Introductie

Dit hoofdstuk is gepubliceerd bij de NVOX als: Practicum, wat hebben we (ervan) geleerd? Pols et al., 2024

Inleiding¶

Ze zei: Je leert meestal niet zoveel van practicum omdat de doelen niet duidelijk zijn, en omdat je voortdurend bezig bent met apparatuur te snappen, waardoor je verder nergens aan toe komt. Vaak zijn er van die werkbladen bij die moeten worden ingevuld, daarbij schrijven leerlingen massaal van elkaar over, of ze schrijven niks op, of ze schrijven op wat er gebeurt, maar snappen niet waarom het gebeurt. Bijvoorbeeld: ‘de kleur verandert van geel naar blauw’. Het kan er ook aan liggen dat de vragen op zo’n blad niet goed zijn. Je zou moeten vragen waarom iets gebeurt, maar dat is dan meestal weer te moeilijk.

Deze uitspraken hadden in 1994 gedaan kunnen zijn, maar ervaren docenten weten: ze had dit ook vorige maand kunnen zeggen. Als dit illustratief is voor wat er in de klas gebeurt – en geleerd wordt, waar(om) gaat het dan mis? Hoe kunnen we de leeropbrengst van practica vergroten? Wat is er in die dertig jaar geleerd en ontwikkeld?

Leerdoelen¶

Je leert meestal niet zoveel van practicum omdat de doelen niet duidelijk zijn
De hoofddoelen van practica in het oorspronkelijke artikel luidden, samengevat:

1. Ondersteunen van theoretisch begrip (door ontdekken en/of verifiëren van verbanden).
2. Leren onderzoeken (onderzoeksvaardigheden ontwikkelen door toepassen daarvan in experimenten).
3. Leren gebruiken van meetinstrumenten en practicum technieken.
4. Motiveren van leerlingen.
5. Betekenis laten zien van ‘experimentele’ wetenschap.

Latere onderzoeken bevestigen deze doelen keer op keer. Echter, nog te vaak worden die doelen door docenten niet doelbewust gekozen of helder onderscheiden, worden ze aan de leerlingen ook niet duidelijk gemaakt, en kunnen ze op basis van alleen de opgegeven taken ook niet bereikt worden. Voor zulke practica geldt dat leerlingen er de genoemde doelen niet beter mee bereiken dan met andere werkwijzen. Er is een goed doordachte aanpak nodig wil het practicum effectief zijn. De geciteerde leerling-uitspraken wijzen daar ook op.

Buning en van den Berg lieten al zien dat bij ieder van de eerste drie doelen een eigen type practicum hoort (begripspractica, onderzoekspractica, instrumentpractica), terwijl de resterende twee altijd aandacht verdienen. In later werk, bijvoorbeeld Abrahams & Millar (2008), wordt verder benadrukt dat onderscheid tussen die typen practica belangrijk is en dat er niet teveel doelen tegelijk nagestreefd moeten worden.

Naast het type practicum is ook de openheid daarvan een belangrijke ontwerpkeuze (zie bijvoorbeeld Banchi & Bell (2008)). Om een specifiek doel (vooral 1 & 3) te bereiken wordt veelal een ‘gesloten’ practicum gekozen: leerlingen volgen (gedachteloos) een recept, met als voordeel dat ze ongeveer in hetzelfde tempo met relatief weinig hulp, op controleerbare wijze het practicum volgen met gewenste meetresultaten. Leerdoel 2 vraagt echter dat ze zelf keuzes maken (en verantwoorden), maar in een volledig ‘open’ practicum verdwalen leerlingen met weinig onderzoekservaring. Ze lopen vast, weten niet wat ze moeten doen en raken gedesillusioneerd. Een geleidelijke opbouw is dan ook noodzakelijk (zie verderop).

Apparatuurpracticum¶

Omdat je voortdurend bezig bent met apparatuur te snappen, kom je verder nergens aan toe
Leerdoel 3 omvat wat leerlingen moeten leren om de opstelling aan de praat te krijgen en die, inclusief meetinstrumenten en -technieken, te kunnen snappen. Wil je voorkomen dat de meeste contacttijd daaraan opgaat, gebruik dan het apparatuurpracticum waarin leerlingen door voorgeschreven instructies (geen nieuwe vakinhoud of eigen onderzoeksopzet) te volgen de apparatuur en werkwijze leren kennen. Korte activiteiten, in bijvoorbeeld de laatste 15 minuten van de les, zijn uitermate geschikt. In het eigenlijke practicum kun je leerlingen dan snel herinneren aan hoe ze ook weer een veerbalans kalibreren, titreren of een ampèremeter aansluiten.

Werkbladen¶

Vaak zijn er van die werkbladen bij die moeten worden ingevuld
Werkbladen zijn een onmisbaar hulpmiddel om leerlingen (min of meer) zelfstandig te laten werken. Inhoud en vorm van het werkblad moeten dan wel zorgvuldig bij het vooraf gekozen practicumdoel passen. Als alternatief ontwikkelde Pols (2019) de Scientific Graphic Organiser (SGO), zie Figure 1. Op de voorkant staan de onderzoeksvraag, theorie, specificatie van grootheden en materialen, de opstelling en de geplande procedure, op de achterkant de observaties, grafieken, analyse en interpretatie, discussie en conclusie(s). Net als een werkblad helpt de SGO bij het voorbereiden, uitvoeren en verslagleggen van het practicum. Je kunt met de SGO gemakkelijk vorm en inhoud van een practicum geschikt maken voor ontwikkeling van een gekozen leerdoel en gesloten practica gedeeltelijk open maken, zie het kader. Het vaste format van de SGO geeft leerling en docent direct overzicht over de voortgang. Daarnaast levert de SGO tijd op door in de klas ‘fast feedback’ (vd Berg & Westbroek, 2014; Schalk & vd Berg, 2019) te ondersteunen, en het nakijkwerk achteraf te verlichten.

Onderzoeksvaardigheden¶

Ze schrijven op wat er gebeurt maar snappen niet waarom het gebeurt. Bijvoorbeeld: 'de kleur verandert van geel naar blauw.
De uitspraak bevat een typische leerlingconclusie: leerlingen herhalen ‘slechts’ de resultaten zonder te zoeken naar een hoger abstractieniveau (zie o.a. Pols et al. (2021)). Niet heel vreemd, vaak weten ze nog niet dat ze de meest verstrekkende, informatieve conclusie moeten trekken die mogelijk is op basis van de verzamelde data. In onderzoekspractica zal het wetenschappelijk doel van onderzoeken centraal moeten staan, naast het ontwikkelen van kennis en kunde om een betrouwbaar en valide onderzoek op te zetten en uit te voeren. Het is van belang dat leerlingen leren door zelf doen: eigen keuzes maken, deze evalueren en te verbeteren. Die te ontwikkelen vaardigheden zijn door van den Berg en Buning samengevat en later verder uitgewerkt in bijvoorbeeld Pols et al. (2022) (zie ook toetsing).

Pols et al. (2023) laten zien dat leerlingen met een beter begrip van het (wetenschappelijk) doel van experimenten gerichter aan de slag gaan tijdens dat practicum. Dat begrip, en een stevige basis in de onderzoeksvaardigheden, lijkt een randvoorwaarde voor effectieve(re) practica. Maar leerlingen leren onderzoeken, ze zelf laten nadenken, keuzes maken, en nagaan of dat al dan niet goede keuzes waren, kost onvermijdelijk (veel) tijd in de les. Die investeringen betalen zich echter wel terug wanneer de leeropbrengst van practica vergroot wordt.

In onderzoekspractica mag ‘begrijpen wat er gebeurt’ geen probleem zijn, het gaat dan om te leren onderzoeken ‘hoe, precies?’ Maar in een begripspracticum kan ‘begrijpen wat er gebeurt’ aanvankelijk wel een probleem zijn, en het doel is dan om dat wat er gebeurt te begrijpen. De te ontwikkelen nieuwe begrippen en/of verbanden geven daar dan uitdrukking aan. Daarbij moeten de onderzoeksmethoden en dataverwerking dus niet in de weg zitten, die moeten zo helder en eenduidig mogelijk zijn.

Verslaglegging¶

Daarbij schrijven leerlingen massaal van elkaar over, of ze schrijven niks op
In de wetenschap is er (bijna) geen grotere zonde dan data fingeren (frauderen) of het werk van anderen presenteren als dat van jezelf (plagiëren). Als leerlingen daartoe overgaan, is er iets vreselijk misgegaan – op zijn minst in wat leerlingen denken dat er van hen verwacht wordt: Het practicum dient immers een afspiegeling te zijn van wat wetenschappelijk onderzoek is en hoe kennis tot stand komt. Ook hier speelt de docent een cruciale rol.

Een belangrijke vraag is of een schriftelijk verslag wel past bij wat je wilt bereiken met het practicum. Na gaan of leerlingen gedaan hebben wat ze moesten doen, en geleerd hebben wat ze moesten leren kan ook met een centrale discussie waarbij de verzamelde data op het digitale schoolbord staan. Dit werkt helemaal goed wanneer elke groep een net iets andere opdracht heeft gekregen door een enkele eigenschap (bijvoorbeeld de weerstandswaarde) te veranderen, of de invloed van een andere variabele te onderzoeken (Pols, 2020). Doordat leerlingen slechts een subset van metingen verzamelen, ontstaat er tijd en ruimte voor de belangrijke centrale discussie waarin duidelijk wordt wat ze geleerd hebben.

Een andere manier is leerlingen laten werken met wisbordjes (vd Berg & Slooten, 2022), waarop leerlingen van alles kunnen bijhouden: meetresultaten, diagrammen, conclusies, kritische opmerkingen, et cetera. De mogelijkheid om uit te vegen en verbeteren verlaagt voor leerlingen de drempel om zich te uiten, wat de interactie tussen leerlingen (en met de docent) sterk vereenvoudigt.

Al dan niet in combinatie met de SGO maken wisbordjes monitoren van voortgang tijdens practica, fast-feedback geven, evalueren van keuzes in de methode en bespreken van de bevindingen gemakkelijk en efficiënt.

Begeleiding¶

Het kan er ook aan liggen dat de vragen op zo’n blad niet goed zijn.
Practicumontwerp vraagt aandacht voor zowel uit te voeren taken als te bieden begeleiding. De ‘predict, explain, observe explain’ aanpak (zie bijvoorbeeld Frederik et al. (2023)) biedt een vorm van ondersteuning waarin leerlingen eerst, onderbouwd, hun eigen verwachtingen formuleren (predict, explain). Vervolgens worden de waarnemingen uitgevoerd (observe), expliciet gemaakt en vergeleken (want niet iedereen ziet altijd hetzelfde). Vooral als de waarnemingen niet met de verwachtingen overeenkomen valt er wat te verklaren (explain) en te leren. Deze aanpak is het meest effectief als leerlingen verwachtingen hebben die niet passen bij de waarnemingen en tevens beschikken over de kennis waarmee ze, met enige moeite, het probleem wel op kunnen lossen. Zelf het probleem oplossen door bestaande kennis toe te passen in een nieuwe situatie leidt tot beter leren dan die oplossing van de docent horen. Zowel in de voorbereiding als in de gezamenlijke bespreking van de resultaten kun je met concept cartoons (Figure 3) leerlingen uitnodigen hun ideeën vorm te geven en hun gedachten te formuleren.

Als docent kun je verder de leerlingen ondersteunen door actief vragen te stellen, zoals

• ‘wat doe je?’,
• ‘waarom op die manier?’,
• ‘kan dat ook anders?’

gericht op leren onderzoeken, en

• ‘wat zie je?’, ‘wat betekent dat?’,
• ‘wat leer je daarvan?’

gericht op begripsontwikkeling. Deze vragen laten leerlingen, in essentie, heen-en-weer-denken tussen de wereld van denkbeelden en ideeën (de wereld van de (bekende) natuurwetenschappelijke wetten en theorieën) en de wereld van dingen en observaties (van den Berg, 2012).

Conclusie¶

Je zou moeten vragen waarom iets gebeurt, maar dat is dan meestal weer te moeilijk.
Nog te vaak moeten leerlingen met onbekende apparatuur, data (vol ruis) verzamelen, daar betekenis aan geven, verbinden met (bekend veronderstelde) theorie uit het boek, en tegelijkertijd samenwerken met een niet zelfgekozen partner… Het practicum bevat daarmee (te) veel hindernissen om effectief te leren. Opnieuw is de boodschap: om practica leerza(a)m(er) te maken, kies een helder onderwijsdoel en richt het doen en denken van de leerlingen op het bereiken daarvan. De bovenstaande tekst biedt volop mogelijkheden om practica te (her)ontwerpen op basis van de richtlijnen reeds in 1994 gegeven.