Kennisgebieden als focus van begeleiding bij onderzoekend leren

Auteur: Martina van Uum, Roald Verhoeff en Marieke Peeters

Bij het onderzoekend leren stellen leerlingen zelf een onderzoeksvraag op en beantwoorden deze via een eigen onderzoek. Leerkrachten in het primair onderwijs vinden het soms lastig om deze open wijze van leren te begeleiden en kunnen daarbij ondersteuning gebruiken. Het onderzoek van Martina van Uum speelt hier op in. Ze ontwikkelde een pedagogisch-didactisch raamwerk waarmee leerkrachten hun leerlingen kunnen begeleiden tijdens de verschillende fasen van onderzoekend leren, zoals het opzetten en uitvoeren van onderzoek, het concluderen en het presenteren van de uitkomsten. Het raamwerk maakt onderscheid tussen vier kennisgebieden: conceptuele, procedurele en sociale kennis en kennis van wetenschap. Door aandacht te besteden aan deze kennisgebieden kunnen leerkrachten het leerproces van hun leerlingen ondersteunen.

Fast and frugal heuristics (vuistregels)

  • Stel kennisgebieden centraal bij het onderzoekend leren: concepten, procedures, sociale kennis en kennis van wetenschap (zie inhoud en opbrengsten van het onderzoek: theoretisch kader). Maak in elke fase van het onderzoekend leren een keuze in deze kennisgebieden en focus daarop bij het begeleiden van leerlingen.
  • Begeleid in de introductiefase van het onderzoekend leren vooral het kennismaken met wetenschap. Zorg er tijdens de verkenningsfase voor dat de leerlingen voldoende conceptuele kennis opdoen over het onderzoeksthema van hun project. Als leerlingen hun eigen onderzoek opzetten, uitvoeren en conclusies trekken, begeleid dan primair op onderzoeksprocedures. Besteed daarnaast aandacht aan het samenwerken in een onderzoeksgroepje en laat leerlingen rekening houden met hun publiek bij het presenteren (sociale kennisgebied). Zorg ervoor dat leerlingen na afloop van hun onderzoek verschil kunnen maken tussen de resultaten, conclusies en hun (eigen) meningen (kennis van wetenschap). Tot slot, leg verbindingen tussen alle kennisgebieden tijdens de verdiepings-/verbredingsfase via het bespreken van een maatschappelijke context of maak gerichte keuzes om bepaalde onderdelen van het onderzoeksproces te oefenen waar leerlingen nog moeite mee hebben.

Wat is er belangrijk voor een opleider?

Met behulp van het pedagogisch-didactisch raamwerk kan een opleider zowel de fasen van het onderzoekend leren aan leerkrachten in opleiding kenbaar maken als de kennisgebieden die belangrijk zijn bij het begeleiden van leerlingen. Door tijdens de opleiding en in de praktijk te oefenen met de focus op kennisgebieden tijdens de fasen van het onderzoekend leren, zullen leerkrachten in opleiding beter in staat zijn om leerdoelen te formuleren waarmee ze richting kunnen geven aan het leerproces van de leerlingen dat relatief open is binnen onderzoekend leren.

Wat kan een docent eraan hebben?

Leerkrachten in het primair onderwijs en docenten in het voortgezet onderwijs kunnen het pedagogisch-didactisch raamwerk gebruiken om binnen de verschillende fasen van het onderzoekend leren accent te leggen op een kennisgebied (conceptuele, procedurele en sociale kennis, en kennis van wetenschap) bij het begeleiden van hun leerlingen. Binnen het relatief open karakter van onderzoekend leren kunnen zij op deze manier richting geven aan het leerproces van hun leerlingen.

Inhoud en opbrengst van het onderzoek: theoretisch kader

Maatschappelijk belang

Tijdens het onderzoekend leren doen leerlingen 21e eeuwse vaardigheden op, zoals kritisch denken (Lai & Viering, 2012). Ze breiden hun conceptuele kennis en kennis van wetenschap uit, werken met elkaar samen en leren hoe ze antwoord kunnen vinden op hun eigen onderzoeksvragen (Furtak, Seidel, Iverson, & Briggs, 2012). Het onderzoekend leren laat leerkrachten en hun leerlingen kennismaken met wetenschap en technologie, waarmee het kiezen van een bètaprofiel en –opleiding wordt gestimuleerd (zie ook het Techniekpact 2020, 2013).

Kennisdomeinen

In onze aanpak ondersteunen we het leren binnen vier kennisgebieden: concepten, procedures, sociale kennis en kennis van wetenschap (Duschl, 2008; Furtak et al., 2012). Bij conceptuele kennisontwikkeling gaat het bijvoorbeeld om begrip van wat zwaartekracht is. Het kunnen opstellen van een goede onderzoeksvraag hoort bij procedurele kennis. Kennis van wetenschap, ook wel metakennis genoemd, gaat over wat wetenschap is en hoe wetenschappelijke kennis tot stand komt. Hierbij kan bijvoorbeeld gedacht worden aan de vraag hoeveel proefpersonen nodig zijn in een onderzoek om de onderzoeksvraag betrouwbaar te kunnen beantwoorden. Tot slot is het samenwerken en met elkaar communiceren over het onderzoek deel van het sociale kennisgebied.

Fasen van onderzoekend leren

Het onderzoekend leren kan verdeeld worden in verschillende stappen of fasen: introductie, verkennen, opzetten onderzoek, uitvoeren onderzoek, concluderen, presenteren en verdiepen/verbreden (Van Graft & Kemmers, 2007). Deze fasen zijn vergelijkbaar met die van Pedaste et al. (2015), maar bestaan uit zeven onderzoeksfasen in plaats van vijf.

Hypothese

Vanuit eerdere praktijkervaringen binnen het Wetenschapsknooppunt Radboud Universiteit (WKRU) verwachtten we dat leerkrachten zelf al accenten leggen op kennisgebieden tijdens het begeleiden van het onderzoekend leren en dat deze accenten verschuiven in de verschillende onderzoeksfasen. Dit onderzoek tracht te achterhalen hoe leerlingen het onderzoeksproces optimaal kunnen doorlopen door per onderzoeksfase een specifiek kennisgebied centraal te stellen. Op basis van succesvolle combinaties van onderzoeksfasen en kennisgebieden is een pedagogisch-didactisch raamwerk ontwikkeld waarmee leerkrachten hun leerlingen kunnen begeleiden tijdens het onderzoekend leren.

Inhoud en opbrengst van het onderzoek: het onderzoek

Onderzoeksopzet

Hoofdvraag

Hoe kunnen leerkrachten in het primair onderwijs hun leerlingen optimaal ondersteunen tijdens het onderzoekend leren?

Onderzoeksmethoden

Het WKRU ontwikkelt activiteiten over onderzoekend leren voor het primair onderwijs en de eerste leerjaren van het voortgezet onderwijs. Zo werken onderzoekers in projectteams samen met leerkrachten, studenten en opleiders van de pabo om onderzoek van de Radboud Universiteit te vertalen naar lesmodules voor het primair onderwijs. Belangrijke concepten uit het onderzoek en specifieke onderzoeksmethoden die kenmerkend zijn voor het wetenschapsdomein komen aan bod. Leerkrachten krijgen tijdens het bespreken van de didactiek van het onderzoekend leren handvatten aangereikt waarmee ze leerlingen tijdens hun onderzoeksproces kunnen begeleiden. Vervolgens voeren deze leerkrachten de gezamenlijk ontwikkelde lesmodules uit met hun leerlingen van ongeveer 10–12 jaar oud (zie http://www.ru.nl/wetenschapsknooppunt/materialen/filmpjes/ en http://www.ru.nl/wetenschapsknooppunt/materialen/boek/ voor video’s en boeken over deze lesmodules).

Binnen dit onderzoek zijn zeven lesmodules van het WKRU ontwikkeld en getest. De modules bestonden uit 5 tot 10 lessen en gingen dieper in op thema’s als ‘DNA en erfelijkheid’, ‘Waarnemen en Bewegen’ en ‘Angst’. De lessen werden op video opgenomen en tijdens iedere onderzoeksfase werd geanalyseerd aan welk kennisgebied de leerkracht of leerlingen aandacht besteedde en op welke manier. Een voorbeeld is een fragment in de fase ‘opzetten onderzoek’ waarin een groepje leerlingen een onderzoeksvraag opstelt (kennisgebied: procedures). Vervolgens is beoordeeld welke interventies van de leerkracht bijdroegen aan het begrip van de leerlingen en of de leerlingen daarna verder konden werken aan hun onderzoek. Een leerkracht gaf bijvoorbeeld een tip om de tekst op een PowerPoint dia aan te passen ter verduidelijking van het onderzoek (onderzoeksfase: presenteren). De leerlingen pasten vervolgens hun presentatie aan en verwerkten daarin de tip van de leerkracht om zo een duidelijkere presentatie aan hun publiek te kunnen geven (kennisgebied: sociaal). Na het analyseren van alle afzonderlijke lesmodules zijn de resultaten onderling vergeleken.

Resultaten: het onderzoekend leerproces in een notendop

Met het onderzoek hebben we meer inzicht verkregen in hoe het onderscheiden van onderzoeksfasen en kennisdomeinen leerkrachten kan helpen bij het begeleiden van het onderzoekend leren (Van Uum, Verhoeff, & Peeters, 2016).

Tijdens de introductiefase introduceerden de leerkrachten het thema en bespraken met leerlingen de onderzoeksfasen die echte onderzoekers ook doorlopen tijdens hun onderzoek (kennisgebied: wetenschap). In de lesmodules werd daarbij gebruik gemaakt van een poster van het WKRU met daarop afgebeeld de zeven fasen van onderzoekend leren. Zo hadden de leerlingen een overzicht waarbij ze iedere activiteit of stap konden plaatsen in het gehele onderzoeksproces.

In de verkenningsfase voorafgaand aan het onderzoek werd de basis gelegd voor het zelf kunnen formuleren van een ‘inhoudelijke’ onderzoeksvraag die zowel aansluit bij het onderzoeksthema als de eigen interesses. Hiertoe lag de nadruk op conceptuele ontwikkeling om leerlingen binnen het onderzoeksthema betekenisvolle vragen te kunnen laten formuleren. Het verkennen vond plaats via het doorlopen van een activiteitencircuit over het thema van het project (tekenen, toneelstukje, knutselen, schrijven etc.), door filmpjes te bekijken over het thema, en/of via het bespreken van informatie op een PowerPoint. Vervolgens werden de leerlingen gevraagd om onderscheid te maken tussen wat ze al wisten over het thema en welke vragen er nog overbleven. Deze dienden als basis voor hun onderzoeksvragen in de volgende fase van onderzoekend leren.

Tijdens het opzetten van hun onderzoek ondersteunden de leerkrachten hun leerlingen op drie kennisgebieden. Bij het opstellen van een onderzoeksvraag bespraken de leerkrachten een procedure om de onderzoeksvraag te beoordelen en te verbeteren aan de hand van verschillende criteria, zoals ‘is de vraag specifiek’. De kennis over wetenschap werd vergroot door met leerlingen na te gaan hoeveel proefpersonen en metingen er nodig zijn om hun onderzoeksvraag te beantwoorden. Via het bespreken hoe leerlingen met elkaar konden samenwerken en overleggen in hun onderzoeksgroepje, breidden zij hun sociale kennis uit. Met behulp van deze ondersteuning waren leerlingen in staat om hun onderzoeksvraag te formuleren, een onderzoek op te zetten en daarbij met elkaar samen te werken.

Leerlingen voerden het onderzoek grotendeels zelfstandig in hun onderzoeksgroepjes uit. Ze hadden slechts ondersteuning nodig bij het nauwkeurig meten van hun bevindingen. Ze moesten bijvoorbeeld gewezen worden op het gebruik van meetinstrumenten, zoals een weegschaal om gewicht te meten in plaats van het te schatten. Verder was er aandacht nodig voor het netjes noteren van de resultaten, zodat deze ook in een later stadium nog begrepen werden (kennisgebied: procedures).

Nadat de leerlingen het onderzoek hadden uitgevoerd, besteedden de leerkrachten in de conclusiefase aandacht aan het concluderen door resultaten te verbinden met de onderzoeksvraag (kennisgebied: procedures). Daarnaast stimuleerden ze leerlingen om na te denken over waarom de resultaten gevonden waren en of leerlingen het onderzoek een volgende keer anders zouden uitvoeren (kennisgebied: wetenschap).

Vervolgens werden de leerlingen gevraagd om een presentatie over hun onderzoek voor te bereiden en te geven. Daarbij gaven de leerkrachten tips over hoe de leerlingen de tekst op hun PowerPoint duidelijker konden opschrijven, zodat het publiek hun presentaties goed kon begrijpen (kennisgebied: sociaal).

Tot slot, in de fase verdiepen/verbreden brachten sommige leerkrachten met hun leerlingen een bezoek aan de universiteit. De kennis van leerlingen werd verder verdiept en verbreed doordat onderzoekers over hun werk vertelden, de leerlingen de onderzoeksapparatuur mochten bekijken en hun eigen onderzoeken bespraken met de onderzoekers.

Conclusies

Op basis van de resultaten van de zeven lesmodules is een pedagogisch-didactisch raamwerk ontwikkeld. In het raamwerk is per onderzoeksfase aangegeven op welk(e) kennisgebied(en) leerlingen minimaal ondersteuning nodig hebben om de fasen van het onderzoekend leren goed te kunnen doorlopen. Bij elke combinatie van onderzoeksfase en kennisgebied staan acties van de leerkracht vermeld en welke doelen daar vervolgens mee behaald kunnen worden bij de leerlingen.

Fase Kennisgebied Wat doet de leerkracht? Lesdoelen gericht op leerlingen
1 Introductie Wetenschap Leerlingen enthousiasmeren via een inspirerende activiteit gekoppeld aan het thema van het project. Met leerlingen onderzoeksfasen bespreken die echte onderzoekers ook in hun onderzoek doorlopen. Enthousiast worden over het project en begrijpen dat ze op dezelfde wijze een onderzoeksproces gaan doorlopen als echte onderzoekers.
2 Verkenning Concept Vragen stellen om voorkennis te achterhalen. Ontwikkelen van begrip door concepten te vergelijken met alledaagse contexten en tijdens praktische activiteiten leerlingen te vragen wat ze van de activiteit leren. Begrip ontwikkelen over concepten binnen het thema van het project en verschil maken tussen wat leerlingen al weten en wat ze nog te weten willen komen door onderzoek te doen.
3 Opzetten onderzoek Procedure Criteria aanreiken voor het formuleren van een goede onderzoeksvraag: past de vraag bij het thema, is het geen opzoekvraag, kun je er iets van leren, is het echt één vraag, is de vraag precies, en is de vraag door ons uit te voeren? Een onderzoeksvraag kunnen opstellen en aanpassen om te voldoen aan criteria van een goede onderzoeksvraag.
Wetenschap Het opzetten van een onderzoek bespreken waarbij het belang van voldoende proefpersonen of metingen aan bod komt en het doen van een ‘eerlijk onderzoek’ waarbij slechts één variabele tegelijk verandert, zodat je na afloop van het onderzoek kunt zeggen of die variabele verschil maakte. Beslissingen nemen over de hoeveelheid deelnemers en metingen in het onderzoek en een eerlijk onderzoek opzetten.
Sociaal Het samenwerken van leerlingen stimuleren door ze verschillende rollen te laten verdelen in hun onderzoeksgroepje (voorzitter, notulist, planner en controleur). Samenwerken door hun rol binnen het onderzoeksgroepje goed uit te voeren.
4 Uitvoeren onderzoek Procedure Vragen stellen en bespreken hoe je precies kunt meten via het gebruik van instrumenten, zoals een weegschaal of meetlint, en hoe je resultaten georganiseerd kunt vastleggen in een tabel of overzicht. Precies meten en de resultaten duidelijk opschrijven tijdens het uitvoeren van het onderzoek.
5 Concluderen Procedure Bespreken hoe je een conclusie kunt trekken door de belangrijkste resultaten te selecteren om daarmee de onderzoeksvraag te beantwoorden. Het trekken van een conclusie door de belangrijkste resultaten te selecteren om daarmee de onderzoeksvraag te beantwoorden.
Wetenschap Het verschil benadrukken tussen resultaten, conclusies en (eigen) meningen. Verschil maken tussen onderzoeksresultaten, conclusies en (eigen) meningen over het onderzoek.
6 Presenteren Sociaal Leerlingen vragen om hun presentaties te verduidelijken en na afloop van de presentatie feedback te geven en met leerlingen te reflecteren. Het onderzoek aan een publiek uitleggen door het geven van een duidelijke presentatie.
7 Verdiepen/verbreden Verbreding of verdieping Reflecteren op de opgedane kennis en deze verder verdiepen/verbreden, bijvoorbeeld door een bezoek te brengen aan wetenschappers of deze op school uitnodigen. Reflecteren en kennis verder verbreden of verdiepen.

Het pedagogisch-didactisch raamwerk illustreert dat leerlingen in de eerste onderzoeksfasen ter voorbereiding op hun eigen onderzoek vooral ondersteuning nodig hebben op de kennisgebieden ‘wetenschap’ en ‘concepten’. Bij het opzetten, uitvoeren en concluderen van hun onderzoek is de nadruk op procedures van belang. Daarnaast is er aandacht nodig voor kennis van wetenschap en sociale kennis. Wanneer leerlingen hun onderzoek gaan presenteren staan hun sociale kennis en vaardigheden centraal. En in de onderzoeksfase verdiepen/verbreden kunnen alle kennisgebieden met elkaar verbonden worden of kan er verder geoefend worden met kennisgebieden waar leerlingen nog moeite mee hebben.

Na het ontwikkelen van het pedagogisch-didactisch raamwerk is een volgende stap om dit raamwerk te verbinden met materialen die direct door de leerkracht inzetbaar zijn. We hebben deze materialen, ook wel ‘scaffolds’ genoemd, ontwikkeld en zijn bezig met het vaststellen hoe ze bijdragen aan het succesvol ondersteunen van het onderzoekend leren door de leerkracht.

Verwijzingen:

Website: Duschl, R. A. (2008). Science education in three-part harmony: Balancing conceptual, epistemic, and social learning goals.Review of Research in Education, 32(1), 268-291. http://rre.sagepub.com/content/32/1/268.extract

Website: Furtak, E. M., Seidel, T., Iverson, H., & Briggs, D. C. (2012). Experimental and quasi-experimental studies of inquiry-based science teaching: A meta-analysis.Review of Educational Research, 82(3), 300-329. http://mascilite.mathshell.org.uk/wp-content/uploads/2014/06/Furtak-Review.pdf

Website: Graft, M. van, & Kemmers, P. (2007).Onderzoekend en ontwerpend leren bij natuur en techniek. Basisdocument over de didactiek voor onderzoekend en ontwerpend leren in het primair onderwijs. Den Haag: Stichting Platform Bèta Techniek. http://www.ecent.nl/servlet/supportBinaryFiles?referenceId=21&supportId=1050

Website: Lai, E.R., & Viering, M. (2012).Assessing 21st century skills: integrating research findings. Vancouver, BC: National Council on Measurement in Education. http://researchnetwork.pearson.com/wp-content/uploads/Assessing_21st_Century_Skills_NCME.pdf

Website: Mulder, E., Van Baren-Nawrocka, J., & Peeters, M. (2015). Praktijk: Eerlijk onderzoeken,JSW, 2, 25-28. http://www.ru.nl/wetenschapsknooppunt/materialen/artikelen/

Website: Nationaal Techniekpact 2020 (2013). Afkomstig van http://techniekpact.nl/cdi/files/f1441a07a7dab41382fd20095b16c618ad14773c.pdf

Website: Pedaste, M., Mäeots, M., Siiman, L. A., de Jong, T., van Riesen, S. A. N., Kamp, E.T., … Tsourlidaki, E. (2015). Phases of inquiry-based learning: Definitions and the inquiry cycle.Educational Research Review, 14, 47-61. http://doc.utwente.nl/95510/1/1-s2.0-S1747938X15000068-main.pdf

Website: Peeters, M., & Van Baren-Nawrocka, J. (2014). Onderzoekend leren: Hoe begeleid je leerlingen bij hun eigen onderzoek?JSW, 10, 18-21. http://www.ru.nl/wetenschapsknooppunt/materialen/artikelen/

Website: Uum, M. S. J. van, Verhoeff, R. P., & Peeters, M. (2016). Inquiry-based science education: towards a pedagogical framework for primary school teachers. International Journal of Science Education, 28(3), 450-469. http://www.tandfonline.com/eprint/eXGBSDMDbkIWy5uC4Qdy/full of vraag het artikel op door een e-mail te sturen naar m.vanuum@science.ru.nl.

Websites: www.wkru.nl en www.wetenschapdeklasin.nl

Reacties

Wilt u hier een reactie plaatsen? Mail dan naar info@ecent.nl o.v.v. de titel van dit artikel.

Dit artikel is opgemaakt door Meryem Tatar.

 
Gemaakt op: 9 augustus 2016 laatste wijziging: 30 augustus 2016