Lerarenopleidingen Science en Wiskunde/Rekenen

Betekenisvol chemie onderwijs over waterkwaliteit

Heeft u ook problemen om uw onderwijs betekenisvol te maken? De concept-contextbenadering geeft u antwoorden op deze vraag. In dit artikel:
• concept-contextbenadering lesmateriaal over het testen van waterkwaliteit
• richtlijnen voor het ontwerpen van betekenisvol onderwijs

De docent als ontwerper van betekenisvol onderwijs

Docenten geven niet alleen les, zij ontwerpen ook een deel van hun onderwijs. Dat betekent dat zij per les of per serie lessen vooraf keuzen moeten maken over inhoud en didactiek. Hierdoor ontstaat er een behoefte aan didactische ondersteuning. Ontwikkelingsonderzoek is er op gericht om te laten zien wat het betekent om (didactische) doelen systematisch uit te werken, en laat zien hoe ontwerpkeuzes verhelderd kunnen worden. Daarmee biedt het aanknopingspunten voor meer gestructureerde discussies over de haalbaarheid van onderwijsdoelen en de kwaliteit van de uitwerking van die doelen in een onderwijsontwerp. De didactische vragen die in de ontwikkeling van de praktijk van het testen van waterkwaliteit voor 3 VWO naar voren kwamen kunnen aanknopingspunten bieden voor docenten die zelf materiaal willen ontwerpen en evalueren. Het lesmateriaal over het testen van waterkwaliteit kan gebruikt worden om ideeën op te doen voor de uitwerking van de context-concept benadering (zie ook op deze pagina: Specifieke opbrengst: het lesmateriaal).

Wat is belangrijk voor docentenopleiders?

Aan de hand van het lesmateriaal over waterkwaliteit is het duidelijk geworden wat het betekent om doelen als ‘betekenisvol voor leerlingen’ met voldoende kwaliteit uit te werken. Dit biedt een handleiding tot interessante didactische vragen:

  • Hoe heeft het doel ‘betekenisvol voor leerlingen’ vervolgens invulling gekregen in een onderwijsontwerp?
  • Wat kun je zeggen over de kwaliteit van die invulling? Is het bijvoorbeeld aannemelijk dat de beoogde doelen (leer- en andere doelen) worden gehaald en is het onderwijsontwerp ook op die doelen geëvalueerd?

Belangrijk is om hierbij onderscheid te maken tussen leerling doelen (het leerling perspectief, zoals: leerlingen ervaren het onderwijs als betekenisvol) en leerdoelen (het perspectief van de docent/ontwerper: leerlingen moeten bepaalde leerdoelen bereiken) (zie ook op deze pagina: Specifieke inhoud en opbrengst en Onderscheid maken tussen het perspectief van de leerling en het perspectief van de docent).

Specifieke inhoud en opbrengst

Via de volgende links zijn delen van het proefschrift samengevat:

Bestaande praktijken kunnen als inspiratiebron dienen voor betekenisvolle schoolversies. Dan moet zo’n praktijk wel aan twee voorwaarden voldoen: 1) de praktijk moet een helder doel hebben dat leerlingen aanspreekt of waar ze op zijn minst het nut van inzien en 2) leerlingen moeten de hieraan gekoppelde werk- en denkwijzen leerlingen intuïtief aanvoelen. In het onderwijsleerproces kan hierop worden voortgebouwd.

De praktijk van het testen van waterkwaliteit voor 3 VWO voldoet aan deze voorwaarden (zie: ‘denkbeelden van leerlingen als startpunt voor leren’). In de lessenserie ontwikkelen leerlingen meer begrip voor de betrouwbaarheid en nauwkeurigheid van testen en testresultaten. Ze ervaren al doende hoe deze concepten in de praktijk functioneren. Daarnaast leren de leerlingen over drinkwaterkwaliteitsnormen, hoe deze worden vastgesteld, op welke selectie van parameters drinkwater standaard getest wordt en wat de argumentatie hierachter is.

Denkbeelden en ideeën van leerlingen hebben een centrale plaats in het lesmateriaal. De kunst is om een goede inschatting te maken van die denkbeelden en er vervolgens gebruik van te maken in de uitlijning van het materiaal. Bestaande praktijken met heldere doelen en denk- en werkwijzen kunnen als inspiratiebron dienen. Je maakt dan gebruik van de intuïtieve kennis die leerlingen hebben van die denk- en werkwijze.

Ideeën van leerlingen als startpunt voor leren
Als het gaat om het testen van waterkwaliteit, weten leerlingen dat water van alles kan bevatten dat de kwaliteit kan beïnvloeden. Ze weten ook dat het water getest zal moeten worden en dat de testresultaten met een referentie vergeleken zullen moeten worden. Leerlingen hebben ook een idee van welke informatie ze missen: waar het water precies op getest moet worden, hoe dat moet en waar het mee vergeleken moet worden In het onderwijsontwerp worden de activiteiten zo vormgegeven dat leerlingen zelf deze vragen gaan stellen (waar moeten we het water dan op testen? etc.)

Onzekerheden van leerlingen als startpunt voor leren
Leerlingen zijn veelal onzeker over hun testresultaten die altijd een zekere spreiding laten zien. Ze weten best dat dit betekent dat de metingen niet zo nauwkeurig zijn. Vaak twijfelen ze ook over de manier waarop ze hun testjes hebben uitgevoerd. Dat gaat niet altijd precies volgens het voorschrift en aangezien leerlingen niet weten waarom ze bepaalde stappen moeten volgen kunnen ze ook niet inschatten of het erg is als ze daarvan afwijken (ze hebben bijvoorbeeld net een druppel teveel van iets toegevoegd, of langer geroerd of gewacht dan in het voorschrift stond etc.). In het lesmateriaal wordt gebruik gemaakt van deze onzekerheden. Omdat leerlingen ze willen oplossen, bieden ze een aanknopingspunt om de concepten nauwkeurigheid en betrouwbaarheid functioneel te introduceren. Behalve dit soort onzekerheden zullen leerlingen ook niet zeker zijn over de selectie van parameters waarop ze het water testen: waarom zijn dat er maar zo weinig (vier in het geval van drinkwater) en waarom precies deze en geen andere? Er zijn toch veel meer giftige stoffen die in het water kunnen zitten en waarom worden die dan niet getest? Leerlingen willen ook deze onzekerheden oplossen. Dit wordt aangegrepen om leerlingen te laten uitzoeken wat nu eigenlijk de argumentatie is achter de selectie van parameters.

Als het een doel is dat leerlingen hun handelingen als betekenisvol gaan ervaren, is handig om bij het ontwerpen en later bij het evalueren van de activiteiten, voor leerlingen en voor de docent, onderscheid te maken tussen het perspectief van de leerlingen en het perspectief van de docent/ontwerper. Leerlingen hebben andere doelen dan de docent, hun activiteiten zijn gericht op het vervullen van die doelen en ze hebben dan ook een specifieke functie voor leerlingen.

Perspectief van de leerlingen
Leerlingen doel:
Vragen voor de ontwerper zijn: wat is het doel dat de leerlingen na zouden moeten streven in de les(sen)? En: hoe bereik je dat leerlingen dit doel willen nastreven (of op zijn minst er het nut van inzien)? Dit impliceert dat leerlingen op zijn minst op een rudimentair niveau een beeld moeten hebben van wat dat doel inhoudt en hoe je het zou kunnen bereiken.
Leerling activiteit en functie:
Vragen voor de ontwerper zijn: wat zijn gezien het leerlingendoel voor de leerlingen betekenisvolle activiteiten? Wat dragen deze activiteiten voor leerlingen bijvoorbeeld bij aan het doel dat ze willen bereiken? Om betekenisvol te kunnen zijn, moeten leerlingen een idee hebben van wat een activiteit zal bijdragen aan het doel wat ze willen bereiken.

Perspectief van de docent/ontwerper
Doelen van de docent/ontwerper:

  1. Leerdoelen: Er moet vastgesteld worden wat de leerdoelen van een les(senserie) zijn.
  2. Andere doelen: Welke andere doelen, zoals leerlingen ervaren hun activiteiten als betekenisvol, moeten invulling krijgen?

Docent activiteit en functie: 
De vraag is welke activiteiten de docent moet ondernemen om ervoor te zorgen dat leerlingen hun activiteiten als betekenisvol ervaren en tegelijkertijd de leerdoelen gehaald worden?

In het waterkwaliteit voorbeeld schrijven leerlingen bijvoorbeeld hun onzekerheden op over de manier waarop ze de testjes hebben uitgevoerd en de spreiding in de testresultaten (leerling-activiteit). Voor leerlingen is deze activiteit een eerste stap in het oplossen van deze onzekerheden (de functie). Leerlingen weten dat het oplossen nodig is om hun doel te bereiken: uitzoeken hoe waterkwaliteit beoordeeld wordt door het zelf te doen. De docent geeft leerlingen de opdracht om hun onzekerheden op te schrijven. Dit maakt het voor de docent mogelijk (functie) om op een later moment de onderwerpen betrouwbaarheid en nauwkeurigheid aan de orde te stellen (een leerdoel) door gebruik te maken van de behoefte van leerlingen om hun onzekerheden op te lossen (ander doel: betekenisvol).

De lessenserie is verdeeld in verschillende fasen.

Oriëntatie
Leerlingen oriënteren zich op de praktijk van waterkwaliteitbeoordeling aan de hand van een serie voorbeelden, zoals zwemwater en drinkwater (zie: lesmateriaal-link). Leerlingen wordt gevraagd hoe zij denken dat de waterkwaliteit in de gaten gehouden wordt en of ze het belangrijk vinden om uit te zoeken hoe dat precies gaat. Dit mondt uit in een ruw stappenplan.

Uitvoeren en aanscherpen plan
Leerlingen voeren hun plan uit (water monsters testen en resultaten met een standaard vergelijken) voor het voorbeeld drinkwater en scherpen het aan door relevante informatie op te zoeken (wat moet getest worden en hoe, waarmee moeten de resultaten vergeleken worden).

Kennis uitbreiden
Tijdens het doen van de testjes is leerlingen gevraagd hun onzekerheden op te schrijven. Deze onzekerheden, alsmede onzekerheden over de selectie van parameters, komen naar voren als leerlingen de water kwaliteit moeten beoordelen. Bij leerlingen rijst de vraag: kunnen we dat wel? In een serie opdrachten gaan leerlingen hun onzekerheden oplossen, waarbij ze leren over de waterleiding wet en de selectie van parameters, en over nauwkeurigheid en betrouwbaarheid. Vervolgens vullen leerlingen een rapport in met hun bevindingen.

Terugkijken
Tenslotte kijken leerlingen terug: hebben we ons doel bereikt en hebben we nu uitgezocht hoe waterkwaliteit in de gaten wordt gehouden? Leerlingen voelen wel aan dat de procedure voor elk voorbeeld, of dat nou zwemwater is of aquariumwater, hetzelfde is, maar dat de details verschillen (wat precies getest wordt, de normen). Om hun intuïties te verifiëren schrijven leerlingen een handleiding voor het beoordelen van waterkwaliteit voor een medescholier.

De documenten ‘aquariumwater’ etc. zijn casus beschrijvingen die horen bij de eerste opdracht.
Wat ontbreekt is: voorschriften testjes, de informatiebronnen voor opdrachten 6 en 7 en de aanwijzingen voor de docent.

Het ontwerp is geëvalueerd in de klas. Hierbij is ook steeds onderscheid gemaakt tussen het leerling perspectief en het docent/ontwerper perspectief. Evaluatievragen waren bijvoorbeeld:
(leerlingen perspectief) Waren leerlingen geïnteresseerd in het doel uit te zoeken hoe waterkwaliteit beoordeeld wordt? Vonden ze hun activiteiten functioneel voor dat doel? (docent/ontwerper perspectief) Hebben leerlingen genoeg ruimte gekregen van de docent om zelf hun plan te verwoorden, hun onzekerheden te benoemen en vragen te stellen? Zijn de beoogde leerdoelen gehaald?
Hieronder volgt een korte samenvatting van de belangrijkste resultaten.

Leerlingen waren over het algemeen enthousiast over de lessen. Ze vonden dat er veel ruimte en aandacht was voor hun inbreng en dat ze veel zelf mochten bepalen. Sommige leerlingen vonden de opdrachten over de waterleidingwet en de selectie van bepaalde parameters waarop het water getest wordt wel wat langdradig en saai. (uit interviews:)
Je bent veel onafhankelijker. Normaal gesproken laat de docent precies zien wat je moet doen en hier konden we dat zelf uitzoeken.

Ik dacht, weet je, met die procedure, je kon je eigen informatie gebruiken. En ook fouten die je kon maken met de testjes, je kon ze allemaal opnoemen.
[leerling valt in] Ja en dat werd allemaal opgeschreven en toen gingen we er ook echt op in.

Leerlingen bleken inderdaad de verwachte denkbeelden, voorkennis en onzekerheden te hebben. Ze zagen grotendeels de zin in van wat ze gingen doen en breidden als doende hun kennis in de gewenste richting uit. (uit interviews:)

Je weet de hele tijd waarom je dingen doet, zoals de testjes [leerling valt in:] Ja, de proefjes die we nu doen [refereert naar experimenten die ze net gedaan hebben in de gewone scheikundeles] Ik weet echt niet wat we doen. Okay ik doe het, maar waarom?

Leerlingen vonden de afsluitende opdracht, het schrijven van een handleiding voor een medescholier, niet functioneel. Ze waren allemaal voldoende tot goed in staat om de opdracht uit te voeren, maar zagen het nut er niet van in. Bij nader inzien in de opdracht waarschijnlijk te gekunsteld voor het doel ‘terugblikken op de vraag: weten we nu wat we wilden uitzoeken?’

Algemeen over probleemstellend onderwijs

In het artikel ‘Probleemstellende benadering’ vind je kenmerken en moeilijkheden van probleemstellend onderwijs en aanwijzingen voor de docent die eens wil proberen om op een iets meer probleemstellende wijze les te geven.

Belangrijke literatuur over dit onderwerp

ELWIeR en Ecent heten u welkom op deze nieuwe gezamenlijke website