Rol en efficiëntie van experimenten in het wetenschapsonderwijs Foto: Jos Depovere, Katholieke Hogeschool Leuven

Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen Inhoud Rol van experimenteel werk Science Community Representing Education of SCORE Wat is praktisch werk? De situatie in Vlaanderen Hoe onze toekomstige wetenschappers opleiden? Wat is het doel van praktisch werk? Efficiëntie van experimenteel werk Wat zijn de knelpunten? Bereiken we wat we willen bereiken? Meer ondersteuning! Discussie & argumentatie zou heel belangrijk moeten zijn in wetenschappelijk onderricht! Technopolis - Mechelen Dinsdag, 27 augustus 2013 Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen

Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen http://www.score-education.org/index.htm Technopolis - Mechelen Dinsdag, 27 augustus 2013 Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen

Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen Het opleiden van toekomstige wetenschappers in het Verenigd Koninkrijk De trend in het Verenigd Koninkrijk van leerlingen die kiezen voor wetenschappen en wiskunde (1990-2007) is in grote lijnen somber! Bron: Joint Council for Qualifications (JCQ), annual statistics 1990-2007. Campbell, F. & Van Noorden, R. (2008). Educating the UK's future scientists, Chemistry World, October. Porter, C. & Parvin, J. (2008) Learning to Love Science:  Harnessing Children's Scientific Imagination : a Report, University of York. Chemical Industry Education Centre, Shell Education Service Technopolis - Mechelen Dinsdag, 27 augustus 2013 Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen

Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen Rapport gepubliceerd in December 2008 Rapport gepubliceerd in Mei 2013 http://www.score-education.org/publications Technopolis - Mechelen Dinsdag, 27 augustus 2013 Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen

Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen Wat is “praktisch werk”? Een definitie Dit zijn leerervaringen waarbij leerlingen leren werken met stoffen of met secundaire bronnen zoals data om de natuur te kunnen observeren én te begrijpen. Lunetta, V N, Hofstein, A & Clough, M P (2007). Teaching and learning in the school science laboratory. An analysis of research, theory, and practice. In Handbook of research on science education (ed. S K Abell and N G Lederman), pp. 393–431. Mahwah, NJ: Lawrence Erlbaum Associates. Foto: Jos Depovere, Katholieke Hogeschool Leuven Technopolis - Mechelen Dinsdag, 27 augustus 2013 Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen

Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen Wat is “praktisch werk”? Voorbeeld 1 Luchtfoto's bestuderen om de maan te onderzoeken of om de geografie van de aarde te onderzoeken Technopolis - Mechelen Dinsdag, 27 augustus 2013 Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen

Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen Wat is “praktisch werk”? Voorbeeld 2 Spectra bestuderen om de natuurkunde van sterren en ruimteatmosferen te begrijpen Technopolis - Mechelen Dinsdag, 27 augustus 2013 Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen

Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen Wat is “praktisch werk”? Voorbeeld 3 Sonarbeelden gebruiken om levende systemen te onderzoeken Technopolis - Mechelen Dinsdag, 27 augustus 2013 Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen

Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen Wat is “praktisch werk”? Voorbeeld 4 Thermodynamica in actie: Sterk exotherme redoxreacties http://chem.kuleuven.be/en/research/mds/moldesigns/news/volt Technopolis - Mechelen Dinsdag, 27 augustus 2013 Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen

Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen Wat is “praktisch werk”? Voorbeeld 4 Thermodynamica in actie: Sterk exotherme redoxreacties Bron - http://sites.jmu.edu/chemdemo/2011/06/14/zinc-ammonium-nitrate/ http://chem.kuleuven.be/en/research/mds/moldesigns/news/volt Technopolis - Mechelen Dinsdag, 27 augustus 2013 Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen

De definitie van “praktisch werk” volgens SCORE Dit zijn leeractiviteiten waarbij de leerlingen leren observeren, leren onderzoeken en zich een begrip aanleren over de wereld rondom hen door het rechtstreeks uitvoeren van concrete handelingen om op die manier ervaringen op te doen van fenomenen of; door het manipuleren van reële objecten en materialen. Foto: Jos Depovere, Katholieke Hogeschool Leuven Technopolis - Mechelen Dinsdag, 27 augustus 2013 Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen

Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen Waarom experimenteren tijdens de lessen wetenschappen? Wetenschappelijke inhouden illustreren Een belangrijk kenmerk van exacte wetenschap Een les opfleuren Foto: Jos Depovere, Katholieke Hogeschool Leuven Technopolis - Mechelen Dinsdag, 27 augustus 2013 Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen

Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen Het doel van praktisch werk in wetenschapsonderwijs Enkele van de meest voorkomende doelen volgens leerkrachten zijn: leren om nauwkeurige observaties te doen en deze te beschrijven; • verschijnselen reëler maken; • belangstelling opwekken en dit trachten te behouden; • het aanzetten en bevorderen van het opbouwen van een logische redeneermethode SCORE, (2013) Resourcing practical science at secondary level, Report, http://www.score-education.org/publications Foto: http://chem.kuleuven.be/profatoom Technopolis - Mechelen Dinsdag, 27 augustus 2013 Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen

Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen En in Vlaanderen? Online-enquête in samenwerking met Klasse die liep van 24 oktober tot en met 31 december 2005. De verwerking van de enquête gebeurde door een onafhankelijk bureau (Ipsos). Er werden in totaal 1533 enquêtes ingevuld. http://www.ewi-vlaanderen.be/actieplan#deel6 Technopolis - Mechelen Dinsdag, 27 augustus 2013 Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen

Wat is volgens de Vlaamse leerlingen een optimale manier van lesgeven/krijgen? Zelf uitgevoerde experimenten Notities tijdens les Eigen uiteenzetting voorbereiden Discussies in de klas Videofilms in de les Wetenschap. georiënteerde uitstap Hulp van computer Zelf gegevens opzoeken rond een thema Leerboeken (Basis: N=1283) Bron - Rapport jongerenbevraging “WETENSCHAP MAAKT KNAP”, Afdeling Wetenschappen – Ministerie van de Vlaamse Gemeenschap, Brussel, april 2006 Technopolis - Mechelen Dinsdag, 27 augustus 2013 Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen

Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen Wat vinden Vlaamse leerlingen van eigen praktisch en experimenteel werk? “Ik denk dat eigen praktisch en experimenteel werk mij zou helpen om Natuurwetenschappen op zich beter te begrijpen” Helemaal akkoord Eerder akkoord Eerder niet akkoord Helemaal niet akkoord (Basis: N=1274) Bron - Rapport jongerenbevraging “WETENSCHAP MAAKT KNAP”, Afdeling Wetenschappen – Ministerie van de Vlaamse Gemeenschap, Brussel, april 2006 Technopolis - Mechelen Dinsdag, 27 augustus 2013 Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen

Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen Krijgen de Vlaamse leerlingen veel praktisch en experimenteel werk? “In mijn school wordt een nieuwe theorie of wetenschappelijk thema ondersteund door eigen praktisch en experimenteel werk” Nooit Altijd Meestal Soms Zelden (Basis: N=1265) Bron - Rapport jongerenbevraging “WETENSCHAP MAAKT KNAP”, Afdeling Wetenschappen – Ministerie van de Vlaamse Gemeenschap, Brussel, april 2006 Technopolis - Mechelen Dinsdag, 27 augustus 2013 Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen

Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen Enkele belangrijke conclusies uit het Rapport jongerenbevraging “WETENSCHAP MAAKT KNAP”, Attitudes ten opzichte van natuurwetenschappen Leerlingen kennen natuurwetenschappen een belangrijke plaats toe! Dankzij de natuurwetenschappen kunnen ziektes worden genezen De natuurwetenschappen zijn belangrijk voor de maatschappij & voor toekomstige generaties Er zijn meer voor- dan nadelen! Optimale manier van lesgeven/krijgen Er gaat een onbetwiste voorkeur uit naar de wetenschappelijke experimenten met weinig tot geen verschil tussen jongens en meisjes voor de voornaamste “verwachtingen”. Eigen experimenten Over alle categorieën - geslacht, richting - heen is men het er (volledig) mee eens (± 90%) dat experimenten een beter begrip toelaten; Experimenten komen niet voldoende aan bod, want “altijd & meestal” ≈ 33%; Bron - Rapport jongerenbevraging “WETENSCHAP MAAKT KNAP”, Afdeling Wetenschappen – Ministerie van de Vlaamse Gemeenschap, Brussel, april 2006 Technopolis - Mechelen Dinsdag, 27 augustus 2013 Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen

Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen Enkele aanbevelingen uit het Rapport jongerenbevraging “WETENSCHAP MAAKT KNAP”, Attitudes ten opzichte van natuurwetenschappen De geloofwaardigheid van de natuurwetenschappen is groot! De positieve ingesteldheid tov natuurwetenschappen is een krachtige hefboom om het vak te propageren Optimale manier van lesgeven/krijgen Men kan niet om de vraag heen naar “meer wetenschappelijke experimenten uitvoeren”! Eigen experimenten Iedereen is het erover eens dat eigen praktisch/experimenteel werk de betrokkenheid zou doen toenemen wat momenteel niet het geval lijkt; Dus … Inspelen op de algemene positieve ingesteldheid ten opzichte van. natuurwetenschappen; Oog en oor hebben voor de vraag naar zelf wetenschappelijke experimenten uitvoeren; het is een mogelijkheid om een grotere betrokkenheid te realiseren; Technopolis - Mechelen Dinsdag, 27 augustus 2013 Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen

Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen Inhoud Rol van experimenteel werk Science Community Representing Education of SCORE Wat is praktisch werk? De situatie in Vlaanderen Hoe onze toekomstige wetenschappers opleiden? Wat is het doel van praktisch werk? Efficiëntie van experimenteel werk Wat zijn de knelpunten? Bereiken we wat we willen bereiken? Meer ondersteuning! Discussie & argumentatie is heel belangrijk in wetenschappelijk onderricht! Technopolis - Mechelen Dinsdag, 27 augustus 2013 Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen

Twee stellingen over “praktisch werk” Much practical work is … ineffective in helping students to understand the concepts and theories of science. It is unscientific in that it is quite unlike real scientific activity. And it is boring and time-wasting for many students who find it unnecessary and unstimulating. It’s what science is all about really… getting on with some experiments. Science is a practical subject …. You know, end of story, I think. Wetenschapsleerkracht Woolnough, B. E. & Allsop, T. (1985). Practical Work in Science. Cambridge: Cambridge University Press. Millar, R. (2009). Analysing practical activities to assess and improve effectiveness: The Practical Activity Analysis Inventory (PAAI). York: Centre for Innovation and Research in Science Education, University of York. Technopolis - Mechelen Dinsdag, 27 augustus 2013 Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen

Ideeën De objectief waarneembare wereld Waarom praktisch werk? Zaken die we kunnen zien en hanteren Zaken die we niet onmiddellijk kunnen observeren Het fundamentele doel van het praktisch werk is om studenten te helpen de link te leggen tussen deze twee domeinen! Millar, R. (2009). Analysing practical activities to assess and improve effectiveness: The Practical Activity Analysis Inventory (PAAI). York: Centre for Innovation and Research in Science Education, University of York. Technopolis - Mechelen Dinsdag, 27 augustus 2013 Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen

Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen RESOURCING AT SECONDARY LEVEL – MAIN FINDINGS Veel scholen hebben onvoldoende materiaal voor praktisch werk Basismateriaal voor praktisch werk is onvoldoende aanwezig of werkt niet Scholen hebben onvoldoende financiële middelen om materiaal aan te kopen Het bedrag dat wordt gespendeerd aan wetenschappen varieert van school tot school Bijna de helft van de leerkrachten vindt onvoldoende financiële middelen te hebben voor praktisch werk. Ontoereikende labo’s en lokalen beperken de mogelijkheid voor goede praktijklessen • Scholen hebben niet de geschikte lokalen om praktijklessen te organiseren • Een kwart van de leerkrachten is niet tevreden over de laboratoriumfaciliteiten Onvoldoende technische ondersteuning beperkt het praktisch werk Een kwart van de leerkrachten geeft aan minstens één extra technisch onderwijs assistent nodig te hebben Goede technische ondersteuning gaat verloren door slechte werkomstandigheden SCORE, (2013) Resourcing practical science at secondary level, Report, http://www.score-education.org/publications Technopolis - Mechelen Dinsdag, 27 augustus 2013 Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen

Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen Experimenteren = ook in Vlaanderen een pijnpunt! Serieuze drempel! Didactische omkadering! Geen ondersteuning voor leerkrachten in Vlaanderen! Hoe moet ik een experiment uitvoeren? Fysici willen naar de wiskunde omdat ze dan geen experimenten meer moeten doen! Leerkrachten wetenschappen MOETEN meer ondersteund worden Technopolis - Mechelen Dinsdag, 27 augustus 2013 Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen

Ok! Dan doen we drie practica en we zijn er vanaf! Leerplannen Leerlingenpractica zijn verplicht In alle leerplannen staan er drie verplichte practica Ok! Dan doen we drie practica en we zijn er vanaf! Demonstratieproeven verdwijnen! Het experiment is echter een uitstekend middel om te leren onderzoeken! Demonstratieproeven terug in de klas brengen! Ontwikkelen van vaardigheden Onderzoekend leren stimuleren Leren onderzoeken Technopolis - Mechelen Dinsdag, 27 augustus 2013 Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen

Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen Voorbeeld uit de chemie A Comprehensive General Chemistry Demonstration J. Chem. Educ., 2013, 90 (1), pp 96–98 Ryan D. Sweeder & Kathleen A. Jeffery http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ed300367y Technopolis - Mechelen Dinsdag, 27 augustus 2013 Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen

Doel: LEERKRACHTEN ONDERSTEUNEN - Playful science! We doen wel onze drie practica, maar we weten niet zo goed wat we ermee willen bereiken! Leerkrachten wetenschappen zouden dagdagelijks moeten worden ondersteund! Hoe moet ik een experiment didactisch uitvoeren? Belangrijke rol voor KVCV – sectie onderwijs & opleidingen & Science on Stage Belgium Doel: LEERKRACHTEN ONDERSTEUNEN - Playful science! http://www.scienceonstage.be/playfulscience-nl.html http://www.scienceonstage.be/playfulscience-nl.html Technopolis - Mechelen Dinsdag, 27 augustus 2013 Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen

Experimenteren = pijnpunt! “The Experiment” by Sempé. Technopolis - Mechelen Dinsdag, 27 augustus 2013 Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen

Veel bijkomend werk! “The Experiment” by Sempé. Technopolis - Mechelen Dinsdag, 27 augustus 2013 Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen

Leerlingen kunnen “schrik” hebben van experimenten “The Experiment” by Sempé. Technopolis - Mechelen Dinsdag, 27 augustus 2013 Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen

Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen “Often schools overlook the need for decent technical support and are happy to employ someone ‘just to do the washing up’. A good technician will stretch the budget by making sure equipment is used, stored and maintained properly, carry out repairs, even making equipment from scratch if necessary, and ensuring new purchases are appropriate and good value for money” Senior science technician, maintained school SCORE, (2013) Resourcing practical science at secondary level, Report, http://www.score-education.org/publications Technopolis - Mechelen Dinsdag, 27 augustus 2013 Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen

Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen Invoeren van een opleiding Technisch onderwijsassistent – belangrijke taak voor onze Vlaamse overheid! Technopolis - Mechelen Dinsdag, 27 augustus 2013 Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen

“Science education is notable for the absence of argument” Maar wetenschap is veel meer dan het empirisch werk in het laboratorium! “Science education is notable for the absence of argument” “An overemphasis by teachers, curricula, and textbooks on what we know at the expense of how we know” “Education is a highly complex act where failure is the norm and success the exception” Jonathan Osborne, School of Education, Stanford University and King's College London “The cultivation of critical skepticism, a feature that is one of the hallmarks of the scientist, would appear to have only minimal value within science education. Yet, research has demonstrated that teaching students to reason, argue, and think critically will enhance student’s conceptual learning. This will only happen, however, if students are provided structured opportunities to engage in deliberative exploration of ideas, evidence, and argument – in short, how we know what we know, why it matters, and how it came to be.” Osborne J. (2010) Arguing to Learn in Science: The Role of Collaborative, Critical Discourse. Science 328: 463-466. Technopolis - Mechelen Dinsdag, 27 augustus 2013 Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen

The goal of science is to produce new knowledge of the natural world. Leren hoe wetenschap te lezen is wetenschap aanleren! “Comprehending why ideas are wrong matters as much as understanding why other ideas might be right.” Osborne J. (2010) Arguing to Learn in Science: The Role of Collaborative, Critical Discourse. Science 328: 463-466. Technopolis - Mechelen Dinsdag, 27 augustus 2013 Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen

Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen Realiteit opnieuw binnenbrengen in de klas! Hoeveel instructie moet ik aan mijn leerlingen bezorgen? Hoeveel leerlingen kunnen zelf een onderzoeksvraag formuleren? Wat is de rol van het experiment in het onderwijs! Het is eenvoudiger via you-tube filmpjes In veel wetenschapslessen gebeuren er zelfs geen experimenten meer! Leren nadenken! Technopolis - Mechelen Dinsdag, 27 augustus 2013 Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen

Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen Wat dus als het experiment gedaan is? Discussie – argumenteren! Stimuleren tot nadenken tijdens het uitvoeren van de proef! Veel leerkrachten hebben bijzonder veel inzet, maar ze zijn soms te weinig bezig met wat ze willen bereiken? Leren over wetenschap! Het is onze cultuur! Onze leerlingen worden de toekomstige wetenschappers! Technopolis - Mechelen Dinsdag, 27 augustus 2013 Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen

Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen Besluiten! Brede consensus over wat een currriculum wetenschappen voor iedereen moet zijn Leerlingen (én leerkrachten) vinden praktisch werk een NOODZAKELIJK ONDERDEEL van de les wetenschappen Opleiding en nascholing afstemmen op de te realiseren doelstellingen Het rendement van praktisch werk is ONVOLDOENDE door een te eenzijdige focus op ‘doen’ ONDERZOEKEND LEREN kan een werkvorm zijn om praktisch werk op een efficiëntere wijze in het wetenschapsonderwijs te integreren De implementatie van onderzoekend leren vereist een MENTALITEITSVERANDERING bij alle betrokkenen en ONDERSTEUNING op verschillende niveaus Enthousiaste leerkrachten én leerlingen ruimte geven en aanmoedigen Technopolis - Mechelen Dinsdag, 27 augustus 2013 Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen

Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen Technopolis - Mechelen Dinsdag, 27 augustus 2013 Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen

Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen http://ecampus.chem.auth.gr/contests/ Technopolis - Mechelen Dinsdag, 27 augustus 2013 Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen

Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen Technopolis - Mechelen Dinsdag, 27 augustus 2013 Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen

Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen Technopolis - Mechelen Dinsdag, 27 augustus 2013 Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen

Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen Technopolis - Mechelen Dinsdag, 27 augustus 2013 Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen