Opgaven over momentenwet.

Als docent vind ik het fijn om een verzameling opgaven bij de hand te hebben over een onderwerp. Om een onderwerp te herhalen, als exit ticket, of om te voorkomen dat leerlingen zich bij de deur verzamelen als de les 5 minuten voor de bel dreigt te eindigen.

Bij het onderwerp momenten heeft een opgave vaak een tekening nodig. Minimaal een lijn, een draaipunt en een aantal krachtpijlen. Maar, zo vroeg ik me af, kan dat niet iets beter? Uiteindelijk heb ik een programma gemaakt om een figuur samen te stellen. Als gebruiker kan ik veel dingen instellen. Bijvoorbeeld of ik de massa (in kg) van een blokje wil aangeven of liever het gewicht (in N). Of ik één of twee draaipunten wil hebben. Of ik een kracht wil laten uitoefenen door een veer.

Als docent kan ik nu relatief snel een groot aantal plaatjes maken die ik in PowerPoint kan zetten, waar ik een werkblad van kan maken in Word, of die ik in een digitale leeromgeving kan plaatsen.

De website kan ook gebruikt worden voor leerling activiteiten.

Leerlingen kunnen misschien opgaven maken en die verzamelen in een centraal document. Als ze weten dat er minimaal één opgave uit de verzameling ook in de toets komt weten hoe ze zich kunnen voorbereiden.

Uiteindelijk gaat het hier om eenvoudige plaatjes. Die toevallig digitaal gemaakt worden. Waardoor ineens nieuwe mogelijkheden ontstaan. Probeer het zelf eens! De plaatjes hebben een creative commons licentie (cc-by) en zijn vrij te delen met collega’s.

Link: https://bernardblogt.wordpress.com/torque-images-generator/

“Multitaskende” leerlingen

“Multitaskende” leerlingen zijn meestal niet heel succesvol. Als docent heb je hier dagelijks mee te maken, maar leerlingen lijken zich hier niet goed van bewust. Misschien samen eens kijken naar Paul Kirschner.

Bij de Universiteit van Nederland geeft Paul Kirschner (OU) aan dat mensen niet succesvol kunnen multitaksen. Leerlingen niet uitgezonderd.

Bron: https://www.youtube.com/watch?v=6kf_dkadhzI

Nobelprijswinnaar Carl Wieman (2001, Natuurkunde) beschrijft in het boek “Improving How Universities Teach Science” uitgebreid over wat wel en niet succesvol is bij het leren van “Science”. In zijn lezing in 2016 bij het Lindau Nobel Laureate Meeting over zijn boek vertelt hij over een experiment over de effectiviteit van lezingen:

Carl Wieman (2016). Beeldcitaat van video.

En, precies in de lijn van Paul Kirschner, komt er uit het onderzoek dat het volgen van lezingen en tegelijkertijd aantekeningen maken (optie 1) het minst succesvol is.

Mensen kunnen immers niet succesvol multitasken!

Handboek natuurkundedidactiek

Onlangs (januari 2017) kwam het Handboek natuurkundedidactiek uit (http://www.natuurkundedidactiek.nl/).

Een mooie verzameling onderwerpen waar veel voor mij bekende namen (en ook veel onbekende namen) langskomen als auteur van bepaalde onderdelen.

Voor nu een kort citaat over een onderwerp waarover we op school regelmatig discussie hebben.

“In alle schoolvakken speelt het leren van vakbegrippen en -redeneringen een rol. Volgens de psychologische theorie van het constructivisme -voor zover vakdidactisch relevant- kunnen begrippen en redeneerwijzen niet worden overgedragen van de leraar naar de leerling, maar moeten leerlingen deze kennis zelf ontwikkelen op basis van de al aanwezige kennis (Ausubel, 1968). Ze kunnen daarbij geholpen worden door de leeromgeving die de leraar aanbiedt: informatie en discussies over betekenissen en ervaringen die voor de begrippen van belang zijn.

Uit vakdidactisch onderzoek is bekend dat, als het om begripsontwikkeling gaat, onderwijs minder succesvol is dan wordt gedacht of gehoopt. Leerlingen leren wel de vaktermen te gebruiken, maar de betekenis die ze eraan toekennen verschilt vaak van de geaccepteerde natuurwetenschappelijke betekenis. Dat komt tot uiting in begripsproblemen: veel leerlingen geven heel andere dan de gewenste antwoorden als hen begripsvragen worden voorgelegd. Ze blijken dan vast te houden aan begrippen en redeneringen die voortkomen uit hun alledaagse ervaringen.”

De actieve werkhouding van leerlingen om dit goed voor elkaar te krijgen ontbreekt regelmatig. Met tegenvallende resultaten als gevolg.

Uitleggen (in de ogen van leerlingen)

Leerlingen vinden een uitleg pas een uitleg als iemand anders hun probleem oplost. En leren werkt, volgens mij, zo niet. Als een leerling een vraag stelt komt er meestal eerst een tegenvraag:

Meester 36 snap ik niet?
Wat bedoel je met 36?

Meester vraag 12 snap ik niet?
Wat zegt vraag 12 precies?

Meester als een blokje op de helling ligt hoe kan ik dan uitrekenen wat de versnelling wordt?
Welke gegevens zie je in de opgave?

Meester het lukt me niet om dinsdag het verslag in te leveren.
Wat is nu je voorstel?

Leerlingen vinden het vaak prettig om zaken over te dragen aan de docent. De leerling snapt het niet en de docent moet het oplossen. Liefst met een gedetailleerde uitleg die de leerling dan direct kan overnemen in zijn schrift (als dat al gebeurt).

Onlangs vroeg een collega zich hardop af of leerlingen wel in staat zijn om te gaan met tegenvragen. Hoe regel je dat je leerlingen niet kwijtraakt als je vraagt “En wat denk je zelf?” of iets dergelijks?

 

Onderzoekend leren

Wat is dat eigenlijk: onderzoekend leren? Ik ben opgeleid in de traditie van interesse-georiënteerd natuur- en scheikundeonderwijs (Genseberger, 1997) waarbij leerlingen vooral in situaties gebracht worden waar verbazing op kan treden waarna ze hun waarnemingen verwerken en dat met elkaar kunnen delen. Hieruit komen dan vaak veel vragen en zo wordt het onderwijs dan opgebouwd. Maar onderzoekend leren is een veel voorkomende beschrijving die niet zomaar duidelijk is.

Binnen het vak natuurkunde (en andere vooral bèta vakken) komt onderzoeken vaak voor. Een beker water verwarmen, stroom door een schakeling, … Toch lijkt hier iets anders bedoeld te worden. Het onderzoeken lijkt niet direct gekoppeld te worden aan iets praktisch doen.

Het woord onderzoeken heeft wel iets actiefs, het zal je niet zomaar overkomen. En als we dan kijken naar het leren van leerlingen dan zie ik daar nog wel een punt van zorg. Niet alle leerlingen zijn even actief bezig met de stof. Is onderzoekend leren dan het tot actie bewegen van leerlingen? In de zin van “ga eens wat doen”? Of is er nog meer over te zeggen.

Bij Natuurkunde gebruiken we de Systematische Probleem Aanpak (SPA) en die beschrijft de aanpak ook met woorden die actie vragen (Lezen, Verwoorden, Aanpak, Uitrekenen, Controleren). Alleen doen leerlingen dat meestal niet uit zichzelf.

Het lijkt er op dat onderzoekend leren toch niet gaat over het in beweging krijgen van leerlingen. Als iemand niets doet is het leren toch al beperkt. Onderzoekend leren lijkt zich meer toe te spitsen op het daadwerkelijk aanpakken/onderzoeken van lesmateriaal.

Bouwmans (2010) zegt:

De snelheid waarmee leerlingen zich grote hoeveelheden theorie eigen moeten maken ligt zo hoog dat leerlingen niet de tijd nemen om echt na te denken over waar ze mee bezig zijn.

Wil dat nu zeggen dat leerlingen niet de tijd krijgen danwel nemen om het lesmateriaal te onderzoeken? Of zouden ze het vooral nog wat beter moeten doen?

Mylène (2015) bekijkt het onderzoekend leren ook als een taak van de leerling. Maar geeft ook zichzelf als docent een onderzoekende taak:

My definition of “inquiry” as an educational method: it’s the students’ job to inquire into the material, and while they do that, it’s my job to inquire into their thinking.

Dit klinkt best goed. De leerling onderzoekt de lesstof en de docent onderzoekt het denken van de leerling. En dat is niet eens een makkelijke taak. Leerlingen noteren als het goed is alles wat ze doen in hun schrift en stellen en beantwoorden vragen. Op die manier is het denken van de leerling een beetje te volgen. Maar ook niet echt. Het meedoen (en serieus vragen stellen/beantwoorden) is soms beperkt en levert dan niet zoveel op. Een schrift met alle vragen juist beantwoord geeft weinig inzicht.

Een leerling die een vraag zomaar goed maakt heeft hier niets geleerd. Een vraag die vastloopt, waar extra theorie voor nodig is, waar gegevens bij gezocht moeten worden, … die leveren leerwinst op. Maar die gedachten komen zelden in een schrift te staan.

Mylène vraagt leerlingen om, bij het onderwerp elektriciteit, niet alleen een goed schema, maar ook twee foute schema’s te tekenen en hier bij te schrijven waarom ze niet goed zijn. En ook worden leerlingen uitgedaagd om vragen te stellen over zaken waar ze nog geen antwoord op hebben (“Maakt het uit als de schakelaar aan de andere kant komt te staan?”).

Het stuk van Mylène lezend bedacht ik me dat ik het voor mekaar moet zien te krijgen om meer foute zaken in het schrift te krijgen. Gemaakte fouten met een analyse wat er fout aan is. Een gemaakte fout die onderzocht is 🙂 Onderzoekend leren van fouten. Ofzoiets.

Nu nog bedenken hoe ik dat in de praktijk kan regelen.

Bronnen:

Bouwmans (2010), Peer instruction, Universiteit Enschede, mei 2010

Genseberger, Rupert, 1997,  Interesse-georiënteerd natuur- en scheikundeonderwijs, CD-ß press, Utrecht, 1997

Mylène (2015), http://shiftingphases.com/2015/09/23/inquiry-based-teaching-evolves/, geraadpleegd op 13 oktober 2015.

Groepen leerlingen in een klas

Leerlingen in een klas worden op verschillende momenten op verschillende manieren gegroepeerd. Bij de gymles worden jongens en meisjes apart gehouden (in ieder geval bij het bij het omkleden), bij het plannen van een les wordt het belangrijk waar leerlingen vandaan komen om eventuele voorkennis in te schatten (in mijn 4 havo klas kwamen leerlingen soms uit 3 havo, maar ook uit 3 vwo of 4 vmbo-T, of 4 havo (zittenblijvers) of uit 4 vwo), soms worden leerlingen gegroepeerd op werkhouding, of interesse, of …

Ralf van Griethuijsen constateert dat er grote groepen leerlingen zijn die gedemotiveerd raken in de bètavakken doordat ze niet het lesmateriaal krijgen dat bij hen past (De Ingenieur, april 2015, p3). Van Griethuijsen is op 11 maart 2015 gepromoveerd. Zijn proefschrift gaat over de relatie tussen bètaonderwijs en de interesse van leerlingen in natuurwetenschappen.

De groepen die hij definieert zijn de volgende vier (bij leerlingen van 10-14 jaar):

1. leerlingen die enthousiast zijn over bètawetenschappen en hier alles over willen weten;
2. leerlingen die geïnteresseerd zijn in de activiteiten de gerelateerd zijn aan wetenschap (proefjes doen);
3. leerlingen die niet geïnteresseerd zijn in exacte wetenschappen (of heeft hier zelfs een hekel aan hebben);
4. leerlingen die geen duidelijk idee hebben van wat de natuurwetenschappen nu eigenlijk inhouden.

Van Griethuijsen geeft aan dat we moeten uitkijken voor stereotypering maar ziet dat er in de eerst groep vooral jongens zitten, de derde groep zijn het vooral meisjes.

In de vierde groep zitten zowel jongens als meisjes en bevat bijna de helft van de klas.

Uit zijn onderzoek blijkt dat veel docenten zich richten op leerlingen in groep 1. Leerlingen die toch al geïnteresserd zijn. Docenten voelen vaak de noodzaak om “iedereen op dezelfde manier les te geven” terwijl daar geen duidelijk noodzaak voor is. Deze aanpak zal bij veel leerlingen leiden tot demotivatie wat uiteindelijk een negatief resultaat oplevert. Door leerlingen gedifferentiëerd lesmateriaal te geven kan deze demotivatie verminderen. De ene leerling zoekt theoretische verdieping terwijl een andere leerling een experiment uitvoert.

Van Griethuijsen besluit zijn stukje in De Ingenieur als volgt:

als we willen dat meer jongeren kiezen voor een exacte studie, moeten we ophouden leerlingen te behandelen als een homogene groep.

Als het oplossen van opgaven faalt

Het oplossen van (Natuurkunde) opgaven vraagt een heldere redeneerstijl en vaak ook enige structuur in de zoektocht naar het antwoord. Maar wat is er nu echt aan de hand als het niet lukt om een opgave goed uit te werken? In dit bericht kijk ik naar hoe een leerling geholpen kan worden.

In het boekje “Als de oplossing niet voor de hand ligt” wordt een werkwijze voorgesteld om opgaven systematisch aan te pakken: de Systematische Probleem Aanpak (SPA). We vragen leerlingen om de theorie goed door te nemen, veel te oefenen (alle opgaven te maken) en daarbij gebruik te maken van de Systematische Probleem Aanpak. Voor de meeste leerlingen is dit een effectieve strategie die daadwerkelijk goede resultaten oplevert.

Soms echter doet een leerling alles wat je voorstelt: de leerling let goed op in de les, maakt alle opgaven, werkt netjes en overzichtelijk, … maar scoort toch onder de maat. De frustratie wordt steeds groter en de motivatie van de leerling komt klem te zitten.

Sommige blokkades openbaren zich haast vanzelf. Als het maken van reproductievragen (R)/leervragen niet goed gaat dan moet het leren eerst worden aangepakt. Als het maken van “oefeningen” (opgaven waarbij de strategie bekend is) niet goed lukt dan moet vooral gericht geoefend worden (T1). “Opgaven” (waarbij de strategie nog niet bekend is) vragen echter een andere aanpak (T2 en I). Deze opgaven vragen een onderzoekende houding, er moet gezocht worden naar een manier om -misschien- een antwoord te vinden. Het helpt leerlingen niet om te zeggen “Je moet wat meer inzicht gaan oefenen.” Een diepere analyse is noodzakelijk.

Jennifer Lynn Docktor (2009) heeft hier onderzoek naar gedaan (“Development and Validation of a Physics Problem-Solving Assessment Rubric”). Docktor maakt uiteindelijk een rubric waarmee gemaakte opgaven kunnen worden bestudeerd (Docktor, 2008).

De analyse van Docktor betreft 5 deelgebieden:

1. Effectieve beschrijving
2. Natuurkundige aanpak
3. Specifieke toepassing van Natuurkunde
4. Wiskundige methodes
5. Logische voortgang

Bij de effectieve beschrijving kijkt ze naar hoe leerlingen de gegevens uit de opgaven halen en ordenen, bij de natuurkundige aanpak kijkt ze of leerlingen de juiste natuurkundige begrippen gebruiken. Bij de specifieke toepassing van Natuurkunde kijkt ze of de leerling binnen de gekozen aanpak de juiste keuzes maakt. De wiskundige methodes gaat over het gebruik van de juiste technieken bij het rekenen. En de logische voortgang gaat over de opbouw en samenhang binnen het antwoord.

De zoektocht van de leerling, het zoeken van de juiste weg, het verzamelen van bekende deelopdrachten, enz. wordt op deze manier beoordeeld. Docktor geeft vervolgens per onderdeel een waardering van 5 tot 0 (of geeft aan dat dit onderdeel niet van toepassing is bij de opgave).

Janneke Stam (2015) heeft de rubric vertaald omdat het taalgebruik in het Engels erg specifiek is en voor leerlingen niet goed te gebruiken is. Met de Nederlandse vertaling is het voor leerlingen direct duidelijk wat er bedoeld wordt. Een analyse kan er dan als volgt uitzien (klik op de afbeelding om deze te vergroten):

Bij deze leerling was voor de analyse de gedachte dat de leerling “gewoon meer tijd nodig had” voor een proefwerk. Maar dat was niet specifiek genoeg. Na de (complete) analyse van een proefwerk leek het probleem er meer in te zitten dat het te snel gaan rekenen voor de leerling vertragend werkte. Ook verstoorde het de gedachtengang bij het formuleren van een aanpak. Al rekenend kwamen er steeds meer getallen en formules op papier waardoor het overzicht ontbrak. Deze leerling heeft het volgende proefwerk gemaakt zonder rekenmachine (dus geen enkel antwoord uitgerekend). De leerling had met deze strategie binnen de tijd van alle opgaven een aanpak geformuleerd. En haalde zelfs zonder getallen als antwoord een voldoende.

Janneke bedankt voor de mooie vertaling en fijn dat ik de vertaling op deze weblog mag delen. Naast de vertaalde uitleg is er ook een leeg Word document om de feedback in te kunnen vullen.

Voor mij is deze rubric een waardevol instrument. En ja, het kost best wat tijd om het in te vullen. Niet elke toets voor elke leerling zal op deze manier bekeken kunnen worden. Maar als door de leerling aan alle voorwaarden voldaan is en het oplossen van opgaven faalt nog steeds dan is het de investering meer dan waard.

Als je de rubric een keer gebruikt dan hoor ik graag wat het heeft opgeleverd in de reacties hieronder.

Bronnen

Docktor (2008), Problem Solving Rubric v4.4, http://groups.physics.umn.edu/physed/People/Docktor/talks_papers/PS_RUBRIC_v4.4.pdf

Docktor (2009), Development and Validation of a Physics Problem-Solving Assessment Rubric, http://groups.physics.umn.edu/physed/People/Docktor_dissertation_submitted%20final.pdf

Janneke Stam (2015), Vertaling Rubric, https://www.linkedin.com/in/jmstam692

• Rubric Nederlands met uitleg (.pdf)
• Leeg feedback formulier (.doc)

Excercises and problems

Bij het bericht over de Systematische Probleem Aanpak (SPA) stond een opmerking over het woord “probleem”. Ik noemde SPA eerder wel eens Systematisch Vraagstukken Oplossen (SVO) maar heb daar toen niet voor gekozen omdat het de vindbaarheid niet ten goede zou komen.

 

Maar zoals dat gaat blijft de benaming me bezig houden. Als ik leerlingen iets laat doen dan geef ik dat een naam. Een opdracht, een oefening, een onderzoek, … Maar wat bedoel ik hier nu precies? De vraag blijft terug komen omdat niet alle leerlingen, ondanks de Systematische Probleem Aanpak (SPA), het resultaat halen wat er van ze verwacht wordt. Met deze leerlingen moet een extra stap genomen worden.

Activititen van leerlingen worden op veel verschillende manieren opgedeeld. Leervragen/toepassingsvragen/inzichtvragen, of reproductievragen/toepassingsvragen in bekende context/toepassingsvragen in onbekende context/inzichtvragen (RTTI), of onthouden/begrijpen/integreren/toepassen (OBIT), of … Vroeger maakte ik ook nog een onderscheid tussen herhaling, verbreding en verdieping. Maar dat gaat meer over extra oefening van de stof op een gedifferentieerde manier.

In het boek “The Art and Craft of Problem Solving” van Paul Zeitz wordt nog een andere indeling gemaakt. Paul maakt het verschil tussen “exercises” en “problems”.

An exercise is a question that tests the student’s mastery of a narrowly focused technique, usually one that was recently “covered.” Exercises may be hard or easy, but they are never puzzling, for it is always immediately clear how to proceed. Getting the solution may involve hairy technical work, but the path towards solution is always apparent. In contrast, a problem is a question that cannot be answered immediately. Problems are often open-ended, paradoxical, and sometimes unsolvable, and require investigation before one can come close to a solution. Problems and problem solving are at the heart of mathematics. Research mathematicians do nothing but open-ended problem solving.

Bron:  “The Art and Craft of Problem Solving” van Paul Zeitz

In onderstaande video (met matig geluid) benoemt Paul Zeitz deze opsplisting in de eerste 4 minuten (dit is deel 1 van 2, het geheel duurt 2 uur).

Bron: https://www.youtube.com/watch?v=sopRQupT9nE

De opsplitsing tussen opgaven die je kan oplossen (strategie bekend) en opgaven die onderzoek nodig hebben (strategie onbekend) kan wel eens handzaam zijn als ik leerlingen verder wil helpen. “Excersises” gaan over vaardigheden die geoefend kunnen (en moeten) worden. De leerling weet wat hij of zij moet doen. Maar het lukt nog niet goed. “Problems” zijn opgaven die ondanks de Systematische Probleem Aanpak (SPA) niet tot een goed einde komen.

Hier komt denk ik ook mijn verwarring rondom de naamgeving van de SPA naar voren. Het lijkt een verkeerd vertaald begrip. Een Problem is in het Nederlands niet direct een “probleem”. Maar wat is het dan wel?

Activiteiten van leerlingen krijgen veel verschillende namen. Bijvoorbeeld:

• som
• opgave
• vraag
• vraagstuk
• opdracht
• oefening
• onderzoek
• …

Als ik het onderscheid wil maken tussen opgaven die je kan oplossen (strategie bekend) en opgaven die onderzoek nodig hebben (strategie onbekend) dan moet ik het ook goed benoemen. En vooral consequent.

• Een som voelt meer als iets voor de basisschool (“En nu gaan we sommetjes maken.”)
• Een opdracht voelt als een doe-activiteit (“Teken een grafiek.”)
• Een oefening klinkt als iets bekends dat nog geoefend moet worden.
• Een onderzoek lijkt iets te praktisch
• Een vraag is meer een vraag (“Welke dag is het vandaag?”)
• Een vraagstuk ??? geen idee
• Een opgave lijkt als iets waar je moeite voor moet doen.

En een probleem is meer iets dat je tegenkomt terwijl je bezig bent en dan op moet lossen. Je moet je band plakken maar je krijgt de band niet van de velg. Of je wilt een appeltaart bakken en je bent vergeten boter te kopen.

Kom ik hier eigenlijk tot een vraag:

Hoe kunnen we de woorden excersise en problem het best vertalen?

Met een voorzichtig antwoord:

excersise  –   oefening

problem   –   opgave

Heeft iemand een beter voorstel?

 

Abandon the traditional passive-student lecture

De tweede bel is gegaan. De meeste leerlingen zitten in de klas, sommigen lopen nog rond. Ik zet de waterkoker aan omdat warm water altijd handig is voor proefjes over warmte. En zet ook de pan met water maar op het vuur. Ik sluit de brander aan voor het geval iemand die wil gebruiken. Op een kar staan kratjes met materiaal waarvan ik er paar op tafel zet. De les lijkt niet te willen beginnen. De pauze moet er eerst nog even uit gepraat worden.

Na een paar minuten vraagt een groepje leerlingen of ze proef vijf punt drie mogen doen. En dan gaat het ineens snel. Iedereen realiseert zich dat er iets moet gebeuren. “Waar waren we ook alweer?” Het groepje dat “vijf punt drie” wil doen pakt de spullen uit de krat waar “5.3” opstaat en gaat weer zitten. Ze zitten met hun mobiel in de hand en bekijken de opdracht nog eens goed. Ze hebben het duidelijk niet voorbereid maar gaan toch aan de slag.

Het is een eenvoudig practicum. De dompelaar wordt aangesloten op het lichtnet en verwarmt het water. Door het warme water wordt de lucht in het flesje warm en de lucht zet uit. Het water in de buis wordt door de lucht omlaag gedrukt. Vijf minuten maximaal om te meten als je weet wat je aan het doen bent. Het duurt lang voor ze er uit zijn en willen gaan meten. Ik neem nog even de veiligheidsafspraken door en zet de spanning aan. Het gaat voorspoedig. Het water gaat langzaam omlaag. De buis gaat zelfs bellen blazen. Hi hi. “Iets te ver door gegaan meester”. De dompelaar gaat uit, het water wordt vervangen door koud water, de buis weer gevuld. En nu nog een keer. Deze keer stoppen ze voor de buis leeg is en noteren de gegevens. Het is inmiddels bijna tijd. Nog even wat rekenen.

“Meester hoe weten we hoe warm het water is geworden?”

“Misschien kan je dat meten?”

“Met een thermometer?”

“Ja, dat zou kunnen.”

Boze gezichten. Waarom lag die thermometer er dan niet gewoon bij? Waarom moet die apart gehaald worden? Dan is het tijd om op te ruimen. Volgende les weer verder.

De les erna start het groepje sneller op. Ze weten inmiddels wat ze moeten doen. Opstelling klaargezet, thermometer er bij gepakt. Start gegevens noteren, verwarmen, eindgegevens noteren. Het gaat best snel zo. Ik hoor het gesprek gaan. Het water is 21 cm gezakt. Maar wat kan je daar nu mee? Wat moeten we eigenlijk uitrekenen? We hebben veel te veel variabelen in de formule. Hier kunnen we niets mee.

“Meester, we weten de temperatuur en het volume wordt gevraagd maar wat is de druk?”

“Als je de druk nodig hebt moet je hem meten of zorgen dat hij niet verandert.”

“????”

Hier moet nog wat over worden nagedacht. Totdat blijkt dat de buis met de liniaal los zit en opgetild kan worden zodat de druk gelijk gehouden kan worden aan de luchtdruk buiten het systeem. Hierop volgen wat krachttermen en de opstelling wordt gereed gemaakt voor nog een keer meten.

Nu gaat het beter. De temperatuur wordt gemeten en de druk wordt gelijk gehouden. Het volume wordt groter dus de buis moet steeds wat verder omhoog getrokken worden.

Het einde nadert. Ze kunnen nu twee situaties vergelijken met een verschillende temperatuur en een gelijkblijvende druk. Het volume wordt 24 cm groter. Het duurt nog lang voor de leerlingen er achter komen dat [cm] geen maat is voor een volume. En dat de buisdiameter ook nog gemeten moet worden. Na twee lessen zijn de gegevens eindelijk boven tafel. “De berekening maken we thuis wel”.

De leerlingen zijn 90 minuten bezig geweest met een relatief simpel proefje. En dan komt de vraag of het rendement dan wel groot genoeg is geweest. Kan het niet sneller? Als de leerlingen de proef hadden voorbereid zeker. Maar dan nog hadden ze bepaalde stappen niet vanzelf goed gemaakt. Misschien had ik als docent het beter moeten voordoen. Een soort stappenplan maken waardoor er niets vergeten wordt.

We denken dat de leerlingen uiteindelijk meer leren van “hands-on laboratory experience with concrete physical systems” (1). Misschien wel meer dan bij een voorgekookt practicum. En, misschien, hebben de leerlingen ook geleerd dat je in de les efficiënter werkt als je weet wat je wil gaan doen.

We hebben er voor gekozen om de leerlingen 4V in de 2e periode bij Natuurkunde hun eigen route af te laten leggen. We zijn afgestapt van “the traditional passive-student lecture” (1). De leerlingen maken hun eigen planning en kiezen zelf welke weg ze willen bewandelen. De theorie die van belang is is bekend, er staan practica klaar voor wie wil, er zijn belangrijke opgaven die ze kunnen maken en ook nog oefenopgaven voor het geval het lastig is en alles met antwoorden en uitwerkingen. Alles is online te vinden en kan op een mobiel worden bekeken (op de methode site van de uitgever en http://praktischbezig.nl).

We sturen vooral het proces. We zorgen voor lessen waarin practica gedaan kunnen worden, er is ruimte voor vragen over opgaven in het boek, er is tijd voor overleg tussen leerlingen. Het heeft wel iets weg van een les O&O of NLT waarin leerlingen vooral zelfstandig diepgang moeten zoeken. Voor ons als docent is het vooral hard werken vooraf om er heel relaxed bij te kunnen lopen tijdens de les.

Bron:

(1) Hake, R.R. 2004. “The Arons Advocated Method,” submitted to the American Journal of Physics on 24 April 2004, waarin Richard Hake de werkwijze van Arnold Arons toelicht.

Onzekerheidstolerantie

Natuurkundejuf wees mij onlangs op het begrip “onzekerheidstolerantie” in relatie met de motivatie van leerlingen. Onzekerheidstolerantie geeft aan in hoeverre iemand kan en wil omgaan met onzekerheden. Onzekerheidstolerantie is geen duidelijke persoonseigenschap maar kan verschillen afhankelijk van het onderwerp waar het over gaat en lijkt ook deels cultureel bepaald te zijn. Is iemands onzekerheidstolerantie laag dan vermijdt deze persoon situaties die onbekend zijn. Met een lage onzekerheidstolerantie is er weinig bereidheid om te experimenteren, is innovatie lastig te realiseren en worden situaties al snel als bedreigend ervaren. Natuurkundigen hebben over het algemeen een hoge onzekerheidstolerantie. Niets is bekend. Alles is interessant. Leerlingen hebben die hoge onzekerheidstolerantie vaak (nog) niet.

Leerlingen met een lage onzekerheidstolerantie kunnen niet goed tegen open leeropdrachten. Deze leerlingen willen het liefst werken in een vaste structuur met duidelijke antwoorden.

Leerlingen met een hoge onzekerheidstolerantie werken goed in open leersituaties en vinden het niet erg als een docent niet direct een antwoord weet of geeft.

Het verschilt per vak of het nodig is om de onzekerheidstolerantie te vergroten.

Hoe openbaart een (te) lage onzekerheidstolerantie zich dan bij leerlingen?

• Leerlingen zoeken direct bij aanvang van een eenvoudige toepassingsopgave contact met andere leerlingen.
• Leerlingen protesteren snel “dat er niet wordt uitgelegd”.
• Leerlingen lopen snel vast bij practica (zelfs bij “kookboek practica”).
• Leerlingen willen huiswerk herhaaldelijk, en heel precies, op krijgen.
• Leerlingen kunnen moeilijk meepraten in een klassegesprek over conceptvragen (conceptcartoons, conceptvragen, ranking tasks, …)

En is er ook wat aan te doen? Hoewel onzekerheidstolerantie geen pure persoonseigenschap is heeft de ene leerling er wel meer last van dan de andere. Bij lessen Natuurkunde zie ik in de bovenbouw leerlingen die alles oppakken als een grote puzzel die “even” moet worden opgelost. Er onstaan dan levendige discussies die allerlei facetten rondom het probleem laten passeren. Vooral in het gesprek zie je dat leerlingen ook soepel omgaan met “domme” opmerkingen. Ze zeggen wat er in het hoofd opkomt om vervolgens te bedenken dat het een vreemde gedachte was. Of toch niet? In een klas kan een (te) lage onzekerheidstolerantie bij sommige leerlingen gaan opvallen. Deze leerlingen kunnen dan niet goed meer meekomen in de klas. Op dat moment is het goed om onzekerheidtolerantie gewoon eens te bespreken in de klas zodat leerlingen zich er van bewust worden. Ze ervaren het nog wel maar weten dat het iets is waar ze nog doorheen moeten. Als docent kan je wel voorkomen dat leerlingen in ongemakkelijke situaties terecht komen, maar dat is uitdrukkelijk geen oplossing. Leerlingen moeten hun onzekerheidtolerantie zien op te schroeven. En dat moeten ze vooral zelf doen.

Wat kan een docent doen om de onzekerheidstolerantie bij leerlingen te vergroten?

• Leerlingen regelmatig uitdagen in open leersituaties.
• Leerlingen stimuleren om gedachten uit te spreken.
• Leerlingen stimuleren om fouten te maken (fouten maken betekent dat er geleerd wordt, alles wat je in één keer goed doet wist je blijkbaar al).
• Leerlingen laten reflecteren op gemaakte fouten (wat haal ik hier uit voor een volgende keer).
• Leerlingen een toenemende vrijheid geven.

Als een lage onzekerheidtolerantie niet wordt aangepakt dan krijgt een leerling hier steeds meer last van. Het wordt moeilijker om zelfs eenvoudige stappen te zetten. Examens hebben per definitie alleen maar opgaven die nieuw zijn en leerlingen die er tegenop zien om hier aan te beginnen krijgen het examen dan niet (op tijd) af. Het aanpakken van een te lage onzekerheidstolerantie is effectief omdat bij leerlingen die steeds vastlopen in het verwerken van opgaven de motivatie vaak verrassend snel afneemt.