Handboek Natuurkundedidactiek

Handboek Natuurkundedidactiek

5.3 Onderzoeken

Literatuur

Achtergrond

Onderzoeken, ontwerpen en modelleren – Een beschouwing over leren onderzoeken, ontwerpen en modelleren in hun onderlinge samenhang staat in hoofdstuk 13 van het boek Omzien in verwarring (Lijnse, 2014):

  • Lijnse, P.L. (2014). Leren onderzoeken, ontwerpen en modelleren. In P.L. Lijnse, Omzien in verwarring (pp. 487-553). Utrecht: Freudenthal Instituut.

Voor het vak Onderzoek en Ontwerpen (O&O) (zie paragraaf 6.3 in het handboek) is een examenprogramma en een handreiking bij het schoolexamen opgesteld, zowel voor havo als voor vwo. Beide documenten zijn specifiek voor O&O aan de technasia ontwikkeld, maar geven ook aanknopingspunten voor het vormgeven van onderzoeken, ontwerpen en modelleren op niet-technasia.

Vakdidactisch onderzoek – Het Tijdschrift voor Didactiek der β-wetenschappen (TDβ) heeft in 2000 een themanummer uitgebracht over leren onderzoeken en ontwerpen in de exacte vakken:

Kwaliteit van leerlingonderzoek – In het bij de literatuur genoemde proefschrift Werken aan kwaliteitsverbetering van leerlingonderzoek: een studie naar de ontwikkeling en het resultaat van een scholing voor docenten (Smits, 2003) staat een lijst met kennis en vaardigheden en een daaraan gekoppelde lijst van reflectievragen met betrekking tot de kwaliteit van leerlingonderzoek. Deze lijsten zijn te vinden in het stuk hieronder:

Het artikel hieronder gaat in op rubrics, checklists en een overzichtskaart waarmee vwo-leerlingen in de bovenbouw via zelfevaluatie inzicht krijgen in de nauwkeurigheid, betrouwbaarheid en validiteit van (hun) onderzoek.

Lespraktijk – De (sommige al wat oudere) artikelen hieronder geven uiteenlopende voorbeelden van de lespraktijk rond leren onderzoeken.

Sector- en profielwerkstuk – De SLO-website Onderzoek in zes stappen is ontwikkeld om docenten en leerlingen in het vo te helpen bij het stapsgewijs aanleren en toepassen van onderzoeksvaardigheden. Voor leerlingen bevat de website een stappenplan voor zowel bronnenonderzoek, proefondervindelijk onderzoek, ontwerpen en modelleren. De handreiking voor docenten bevat suggesties voor een leerlijn onderzoeksvaardigheden en verschillende instrumenten voor het begeleiden van leerlingen en het beoordelen van onderzoek.

Eén van de deelprojecten van het SLO-project Aansluiting VO-HO focust op algemene, vakoverstijgende bekwaamheden die voor vervolgsucces in hbo en wo nodig zijn. Deze vaardigheden komen onder andere tot uiting in het profielwerkstuk. Gedurende de jaren 2008-2012 heeft SLO vijf profielwerkstukwedstrijden georganiseerd met als doel leerlingen en scholen te inspireren tot ‘meesterlijke’ profielwerkstukken. Aan de hand van de inzendingen wordt in de publicatie hieronder geschetst tot welke prestaties leerlingen bij hun profielwerkstuk kunnen komen en hoe scholen hen daarbij begeleiden. De losse bijlagen bevatten een uitgebreide beschrijving van de werkstukken.

Lespraktijk – Het profielwerkstuk is een relatief ‘nieuw’ onderdeel van het examenprogramma. Het Open Experimenteel Onderzoek (EXO) uit de jaren 80 en 90 van de vorige eeuw kan als voorloper van dit profielwerkstuk worden gezien. Met dat EXO is in het verleden in de natuurkundelessen een jarenlange ervaring opgebouwd. Daarbij is gebleken dat er steeds dezelfde algemene en praktische vragen opduiken, en rond het profielwerkstuk is dat niet veel anders. Hierbij moet overigens worden aangetekend dat het bij het profielwerkstuk inmiddels niet alleen meer gaat om een experimenteel onderzoek, maar dat ook het maken van een technisch ontwerp of een computermodel daarin centraal kunnen staan (zie paragraaf 5.4 en 5.5 van het handboek).

Het nadenken over de vormgeving van het open experimenteel onderzoek leidt tot algemene vragen als:

  • Hoe leer je leerlingen stapsgewijs in de loop van de bovenbouw zelfstandig een experimenteel onderzoek op te zetten?
  • Welke organisatiemodellen zijn er waarmee de doelen efficiënt bereikt kunnen worden?
  • Hoe moet je leerlingen begeleiden in het vinden van een onderzoeksvraag?
  • Kun je als leraar wel snel genoeg zien of een onderzoeksvraag binnen de mogelijkheden ligt, of dat het zoeken naar een antwoord op die vraag al snel vastloopt op allerlei praktische problemen?
  • Hoe kun je de tijd vinden om al die groepen te begeleiden?
  • Hoe moet je zo’n onderzoek beoordelen?

Daarnaast rijzen er ook veel praktische vragen als het gaat om de organisatie van zo’n onderzoek op school, zoals hoe dat moet met de taakverzwaring voor de TOA, waar je de apparatuur vandaan haalt, waar je al die opstellingen laat enzovoort. Dit soort praktische vragen zijn schoolspecifiek, en elke sectie heeft daarvoor inmiddels wel zijn eigen oplossingen gevonden.

De (sommige al wat oudere) artikelen hieronder geven uiteenlopende voorbeelden van de lespraktijk rond het profielwerkstuk en het open experimenteel onderzoek (EXO) als voorloper daarvan.

Lesmaterialen

Onderzoekend leren – De websites van de projecten MASCIL en PRIMAS geven (voorbeelden van) lesactiviteiten voor onderzoekend leren.

Leren onderzoeken – Het stuk hieronder geeft een serie practica en activiteiten voor het leren van diverse aspecten van onderzoek doen. Bij elk onderzoek ligt de nadruk niet op het verzamelen van data, maar op de beantwoording van de vragen na de dataverzameling en op de centrale discussie die in de klas plaatsvindt. Het lesmateriaal is geschikt voor het vwo, maar – met andere accenten – ook voor de havo.

In de artikelen hieronder staan (nog meer) ideeën voor practica in het kader van leren onderzoeken.

Open onderzoek – Het eindpunt van een leerlijn onderzoeken is het sector- of profielwerkstuk. De lange aanloop naar dat eindpunt kan al beginnen in de onderbouw, door leerlingen open onderzoek te laten doen. Eén van de mogelijke benaderingen daarvan is het oefenen op deelaspecten, zoals beschreven in het proefschrift Werken aan kwaliteitsverbetering van leerlingonderzoek: een studie naar de ontwikkeling en het resultaat van een scholing voor docenten (Smits, 2003). Het stuk hieronder geeft een selectie van daarvoor geschikte lesactiviteiten.

Als voorlaatste stap in een dergelijke leerlijn kan een in het kader van het project Bèta Profielen in het Studiehuis (BPS) ontwikkeld mini-profielwerkstuk (mini-PWS) dienst doen. Het eerste stuk hieronder geeft een beeld van de bedoeling en de opzet van zo’n mini-PWS. De links daaronder geven het leerlingen- en docentenmateriaal van het mini-PWS Vallende kegels.

Hulpmiddelen

GLOBE – De in het handboek genoemde poster van de onderzoekscyclus en de webtool zijn te vinden op de website van GLOBE Nederland.

Beoordeling – Een voorbeeld van een redelijk handzaam model voor het beoordelen van werkstukken, presentaties, praktische opdrachten en profielwerkstukken staat in het volgende stuk:

EXO-Logboek – Een hulpmiddel bij de communicatie tussen leraar en leerlingen bij het werken aan een profielwerkstuk in de vorm van een open experimenteel onderzoek is het (al wat oudere, en daardoor hier en daar mogelijk enigszins gedateerde) EXO Logboek (Van Haren, 1992).

  • Van Haren, R. (1992). EXO Logboek. Nijmegen: KUN.

Een enigszins aangepaste versie van dit hulpmiddel is als verder aanpasbaar Word-document te vinden onder de volgende link:

Ondersteuning – Een aantal universiteiten en instellingen bieden ondersteuning aan leerlingen bij de uitvoering van het profielwerkstuk. Een overzicht van het aanbod is te vinden op de website van de regionale VO-HO netwerken (zie paragraaf 7.3 op deze handboekwebsite).

Cursusactiviteiten