Beta-mozaiek in drie dimensies: de Kennisbasis Onderbouw Natuurwetenschappelijke vakken en Technologie Ecent conferentie 21 mei 2014 Dirk Jan Boerwinkel.

Presentatie over: "Beta-mozaiek in drie dimensies: de Kennisbasis Onderbouw Natuurwetenschappelijke vakken en Technologie Ecent conferentie 21 mei 2014 Dirk Jan Boerwinkel."— Transcript van de presentatie:

1 Beta-mozaiek in drie dimensies: de Kennisbasis Onderbouw Natuurwetenschappelijke vakken en Technologie Ecent conferentie 21 mei 2014 Dirk Jan Boerwinkel Freudenthal Instituut voor Didactiek van Wiskunde en Natuurwetenschappen Faculty of Science Freudenthal Institute for Science and Mathematics Education

2 21 mei 2014 beta mozaiek in drie dimensies 2

3 21 mei 2014 beta mozaiek in drie dimensies 3

4 21 mei 2014 beta mozaiek in drie dimensies 4

5 Elke leersituatie heeft meer dimensies Voorbeeld: een les waarin je witte poeders vergelijkt en daarbij onderzoekt of ze oplossen. De leerling leert iets over Stofeigenschappen en oplossen Maar tegelijkertijd ook Stoffen zijn in te delen in groepen met dezelfde eigenschappen PATRONEN Bepaalde stoffen mag je niet door de gootsteen spoelen DUURZAAMHEID Je moet heel precies wegen bij zo’n proef ONDERZOEKEN-SCHAAL, VERHOUDING EN HOEVEELHEID In sommige beroepen test je stoffen GEBRUIKSCONTEXT 21 mei 2014 beta mozaiek in drie dimensies 5

6 Overzicht inleiding 1. Achtergrond en inhoud van de Kennisbasis 2. Structuur van de Kennisbasis 3. De Kennisbasis in de ontwikkeling van de betadidactiek 21 mei 2014 beta mozaiek in drie dimensies 6

7 Kennisbasis - Aanleiding en doel Voortvloeiend uit: Actieplan 'Beter presteren: Opbrengstgericht en ambitieus' van juni 2011 (OCW, 2011). Doel: Bijdrage leveren aan de verbetering van de leeropbrengst in de onderbouw van het voortgezet onderwijs, in internationaal perspectief (PISA) en met het oog op het onderwijs in de bovenbouw (vmbo en havo/vwo) zonder verplichtingen voor scholen ten aanzien van de wijze van realisering (het 'hoe’). Veronderstelling: Een zekere mate van concretisering van de huidige kerndoelen kan scholen en educatieve partners ondersteunen bij het realiseren van die ambitie en (meer) richting, (meer) inspiratie en tevens voldoende ruimte kan bieden voor curriculaire uitwerkingen op schoolniveau. 21 mei 2014 beta mozaiek in drie dimensies 7

8 Kennisbasis natuurwetenschappen en technologie voor de onderbouw voortgezet onderwijs Ondersteunend voor Ontwikkeling en aanpassing van lesmateriaal Lerarenopleidingen Leerlijnen op schoolniveau (horizontale samenhang) Afspraken tussen secties op schoolniveau (verticale samenhang) 21 mei 2014 beta mozaiek in drie dimensies 8

9 Bronnen bij de ontwikkeling van de kennisbasis 1.De huidige kerndoelen (blijven het wettelijk kader) 2.Leerplan in beeld (http://leerplaninbeeld.slo.nl/)http://leerplaninbeeld.slo.nl/ 3.K-12 Science Education Framework/ Next Generation Science Standards 4.PISA Framework voor Scientific Literacy 2015 21 mei 2014 beta mozaiek in drie dimensies 9

10 Next Generation Science Standards Gebaseerd op ‘A Framework for K-12 Science Education’ (NRC, 2012) Geïntegreerde leerdoelen met drie dimensies/componenten: Science and Engineering Practices Disciplinary Core Ideas Crosscutting Concepts 21 mei 2014 beta mozaiek in drie dimensies 10

11 Keuze voor de Kennisbasis; doelen in drie dimensies Integratie van: 1.Karakteristieke werkwijzen 2.Vakinhoudelijke begrippen en relaties 3.Karakteristieke denkwijzen 21 mei 2014 beta mozaiek in drie dimensies 11

12 1. Karakteristieke werkwijzen in de Kennisbasis Manier van werken van professionals die natuurwetenschappelijke kennis gebruiken. Inzicht hierin is nodig om te kunnen interpreteren hoe kennis tot stand komt. Gekozen is voor de volgende werkwijzen: De werkelijkheid onderzoeken. Modelgebruik en – ontwikkeling. Onderzoeken. Ontwerpen Omgaan met informatie. Informatievaardigheden. Redeneervaardigheden. Waarderen en oordelen. Reken- en wiskundige vaardigheden In de Kennisbasis worden de werkwijzen geformuleerd in de vorm van activiteiten die gekoppeld kunnen worden aan de vakinhouden. 21 mei 2014 beta mozaiek in drie dimensies 12

13 Voorbeeld werkwijzen; bespreken van modellen VakonderwerpModelType model NatuurkundeFaseovergangenDeeltjesmodel in tekeningDeeltjesmodel ScheikundeMolecuul2D en 3D modellenStructuurmodel Natuurkunde/biologieOogModel met beeldvormingFunctioneel model BiologieCel2D en 3D modellenSchaalmodel, afbeelding Biologie, techniekRegulatieTerugkoppelingsschemaSchema Fysische geografie/ biologie LandschapKaartKaartmodel Fysische geografieStralingsbalansModel stralingsbalansInput-output model 21 mei 2014 beta mozaiek in drie dimensies 13

14 Modellen bespreken met leerlingen 1.Een model is een vereenvoudiging van de werkelijkheid – Wat is wel aanwezig in werkelijkheid en niet in het model? – Wat kunnen we wel zien in dit model? 2.Een model heeft bepaalde kenmerken gemeenschappelijk met de werkelijkheid – Wat is in het model hetzelfde als in de werkelijkheid? – Wat is anders? – Welk deel van het model komt overeen met welk deel van de werkelijkheid? – Wat is in het ene model zichtbaar, maar niet in het andere? celmodellen 21 mei 201414 beta mozaiek in drie dimensies

15 Voorbeelden van heen en weer denken tussen model en werkelijkheid Bespreek een voorbeeld met je buurvrouw/buurman 21 mei 2014 beta mozaiek in drie dimensies 15

16 3. Karakteristieke denkwijzen in de Kennisbasis Veel gebruikte denkwijzen in natuurwetenschappen en technologie Gekozen is voor de volgende denkwijzen Uit de NGSS: 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 aanvullend 8. duurzaamheid 9. risico’s en veiligheid In de Kennisbasis geformuleerd in de vorm van inzichten, die laten zien hoe specifieke vakinhouden beschouwd kunnen worden als voorbeeld van een groter idee. http://www.youtube.com/watch?v=pSb3tSKhCr0&list=SPllVwaZQkS2rtZG_L7h o89oFsaYL3kUWq&index=10 21 mei 2014 beta mozaiek in drie dimensies 16

17 Verandering en constantie Wat is veranderd, wat is hetzelfde gebleven? 21 mei 2014 beta mozaiek in drie dimensies 17

18 Andere voorbeelden van verandering en stabiliteit; Geef een voorbeeld van een verandering en geef aan wat er is veranderd en wat er hetzelfde is gebleven 21 mei 2014 beta mozaiek in drie dimensies 18

19 Overzicht inleiding 1. Achtergrond en inhoud van de Kennisbasis 2. Structuur van de Kennisbasis 3. De Kennisbasis in de ontwikkeling van de betadidactiek 21 mei 2014 beta mozaiek in drie dimensies 19

20 Indeling Kennisbasis Gemeenschappelijk inleidend deel waarin de werkwijzen en denkwijzen worden beschreven Specifieke delen voor de vakgebieden natuurkunde, scheikunde, biologie, fysische geografie en technologie Per vak: deel voor havo/vwo, met cursieve aanduidingen waar vwo verschilt, en deel voor vmbo, met cursieve aanduidingen waar kgt verschilt Per vak worden voor havo/vwo en vmbo dezelfde domeinen beschreven (m.u.v. scheikunde, waar havo/vwo meer domeinen hebben) 21 mei 2014 beta mozaiek in drie dimensies 20

21 Kennisbasis: structuur per vak en domein Korte introductie per vak Korte introductie per domein: Waar het om gaat Samenhang met andere onderdelen Integrale doelen integratie van inhouden, werkwijzen en denkwijzen contexten waarin kennis wordt gebruikt Drie dimensies afzonderlijk per domein werkwijzen vakinhouden denkwijzen 21 mei 2014 beta mozaiek in drie dimensies 21

22 Waar het om gaat 21 mei 2014 beta mozaiek in drie dimensies 22

23 Integrale doelen 21 mei 2014 beta mozaiek in drie dimensies 23

24 Werkwijzen, vakinhouden en denkwijzen 21 mei 2014 beta mozaiek in drie dimensies 24

25 Wat is de Kennisbasis niet: De Kennisbasis is geen examenprogramma; richtinggevend voor invulling kerndoelen De Kennisbasis is geen pleidooi voor volledig geintegreerd natuuronderwijs, maar moet wel behulpzaam zijn om integratie in de gekozen vorm te verwezenlijken. De Kennisbasis is geen pleidooi om Techniek als vak te behouden of af te schaffen, maar heeft wel specifieke delen over technologie, en ontwerpactiviteiten in alle overige onderdelen 21 mei 2014 beta mozaiek in drie dimensies 25

26 Overzicht inleiding 1. Achtergrond en inhoud van de Kennisbasis 2. Structuur van de Kennisbasis 3. De Kennisbasis in de ontwikkeling van de betadidactiek 21 mei 2014 beta mozaiek in drie dimensies 26

27 In de Kennisbasis komen een aantal lijnen samen Aandacht voor 1.Interdisciplinair werken 2.Onderzoeken 3.Technologie en ontwerpen 4.Gebruikscontexten 5.Hogere orde vaardigheden en metacognitie 21 mei 2014 beta mozaiek in drie dimensies 27

28 1. Aandacht voor interdisciplinair werken Eerdere ontwikkelingen Voortgezet basisonderwijs, NOB, Oriëntatie op de natuur (interdisciplinaire thema’s) ANW (aandacht voor NW werkwijzen en ‘big ideas’) NLT (aandacht voor NW werkwijzen, interdisciplinaire contexten en wiskunde) Uitgave; Samenhang in het natuurwetenschappelijk onderwijs havo/vwo Gemeenschappelijke delen A domein examenprogramma’s Projecten zoals Primas, Salvo Kennisbasis Door gemeenschappelijk kader voor werkwijzen en denkwijzen wordt samenwerken tussen vakken gefaciliteerd. In de Kennisbasis worden ook inhoudelijke samenhangen en contexten beschreven. De relaties met wiskunde verdienen nog uitwerking. 21 mei 2014 beta mozaiek in drie dimensies 28

29 2. Aandacht voor onderzoeken Eerdere ontwikkelingen Projecten in Na, Sk en Bi zoals BSCS (Schwab), discovery learning (Bruner) Hands-on versus Minds on Open versus Guided Inquiry as goal (learning inquiry) versus Inquiry as means (inquiry learning) Nature of science als leerdoel (ANW, PISA) Kennisbasis Uitvoerige beschrijvingen van onderzoeken en gerelateerde werkwijzen met voorbeelden per vakdomein. Deze kunnen helpen bij ontwikkeling op schoolniveau. 21 mei 2014 beta mozaiek in drie dimensies 29

30 3. Aandacht voor technologie en ontwerpen Eerdere ontwikkelingen – Techniek als apart vak in de basisvorming – Ontwerpen in kerndoelen en examenprogramma’s – Technasium; onderzoeken en ontwerpen als vak – Verbreding Techniek in het Basisonderwijs, Techniekpact – NLT Kennisbasis Beschrijving van ontwerpen als werkwijze met voorbeelden per vakdomein en Technologie als apart domein. Nog veel uit te werken o.a. in beroepscontexten waarin toepassingen van NW kennis een rol spelen. 21 mei 2014 beta mozaiek in drie dimensies 30

31 4. Aandacht voor gebruikscontexten Eerdere ontwikkelingen – PLON, STS, SSI – Leerling als deelnemer aan maatschappelijke praktijken – Concept-Context benadering in nieuwe examenprogramma’s – NLT – Beroepscontexten vaak vakoverstijgend Kennisbasis Inleidende tekst (‘waar gaat het om’) en voorbeeldcontexten geven een beeld van waar en hoe de kennis wordt gebruikt. Nog veel uit te werken in beroepscontexten. 21 mei 2014 beta mozaiek in drie dimensies 31

32 5. Aandacht voor hogere orde vaardigheden en metacognitie Eerdere ontwikkelingen – Sleutelbegrippen en organisatieniveaus (BSCS, Schwab) – Redeneren tussen niveaus als metacognitie (Yoyo-denken, Micro-macro in scheikunde) – Redeneren met systemen als metacognitie (systeemdenken, mechanistisch denken en vormfunctie denken) – Crosscutting concepts als instrument: roept vragen op en geeft heuristiek om deze te beantwoorden Kennisbasis Korte beschrijving van de denkwijzen. Momenteel wordt gewerkt aan een uitvoeriger toelichting met voorbeelden 21 mei 2014 beta mozaiek in drie dimensies 32

33 Aan het werk! Lerarenopleidingen gevolgen voor opleidingen per vak en voor geintegreerd NW onderwijs Docenten samenwerkingsvormen met collega’s uit andere betavakken aandacht voor werkwijzen en denkwijzen in eigen onderwijs Onderzoekers onderzoek naar verwerven metacognitie bij leerlingen onderbouw Science centers/musea collectie en expositie relateren aan denkwijzen en werkwijzen Educatieve producenten ontwikkelen van nieuw of aanvullend materiaal 21 mei 2014 beta mozaiek in drie dimensies 33

34 Samen komen we er wel! 21 mei 2014 beta mozaiek in drie dimensies 34