Experimenten efficiënt inschakelen in de les Henk Pol, ELAN lerarenopleiding Universiteit Twente

Doelstelling en bronnen De vraag is hoe we ons practicum zouden kunnen verbeteren? Waar zoek je dan? Wetenschappelijke literatuur Ervaring van lerarenopleiders (m.n. Getting Practical uit UK) Eigen ervaring als docent en vakdidacticus Natuurkunde

Overzicht van deze lezing Introductie ons, vraag, bronnen Wat is het ‘effect van een practicum’? Welke doelstellingen kennen we? (in aansluiting op vorige lezing) De verschillende doelstellingen op een rij De context van een practicum

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 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? 1 D. Leer-resultaten wat de leerlingen er werkelijk van leren 2 4

Doelen / redenen om een practicum te doen Inzicht in grootte van getallen krijgen Leren hoe je een elektromagneet maakt, werking Afstand tot de maan leren berekenen Omstandigheden roesten van ijzer (leren) onderzoeken Onderzoeksvoorstel leren schrijven Onderzoeken wanneer ijzer het beste roest Leren presenteren Kennis opdoen over huidmondjes Een onderzoeksplanning leren maken Zien van diverse soorten bacteriën (weer ambigue) Verband tussen volume en fase van een stof laten zien Aantonen dat zeewater bestaat uit verschillende zouten Het begrip vermogen duidelijk maken Bepaling samenstelling zeewater Het leren raadplegen van bronnen Aantonen van verschillende zouten in zeewater Inhoudelijke begrippen leren Leren werken met een brander Leren werken met indicatoren Leren uitlezen van een BINAS-tabel Leren waarnemen Begrip van de hoeveelheid energie in voedsel Leren wat een smeltpunt is Begrip van de aarde als magneet Een grafiek leren tekenen Begrip van de pH-schaal (zuur en base) Een voorschrift leren uitvoeren / stapsgewijs werken Theorie koppelen aan de praktijk Leren nauwkeurig te werken Leren technisch te ontwerpen Leren rekenen met een verhoudingstabel Leren formules af te leiden uit meetgegevens Leren samenwerken Globale kennismaking met een onderwerp Leren zelfstandig te werken Uitnodiging tot verdere verkenning van een onderwerp Veilig leren werken Herhaling van een chemische reactie Een verslag leren maken Enkele feiten uit het boek in werkelijkheid verifiëren Eigenschappen van stoffen leren kennen Leren beschrijven van jouw waarnemingen Praktische vaardigheden opdoen Leren omgaan met snij-instrumenten Massa leren berekenen m.b.v. het moment Over initiële angsten heen komen (bloed/orgaan) Een practicum leren uitvoeren met een Engels voorschrift Chlorofyl leren extraheren Het leren uitzetten van een elektromagneet Met jodium cellen leren aantonen Eigenschappen van stoffen leren kennen Herhaling van een chemische reactie Verband tussen volume en fase van een stof laten zien Begrip van de hoeveelheid energie in voedsel

Doelen / redenen om een practicum te doen Een grafiek leren tekenen Een voorschrift leren uitvoeren / stapsgewijs werken Leren nauwkeurig te werken Inzicht in grootte van getallen krijgen Leren hoe je een elektromagneet maakt, werking Afstand tot de maan leren berekenen Omstandigheden roesten van ijzer (leren) onderzoeken Onderzoeksvoorstel leren schrijven Onderzoeken wanneer ijzer het beste roest Leren presenteren Kennis opdoen over huidmondjes Een onderzoeksplanning leren maken Zien van diverse soorten bacteriën (weer ambigue) Verband tussen volume en fase van een stof laten zien Aantonen dat zeewater bestaat uit verschillende zouten Het begrip vermogen duidelijk maken Bepaling samenstelling zeewater Het leren raadplegen van bronnen Aantonen van verschillende zouten in zeewater Inhoudelijke begrippen leren Leren werken met een brander Leren werken met indicatoren Leren uitlezen van een BINAS-tabel Leren waarnemen Begrip van de hoeveelheid energie in voedsel Leren wat een smeltpunt is Begrip van de aarde als magneet Een grafiek leren tekenen Begrip van de pH-schaal (zuur en base) Een voorschrift leren uitvoeren / stapsgewijs werken Theorie koppelen aan de praktijk Leren nauwkeurig te werken Leren technisch te ontwerpen Leren rekenen met een verhoudingstabel Leren formules af te leiden uit meetgegevens Leren samenwerken Globale kennismaking met een onderwerp Leren zelfstandig te werken Uitnodiging tot verdere verkenning van een onderwerp Veilig leren werken Herhaling van een chemische reactie Een verslag leren maken Enkele feiten uit het boek in werkelijkheid verifiëren Eigenschappen van stoffen leren kennen Leren beschrijven van jouw waarnemingen Praktische vaardigheden opdoen Leren omgaan met snij-instrumenten Massa leren berekenen m.b.v.. het moment Over initiële angsten heen komen (bloed/orgaan) Een practicum leren uitvoeren met een Engels voorschrift Chlorofyl leren extraheren Het leren uitzetten van een elektromagneet Met jodium cellen leren aantonen Leren samenwerken Leren zelfstandig te werken Veilig leren werken Een verslag leren maken Leren technisch te ontwerpen Leren beschrijven van jouw waarnemingen Onderzoeksvoorstel leren schrijven Leren presenteren Een onderzoeksplanning leren maken

Waarom laten we praktisch werk doen Waarom laten we praktisch werk doen? - de kerndoelen bij Leren onderzoeken Kennis en begrip van science Praktische vaardig-heden Onder-zoeks-vaardig-heden Weergeven wat is waargenomen. Waarnemingen met elkaar in verband brengen. Een concept, verklaring, model of theorie beter begrijpen. Een onderzoeksvraag formuleren. Een plan van aanpak opstellen. Risico’s evalueren. 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 gangare 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. Motivatie Motiveren. Actief leren. Samenwerken leren / stimuleren.

Leerdoelen bij één opdracht, volgens een docent Wat zijn de leerdoelen van een praktische activiteit? ACTIVITEIT PO – 5 VWO A. Natuurweten-schappelijke kennis en inzicht ontwikkelen A1. Weergeven wat is waargenomen A2. Waarnemingen met elkaar in verband brengen (bijv. overeenkomst, verschil, trend) A3. Een concept, verklaring, model of theorie beter begrijpen B. Gebruik van apparatuur; uitvoeren van gangbare werkwijzen B1. Kennismaken met apparatuur en/of gangbare werkwijzen B2. Verder oefenen met apparatuur en/of gangbare werkwijzen C1. Inzicht ontwikkelen wat betreft het doen van natuurwetenschappelijk onderzoek C1. Beter begrijpen hoe je onderzoek doet C2. Bepaalde aspecten leren van het doen van onderzoek C2a. Een onderzoeksvraag stellen C2b. Een plan van aanpak opstellen C2c. Risico’s evalueren C2d. Relevante gegevens verzamelen C2e. Gegevens effectief presenteren C2f. Gegevens verwerken en interpreteren C2g. Conclusies trekken over de onderzoeksvraag op grond van de gegevens C2h. De getrokken conclusies evalueren D. Affectieve en sociale doelen D1. Motiveren D2. Actief leren D3. Samenwerken leren/stimuleren

Leerdoelen bij één opdracht, volgens een docent Wat zijn de leerdoelen van een praktische activiteit? ACTIVITEIT PO – 5 VWO A. Natuurweten-schappelijke kennis en inzicht ontwikkelen A1. Weergeven wat is waargenomen X A2. Waarnemingen met elkaar in verband brengen (bijv. overeenkomst, verschil, trend) A3. Een concept, verklaring, model of theorie beter begrijpen B. Gebruik van apparatuur; uitvoeren van gangbare werkwijzen B1. Kennismaken met apparatuur en/of gangbare werkwijzen B2. Verder oefenen met apparatuur en/of gangbare werkwijzen C1. Inzicht ontwikkelen wat betreft het doen van natuurwetenschappelijk onderzoek C1. Beter begrijpen hoe je onderzoek doet C2. Bepaalde aspecten leren van het doen van onderzoek C2a. Een onderzoeksvraag stellen C2b. Een plan van aanpak opstellen C2c. Risico’s evalueren   C2d. Relevante gegevens verzamelen C2e. Gegevens effectief presenteren C2f. Gegevens verwerken en interpreteren C2g. Conclusies trekken over de onderzoeksvraag op grond van de gegevens C2h. De getrokken conclusies evalueren D. Affectieve en sociale doelen D1. Motiveren D2. Actief leren D3. Samenwerken leren/stimuleren

De multimeter

Verschillende doelstellingen: verschillende soorten kennis Kennis en begrip: declaratieve kennis Gebruik van apparatuur: procedurele kennis Onderzoeksvaardigheden: strategische kennis Motivatie? Komen we later op terug…

Het ACT * model van Anderson http://www.instructionaldesign.org/theories/act.html

Ervaring met onderzoeksvaardigheden Eerst dat iedereen het kan, geleerd in de opleiding. Oefening baart kunst. Dan model: cyclus. Veel te simpel. De werkelijkheid is als volgende sheet.

Onderzoeksvaardigheden Strategische kennis Soort van probleem oplossen Probleem stellen Het probleem begrijpen Terug kijken Plan uitvoeren Plan maken

Strategische kennis aanleren (De Corte 2004, Mayer 2008) Actieve rol van de leerling (in evenwicht met instructie, context) In concrete domeinen en contexten, geïntegreerd Ondersteuning expliciet op onderdelen onderzoeksproces (fading) Reflectie expliciet maken / discussie van proces Oefening baart kunst Begeleiding? Dilemma: antwoorden vs. terugvragen

Kennis en begrip en onderzoeksvaardigheden Ander dilemma Onderzoeksvaardigheden leren vs. onderzoekend leren Wat is onderzoekend leren??? Kennis en begrip en onderzoeksvaardigheden gelijk aanleren? Nieuwsgierigheid en kritisch denken stimuleren En wat toetsen we?

Verschillende doelstellingen: hetzelfde practicum?

Maak een inbraakalarm. Als een dief een lichtbundel onderbreekt, moet een alarm klinken. De eigenaar van het huis kan het alarm uitschakelen door indrukken van een knop. Ontwerp een schakeling voor dit anti-diefstalsysteem. Gebruik hierbij een sterke lichtbundel (bijv. een bureaulamp) met een veel hogere lichtintensiteit dan het omgevingslicht

Motivatie: de manier waarop waarom? ‘het leuk vinden’ Vooraf uitleggen waarom een proef gedaan moet worden? Motivatie is geen doel, maar een katalysator

Bellenvat

De context Omstandigheden waaronder een practicum wordt gedaan De praktische condities Inleiding en afsluiting van de les De les ervoor, de les erna, de toetsing Een leerlijn

Aandachtspunten (VUE, volgens GP) Voorbereiding Doel De praktische activiteit zelf Leerlingen laten nadenken Differentiatie in niveau Uitvoering Evaluatie

Voorbereiding: doel   Wat wil je met de activiteit bereiken: kennis en inzicht/ vaardigheden/ onderzoeken of ontwerpen? Wat is het leerdoel of wat zijn de leerdoelen van de activiteit? Hoe zorg je ervoor dat de leerlingen dit weten?

Voorbereiding: de praktische activiteit zelf Heeft de activiteit een structuur? Hoe wordt de activiteit uitgelegd? Hoe open is de activiteit? Wat gaan de leerlingen doen met het gereedschap en de materialen? Hoe gaan de leerlingen vastleggen wat ze doen en waarnemen?

Voorbereiding: leerlingen laten nadenken Wat zorgt ervoor dat leerlingen gaan nadenken? Welke onderlinge discussie vindt plaats voor, tijdens en na de activiteit? Hoe stimuleer je dat leerlingen er met elkaar over praten?

Voorbereiding: differentiatie in niveau Hoe moeilijk is het om te begrijpen wat je doet? Hoe moeilijk de uitvoering? Is differentiatie nodig?

Uitvoering Hoe ga je het succes vaststellen, welke criteria ga je daarbij gebruiken? Hoe ga je aan de hand van die criteria de prestaties van de leerlingen beoordelen?

Evaluatie Deden en zagen de leerlingen wat de bedoeling was te doen en te zien? Konden de leerlingen het doel van de activiteit uitleggen? Gebruikten de leerlingen bij discussies over de activiteit de vaktermen zoals dat je bedoeling was? Leerden de leerlingen wat de bedoeling was dat ze leerden?

Dank U voor uw aandacht! Henk Pol ELAN h.j.pol@utwente.nl