Lerarenopleidingen Science en Wiskunde/Rekenen

Leerlingen wetenschappelijke artikelen laten lezen

Authentieke onderzoekspraktijken verschillen van onderzoek dat op school gedaan wordt. Er zijn bijvoorbeeld verschillen in denkwijze en complexiteit. Daarom passen Anat Yarden en haar onderzoeksgroep onderzoeksartikelen van wetenschappers aan voor het niveau van de vwo bovenbouw. Leerlingen die deze wetenschappelijke artikelen lezen, krijgen meer inzicht in het wetenschappelijk proces en hun onderzoekend denken verbetert. In dit webartikel wordt deze lesmethode besproken en onderzoek hiernaar.

Wat is er belangrijk voor een opleider/docent?

Leerlingen (aangepaste) wetenschappelijke artikelen laten lezen heeft verschillende voordelen:

  • Tekstboeken zijn nooit up to date, vanwege de voortdurende ontwikkelingen in de wetenschap. Door aangepaste wetenschappelijke artikelen te gebruiken, kun je recente informatie inbrengen
  • Leerlingen leren hoe wetenschappers communiceren met andere wetenschappers
  • Als leerlingen weten hoe wetenschappers communiceren, kunnen ze dit ook gebruiken als model om hun eigen onderzoeksverslagen te schrijven
  • Leerlingen krijgen meer inzicht in het wetenschappelijk proces
  • Het onderzoekend denken van leerlingen verbetert

Om de leeropbrengst te verhogen, zou het lezen van aangepaste wetenschappelijke artikelen gekoppeld kunnen worden aan practica waarin een methode uit het artikel aan bod komt (bijvoorbeeld in DNA-labs). Dit geeft een nog beter beeld van wat wetenschappers doen en de gebruikte methoden.

Waarom en hoe laat je leerlingen wetenschappelijke artikelen lezen?

Waarom zou je leerlingen wetenschappelijke artikelen willen laten lezen?

  • Wetenschappers besteden tenminste de helft van hun tijd aan het lezen, interpreteren en schrijven van artikelen
  • Wetenschappers zijn niet alleen bezig met observeren, meten en berekenen. Bij wetenschappelijk onderzoek hoort ook het schrijven, interpreteren, selecteren en bekritiseren van teksten

Als je leerlingen kennis wilt laten maken met de authentieke onderzoekspraktijk, hoort daar dus ook het lezen van wetenschappelijke artikelen bij. Andere redenen om leerlingen (aangepaste) wetenschappelijke artikelen te laten lezen, zijn:

  • Tekstboeken zijn nooit up to date, vanwege de voortdurende ontwikkelingen in de wetenschap. Door aangepaste wetenschappelijke artikelen te gebruiken, kun je recente informatie inbrengen
  • Leerlingen leren hoe wetenschappers communiceren met andere wetenschappers
  • Als leerlingen weten hoe wetenschappers communiceren, kunnen ze dit ook gebruiken als model om hun eigen onderzoeksverslagen te schrijven
  • Leerlingen krijgen meer inzicht in het wetenschappelijk proces
  • Het onderzoekend denken van leerlingen verbetert

Waarom moeten wetenschappelijke artikelen aangepast worden?
Het lezen van echte wetenschappelijke artikelen is moeilijk voor leerlingen. Dat heeft verschillende oorzaken:

  • Wetenschappelijke artikelen zijn passief geschreven en bevatten complexe zinnen
  • Je moet meer moeite doen om de boodschap en informatie uit een wetenschappelijk artikel te halen
  • Wetenschappelijke artikelen bevatten een mix van woorden, diagrammen, figuren, symbolen enzovoort

Daarom is het nodig om wetenschappelijke artikelen aan te passen voor leerlingen.

Onderstaande figuur geeft de opbouw van een wetenschappelijk artikel weer.

Yarden et al. kiezen een wetenschappelijk artikel met een eenvoudige onderzoeksopzet en eenvoudige visualisatie van resultaten. Dit artikel passen ze op de volgende manieren aan:

  • Introductie: hieraan voegen zij basale achtergrondinformatie toe
  • Methoden: ze noemen alleen de hoofdprincipes (laten de details achterwege)
  • Resultaten: ze geven de authentieke resultatensectie, maar alleen de resultaten die direct gerelateerd zijn aan de onderzoeksvraag
  • Discussie: ze herschrijven de discussie en geven waar nodig verduidelijking
  • Toevoegingen: ze plaatsen het artikel in context en geven definities, belang, toelichtingen en vragen

Lesmateriaal

Hier vindt u een voorbeeld van een digitaal Engelstalig aangepast wetenschappelijk artikel, dit is ontwikkeld aan de Universiteit van Alberta door een groep onder leiding van Stephen P. Norris. Helaas zijn er nog geen Nederlandstalige aangepaste wetenschappelijke artikelen. Deze zou u zelf kunnen maken m.b.v. de tips onder de alinea ‘Kenmerken aangepaste wetenschappelijke artikelen’. Indien u hier aanvullende vragen over heeft of moeilijkheden ervaart tijdens het maken van aangepaste artikelen, kunt u een e-mail sturen naar Anat Yarden.

Lesmethoden
Er zijn verschillende manieren om les te geven met aangepaste wetenschappelijke artikelen (AWA). Hieronder worden drie methoden besproken. Zie het artikel Falk & Yarden (2011) onder Verwijzingen voor een uitgebreidere beschrijving van deze methoden.

Gespreksmodel

Een leerling leest de titel van het AWA hardop voor. De leraar vraagt dan: “Wat kunnen we van de titel leren, en welke vragen roept de titel op?” De leraar noteert alle vragen op het bord. De leerlingen moeten voorspellen of en waar hun vraag aan bod zal komen in het artikel. Vervolgens leest iemand de samenvatting hardop voor, en dezelfde procedure wordt gevolgd: sommige vragen op het bord kunnen misschien al beantwoord worden, maar er worden ook nieuwe vragen genoteerd. Dan lezen ze de eerste alinea van het AWA, enzovoort. Uiteindelijk zullen ze in het artikel de antwoorden op alle vragen vinden.

Probleemoplossend model

De leraar legt de leerlingen het probleem voor dat in het AWA behandeld wordt (of een probleem dat erop lijkt). De leerlingen moeten methoden en experimenten bedenken om het probleem te onderzoeken. De leraar begeleidt ze hierin, bijvoorbeeld door vragen te stellen of nieuwe informatie te geven. Als ze een voorlopige onderzoeksmethode voor het probleem bedacht hebben, gaan de leerlingen het AWA lezen. De leraar begeleidt de leerlingen in het aanpassen van hun methode, op basis van de informatie en methoden uit het AWA.

Wetenschappelijke geletterdheid model

Leerlingen lezen niet alleen een AWA, maar ook een ander soort artikel over hetzelfde onderwerp, bijvoorbeeld een populair artikel (secundaire literatuur). De informatie uit beide artikelen vult elkaar aan: het populaire artikel is makkelijker te begrijpen voor leerlingen en presenteert de ideeën en concepten, terwijl het AWA meer details verschaft en informatie over het onderzoek.

Curriculum
Yarden et al. hebben twee curricula, gebaseerd op AWA, ontwikkeld en onderzocht:

  • “The Secrets of Embryonic Development: Study Through Research”
  • “Gene Tamers: Study Biotechnology Through Research”

Elk curriculum beslaat 30 lesuren en de benodigdheden zijn:

  • een introductie van 30/40 pagina’s met algemene informatie over het onderwerp
  • 3 of 4 aangepaste wetenschappelijke artikelen over dit onderwerp

Helaas zijn deze materialen in het Hebreeuws, en daarom niet downloadbaar bij dit webartikel. Wel is aan de Universiteit van Alberta door een groep onder leiding van Stephen P. Norris een Engelstalig aangepast wetenschappelijk artikel ontwikkeld over Wiskundige Biologie, dit kunt u hier bekijken.

Onderzoek naar het lezen van wetenschappelijke artikelen door leerlingen

Onderzoek van Yarden et al. geeft aan dat leerlingen aangepaste wetenschappelijke artikelen (AWA) laten lezen en bediscussiëren, hen inzicht geeft in hoe wetenschappers communiceren, wetenschappelijk onderzoek en onderzoekend denken. Een aandachtspunt is wel dat leerlingen denken dat wetenschappelijk onderzoek een geordend proces is, en dat ze ook moeite hebben met de (herschreven) discussie van AWA.

Verder kan AWA leerlingen ook helpen om zelf wetenschappelijk te leren schrijven. Dit kan bijvoorbeeld op de volgende manier: De leerlingen maken een gids met criteria voor wetenschappelijk schrijven op basis van opdrachten bij AWA. Deze criteria moeten ze vervolgens toepassen door bijvoorbeeld zelf een discussie te schrijven bij een AWA zonder discussie. De meeste leerlingen konden voldoen aan de criteria van specifiek naar algemeen schrijven, coherent en nieuwe vragen formuleren. Een aandachtspunt is het uitleggen van resultaten en tegenstellingen: het grootste deel van de leerlingen had het hier moeilijk mee.

Zie onder ‘Onderzoeksopzet’ en ‘Onderzoeksresultaten’ voor een beschrijving van het onderzoek en alle onderzoeksresultaten.

De inhoud van dit webartikel is gebaseerd op resultaten van vijf verschillende onderzoeken van Yarden et al.. Hieronder volgt een korte omschrijving van elk van deze onderzoeken.

Onderzoek: vragen stellen (Brill & Yarden, 2003)

Onderzoeksvraag: Wat voor invloed heeft het lezen van AWA op het vermogen van leerlingen om vragen te stellen (want vragen stellen is nodig voor wetenschappelijk denken)?

Methoden: In dit onderzoek volgden 87 leerlingen* de lesmethode AWA, en een controlegroep van 38 leerlingen kregen een reguliere lesmethode over genetica. Alle leerlingen moesten in een vragenlijst aangeven wat ze zouden willen weten over embryonale ontwikkeling (genetica voor controlegroep). Dit deden ze voor, tijdens en na de lessenreeks. Ook observeerden Yarden et al. 1 klas (18 leerlingen) tijdens twee AWA lessen en bekeken welke vragen leerlingen stelden.

Onderzoek: leeropbrengst AWA (Baram-Tsabari & Yarden, 2005)

Onderzoeksvraag: Wat leren leerlingen van het lezen van AWA t.o.v. het lezen van secundaire literatuur?

Methoden: Uit eenzelfde klas kreeg de ene helft van de leerlingen AWA en de andere helft secundaire literatuur over hetzelfde onderwerp. Vervolgens werd de leeropbrengst getest door:

  • de leerlingen een samenvatting te laten schrijven waarin zij de 7 hoofdzaken moesten noemen
  • goed/fout-vragen om te testen op biologische kennis en in hoeverre de leerlingen de tekst begrepen hebben
  • 3 open vragen om te testen hoeveel leerlingen begrijpen van de werkwijze en methodologie van wetenschappelijk onderzoek

In totaal deden 272 leerlingen* uit 11 klassen mee aan dit onderzoek.

Onderzoek: onderwijsstrategieën bij AWA (Falk, Brill & Yarden, 2008)

Onderzoeksvraag: Als leraren onderwijsstrategieën gebruiken die ontworpen zijn voor het lesgeven met AWA, wat is dan het effect op leerlingen?

Methoden: Dit was een onderzoek met 4 leraren en hun 96 leerlingen*. Er is gebruik gemaakt van drie onderzoeksmethoden:

  • Interviews met de leraar over zijn opvattingen/strategieën en de resultaten van de leerlingen
  • Groepsinterviews met de leerlingen over dezelfde onderwerpen
  • Lesobservaties

Onderzoek: resultaten en discussie betekenis geven (Falk & Yarden, 2009)

Onderzoeksvraag: Hoe maken leerlingen de resultaten- en discussiesectie betekenisvol voor zichzelf? Brengen ze verschillende tekstonderdelen met elkaar in verband?

Methoden: Bij 1 klas met 8 leerlingen* werd onderzocht hoe zij de resultaten- en discussiesectie betekenis geven. Dit deden zij door:

  • de les waarin de leerlingen AWA lazen te filmen
  • 2 interviews met de leraar

Onderzoek: mastertheses

Onderzoeksvraag: Onder leiding van Yarden voerden 4 studenten een masteronderzoek uit. Hun onderzoeksvraag was: Kan AWA ervoor zorgen dat leerlingen bekend raken met het wetenschappelijke genre en dat zij wetenschappelijke schrijfvaardigheden ontwikkelen?

Methoden: 13 leerlingen moesten 3 aangepaste wetenschappelijke artikelen lezen. Zij moesten twee opdrachten uitvoeren:

Opdracht 1: Een gids maken voor wetenschappelijk schrijven (6 uur). Dit ging in drie stappen:

Ze vergeleken een AWA met secundaire literatuur Ze moesten zinnen classificeren – uit welk onderdeel van het AWA komen ze? Een AWA lezen

Na elke stap vulden ze de gids verder aan.

Opdracht 2: Een discussie schrijven bij een aangepast wetenschappelijk artikel zonder discussie (2 uur). De door de leerling geschreven discussie werd beoordeeld op:

  • of de 4 hoofdzaken genoemd werden
  • in hoeverre de discussie voldeed aan de 5 criteria uit de gids die de leerlingen hebben geschreven. De criteria voor een discussie zijn: van specifiek naar algemeen, coherent, uitleg resultaten, tegenstellingen uitleggen, nieuwe onderzoeksvragen


* Vwo bovenbouw leerlingen uit Israël. Net als in Nederland, is biologie in Israël een keuzevak in de bovenbouw. In Israël bestaat het vak biologie voor 60% uit theorie (5 onderwerpen) en voor 40% uit praktijk (lab en onderzoeksproject). Het theoretisch deel bestaat uit 3 verplichte onderwerpen en 2 keuzeonderwerpen. Het lesmateriaal dat Yarden et al. hebben ontwikkeld, valt onder de keuzeonderwerpen ‘Ontwikkelingsbiologie’ en ‘Biotechnologie’.

Hieronder worden eerst de uitkomsten van de vier onderzoeken van Yarden et al. besproken en daarna de uitkomsten van de mastertheses.

Positieve uitkomsten – onderzoeken van Yarden et al.
Leerlingen die de lesmethode met aangepaste wetenschappelijke artikelen volgen:

  • stellen vragen die een hoger niveau van onderzoekend denken laten zien (Brill & Yarden, 2003)
  • begrijpen de aard van wetenschappelijk onderzoek beter (Baram-Tsabari & Yarden, 2005)
  • laten een meer sceptische houding zien tegenover de onderzoeksresultaten (Baram-Tsabari & Yarden, 2005)

Verder zie je bij deze leerlingen dat zij verschillende delen van het artikel met elkaar in verband brengen. Bijvoorbeeld: tijdens het lezen van de resultaten gaan ze terug naar de onderzoeksvragen (research-oriented coordination practices). Of: bij het lezen van de discussie grijpen ze terug naar de introductie (text-oriented coordination practices). Yarden et al. suggereren dat deze coordination practices ervoor zorgen dat de leerlingen onderzoekend leren, maar dat zij zo ook de authentieke onderzoekspraktijk ervaren (Falk & Yarden, 2009).

De lesmethode met aangepaste wetenschappelijke artikelen bevordert bij leerlingen (Falk, Brill & Yarden, 2008):

  • de betrokkenheid
  • de kennisintegratie
  • het onderzoekend denken
  • hun begrip over hoe vakspecifieke kennis tot stand komt
  • het begrip van de lesstof

Uitdagingen – onderzoeken van Yarden et al.
Leerlingen die de lesmethode met aangepaste wetenschappelijke artikelen volgen zien onderzoek als een geordend proces / een goed voorbeeld van de wetenschappelijke methode. Een citaat van een leerling ter illustratie: “What is really good is the organized way that they perform the research. First of all you get the ‘why’ they are doing this, then ‘how’ they are doing the experiment, the tools and stuff, the experiment itself, results.” (Falk, Brill & Yarden, 2008)

Verder hebben leerlingen nog steeds moeite met de discussie, ondanks dat deze al aangepast is. Een leerling zegt bijvoorbeeld: “In my opinion, the Discussion should be shorter, because it’s too long and sometimes it’s confusing. After you have already understood the results, after you have already understood everything, they begin telling you about things that harm your understanding.” (Falk, Brill & Yarden, 2008)

Uitkomsten – mastertheses
Onderstaande figuur laat zien hoeveel van de 4 hoofdzaken uit het AWA leerlingen konden formuleren, toen zij een discussie bij het AWA schreven. De 13 leerlingen die meededen aan het onderzoek, zijn opgesplitst in low, medium en high achievers. Slechts 3 leerlingen konden alle hoofdzaken noemen.

Onderstaande figuur laat, per criterium voor een discussie, zien hoeveel van de leerlingen in staat zijn hieraan te voldoen bij het schrijven van een discussie. Dit is weergegeven voor de low, medium en high achievers.

Voor alle leerlingen samengenomen geldt dat in de discussie:

  • 69% van specifiek naar algemeen kan schrijven
  • 69% coherent kan schrijven
  • 23% de resultaten uit kan leggen
  • 62% nieuwe onderzoeksvragen kan formuleren
  • 23% tegenstellingen kan uitleggen

Verder bleek dat de leerlingen moeite hadden met het schrijven: zowel om te beginnen als om verder te gaan. De leerlingen vroegen steeds om hulp. Bijvoorbeeld: “I don’t know how to start”, “How can I connect this part to the next part?” of “If I will suggest to repeat the same experiment with another plant, does this count as a new research question?”.

Verwijzingen

  • Website: KCVS – een digitaal Engelstalig aangepast wetenschappelijk artikel
  • Website: Yarden A., Brill G. & Falk H. (2001). Primary literature as a basis for a high-school biology curriculum. Journal of Biological Education, 35:4, 190-195
  • Website: Falk H. & Yarden A. (2011). Stepping into the unknown: three models for the teaching and learning of the opening sections of scientific articles. Journal of Biological Education, 45:2, 77-82
  • Literatuur: Brill G. & Yarden A. (2003). Learning biology through research papers: A stimulus for question-asking by high-school students. Cell Biology Education, 2:4, 266–274
  • Literatuur: Baram-Tsabari A. & Yarden A. (2005). Text genre as a factor in the formation of scientific literacy. Journal of Research in Science Teaching, 42:4, 403-428
  • Literatuur: Falk H., Brill G. & Yarden A. (2008). Teaching a biotechnology curriculum based on adapted primary literature. International Journal of Science Education, 30:14, 1841-1866
  • Literatuur: Falk H. & Yarden A. (2009). “Here the Scientists Explain What I Said.” Coordination practices elicited during the enactment of the results and discussion sections of adapted primary literature. Research in Science Education, 39:3, 349-383
ELWIeR en Ecent heten u welkom op deze nieuwe gezamenlijke website