Onderzoeken tweede ronde

De onderzoeken
1. Van veelbelovende aanpak naar regulier curriculum bij Mechanica – de ontwikkeling van een professionaliseringstraject
2. Instruments for summative assessment in accordance with context-based science and math education.
3. Evolutionair denken in de concept-contextbenadering
4. Evaluatie van de samenhang binnen de statistiekleerlijnen in wiskunde A en C
5. Een vakoverstijgende leerlijn voor leren onderzoeken in de bètavakken
6. Onderzoek in het kader van de concept-contextbenadering naar het effect van combinaties van onderwijsleeractiviteiten op de samenhang in de kennis van leerlingen.
7. Het ontwerpen en inzetten van schakelopdrachten voor wiskundig discussiëren, redeneren en niveauverhoging
8. Succesgestuurd en leereffectgericht invoeren van concept-context biologie onderwijs
9. Samenhang in en tussen scheikunde- en biologiemodules binnen een uitwerking van de context concept benadering
10. De uitdaging en noodzaak van differentiaalvergelijkingen in het wiskundeonderwijs. Theorievorming over de wiskundige structuur ten behoeve van de didactisering van het opstellen en bewerken van differentiaalvergelijkingen.
11. De veranderende relatie tussen context en concept bij de vorming van een wendbaar energiebegrip.

1. Van veelbelovende aanpak naar regulier curriculum bij Mechanica – de ontwikkeling van een professionaliseringstraject

onderzoeker: Frank Lacroix, College Rolduc locatie Lyceum, Kerkrade
promotor/copromotor
prof. dr. H.M.C. Eijkelhof
dr. P.J.J.M. Dekkers
Universiteit Utrecht

poster Esera 2009
synopsis voor Esera summerschool 2010

Frank Lacroix:
“Het onderzoek geeft me de mogelijkheid die ik zocht, namelijk naast het lesgeven me verder ontwikkelen binnen mijn vakgebied.”
Frank Lacroix (38) doceert natuurkunde aan Stella Maris College in Meerssen. Hij staat 16 jaar voor de klas. Frank werkt twee volledige dagen op school. De overige drie dagen (en een gedeelte van het weekend) werkt hij aan zijn onderzoek.

Samenvatting onderzoek
Bij Nina mechanica dient een beoogde vernieuwde aanpak gestalte te krijgen door de docenten die ermee in de praktijk aan de slag gaan. Het onderzoek richt zich op het ontwikkelen van een professionaliseringstraject voor docenten om de bij de vernieuwde aanpak gewenste innovaties, vaardigheden, praktijkkennis en inzichten aan te reiken.

Uitgebreidere beschrijving onderzoek
Het project Vernieuwing Natuurkundeonderwijs havo/vwo (NiNa) beoogt zowel inhoudelijke als didactische vernieuwing, met als uitgangspunt dat leren wordt bevorderd als leerlingen een persoonlijke uitdaging kunnen vinden in de aangeboden inhoud en leeractiviteiten. Het implementeren van vakdidactische vernieuwingen bij mechanica is een proces van transformaties naar concrete onderwijs- en leeractiviteiten. Het slagen van curriculumvernieuwing hangt af van of professionalisering resulteert in de benodigde vakdidactische kennisverandering bij docenten.

In dit onderzoek worden betere methoden ontwikkeld om docenten in staat te stellen de beoogde vernieuwing bij mechanica te implementeren. Voor een concrete invulling van leertrajecten en onderwijsactiviteiten krijgt design research een groeiende aandacht. Identificatie van relevante bestaande kennis, gewenste kennisuitbreiding en aanknopingspunten voor het oproepen van kennisbehoeften van lerenden kunnen richting geven aan het gewenste leerproces. Het onderzoek is er op gericht het proces zo vorm te geven dat de kennisbehoeften van lerenden zorgvuldig worden gevolgd voor wat betreft het uitbreiden van hun kennis in de gewenste richting.

Het onderzoek bestaat uit in elkaar overlopende fasen van inventariseren, exploreren, optimaliseren en rapporteren. In de inventarisatiefase brengt Frank Lacroix in kaart welke transformaties het ontwikkelde mechanicamateriaal ondergaat in de onderwijspraktijk van de tien NiNa examenscholen. Op basis van deze inventarisatie ontwerpt hij een hypothetisch scenario voor het beoogde professionaliseringstraject. Een groep docenten test enkele van de cruciale elementen in dat traject (januari 2009-juli 2010). In de derde fase (januari 2010-juli 2011) wordt een didactische theorie voor het beoogde professionaliseringstraject ontwikkeld. Daarvan komt een verdere gedetailleerde uitwerking in scenario’s die richting geven aan de specifieke invulling van werkgroepen en implementatieopdrachten voor docenten, gevolgd door een try out in de praktijk van het gehele traject.

2. Instruments for summative assessment in accordance with context-based science and math education.

onderzoeker: Nienke Gerkes, Cals college, Nieuwegein
promotor/copromotor
prof. dr. Albert Pilot
dr. ir. Astrid M.W. Bulte
Universiteit Utrecht
prof. dr. Graham Orpwood
York University Faculty of Education,
Toronto, Ontario, Canada

Nienke Gerkes:
“Op deze manier kan ik het lesgeven combineren met mijn wens om onderzoek te doen, en kan ik een bijdrage leveren aan het wetenschappelijk onderbouwd vernieuwen van onderwijs. Ik kan nu problemen die ik zelf heb ervaren als docent structureel aanpakken en meewerken aan een oplossing die hopelijk ook door anderen gebruikt kan worden.”
Nienke Gerkes (30) geeft scheikunde aan het Cals college in Nieuwegein, twee ochtenden in de week. Daarnaast besteedt ze drie dagen aan haar promotieonderzoek. Het is het vierde jaar dat ze lesgeeft.

Samenvatting onderzoek
De nieuwe eindexamenprogramma's voor de bètavakken zijn context-gebaseerd: in de lesstof en in de toetsen worden situaties gebruikt uit het dagelijks leven, de beroepspraktijk en de onderzoekswereld. Die zijn bedoeld om leerlingen een beter begrip te geven van abstracte concepten, en leren die toe te passen in verschillende situaties, ook buiten het onderwijs. Maar leren leerlingen dan ook werkelijk wat de ontwerpers van de nieuwe programma's bedoeld hebben, en hoe toets je dat? Om die vragen te beantwoorden zal Nienke een classificatiesysteem ontwerpen voor het maken van (eindexamen)vraagstukken waarin het gebruik van contexten centraal staat. Ook zal ze onderzoeken hoe professionals in en om het onderwijs optimaal kunnen samenwerken om tot toetsen te komen die meten wat we willen weten.

Uitgebreidere beschrijving onderzoek
De huidige summatieve beoordelingsmethoden voor vwo- en havovakken in wiskunde en natuurwetenschappen passen niet goed bij wat geleerd moet worden in de nieuwe onderwijsprogramma’s. De nieuwe eindexamenprogramma's voor de bètavakken zijn context-gebaseerd. In de lesstof en in de toetsen worden situaties gebruikt uit het dagelijkse leven, de beroepspraktijk en de onderzoekswereld. Zo vormen leerlingen een beter begrip van abstracte concepten, die kunnen worden toegepast in verschillende situaties, ook buiten het onderwijs. Maar leren leerlingen werkelijk wat de ontwerpers van de nieuwe programma's bedoeld hebben? En hoe toets je dat? Nieuwe methoden moeten worden ontwikkeld waarmee beoordeeld kan worden hoe competent leerlingen omgaan met de vakinhoud in contexten die voor hen nieuw zijn.

Dit onderzoek is gericht op contextrijke toetsvormen en op werkwijzen om (eindexamen)vraagstukken te maken waarin het gebruik van contexten centraal staat. Het doel van het onderzoek is meer inzicht te krijgen in het ontwerpen van beoordelingen. Er wordt gestreefd naar het ontwikkelen van valide beoordelingsmethoden voor op contexten gebaseerde curricula voor wiskunde en natuurwetenschappen in de bovenbouw van VWO en HAVO. Ook verschaft het onderzoek door Nienke Gerkes ontwerpprincipes en feedback aan onderwijsontwikkelaars en docenten.

In het onderzoek wordt een onderzoeksaanpak gebruikt die wordt aangeduid als design based research approach. Daarmee worden in dit geval toetsen ontworpen en beproeft om een beter inzicht te krijgen in het proces van beoordelen van dit type leerresultaten. Deze aanpak is er ook op gericht ontwerpprincipes op te stellen voor het maken van dergelijke toetsen en de effectiviteit van die ontwerpprincipes na te gaan. In dit onderzoek zullen nieuwe methoden voor summatieve beoordelingen worden ontworpen, ontwikkeld en beproefd. Deze zullen consistent moeten zijn met de doelen en de aanpak van onderwijs, waarin contexten een belangrijk onderdeel vormen.

3. Evolutionair denken in de concept-contextbenadering

onderzoeker: Klaas van Hees, Scholengemeenschap Het Rhedens, Rozendaal
promotor/copromotor
prof.dr.K.Th. Boersma
prof.dr. J.W.F. Reumer
prof.dr. A.J.Waarlo
dr. M.C.P.J.Knippels
Universiteit Utrecht

Presentatie ORD 2009

Klaas van Hees:
“De uitdaging om tegelijkertijd les te geven als gericht te toetsen hoe de lespraktijk zou kunnen worden verrijkt, is voor mij een enorme buitenkans.”
Klaas van Hees (31) is docent biologie en ANW op Scholengemeenschap Het Rhedens in Rozendaal. Hij geeft sinds drie jaar les. Klaas werkt drie dagen op de universiteit en twee dagen op school, om al te veel heen-en-weer gereis te voorkomen en voldoende tijd te kunnen inbouwen voor observatie en onderzoek.

Samenvatting onderzoek
De hedendaagse evolutietheorie is een van de rijkste theorieën in de biologie en misschien wel de natuurwetenschappen. Maar dat zie je niet terug in de biologiemethoden op de middelbare school. Klaas’ onderzoek richt zich op de vraag hoe je vwo-leerlingen kunt leren evolutionair te denken door te kijken hoe evolutie een rol speelt in de verschillende disciplines van levenswetenschappers.

Uitgebreidere beschrijving onderzoek
De Commissie Vernieuwing Biologie Onderwijs (CVBO) heeft een concept-context-benadering gedefinieerd waarin contexten worden opgevat als handelingspraktijken. In de leerlijnen zijn concepten aangegeven die leerlingen moeten verwerven. Dat geldt ook voor een aantal domeinspecifieke denk- en werkwijzen, waaronder evolutionair denken. Het belang van evolutionair denken reikt verder dan de biologie. Aan evolutionair
denken wordt in het voortgezet onderwijs, voor zover bekend, nauwelijks expliciet aandacht besteed. Dit wordt verklaard doordat evolutionair denken in biologisch onderzoek vaak impliciet blijft en niet steeds dezelfde betekenis heeft.

Het onderzoek levert een bijdrage aan de ontwikkeling van een lessenreeks over evolutie op basis van de concept-contextbenadering. Deze voldoet aan de eisen die in het concept examenprogramma en de daarop gebaseerde syllabus worden gesteld. Evolutionair denken wordt daarbij mogelijk geïntegreerd in een door CVBO-scholen ontwikkelde lessenreeks over evolutie. Het belang van het onderzoek reikt echter verder. In dit onderzoek wordt theoretisch uitgewerkt en praktisch beproefd hoe leerlingen een, in wetenschappelijke praktijken gehanteerde, denk- en werkwijze kunnen verwerven. Gezien het feit dat
wetenschappelijke contexten met name relevant zijn voor vwo-leerlingen zal het onderzoek zich daarop richten.

Omdat de onderzoeksvraag als ontwerpvraag moet worden opgevat, wordt Klaas van Hees’ onderzoek uitgevoerd als ontwikkelingsonderzoek. Het onderzoek bestaat uit drie fasen. De exploratieve fase levert ontwerpcriteria voor een scenario op. In de cyclische onderzoeksfase
wordt in drie cycli een scenario en daarop gebaseerd lesmateriaal uitgewerkt en beproefd. Tot slot wordt in de afrondingsfase gereflecteerd op het uitgevoerde onderzoek en wordt de theoretische opbrengst uitgewerkt in een didactische structuur voor evolutionair denken. De resultaten van zowel het vooronderzoek als het gehele onderzoek worden gepubliceerd in internationale tijdschriften.

4. Evaluatie van de samenhang binnen de statistiekleerlijnen in wiskunde A en C

onderzoeker: Anneke Verschut, Etty Hillesum Lyceum, Deventer
promotor/copromotor
prof. dr. J.A. van Maanen
prof. dr. W. Kuiper
dr. A. Bakker
dr. P. Drijvers
Universiteit Utrecht

Paper juni 2010: Towards evaluation criteria for coherence of a data-based statistics curriculum
Presentatie ORD 2009

Anneke Verschut:
“Lesgeven is geweldig, maar in de hectiek van alledag miste ik steeds vaker de gelegenheid om eens wat langer stil te staan bij het hoe en waarom ervan.”
Anneke Verschut (43), docente wiskunde A, B, C en D, staat voor het negende jaar voor de klas. Ze geeft les aan het Etty Hillesum Lyceum in Deventer, locatie Het Vlier, waar alleen bovenbouwleerlingen havo/vwo zitten. Op maandag en dinsdag werkt ze op het Etty Hillesum Lyceum, de andere dagen werkt ze aan haar onderzoek.

Samenvatting onderzoek
De vernieuwingscommissie wiskunde heeft nieuwe eindtermen voorgesteld voor statistiek binnen wiskunde A in de bovenbouw havo en vwo, met daarbij ideeën hoe deze eindtermen in leerlijnen vormgegeven kunnen worden. Een doel van de vernieuwingen is om de samenhang in statistiekkennis bij leerlingen te bevorderen. Criteria voor samenhangende statistiekkennis zijn:

- dat leerlingen de onderliggende basisconcepten van de statistiek en hun onderlinge relaties herkennen, en
- dat leerlingen weten wanneer ze welk statistisch gereedschap zinvol kunnen inzetten.

Het voorbeeldlesmateriaal voor havo 4 en 5 dat op dit moment wordt ontwikkeld en getest wil die samenhang in statistiekkennis bevorderen door leerlingen kritisch te leren kijken naar gebruik van data en statistiek in bijvoorbeeld krantenberichten, door ze zelf te leren manipuleren met data-sets en door leerlingen zelf onderzoek te laten doen. Het begeleiden van dit soort activiteiten vergt van wiskundedocenten andere vaardigheden en kennis dan de meesten tot nu toe gewend waren. Mijn onderzoek richt zich op de vraag hoe docenten ondersteund kunnen worden bij het vormgeven van dit lesmateriaal in de lespraktijk zodat leerlingen inderdaad meer samenhangende statistiekkennis ontwikkelen.

Uitgebreidere beschrijving onderzoek
De vernieuwingscommissie wiskunde heeft nieuwe leerlijnen voorgesteld voor statistiek binnen wiskunde A en C, die beogen samenhangende kennis bij leerlingen te bevorderen. Bij deze nieuwe statistiekleerlijnen wordt voorbeeldlesmateriaal ontwikkeld. Een probleem is dat veel docenten niet goed zijn toegerust om dit materiaal in de lespraktijk vorm te geven, omdat:
a. het in het algemeen niet gemakkelijk is om lesactiviteiten te begeleiden die moeten leiden tot samenhangende kennis, en
b. veel docenten zelf niet zoveel kennis hebben van statistiek.

Daarom onderzoekt Anneke Verschut de rol van de docent bij de implementatie onderzoeken. Haar onderzoeksvraag is: hoe kunnen docenten de vernieuwde statistiekleerlijnen voor wiskunde A in havo 4 en 5 in de lespraktijk zo vormgeven dat die leerlijnen bevorderen dat leerlingen samenhangende statistiekkennis ontwikkelen?

Op basis van literatuuronderzoek, interviews met docenten, lesobservaties en een evaluatie van de interne samenhang van de beoogde leerlijnen worden prototypes opgesteld van ‘bijsluiters’. Hierin wordt beschreven wat de ideeën achter de nieuwe leerlijnen zijn en worden aanbevelingen gedaan hoe de docent de opbouw van samenhangende statistiekkennis bij leerlingen kan bevorderen. Vervolgens worden deze bijsluiters in een aantal cycli van ontwerponderzoek geëvalueerd en verbeterd door middel van lesobservaties en interviews met docenten, gecombineerd met interviews met leerlingen en nog te ontwikkelen testen waarmee de samenhang in de statistiekkennis van leerlingen gemeten zal worden.
Het onderzoek leidt tot wetenschappelijke kennis over de rol van de docent bij het bevorderen van samenhangende kennis bij leerlingen, en tot aanbevelingen voor de implementatie van de nieuwe statistiekleerlijnen.

5. Een vakoverstijgende leerlijn voor leren onderzoeken in de bètavakken

onderzoeker: Saskia van der Jagt, Coornhert Gymnasium, Gouda
promotor/copromotor
prof. dr. J.J. Beishuizen, Vrije Universiteit Amsterdam
prof. dr. A. Pilot, Universiteit Utrecht
dr. E.M.M. van Rens, Vrije Universiteit Amsterdam
dr. H.H. Schalk, Vrije Universiteit Amsterdam

presentatie ORD 2009

Saskia van der Jagt:
“Op school ben ik sinds 2005 bezig met de ontwikkeling en implementatie van een leerlijn onderzoeksvaardigheden en ik vind het een uitdaging om op dit vakgebied verdiepend en verbredend onderzoek te doen.”

Saskia van der Jagt (30) geeft les aan het Coornhert Gymnasium in Gouda: biologie en onderzoeken & ontwerpen. Sinds zeven jaar staat ze voor de klas. Ze werkt twee vaste dagen op school en drie dagen op de universiteit.

Samenvatting onderzoek
Het onderzoek van Saskia van der Jagt richt zich op het ontwikkelen van kennis over hoe leerlingen bij de verschillende bètavakken op samenhangende wijze kunnen ‘leren onderzoeken’. Hierbij ligt de nadruk op het wendbaar gebruik van de begrippen nauwkeurigheid, validiteit en betrouwbaarheid.

Uitgebreidere beschrijving onderzoek
Centraal in dit onderzoek staat het ontwikkelen van kennis over hoe leerlingen op effectieve wijze kunnen leren onderzoeken bij de bètavakken in de bovenbouw van het vwo. Hierbij wordt vooral gericht op het (leren) bewaken van de nauwkeurigheid, betrouwbaarheid en validiteit van een natuurwetenschappelijk onderzoek. Om de kwaliteit van zo’n onderzoek op wendbare wijze te kunnen bewaken, zouden leerlingen inzicht moeten krijgen in het gebruik van de concepten nauwkeurigheid, betrouwbaarheid en validiteit in de verschillende onderzoekscontexten van de bètavakken.
Hierbij is het belangrijk om zowel de overeenkomsten als verschillen in het bewaken van de nauwkeurigheid, betrouwbaarheid en validiteit in die verschillende onderzoekscontexten te expliciteren. ‘Betrouwbaarheid’ wordt bijvoorbeeld op verschillende wijze, maar met een vergelijkbaar doel bewaakt in de verschillende bètavakken. Bij natuurkunde en scheikunde wordt een onderzoek betrouwbaarder door het herhalen van metingen. Bij een biologisch onderzoek met levende organismen is de mate van betrouwbaarheid afhankelijk van de representativiteit van een steekproef. In beide gevallen ontstaan dan resultaten die zoveel mogelijk met de werkelijkheid overeenkomen.

Uit eerder onderzoek is gebleken dat zogenaamde Concepts of Evidence (CoE) bruikbaar zijn bij het (leren) bewaken van de kwaliteit van een onderzoek. Om een beeld te krijgen van hoe leerlingen, docenten van verschillende bètavakken en natuurwetenschappers de CoE hanteren bij het doen van natuurwetenschappelijk onderzoek is eerst een exploratief onderzoek uitgevoerd. De uitkomsten hiervan zijn gebruikt voor het ontwerp van rubrics (een evaluatie-instrument) waarmee leerlingen de nauwkeurigheid, betrouwbaarheid en validiteit van hun onderzoek kunnen evalueren. De rubrics worden steeds op vergelijkbare wijze ingezet in onderzoeksmodules waarin leerlingen zelf een natuurwetenschappelijk onderzoek bedenken, uitvoeren en evalueren. In de eerste module (‘startmodule’) leren leerlingen de rubrics te gebruiken en breiden zij hun (beperkte) voorkennis over nauwkeurigheid, betrouwbaarheid en validiteit van een onderzoek uit. Na de startmodule volgen de leerlingen achtereenvolgens drie vakspecifieke onderzoeksmodules bij biologie, natuurkunde en scheikunde.

De modules zijn ontwikkeld in nauwe samenwerking met bètadocenten en worden in twee cycli getest. De eerste cyclus loopt van januari t/m december 2010. Tijdens deze cyclus wordt met name onderzocht wat de bruikbaarheid van de modules is voor leerlingen. Het zwaartepunt tijdens de tweede testcyclus zal vooral liggen bij het in kaart brengen van het leerproces van leerlingen.

6. Onderzoek in het kader van de concept-contextbenadering naar het effect van combinaties van onderwijsleeractiviteiten op de samenhang in de kennis van leerlingen.

onderzoeker: Micha Ummels, Nijmeegse Scholengemeenschap Groenewoud
promotor/copromotor
prof. dr. J.C.J.M. de Kroon, Radboud Universiteit Nijmegen
prof. dr. K. Th. Boersma, Universiteit Utrecht
dr. M.J.A. Kamp, Radboud Universiteit Nijmegen

Micha Ummels:
“Door onderwijs vanuit een ander perspectief te benaderen krijg ik een veel beter beeld van het leren van leerlingen wat me erg inspireert.”
Micha Ummels (31) doceert voor het zesde jaar biologie. Op maandag en donderdag werkt hij op Nijmeegse Scholengemeenschap Groenewoud (NSG). De andere drie dagen op de universiteit.

Samenvatting onderzoek
Binnen de nieuw ontwikkelde concept-context modules zijn verschillende leeractiviteiten te onderscheiden. Micha probeert de relatie tussen enkele leeractiviteiten (zoals conceptmapping of het onderwijsleergesprek) en de samenhang in de kennis van leerlingen helder te krijgen.

Uitgebreidere beschrijving onderzoek
Leerlingen hebben moeite om biologische concepten te verbinden en deze te gebruiken bij het verklaren van biologische (maar ook andere natuurwetenschappelijke) verschijnselen.
De concept-context benadering beoogt een bijdrage te leveren aan het oplossen van dit probleem. Daarbij wordt een context gezien als een authentieke handelingspraktijk waarbinnen deelnemers doelgerichte, cultuurhistorisch bepaalde activiteiten uitvoeren.

De Commissie Vernieuwende Biologie Onderwijs onderscheidt drie contexten die segmenten uit de samenleving weerspiegelen: een leefwereld-, beroeps- en wetenschappelijke context. In elke context is bepaalde biologische kennis relevant waarbij de betekenis van de kennis wordt bepaald door de context. Een belangrijk proces in concept-context onderwijs is het proces van recontextualisatie: een concept dat in de ene context is verworven wordt in een nieuwe context gebruikt. Door het gebruik van een concept in verschillende contexten mag worden aangenomen dat het cognitieve netwerk van een leerling wordt verrijkt en de samenhang in kennis wordt vergroot.

In dit onderzoek gaat het om de structurering van onderwijsleeractiviteiten binnen een concept-context lessenreeks over fotosynthese. Er zijn verschillende veelbelovende onderwijsleeractiviteiten geselecteerd waarbij leerlingen actief oefenen met het leggen van relaties tussen concepten en die aansluiten bij de eerdergenoemde oorzaken van het probleem. Het gaat hierbij om concept mapping, onderwijsleergesprekken met gerichte vragen van de docent, schrijfactiviteiten en componenten van de 'jojo'-strategie en advance organizers. Vanuit de literatuur en een vooronderzoek worden criteria geïdentificeerd waaraan deze onderwijsleeractiviteiten zouden moeten voldoen. Ook wordt informatie verzameld met betrekking tot moeilijkheden die worden ervaren bij het leren en onderwijzen van concepten met betrekking tot fotosynthese, en worden er contexten gekozen. Dit leidt tot een scenario waarbij relaties tussen instructie, leeractiviteiten en leerresultaten worden vastgelegd. In de cyclische onderzoeksfase wordt in enkele ronden volgens de principes van design research geprobeerd de kwaliteit van de lessenreeks te verbeteren. De uiteindelijke bevindingen zullen ontwikkelaars en docenten ondersteunen bij het ontwerpen en uitvoeren van concept-context modules en zal het inzicht in leerprocessen van leerlingen gericht op samenhang vergroten.

7. Het ontwerpen en inzetten van schakelopdrachten voor wiskundig discussiëren, redeneren en niveauverhoging

onderzoeker: Sonia Palha, Het Oosterlicht College, Nieuwegein
promotor/copromotor
prof. Dr. B.H.A.M. van Hout-Wolters
dr. R. Dekker
Universiteit van Amsterdam

Sonia Palha:
“Het onderwerp spreekt me erg aan en het gaat om een probleem waarmee ik zelf al een tijd worstel.”
Sonia Palha (35) is docente wiskunde. Ze geeft nu tien jaar les en werkt op Het Oosterlicht College in Nieuwegein met uitzondering van dit schooljaar. Sonia werkt vier dagen per week: drie dagen op het ILO en één dag op het Freudenthal Instituut.

Samenvatting onderzoek
Wiskundig discussiëren en redeneren is essentieel voor reflectie en abstractie en daardoor voor wiskundige niveauverhoging. In dit onderzoek wordt wiskundig discussiëren en redeneren als een te ontwikkelen vaardigheid beschouwd. Met dit doel worden bepaalde wiskundeopdrachten, zogenaamde schakelopdrachten ontwikkeld en ingezet, samen met een aansluitende didactiek. Onderzocht wordt of dit tot wiskundige niveauverhoging bij de leerlingen leidt.

Uitgebreidere beschrijving onderzoek
Het leren discussiëren en redeneren wordt in (internationale) wiskundeonderwijskringen zeer belangrijk gevonden. Huidige wiskundemethoden zijn er dan ook op gericht leerlingen grotendeels zelfstandig te laten werken. Leerlingen mogen onderling overleggen en uitleg vindt plaats als daarom gevraagd wordt. Docenten hebben echter vaak het gevoel dat het leren te weinig indringend is. Ook zou het vermogen wiskundig te redeneren te weinig ontwikkeld worden. Tempoverschillen tussen leerlingen reduceert onderling overleg. Wiskundig discussiëren, waardoor verantwoording (redeneren) en reconstructie (niveauverhoging) op gang worden gebracht, komt weinig voor.

Dit onderzoek levert een bijdrage aan het ontwerpen van wiskundeonderwijs door docenten. Wiskundig discussiëren, redeneren en niveauverhoging van leerlingen staan daarbij centraal, naast meer informatie over de manier waarop docenten schakelopdrachten - deze voldoen aan de criteria voor niveauverhoging door samenwerkend leren - kunnen ontwerpen. Tevens wordt duidelijk welke hulp bij schakelopdrachten het meest effectief is. De verwachte opbrengst is meer kennis over het ontwikkelen van het wiskundig redeneren bij leerlingen en de rol van de docent daarbij. Praktische opbrengst is een serie schakelopdrachten voor wiskundige niveauverhoging.

Sonia Palha zal voor 5 vwo schakelopdrachten ontwerpen. Daartoe is een diepgaande analyse van de wiskundige inhoud van de hoofdstukken nodig. Try-outs moeten aantonen of de opdrachten tot wiskundig discussiëren, redeneren en niveauverhoging leiden. In het tweede deel van het onderzoek worden de hoofdstukken in een aantal klassen met schakelopdrachten uitgevoerd. Door video-opnames, voor- en natoetsen wordt onderzocht of in de klassen met de schakelopdrachten meer niveauverhoging bereikt wordt dan in de klassen waar de hoofdstukken op de reguliere manier worden behandeld.

8. Succesgestuurd en leereffectgericht invoeren van concept-context biologie onderwijs

onderzoeker: Michiel Dam, Scala College, Alphen aan den Rijn
promotor/copromotor
prof. Dr. J.H van Driel
dr. ir. F.J.J.M. Janssen
Universiteit Leiden

Michiel Dam:
“Ik houd ervan de wereld om mij heen te onderzoeken; de onderwijsvernieuwing is gebaat bij gedegen onderzoek.”
Michiel Dam (28) geeft sinds vijf jaar biologie en werkt op het Scala College in Alphen aan den Rijn. Hij werkt drie dagen per week aan het onderzoek en geeft twee ochtenden les.

Samenvatting onderzoek
Het is een onderzoek in twee fasen: 1) Welke opvattingen hebben biologiedocenten over het concept-context onderwijs? 2) Hoe kan op deze opvattingen worden voortgebouwd, zodat ze gemotiveerd lessen kunnen ontwerpen in lijn met de concept-context benadering?

Uitgebreidere beschrijving onderzoek
De huidige vernieuwing van het biologieonderwijs staat in het teken van de concept-context benadering. Twee uitgangspunten zijn daarbij belangrijk: sluit aan bij en bouw voort op al bestaande opvattingen van docenten èn beschouw hen ook als medevormgevers van onderwijsvernieuwing. In een cyclisch proces ontwikkelen docenten immers niet alleen hun onderwijspraktijk, maar ook hun opvattingen over onderwijs. Hiermee zijn echter slechts de globale contouren van een professionaliseringstraject bepaald. Allereerst moet worden vastgesteld bij welke opvattingen van biologiedocenten moet worden aangesloten. Daarbij is het van belang te weten welke gedragsnabije opvattingen de belangrijkste determinanten voor gedrag zijn in lijn met de concept-context benadering. Vervolgens moet worden bepaald hoe dergelijke opvattingen in de gewenste richting kunnen worden ontwikkeld.

Dit onderzoek van Michiel Dam verschaft inzicht in de belangrijkste opvattingen die het uitvoeren van concept-context biologieonderwijs beïnvloeden. De resultaten zijn ook informatief voor professionaliseringstrajecten waarin niet wordt uitgegaan van een succesgestuurde en op leereffect gerichte werkwijze. Tevens wordt inzicht verkregen in kenmerken van een effectief professionaliseringstraject ten behoeve van de invoering van concept-context onderwijs. Ook ontstaat kennis over de wijze waarop verschillende typen docenten hierin optimaal kunnen worden ondersteund.

Op basis van een kleinschalige interviewstudie wordt een gestandaardiseerde vragenlijst ontwikkeld die wordt uitgezet onder zo’n duizend biologiedocenten. De analyse is niet alleen gericht op het identificeren van bepalende controle-, gedrags- en normatieve opvattingen. Middels multiple regressie wordt ook inzicht verkregen in het relatieve belang van dit type opvattingen voor gedragsvoornemens met betrekking tot het uitvoeren van concept-context onderwijs. Vervolgens wordt onderzoek gedaan naar het verloop en resultaat van een professionaliseringstraject voor verschillende typen docenten. Op basis van deze gegevens kunnen voor iedere docent veranderingen in opvattingen, gedragsvoornemens, gedrag en resulterende leereffecten bij leerlingen worden vastgesteld. Daarbij zal ook worden nagegaan wat de verschillen en overeenkomsten zijn in het leerproces en resultaat voor de verschillende typen docenten.

9. Samenhang in en tussen scheikunde- en biologiemodules binnen een uitwerking van de context concept benadering

onderzoeker: Hilde Boer, Vechtdal College, Hardenberg
promotor/copromotor
prof.dr. K. Th. Boersma, Universiteit Utrecht
prof.dr. M.J. Goedhart, RijksUniversiteit
Groningen
drs. G. Prins, Universiteit Utrecht

Hilde Boer:
“Het doen van onderzoek vormt voor mij naast het lesgeven een nieuwe uitdaging en een manier om een bijdrage te leveren aan de ontwikkeling van onderwijs.”
Hilde Boer (31) geeft sinds 2,5 jaar het vak biologie. Momenteel werkt ze twee vaste dagen op het Vechtdal College locatie Hardenberg (maandag en dinsdag) en zijn twee dagen gereserveerd voor het werk aan de Universiteit Utrecht (woensdag en vrijdag). Op donderdag geeft ze een uur les aan het Vechtdal College en werkt ze de rest van de dag aan de Universiteit Utrecht.

Samenvatting onderzoek
Het onderzoek richt zich op de samenhang in en tussen de vakken scheikunde en biologie. Hoe kan samenhang worden gerealiseerd in en tussen opeenvolgende biologie- en scheikundemodules gebaseerd op didactische praktijken die uitmonden in de behoefte aan een wetenschappelijk georiënteerde op verklaringen gerichte context?

10. Differentiaalvergelijkingen begrijpen. Theorievorming over de wiskundige structuur ten behoeve van de didactisering van het opstellen en bewerken van differentiaalvergelijkingen.

onderzoeker: Joke Zwarteveen, ROC Deltion, Zwolle
promotor
prof.dr. J.M. Pieters, Universiteit Twente
begeleiders
dr. N.C. Verhoef, Universiteit Twente, ELAN
Dr. H.P. Hendrikse, Universiteit Twente, ELAN
adviseurs
prof.dr. K. P. E. Gravemeijer, Technische Universiteit Eindhoven
dr. N.C. Verhoef
prof.dr. S.A. van Gills
Universiteit Twente

paper ORD 2010
paper ORD 2009
paper bijlage IV
paper bijlage V
poster ORD 2009

Joke Zwarteveen:
““Ik wil graag moderne inzichten in de leerpsychologie en mijn eigen ervaringen op het gebied van didactiek inzetten om mijn collega`s een dienstbare en beproefde lesmethode voor te stellen.”

Joke Zwarteveen (1950) geeft wiskunde op havo en vwo aan het vavo van ROC Deltion in Zwolle, waar ze sinds 1994 werkt in het volwassenonderwijs. Daarvoor heeft ze op diverse scholen gewerkt: voortgezet onderwijs, avondonderwijs, projectonderwijs, pabo. En heel veel bijlessen gegeven. Bij voorkeur werkt ze nu op maandag en dinsdag voor het avondonderwijs en de andere drie dagen voor Dudoc. Ze gaat het Dudoc-onderzoek doen omdat ze van mening is dat er over dit onderwerp veel slechte leerboeken bestaan, de leerlingen dit een heel moeilijk onderwerp vinden en differentiaalvergelijkingen in technische vervolgopleidingen een grote rol spelen.

Samenvatting onderzoek
Joke onderzoekt de leerprocessen van de leerling als deze het concept differentiaalvergelijkingen moet leren, met name als deze een differentiaalvergelijking moet opstellen zonder gebruik van ICT. Met de kennis daarover (en vakkennis van het onderwerp) ontwerpt ze aanwijzingen voor een didactiek bij dit onderwerp.

Uitgebreidere beschrijving onderzoek
In het hedendaagse voortgezet onderwijs spelen structuren van wiskundige objecten nauwelijks nog een rol. Het zelfstandig leren van leerlingen wordt veelal vertaald in het boek volgen op basis van een voorgeprogrammeerde studiewijzer. Vanwege een overvol examenprogramma ontbreekt tijd en ruimte voor reflectie en wiskundige diepgang. Deze onderwijspraktijk doet het wiskundeonderwijs geen goed.

Het onderzoek van Joke Zwarteveen wil een theoretisch en in de praktijk getoetst fundament leggen om het onderwerp differentiaalvergelijkingen op verantwoorde wijze in de vernieuwde bètavakken te introduceren en vakoverstijgend te integreren. Het vakoverstijgende aspect komt vooral naar voren in de toepassingen van differentiaalvergelijkingen. Onder andere daarom beperkt het onderzoek zich tot het onderdeel opstellen van een differentiaalvergelijking. Een andere reden is dat het opstellen van een differentiaalvergelijking een speciale vorm van modelleren is, een onderwerp dat in de vernieuwde wiskunde een belangrijke rol krijgt toebedeeld.

In de eerste fase, het schooljaar 2008/2009, werd met behulp van een literatuurstudie een prototype van een framework ontworpen dat de onderscheiden fasen van het opstellen van een differentiaalvergelijking omvat. Dit framework moet als classificatie-instrument gaan dienen om de leerprocessen van de leerling in kaart te brengen. Het nadrukkelijk aan de orde stellen van de in dit framework genoemde fasen bij het behandelen van het opstellen van een differentiaalvergelijking, is tevens een handreiking voor een didactiek. De bruikbaarheid ervan als classificatie-instrument is door middel van een aantal interviews met eerstejaarsstudenten en schriftelijk werk van collega`s beproefd.

Tijdens de volgende fase, het schooljaar 2009/2010 werd het prototype op praktische bruikbaarheid getoetst en bijgesteld aan de hand van hardop-denk-sessies met en schriftelijk werk van individuele vwo-leerlingen uit drie homogene groepen van de samenwerkings- en volgscholen. Ook is de werkwijze van de docent in het onderzoek betrokken. Tevens werden de belemmeringen van de leerlingen bij het zich eigen maken van dit onderdeel vastgelegd.

In de derde fase, het schooljaar 2010/2011, worden structuur, patronen en volgorde in het framework, en de belemmeringen per individu vergeleken met de overtuigingen en lessen van de docent, en het gebruikte lesmateriaal. Bij het verwerken van de data wordt niet alleen op (geschreven en gesproken) taal, maar ook op non-verbale uitingen gelet. Dit onderzoek zal een praktisch bruikbare theorie opleveren over de begripsvorming van de individuele leerling bij het concept differentiaalvergelijkingen ten behoeve van de didactiek van dit onderwerp. Een voorstel voor zo`n didactiek zal in de vierde fase van het onderzoek worden uitgevoerd op minimaal twee verschillende scholen, en worden vergeleken met de resultaten van de leerlingen.

11. De veranderende relatie tussen context en concept bij de vorming van een wendbaar energiebegrip

onderzoeker: Paul Logman, Vellesan College, IJmuiden (Velsen-zuid)
promotor/copromotor
prof.dr. Ton Ellermeijer, Universiteit van Amsterdam, AMSTEL Instituut

Paul Logman:
“Het begrip energie is een centraal begrip in de natuurkunde en ik ben zeer blij de tijd gekregen te hebben om de invoering van dit begrip degelijk te kunnen onderzoeken.”
Paul Logman (41) is gestart met het onderzoek waarbij vorig jaar een andere docent-onderzoeker was betrokken. Hij staat sinds 1994 voor de klas en geeft natuurkunde op het Vellesan College in IJmuiden. Paul combineert school en onderzoek door vanaf 1 januari op de woensdagen en donderdagen aan het onderzoek te werken. Vanaf 1 augustus zal hij drie dagen per week aan het onderzoek werken.

Samenvatting onderzoek
Ik onderzoek hoe leerlingen vanuit verschillende contexten bij het onderwerp energie uiteindelijk komen tot een juist begrip van het concept energie.

Uitgebreidere beschrijving onderzoek
Bij de vernieuwing van de bètavakken wordt sterk ingezet op contextgerelateerd onderwijs. Thema van het onderzoek is de spanning tussen de specificiteit van contexten en de generaliteit van concepten. De verwachting is dat de rol van contexten in een voortgezet leerproces niet gelijk blijft. Men wil weten hoe de veranderende relatie tussen context en concept te beschrijven is in een probleemstellend geleid leerproces waarin leerlingen een succesvolle abstractie beleven.

De case voor het onderzoek is het energiebegrip. Bij energie ligt het gebruik van maatschappelijke en persoonlijk relevante contexten voor de hand. Maar met het energiebegrip kunnen ook processen worden begrepen waar geen direct menselijk of maatschappelijk nut in het geding is. Daarnaast is het een begrip dat ontstaan is uit diverse praktijken en over die praktijken heen een soort van metabegrip vormt. De generalisatie die nodig is om dit metaniveau te bereiken en de algemene toepasbaarheid van dit abstracte begrip maakt het voor leerlingen niet eenvoudig om een wetenschappelijke kijk op dit begrip te ontwikkelen.

De onderzoeksmethode is ontwikkelingsonderzoek: in twee of drie cycli wordt onderwijsmateriaal vervaardigd en getest. Het testen gebeurt aanvankelijk op één school, met beoogde uitbreiding naar drie of vier scholen. Gesprekken tussen leerlingen en tussen leerling en docent worden gebruikt om zicht te krijgen op ontwikkelingen in de betekenis van het concept energie voor de leerlingen en de wendbaarheid in hun toepassing van dit concept op problemen uit verschillende contexten.

De resultaten van het onderzoek zullen toepasbaar zijn in bovenbouw natuurkundeonderwijs, en de overgang van onderbouw naar bovenbouw. Als onderwijsresultaat mikt men op onderwijsmateriaal dat een abstract energiebegrip bij leerlingen genereert. Een energiebegrip dat door leerlingen bruikbaar gevonden wordt en wendbaar ingezet kan worden in verschillende contexten (van huishoudelijke apparatuur en de banen van planeten tot interacties tussen elementaire deeltjes). Ook levert het onderzoek een bijdrage aan de theorie over wendbaarheid van concepten en een model voor de veranderende relatie tussen context en concept in de opeenvolgende stadia van een leerproces.