van apparatuur, uitvoeren van gangbare werkwijzen, heeft betrekking op elke vaardigheid die leerlingen na de eerste kennismaking en oefening zouden moeten kunnen uitvoeren zonder verdere instructie. Voorbeelden zijn het gebruik van een maatcilinder, het aansteken van een bunsenbrander, het opzetten van een microscoop en het maken van een schakeling. ‘Gegevens’ heeft hier betrekking op zowel kwalitatieve als kwantitatieve gegevens. Britse docenten zullen constateren dat in de categorie ‘scientific enquiry and process’ veel (maar niet alle) aspecten staan die ze kennen van How Science Works, een rode draad in de Britse science curricula.

Een audit van praktische activiteiten - en de leerdoelen ervan in kaart brengen Vul het werkblad in voor één praktische activiteit. Vraag elke deelnemer dit schema in te vullen voor twee praktische activiteiten. Vraag hen eerst een klas te kiezen waaraan ze kort geleden les hebben gegeven en twee praktische activiteiten op te schrijven die ze kort geleden met die klas hebben gedaan. Het doet er niet toe welke klas het is; alles mag, van brugklas tot en met examenklas. Als ze dit lastig vinden, is het ook goed als ze andere praktische activiteiten opschrijven die ze in hun klassen hebben gedaan. Bij ‘invullen’ kun je laten afvinken; het is dan een eye-opener dat er veel te veel doelen worden afgevinkt. Bij de blauwe kaart in deel 2 kun je dan laten nummeren om prioriteiten aan te geven (1: belangrijkste leerdoel). vmbo: schema voor audit en toelichting

Een audit van praktische activiteiten - en de leerdoelen ervan in kaart brengen Feedback Hoeveel leerdoelen heb je aangevinkt? Is er in je audit een spreiding van leerdoelen? Zou die er moeten zijn? Zou de verdeling van de leerdoelen er anders moeten zien voor leerlingen in de onderbouw of de bovenbouw? Mik je altijd op dezelfde leerdoelen bij dezelfde opdracht? Laat de deelnemers eerst deze vragen in kleine groepjes bespreken en laat dan elk groepje rapporteren. Bij een grote groep deelnemers kun je de rapportage van elke groepje beperken tot die over één vraag, waar de andere groepjes dan op kunnen reageren. Zo kan elke groepje aan de beurt komen en duurt het toch niet te lang. Bij het testen van dit onderdeel vonden we dat de deelnemers geneigd waren bij elke praktische activiteit een groot aantal vinkjes te zetten. Dit kan (voor al bij minder ervaren docenten en bij docenten met gebrek aan zelfvertrouwen) toe worden geschreven aan de wens ‘het goed te doen’ en wat ze doen in de klas aan te passen aan de categorieën in het schema. Hoe dan ook, een belangrijk punt van overweging voor alle docenten is : Kun je bij één bepaalde praktische activiteit meer dan twee of drie leerdoelen tegelijk succesvol aan de orde te stellen? Zijn we voorbaat tot mislukken gedoemd als we in één leerepisode willen bereiken dat leerlingen gaan leren om een activiteit te plannen, gegevens te verzamelen en hun resultaten te presenteren, analyseren en evalueren? Zou er meer kans op succes zijn als we slechts één, twee of drie doelen nastreven? Voor een groep docenten van één school loont het waarschijnlijk de moeite alle vragen wat diepergaand te bespreken. vmbo: schema voor audit en vragen voor feedback

Ontwikkeling effectief praktisch werken in techniek Hoe kan de groene kaart worden verbeterd? (Wat mis je, wat is overbodig?)

Varianten van een didactiek rond ontwerpen en maken Kimbell’s methode Maker education

Hands on en minds on http://www.ecent.nl/artikel/1870/Technisch+ontwerpen+met+hoofd+en+handen/view.do

Maker education Wat is het en wat leren leerlingen ervan?

Maker Education https://makereducation.nl Think, Make, Improve As opposed to regular education, that has: Too much Instruction, too many interruptions, too much interventions (Martinez & Stager 2013)

Maker education Make for fun, not to fulfil a need. Use any tool: laser printer, scissors, glue Use computer tech: raspberry pi, Arduino Be artistic, original, creative Use half products by others, including chunks of code Improve your product Seek help anywhere, work iteratively. Not necessarily use a prescribed ‘design method’ Share what has been made, perhaps using a sharing environment such as Scratch. Martinez, S., Stager G. (2013) Invent to learn, Making, Tinkering and Engineering in the Classroom,

Dank voor uw aandacht mandy.stoop@fontys.nl gerald.vandijk@hu.nl