De afgelopen weken heb ik het boek “Teaching Secondary Science” van Adam Boxer gelezen. Ik heb voor mezelf acht inzichten en gedachtes opgeschreven tijdens het lezen van het boek. Een aantal inzichten waren nieuw voor mij en maken mij een betere lerarenopleider, bij een aantal punten schrijf ik mijn gedachtes als lerarenopleider. Aan het eind sluit ik af met mijn bevindingen over dit boek.
1. Onderwijsdata verzamelen en gebruiken
Boven aan pagina 47 maakt Adam boxer een belangrijk punt over het gebruik van data in de klas. Dit is een belangrijk punt voor studenten die bezig zijn met hun afstudeeronderzoek: We verzamelen geen data voor generaliseerbaar wetenschappelijk onderzoek, ook niet om scholen te vergelijken, zelfs niet om (zwaarwegende) beslissingen over leerlingen te maken. We halen data op om te achterhalen wat leerlingen weten of begrijpen. Hieruit bepalen we een vervolgstap. Dit sluit aan bij principe 3 van Formatief Handelen (Kneyber, Sluijsmans, Devid & López, 2022), kortcyclische dataverzameling, waarbij nakijken of administreren vermeden wordt.
2. Een didactische aanpak voor wisbordjes
Wat zijn goede natuurkunde vragen voor wisbordjes? Je wilt van iedereen weten wat ze kunnen en welke misconcepten er heersen. Bijvoorbeeld een berekenvraag waarbij je vier meerkeuze antwoorden geeft. Drie van de afleiders hebben bekende misconcepten/fouten. Maar naast het antwoord vraag je ook de uitwerking. Laat leerlingen de linkerhelft van het wisbordje gebruiken om de uitwerking op te schrijven, en de rechterhelft groot hun antwoord (A/B/C/D). Zo laat je alle leerlingen nadenken aan de hand van een goeie vraag, je ziet in één oogopslag de antwoorden, en je krijgt bij leerlingen inzicht in hun denkproces door te kijken hoe ze de strategie toegepast hebben.
(Lees ook https://www.nvon.nl/diagnostischevragen door o.a. Sofie Faes, Jörgen en Nik Osinski).
3. Didactische analyse: de beginsituatie
Het lesvoorbereidingsformulier is opgebouwd aan de hand van de zeven sleutelvragen van het Didactische Analyse model (Van Gelder, 1973). Op het lesformulier beantwoorden leraren in opleiding de sleutelvraag: Wat is de beginsituatie van leerlingen? Soms vult een student hier slechts in wat er de vorige les behandeld is. Dat is eigenlijk niet het doel van deze sleutelvraag, je kunt er meer uit halen.
Bij het voorbereiden van lessen is het een goed idee om al vast een aantal vragen te bedenken die conceptuele kennis toetsen, niet alleen over je het onderwerp wat je gaat onderwijzen, maar ook verschillende concepten die relevante voorkennis zijn. Zogenaamde Check For Understandig (CFU). Een kenniskaart maken is een goede manier om in kaart te brengen welke voorkennis voorwaardelijk is, voordat je het concept van deze les introduceert.
In je lesvoorbereiding beschrijf je niet welke beginsituatie je verwacht, maar bedenk je hoe je controleert of de benodigde beginsituatie aanwezig is.
4. Didactische opbouw van kennisverwerving
Een van de vuistregels die Adam Boxer in hoofdstuk 10 formuleert voor de opbouw in instructie is om van bekend ⇨ onbekend te gaan. Iedere les die begint met een definitie, een formule of zelfs een leerdoel/succescriterium volgt die vuistregel niet.
Bovenstaand voorbeeld is voor ervaren leraren een opendeur, maar bij deze vuistregel staat ook dat je leerdoelen niet aan het begin van de les geeft. Dit iets wat je nog wel eens als criterium terugziet bij lesobservatieformulieren van schoolleiding; wordt het leerdoel aan het begin van de les met de leerlingen gedeeld? Door het leerdoel aan het begin van de les op het bord te zetten, ontneemt hiermee een leerkans voor de leerlingen. Door goed opgebouwde instructie kunnen leerlingen zelf tot het inzicht komen. Het leerdoel is hiermee een houvast voor een leraar om zijn les te evalueren. Daarnaast is de manier waarop leerdoelen vaak geformuleerd worden prima voor de leraren, maar nog niet te begrijpen voor leerlingen. Die zeggen leerlingen vaak nog niks, en -erger nog- zetten zo bij de introductie van een nieuw onderwerp de leerlingen juist op achterstand.
5. Vermijd de driehoektruc
Ik ben het helemaal eens met Adam Boxer over het begrip rondom vergelijkingen.
De manier waarop een vergelijking geschreven wordt zegt iets over het concept. R = U/I zegt iets over het concept weerstand. U = I * R daarentegen niet. Dit is voor mij de belangrijkste reden om niet de driehoektruc te gebruiken. Door dit in een driehoek te schrijven verlies je deze informatie. (Er zijn ook vergelijkingen die op meerdere manieren betekenis geven aan een grootheid zoals: F = ma of a = F/m).
Nu moet ik bekennen dat ik vroeger leerlingen de driehoek-truc wel leerde als trucje. Ik gebruikte formule-driehoeken vroeger niet bij instructie maar wel eens als truc bij oplossingsstrategieën. Op een bepaald moment kwam ik te vaak dezelfde vragen tegen. Dus toen ik langer voor de klas stond ben ik daar helemaal van afgestapt. Het draagt niet bij aan conceptueel begrip – en dat vind ik als natuurkunde leraar interessanter dan het juiste getal in een antwoord.
Adam Boxer (2021) geeft in totaal 5 redenen om geen gebruik te maken van de driehoek-truc:
2. De driehoek is niet makkelijker te onthouden dan de daadwerkelijke vergelijking zelf.
3. Het gebruik van de truc gaat voorbij aan het gegeven dat vergelijkingen een betekenis hebben. Het stimuleert een betekenisloze, algoritmische aanpak van het oplossen van vergelijkingen.
4. Je toont lage verwachtingen: leerlingen leren bij wiskunde hoe ze lineaire vergelijkingen hunnen herschikken en zouden de methode ook moeten kunnen toepassen bij natuurkunde.
5. De truc is een ondersteuning die nooit weggaat. Het is zinvol om leerlingen extra ondersteuning te bieden zodat ze taken zelfstandig kunnen, maar hierbij is het doel om deze ondersteuning af te bouwen om het moment dat leerlingen vaardiger worden. Er is geen strategie om het gebruik van de driehoektruc af te bouwen; leerlingen worden afhankelijk van de truc. (p. 203)
Voor mij is reden 3 de belangrijkste en daarna reden 5.
6. Verschillen in didactische aanpak en uitdagingen in Engelstalig onderwijs
Ik heb meer dan voldoende Engelstalige literatuur gebruikt om te weten dat wij een ander onderscheid maken in taal tussen pedagogiek en didactiek. Engelstalig is het allemaal “pedagogy”. Hoewel vakdidactiek ook wel eens “pedagogical content knowledge” genoemd wordt, is er in Nederland een duidelijkere afbakening in docenthandelen tussen pedagogiek en didactiek.
Maar er zijn een aantal vakdidactische uitdagingen die juist in het Engels, of het Nederlands groter zijn. Zo hebben we in het Nederlands de grootheid snelheid, terwijl er in het Engels onderscheid gemaakt wordt tussen “speed” en “velocity”, waarbij de laatste een vectorgrootheid is. Vergroting bij optica is in het Nederlands makkelijker, dan “magnification”. Bij ons zit het concept al in het woord en veel dichter bij DAT, terwijl “magnification” dichter bij CAT zit.
Een ander voorbeeld tussen het boek en de lerarenopleiding is het verschil hoe we misconcepten definiëren. Wij maken een onderscheid tussen natuurlijke en aangeleerde misconcepten: een pre-concept is een idee wat ontstaan is vanuit een naïve logische verklaring voor dat de leerling onderwijs over dit concept gevolgd heeft (zware voorwerpen vallen sneller), en misconcepten zijn verkeerde ideeën die door het onderwijs ontstaan (bijvoorbeeld door het te ver oprekken van slechte analogieën).
Sommige aanpakken hebben helemaal niks met taal te maken, maar worden in Engelstalig onderwijs niet gebruikt terwijl ze hier standaard zijn. Een voorbeeld bij het leren over de wet van behoud van energie en rendement zijn energie-stroomdiagrammen bij ons standaard. Je ziet aan de breedte duidelijk dat de totale hoeveelheid energie gelijk blijft en dat een deel omgezet wordt in nuttige energie en een deel verloren gaat aan bijvoorbeeld warmte. In Engelstalige youtube video’s zie je pijltjes met energieblokjes, of het gebruik van staafdiagrammen. (Ik vind de Nederlandse manier didactisch sterker, het is eigenlijk een eenvoudige versie van een Sankey diagram).
Zo ook de aanpak vak het oplossen van vergelijkingen. In Teaching Secondary Science (Boxer, 2021) staan vier verschillende oplosstrategieën voor rekenopgaven (pp. 204-205). In Nederland is de standaard systematische probleemaanpak (SPA; Kramers-Pals, 1994). Hierdoor gaat mijn voorkeur uit naar de derde optie, al zou ik de stappen gevraagd en gegeven scheiden. Op de volgende pagina staat expliciet dat het verstandig is te overleggen met de rest van de school voordat je leerlingen in één van de methodes vastpint. Dit is een goeie tip; binnen BINASK gebeurt dit nog wel, maar wiskunde en economie (o.i.d.) niet altijd. In klas 2 en 3 moeten leerlingen het van mij gebruiken. Zo automatiseren ze de strategie bij opgaven waar je de strategie nog niet nodig hebt zodat het bij moeilijke opgaven geen extra cognitieve belasting is.
Het laatste grote verschil tussen het boek en natuurkundeonderwijs in Nederland is rondom practica. Een groot deel van dit boek is algemeen didactisch met uitgewerkte voorbeelden uit natuur-/scheikunde of biologie. Bij deel 6 verwachte ik de specifieke vakdidactiek. Demonstratiepractica is vergelijkbaar met Nederland, al had ik graag wat diepgaandere bronnen gezien (bijvoorbeeld rondom PEOE of iets dergelijks). Maar bij leerlingpractica zag ik meer verschillen. Het inzetten van leerlingpractica is in Nederland al gebruikelijk vanaf eind vorige eeuw. Hierdoor is in de Na/Sk-didactiek heel veel bekend over effectief practicum (dankzij verspreiding van NVON, Woudschoten, C3, boeken, etc). Ik vind dat in Teaching Secondary Science meer nadruk had mogen komen te liggen om het uitvoeren van effectief practicum*. Het slow practical lijkt helemaal op een kookboekpracticum. Goed voor vaardigheden, maar conceptueel wordt er niks meer geleerd dan bij een demonstratie. Het is jammer, want hier is zo veel meer over bekend. (*Overigens erken ik wel dat leerlingpractica nog vaak niet effectief zijn.) Een uitgangspunt van Adam Boxer waar ik het niet mee eens ben, is: “Timing: het uitvoeren van een leerlingpracticum aan het eind van een lessenreeks is normaal beter dan aan het begin, eenvoudigweg omdat de leerlingen dan meer voorkennis hebben ” (Boxer, 2021, p. 322). Hier staat “normaal”, en inderdaad, bij onderzoekspractica (Na/Sk) wordt een beroep gedaan op domeinkennis. Maar deze uitspraak mist de nodige nuance. Er zijn ook genoeg practica die je juist voor instructie doet, om leerlingen zo een kapstok te geven om concepten aan op te hangen.
7. Van definitie naar concept
“Hebben jullie het begrepen?” Leerlingen- “Ja!” Maar bij zelfstandig werken lopen ze vast. Toch meenden de leerlingen het wanneer ze zeggen dat ze het begrepen hebben. Ze hebben de uitleg goed kunnen volgen en waren in de overtuiging dat ze dit ook zelfstandig konden.
Conceptuele kennis is misschien wel de belangrijkste voor natuurkundig begrip. Belangrijker dan procedurele kennis en vaardigheden. Hoe weet je of studenten een concept echt doorgronden en geïnternaliseerd hebben en niet slechts het gewenste antwoord reproduceren zonder het echt te begrijpen? Hier heeft Adam Boxer een paar mooie strategieën voor. Een van die strategieën sluit mooi aan bij een strategie die ik veel gebruik. Samen tot een steeds beter antwoord komen. Ik geef een paar inhoudelijke vakken, meestal zijn dit maar kleine groepen studenten (tussen 8 en 16 studenten). In kleine groepen laat ik studenten graag in een soort denken-delen-uitwissel-manier tot een collectief antwoord komen door voort te bouwen op goede elementen van elkaars antwoorden. Dit sluit aan bij techniek 4 (p. 260) en draagt bij aan wederkerigheid in een veilige leefomgeving. Als de groep te groot of nog niet veilig genoeg is, is de uitwerking van Adam Boxer een slimmer idee. Je geeft de leerlingen antwoorden en gaat samen de antwoorden nog beter maken. Mocht de groep veilig genoeg zijn, raad ik aan om met de eigen antwoorden te werken. Het succes zit in twee punten: de activiteit bijdrage aan het leerklimaat, de positieve wederkerigheid. En het is niet zwart/wit, een antwoord is niet goed of fout, een antwoord wordt verder verdiept/verbreed of krijgt nuance. Hierdoor wordt het conceptueel begrip beter. Het sluit een beetje aan op goal-free vragen.
Dit noemt Adam Boxer strategieën waarmee je het conceptuele begrip zowel controleert als meteen versterkt: Wanneer je het leerlingen in eigen woorden laat uitleggen, realiseren ze zelf dat ze het nog niet volledig doorgronden.
Deze controle- & versterk-strategie past goed bij formatief handelen. Wees je wel bewust van de valkuil: als het controleren en versterken alleen over de huidige stof gaat, weet je of de leerlingen het op dát moment begrijpen. Leren gaat over het lange termijn. Vindt het conceptueel begrip z’n weg naar het lange termijn geheugen? Als het controleren en versterken ook gespreid terugkomt, zou je als leraar een redelijk valide inschatting moeten kunnen maken over het resultaat op een summatieve toets. Maar dat is makkelijker gezegd dan gedaan.
Een ander voorbeeld is strategie 5. Deze strategie kende ik nog niet, maar ga ik zeker gebruiken. “Omdat/maar/daarom”. Het voorbeeld wat hier gegeven wordt, is:
Metalen geleiden elektriciteit, omdat …
Metalen geleiden elektriciteit, maar …
Metalen geleiden elektriciteit, daarom …
Leerlingen vinden het soms moeilijk om onderscheid te maken tussen het beantwoorden van deze drie zinnen. Zo geeft Adam Boxer een voorbeeld, waarbij je leerlingen iets meer ondersteunt:
Metalen geleiden elektriciteit, omdat ze … hebben.
Metalen geleiden elektriciteit, maar materialen zoals …
Metalen geleiden elektriciteit, daarom worden ze gebruikt voor …
8. Gedachtes rondom toetsing
De hoofdstukken rondom toetsing lopen een aantal concepten een beetje door elkaar. Ik heb geen nieuwe inzichten of kritiek rondom de inhoud. Ik vind dat er een mooi onderscheid gemaakt wordt tussen literal test en representational test, waarbij er goed ingegaan wordt op de uitdaging bij een representatieve toets: Bij een summatieve toets kan je niet ieder individueel concept op verschillende complexiteit als vraag opnemen. Dan zou een toets over één thema een halve dag duren. Je maakt een representatie steekproef van toetsitems die gezamenlijk generaliseerbaar zijn voor het thema waar je een uitspraak over wilt doen. Als je over te veel domein een uitspraak wilt doen zonder te generaliseren, krijg je draken van toetsen (zoals de LKT).
Om dit evenwichtig te doen helpt het bij toetsconstructie om een toetsmatrijs te maken. Hierbij kunnen taxonomieën (zoals OBIT RTTI etc.) helpen.
De opbouw van dit boek is heel herkenbaar. Het gaat het voorbereiden, uitvoeren naar evalueren van natuurkundelessen. Er wordt heel duidelijk beschreven hoe goed les te geven in een natuurkunde context. Hiervoor worden veel inzichten uit de onderwijskunde gebruikt. Inzichten waarvan je verwacht dat een leraar in opleiding ze allemaal mee krijgt.
Ik denk dat dit boek zeer geschikt is voor leraren die net voor de klas staan en hun onderwijs willen aanscherpen. Ook voor leraren die langer voor de klas staan, is het een interessant boek, maar wellicht meer als naslagwerk dan om van A tot Z door te lezen.
Op de lerarenopleiding zou ik dit boek aanraden aan deeltijdstudenten (of KOP / zij-instroom) die vanaf jaar 1 meteen voor de klas staan en behoefte hebben aan een survival-kit. Het boek is minder geschikt voor het inrichten van een leerlijn vakdidactiek, en zonder heel vaak hoofdstukken opnieuw te behandelen ook minder voor voltijdstudenten.
Hoewel je kritisch mag zijn op lerarenopleidingen voor het onvolledig/niet aanleren van bekende onderwijskundige principes, principes die in dit boek goed en uitgewerkt terugkomen, bieden de lerarenopleiding meer vakdidactische kennis aan dan in dit boek terug komt. Voor voltijd studenten geeft het gelijknamige boek “Teaching Secondary Science” van Ross, Lakin, McKechnie en Baker (2015) meer houvast voor hun vorming als natuurkundeleraar. In Nederland zit er meer specialistische vakdidactische kennis, onder meer te lezen in “Het Handboek Natuurkundedidactiek” en “Praktijkboek Natuurkundedidactiek – Natuurkundelessen ontwerpen” van Poorthuis, Kortland en Mooldijk (red).
Boxer, A. (2022). Teaching Secondary Science: a Complete Guide. John Catt Educational, Limited
Kneyber, R., Sluijsmans, D. M. A., Devid, V., & Wilde López, B. (2022). Formatief handelen: van instrument naar ontwerp. Pronese, Culemborg.
Van Gelder, L. (1973). Basiscursus didactiek. Utrecht: IVLOS.