Lerarenopleidingen Science en Wiskunde/Rekenen

Leren onderzoeken: een leerlijn

Onderzoek doen is een veelomvattende competentie. Het vereist zowel vakkennis van het terrein van onderzoek, kennis van methoden, technieken en denkwijzen, vaardigheden om die te hanteren en een onderzoekende houding. Deze laatste wordt wel getypeerd met nieuwsgierig zijn, een kritische houding hebben en deel uitmaken van een onderzoeksgemeenschap (Van Aarsen en Van der Valk, 2008). In dit artikel vind je achtergronden hierover.

Onderaan het artikel is voor lerarenopleiders als praktijkvoorbeeld het lesmateriaal geplaatst van een werkgroep aan de bachelorstudenten. Natuurwetenschappelijk onderzoek; Hoe doe je dat? Hoe leer je dat?

Onderzoek doen

Onderzoek doen leer je dan ook niet in één keer, daarvoor is een heel traject nodig van leeractiviteiten. Zo’n traject wordt een leerlijn genoemd. In de leeractiviteiten in zo’n leerlijn ligt het accent niet altijd op hetzelfde doel. Soms ligt het accent op het leren van vaardigheden, soms op procedurele kennis, soms op vakkennis. Bij het kiezen of ontwerpen van leeractiviteiten is het daarom van belang je ervan bewust te zijn waar dat accent ligt. Dat kan bijvoorbeeld met de doelendriehoek:

Doelendriehoek

* Er is ook een andere indeling van practica mogelijk (apparatuur-, onderzoeks- en begripspracticum), deze wordt beschreven in het artikel ‘Soorten practica’.

Criteria: begrip van bewijs

Onderzoek doen is het vinden van een antwoord op een vraag. Als je zeker wilt zijn dat het gevonden antwoord ook inderdaad het gezochte antwoord is, moet het onderzoek goed uitgevoerd zijn. Onderzoek goed uitvoeren vereist het hanteren van criteria waarmee de kwaliteit van onderzoek kan worden bewaakt en beoordeeld: je moet begrijpen hoe bewijsvoering in de natuurwetenschappen in elkaar zit.
Gott en zijn medewerkers aan de universiteit van Durham hebben deze criteria voor bewijsvoering (concepts of evidence) uitgebreid beschreven (zie de info link hieronder). Schalk (2006) heeft ze bewerkt voor het Nederlandse biologieonderwijs en noemt ze ‘elementen van begrip van bewijs’ (zie het pdf bestand hieronder).

Onderwijs voor onderzoek doen ontwerpen

Om leren onderzoeken en onderzoekend leren simultaan in een effectief onderwijsontwerp te brengen, kunnen volgens Van Rens (2005) de volgende handvatten (zie onderstaand model) dienen:

  • Creëer een (nagebootste) onderzoekspraktijk/gemeenschap voor de leerlingen
  • Laat alle leerlingen hetzelfde onderzoeksprobleem onderzoeken
  • Versta onderzoeken als een cyclisch en iteratief proces dat bepaald wordt door het willen, weten en kunnen van de leerlingen. Hierbij zijn het weten en kunnen componenten uit het PACKS model van Millar e.a. (1994).
  • Laat de leerlingen in teamverband een compleet, deels open onderzoek en onderzoek van wetenschappelijke aard doen naar ‘iets onbekends’
  • Specificeer leerdoelen die gericht zijn op het willen, weten en kunnen van de leerlingen
  • Laat de leerlingen de onderzoeksresultaten publiceren
  • Zorg voor kritische samenspraak over de onderzoeksresultaten in de onderzoekgemeenschap (Van Rens et al., 2014)
  • Laat de leerlingen nieuwe onderzoeksvragen genereren over het onderzochte probleem

model: leren onderzoeken en onderzoekend leren onderwijsmodel

Voor het scheikundeonderwijs is door de VU een online onderzoeksproject volgens dit model ontwikkeld, waar leerlingen van scholen in binnen- en buitenland aan mee kunnen doen. Zie voor meer informatie VU online scheikunde experiment.

Reflecteren op de kwaliteit van onderzoek

Als leerlingen bezig zijn met een onderzoeksopdracht ligt hun aandacht vaak niet primair bij het bewaken van de kwaliteit van onderzoek in de natuurwetenschappelijke betekenis. Om leerlingen daar meer aandacht voor te laten krijgen is het zinvol hen daarop te laten reflecteren. Dat kan op tijdens het uitvoeren van de opdracht, door hen te bevragen over de inrichting en uitvoering van hun onderzoek (reflection-in-action; Schn, 1983) of door hen te vragen hun onderzoek even te pauzeren en over een soortgelijk onderzoek na te denken (reflection-on-action).
Bij onderzoek naar de effecten van beide methoden door Schalk (2006; Schalk e.a., 2008), kwam naar voren dat leerlingen die naar aanleiding van hun eigen onderzoek aan het reflecteren waren gezet iets betere verslagen schreven en leerlingen die gereflecteerd hadden naar aanleiding van ander onderzoek iets beter scoorden op een toets waar ander onderzoek gevalueerd moest worden.

Begeleiden: trekken en duwen voor kwaliteit

Uiteindelijk gaat het erom dat de leerlingen criteria voor goed onderzoek kunnen gebruiken in meer dan n context. Met andere woorden dat ze de gegeneraliseerde criteria kunnen hanteren. En dan gaat het niet alleen om het kennen en kunnen toepassen van de algemene regel, maar ook om het begrijpen van de achterliggende gedachte. En uiteraard gaat het om het kunnen herkennen en benoemen van concrete verschijningsvormen ervan. In een voorbeeld: leerlingen kennen niet alleen de regel dat alle andere variabelen dan de onafhankelijke en de afhankelijke onder controle moeten worden gehouden, ze begrijpen ook dat als aan die regel niet voldaan is er geen sprake is van een eerlijk onderzoek n ze kunnen onderkennen dat bij onderzoek naar de invloed van de hoeveelheid licht op de groei van kiemplantjes de temperatuur constant gehouden moet worden.
Deze drie niveaus – algemene regel, achterliggende gedachte, concreet voorbeeld – komen overeen met een driedeling die vaak gebruikt wordt met betrekking tot het praten over natuur en natuurwetenschap, zij het in omgekeerde volgorde: beschrijving, verklaring en generalisatie.
Toegepast op de criteria voor goed onderzoek wordt dat dan de volgende driedeling

  • Beschrijving; betreft uitspraken over specifieke voorwerpen, systemen of fenomenen in termen van hun samenstelling, verplaatsingen en dergelijke, bijvoorbeeld: ‘Deze onderzoeksvraag is te vaag.’
  • Explicitering; betreft uitspraken die een of ander theoretisch model of mechanisme inbrengen om een specifiek fenomeen duidelijk te maken, bijvoorbeeld: ‘De vraag is voor meer dan een uitleg vatbaar, want het begrip ‘hoeveel’ kan op verschillende manieren worden opgevat.’
  • Generalisatie; betreft beschrijvende of expliciterende uitspraken die niet meer gekoppeld zijn aan n specifieke context, maar een algemene regel of wetmatigheid aangeven, bijvoorbeeld: ‘Onderzoeksvragen mogen alleen eenduidige begrippen bevatten.’

In het PDF-bestand hieronder analyseerde Schalk (2006; Schalk e.a. 2013) de gesprekken van acht groepjes leerlingen die met een eigen onderzoek bezig waren en hun docenten. De rol van de docent in de begeleiding bleek cruciaal te zijn om leerlingen te stimuleren de elementen van begrip van bewijs niet alleen op hun eigen onderzoek te laten toepassen maar ze ook in meer gegeneraliseerde zin te verwerven.

Praktijkvoorbeeld lerarenopleiding Archimedes HU

Natuurwetenschappelijk onderzoek; Hoe doe je dat? Hoe leer je dat?
Een werkgroep aan bachelorstudenten van de lerarenopleiding biologie Archimedes HU.
Hieronder staan de powerpointpresentatie en de studentenopdracht.

Referenties

 

ELWIeR en Ecent heten u welkom op deze nieuwe gezamenlijke website