Opstellen van Onderzoeksvragen en hypotheses

OPSTELLEN VAN
ONDERZOEKSVRAGEN EN
HYPOTHESES
Praktijkonderzoek
Aydn Haydar
Student nr. 1589989
[email protected]
Samenvatting
Met behulp van het ontwerp van dit praktijkonderzoek heeft één van twee 4V clusters geoefend in
het opstellen van goede onderzoekvragen en toetsbare hypotheses in de vorm van een lesmodule.
Beide clusters hebben voor- en achteraf een drietal meetinstrumenten ingevuld om een mogelijk
verschil in eigen inschatting en kunde in deze eerste vaardigheden van onderzoek doen zichtbaar te
maken. Gemiddeld waren de leerlingen in beide groepen zowel bij de nul- als bij de eindmeting van
mening dat zij voldoende vaardig waren in de beoogde onderzoeksvaardigheden. De proefgroep
schatte zichzelf hoger en vaardiger in op de (beoogde) onderzoeksvaardigheden bij de eindmeting
dan de controlegroep. De resultaten van de twee gebruikte objectieve meetinstrumenten bleken niet
overeenkomstig. Volgens de gebruikte ‘test for integrated process skills II’ heeft geen van beide
groepen beter gescoord bij de eindmeting ten opzichte van de nulmeting. Bij de toets bestaande uit
een selectie van examenvragen waarbij leerlingen zelf onderzoeksvragen en hypotheses moesten
opstellen bleek de proefgroep een significant hogere score te hebben behaald bij de eindmeting ten
opzichte van de eigen nulmeting, maar ook ten opzichte van de eindmeting in de controle groep.
Deze score was bij de eindmeting kwalitatief uitgedrukt voldoende, wat overeen kwam met de eigen
inschatting van de leerlingen uit deze groep in hun vaardigheid. Met dit niet geheel eenduidige
resultaat kan worden geconstateerd dat afhankelijk van het gebruikte meetinstrument, de voor dit
praktijkonderzoek ontwikkelde module geen, dan wel een licht positief effect heeft op de eigen
inschatting en vaardigheid van leerlingen in het opstellen van onderzoeksvragen en toetsbare
hypotheses. Hiermee kan een gemiddeld licht positief effect worden bediscussieerd.
1
Inhoudsopgave
Samenvatting........................................................................................................................................... 1
Inleiding ................................................................................................................................................... 3
Probleemstelling.................................................................................................................................. 3
Theoretische verkenning ..................................................................................................................... 4
Praktijk verkenning .............................................................................................................................. 9
Onderzoeksvraag ................................................................................................................................... 18
Deelvragen ........................................................................................................................................ 18
Hypothese ......................................................................................................................................... 18
Methode ................................................................................................................................................ 18
Onderzoeksstrategie ......................................................................................................................... 18
Respondenten ................................................................................................................................... 19
Operationaliseren van de onderzoeksvraag ..................................................................................... 19
Ontwerp ............................................................................................................................................ 20
Instrumenten ..................................................................................................................................... 21
Data analyse en Statistiek ................................................................................................................. 23
Resultaten ............................................................................................................................................. 25
Conclusie en discussie ........................................................................................................................... 28
Bibliografie ............................................................................................................................................ 31
Reflectie ................................................................................................................................................. 33
Urenverantwoording ............................................................................................................................. 36
Bijlagen .................................................................................................................................................. 37
Bijlage I .............................................................................................................................................. 38
Bijlage II ............................................................................................................................................. 50
Bijlage III ............................................................................................................................................ 51
Bijlage IV ............................................................................................................................................ 66
Bijlage V ............................................................................................................................................. 71
Bijlage VI ............................................................................................................................................ 72
Bijlage VII ........................................................................................................................................... 85
2
Inleiding
Aan het begin van het schooljaar komen groepjes leerlingen uit de examenklassen h/v van het
Bonhoeffer College, Van der Waalslaan verwachtingsvol bij verschillende bovenbouwdocenten langs
met de vraag of zij hen willen begeleiden bij het profielwerkstuk. De leerlingen verzekeren de docent
dat ze, diezelfde dag nog, heel serieus een onderzoeksvoorstel hebben geschreven. En of ze dat
‘even mogen voorstellen’. Daarin proberen groepjes leerlingen een onderzoeksvraag, met eventuele
deelvragen en soms zelfs al een globale onderzoeksopzet te beschrijven. Enkele illustratieve
voorbeelden van onderzoeksvragen die in deze onderzoeksvoorstellen staan; “Wat is de ideale
partner?”, “Wat is het verschil tussen jongens en meisjes?”, “Wie leven gezonder tussen 15 en 18
jaar, jongens of meisjes?”, “Kun je hartritme bepalen?”, “Hoe goed is de conditie van jongeren?” en
vrijwel elk schooljaar maakt het onderzoeksvoorstel “Iets met bacteriën…?” zijn opwachting.
Bij het zien van dergelijke voorstellen moeten de docenten ter plekke bepalen of een voorgesteld
onderwerp potentie heeft om, met de nodige sturing en begeleiding, uiteindelijk tot een goed
onderzoek te komen.
Allereerst kunnen er didactische kanttekeningen worden gezet bij de organisatorische wijze waarop
leerlingen en docenten worden gedwongen afspraken over profielwerkstukbegeleiding te maken
binnen de eerste week aan het begin van het schooljaar. Een gedegen onderzoeksvoorstel op papier
zetten kost tijd en vormt een onmisbaar onderdeel van een goed onderzoek. Volgens Oost en
Markenhof (2011, p. 16-17) blijken onderzoekers en studenten ook vaak te weinig tijd voor een
onderzoeksvoorstel te nemen, wat het uit te voeren onderzoek veelal niet ten goede komt.
Binnen het vak biologie bestaat de eis op de locatie Van der Waalslaan dat leerlingen een praktisch,
natuurwetenschappelijk, hypothese toetsend onderzoek uitvoeren. Dit dient de kern te vormen van
het profielwerkstuk. Zo wordt geprobeerd tegemoet te komen aan de beschreven
onderzoeksvaardigheden in de exameneisen, naast de praktische opdrachten in de
voorexamenklassen waar ook onderzoek doen centraal staat. Leerlingen hebben in één dag niet
voldoende tijd een volledig onderzoeksvoorstel op te zetten, dus na een gemaakte afspraak tot
begeleiding moet daar meestal nog flink aan gewerkt worden. Bovenstaande voorbeelden van
onderzoeksvragen doen vermoeden dat leerlingen ook geen goed beeld hebben van een gedegen
onderzoeksvraag, laat staan van een bijbehorende toetsbare hypothese, zoals vereist is bij
natuurwetenschappelijk hypothese toetsend onderzoek. Het vervolgens lange doorwerken aan een
goede onderzoeksopzet zorgt voor de nodige frustratie bij zowel de docent als de leerlingen.
Leerlingen willen aan de slag met ‘het onderzoek’, de docent wil een goede opzet alvorens met het
onderzoek begonnen wordt. Hieruit vloeit de probleemstelling voort die centraal staat in dit
praktijkonderzoek.
Probleemstelling
Leerlingen uit de examenklassen havo en vwo die voor hun profielwerkstuk bij het vak
biologie onderzoek gaan uitvoeren stellen in hun onderzoeksvoorstellen slechte
onderzoeksvragen op en hebben vaak geen of een niet toetsbare hypothese. Dit probleem zit
de rest van de tijd de uitvoering van het vereiste hypothese toetsend onderzoek in de weg en
loopt mogelijkerwijs uit op onvoldoendes in de eindbeoordeling.
3
Alvorens de centrale onderzoeksvraag van dit praktijkonderzoek te geven, wordt eerst de verkenning
van theorie en praktijk beschreven ter oriëntatie op het probleem, om verankering, relevantie en
precisering van het probleem aan te geven. Daarna is het kader bepaald. De keuzes die gemaakt zijn,
bijvoorbeeld over de onderzoeksfunctie en –strategie, worden in dit verkennende en oriënterende
eerste deel onderbouwd. Het tweede deel bestaat vervolgens uit de onderzoeksvraag, beschrijving
van de methode van het uitgevoerde onderzoek en de resultaten. Een discussie met enkele
aanbevelingen sluit het geheel af.
Theoretische verkenning
Onderzoekende houding (en) beoordelen
Sinds de invoering van de tweede fase eind jaren negentig, hebben middelbare school docenten van
de natuurwetenschappelijke vakken moeten leren omgaan met een aantal veranderingen in en
rondom hun vak. Zo zijn in de huidige havo en vwo examenprogramma’s voor deze vakken
verschillende algemene vakoverstijgende informatie- en onderzoeksvaardigheden opgenomen onder
domein A (College voor Examens, 2014) en op een overkoepelende wijze beschreven. Deze
vaardigheden dienen getoetst te worden en daarom is ook de invulling en inhoud van de
schoolexamens veranderd. Er wordt meer belang gehecht aan praktische opdrachten en het
profielwerkstuk, waarbinnen de informatie- en onderzoeksvaardigheden een belangrijke plaats
innemen evenals vakoverstijgende vaardigheden. De rol van traditionele toetsen is geslonken
(Stokking & Van der Schaaf, 1999).
Van docenten wordt verwacht dat zij de leerlingen leren meer zelfstandig te werken en in groepjes
samen te werken, waarbij zij als begeleider en coach optreden om vervolgens de verschillende
vaardigheden te beoordelen. Het biologieonderwijs was vóór invoering van de tweede fase niet
vreemd van onderzoek doen. Men zou mogen verwachten dat er inmiddels een uitgeschreven
didactisch model bestaat, waarin wordt beschreven hoe onderzoek doen door leerlingen het meest
effectief vorm kan krijgen. En natuurlijk hoe dit beoordeeld dient te worden. Helaas is dit in beide
gevallen niet zo. Dat betekent in het geval van de beoordeling, het veelal aan de school en docenten
zelf ligt hoe zij de bovengenoemde vaardigheden toetsen. Stokking en Van der Schaaf (1999, 2000)
beschrijven uitgebreid waar docenten rekening mee zouden kunnen en moeten houden in de
beoordeling van onderzoeksvaardigheden. Maar niet iedere docent zal deze of vergelijkbare studies
hebben doorgenomen alvorens zij een onderzoek voor een profielwerkstuk begeleiden, laat staan de
leerlingen bij aanvang van het onderzoek de opgestelde beoordelingscriteria overhandigen. Er wordt
met andere woorden een beroep gedaan op de onderzoekende houding (als competentie) van de
individuele eerstegraads docenten, waarvoor echter geen eenduidige landelijke maat is opgemaakt
anders dan de beschreven eindtermen in de exameneisen.
Leerlijn ‘onderzoek doen’
Het is van belang met de ontwikkeling van de onderzoekende houding van een leerling te beginnen
in de onderbouw om een leerlijn te verwezenlijken naar de bovenbouw (Aarsen & Van der Valk,
2008). Op die manier is de opbrengst voor alle docenten die op een later tijdstip een onderzoek
begeleiden theoretisch optimaal. Scholen hebben tegenwoordig zelf meer vrijheid invulling te geven
aan de vernieuwde basisvorming en zo wordt op verschillende manieren getracht de algemene
vaardigheden beschreven in de onderbouw kerndoelen vorm te geven, onder andere door meer
samenhang tussen vakken impliciet aan te geven in de vorm van projectonderwijs en leerlingen zo
ook meer zelfverantwoordelijk te maken voor hun taken. Volgens Van der Valk en Van Soest (2004)
blijkt dat dit lang niet in alle gevallen uitloopt op betere onderzoeksverslagen en een dito
onderzoekende houding van leerlingen in de tweede fase. Dit lijkt vooral afhankelijk te zijn van de
waarde die de school hecht aan het ontwikkelen van een onderzoekende houding en of zij hiervoor
een gedegen leerlijn vormgeven. In de praktijkverkenning hierover meer.
4
‘Leren – onderzoeken’, en andersom
Er is een belangrijk aspect dat herhaaldelijk naar voren kwam in gesprekken met profielwerkstuk
begeleidende docenten (diverse docenten, persoonlijke communicatie) en dat terug te vinden is in
meerdere bronnen in verschillende bewoording, maar steeds met dezelfde achterliggende
onderwijskundige gedachte over ‘leren in een natuurwetenschappelijk vakgebied’ (Aarsen & Van der
Valk, 2008; Chinn & Malhotra, 2002; Gormally, Brickman, Hallar, & Armstrong, 2011; Schalk, Van der
Schee, & Boersma, 2007; Stokking & Van der Schaaf, 2000; Van der Valk & Van Soest, 2004); het
wezenlijke verschil tussen ‘over natuurwetenschappen leren’, ‘leren onderzoeken’ en ‘onderzoekend
leren’.
In een complexe vaardighedenmatrix beschrijven Stokking en Van der Schaaf (2000, p. 27) de
samenhang tussen drie dimensies waarop zij de algemene vaardigheden indelen op grond van het
beoogde leerdoel: kennis verwerven, ontwikkelen van een onderzoekende houding, of leren van
onderzoeksvaardigheden. Schalk (2006) weet hetzelfde duidelijk te maken met een eenvoudiger
model; de doelendriehoek (figuur 1). Hier vormen de hoekpunten de drie verschillende leerdoelen en
de ruimte ertussen de verzameling van leeractiviteiten die kunnen plaatsvinden om daar te komen.
BIOLOGIE LEREN
(conceptuele kennis)
Onderzoekend leren
Beeldvormende practica
Onderzoekspractica
BIOLOGIEONDERWIJS
Leren onderzoeken
PWS
OVER BIOLOGIE LEREN
(procedurele kennis)
Vaardigheidspractica
BIOLOGIE DOEN
(ervaring)
Figuur 1: Een model voor het biologieonderwijs als verzameling leeractiviteiten tussen de elementaire leerdoelen; (boven)
conceptuele kennis opdoen, (links onder) procedurele kennis opdoen en (rechts onder) kennis opdoen doormiddel van
ervaring. De positie van het profielwerkstuk (PWS) in het geheel aan leeractiviteiten is aangegeven met een meer puntige
ster (zie tekst).
Een snij practicum in de biologie les staat in de driehoek tussen ‘biologie leren’ en ‘biologie doen’ –
als beeldvormend practicum. De conceptuele kennis staat centraal en het werken met de handen
ondersteunt het leerproces. ‘Onderzoekend leren’ heeft als doel leerlingen door zelf ontdekken
kennis te laten verwerven, die daardoor beter blijft hangen dan als het in een lesboek wordt gelezen.
Een dergelijk onderzoek krijgt in de driehoek dan een plek tussen ‘biologie leren’ en ‘over biologie
leren’, maar vooral richting de hoek ‘biologie leren’, omdat de conceptuele kennis daar centraal staat
en de onderzoeksvaardigheden zelf van ondergeschikt belang zijn. ‘Leren onderzoeken’ heeft juist
het leren van de deelvaardigheden van onderzoek doen als leerdoel en staat zodoende meer in de
hoek ‘over biologie leren’. Een profielwerkstuk, waar leerlingen met een zelfgekozen onderwerp
proberen met een onderzoekende houding en bijbehorende vaardigheden tot kennis te komen, krijgt
dus een plek in die hoek. De meer puntige ster geeft aan dat de leerlingen soms meer richting de ene
dan wel de andere hoek opschuiven, afhankelijk van het onderwerp, de vaardigheid van de leerlingen
in de groep en de conceptuele kennis die aanwezig is of wordt opgedaan.
5
De doelendriehoek geeft voor dit onderzoek de richting aan; de plaats tussen procedurele kennis en
ervaring opdoen met onderzoek doen. Mede hieruit komt de centrale onderzoeksvraag voort, die
voornamelijk de procedurele kennis centraal stelt en betrekking heeft op het ‘leren onderzoeken’.
Verhoogde weerstand, maar hoger leerrendement
Het leerrendement van een profielwerkstuk kan hoog zijn. Didactische methoden van ‘onderzoekend
leren’ wekken echter vaak de nodige weerstand op bij leerlingen, docenten en practicumbegeleiders,
zoals blijkt uit verschillende beschrijvende studies over dergelijke didactische onderwijsvormen
(Gormally, Brickman, Hallar, & Armstrong, 2011; Keeney-Kennicutt, Gunersel, & Simpson, 2008). De
weerstand is vooral gericht op de vrije vorm van dergelijke onderzoeksopdrachten. Leerlingen geven
bijvoorbeeld aan dat ze het moeilijk vinden een hypothese en werkplan op te stellen voor een
onderzoeksopdracht. Begeleiders moeten leren de coachende, sturende rol te spelen in plaats van de
alwetende, controlerende. Er mogen onjuistheden voorkomen; er moet ruimte zijn om fouten te
maken in het onderzoek doen, omdat juist daarvan veel geleerd kan worden. De eisen die worden
gesteld aan onderzoeksopdrachten lijken daarmee vager te worden en resultaten laten zich vaak niet
voorspellen. Daarmee vallen enkele fundamentele zekerheden weg in de begeleiding van onderzoek
doen door leerlingen waar docenten waarschijnlijk aan gewend zijn geraakt, maar die eigenlijk de
essentie van onderzoek doen ondermijnen (Gormally, Brickman, Hallar, & Armstrong, 2011; Wilke &
Straits, 2005).
Docenten en practicumbegeleiders blijken, ondanks de initiële weerstand, uiteindelijk toch zeer te
spreken over de leeropbrengst van de onderwijsvormen waar zelf onderzoek doen centraal staat en
willen niet terug naar de zogenoemde ‘kookboekpractica’ waar leerlingen aan de hand worden
genomen en elke stap wordt voorgedaan of beschreven. Leerlingen zijn zelf achteraf minder positief,
omdat ze vaker het gevoel hebben vast te lopen en moeite hebben met ‘zelf alles moeten bedenken’.
[“Het is zoveel makkelijker als je gewoon kan doen wat je verteld wordt”], is een typerende
opmerking van een leerling, nadat de switch gemaakt was naar onderzoekend leren (vrij vertaald uit:
Gormally, Brickman, Hallar, & Armstrong, 2011, p. 48). Toch blijkt uit bovengenoemde onderzoeken
dat de leeropbrengst uiteindelijk hoger ligt. De leerlingen blijken betere antwoorden te geven op
gestelde vragen tijdens en na deze practica die de onderzochte en dus in deze vorm onderwezen stof
aangaan. Ze behalen hogere scores voor toetsen waarbij een beroep wordt gedaan op de geoefende
onderzoeksvaardigheden. Het zelfvertrouwen in onderzoek doen groeit minder dan volgens de
oorspronkelijk gebruikte onderwijs methode, maar het eindresultaat wordt wel als beter beoordeeld.
Dit betekent dat er waarschijnlijk sprake was van zelfoverschatting (of een verkeerd beeld) van de
onderzoeksvaardigheden bij leerlingen die de oorspronkelijke werkvormen onderwezen hebben
gekregen (Brickman, Gormally, Armstrong, & Hallar, 2009), zoals deels ook blijkt uit de beschreven
ervaring met onderzoeksvoorstellen van leerlingen. Deze vermeende zelfoverschatting in eigen
onderzoeksvaardigheden van leerlingen kan in dit onderzoek ook worden getoetst.
Kortom, leerlingen worden voorbereid op de ‘vrije situatie’ van het dagelijks leven en die ook bij het
uitvoeren van een profielwerkstuk aan de orde is. De begeleider heeft het werkplan voor het
onderzoek niet kant-en-klaar en voor de uitvoering van het onderzoek zijn verschillende algemene
vaardigheden van belang naast deelvaardigheden van het ‘leren onderzoeken’ die bij het
‘onderzoekend leren’ voorbij komen. Zodoende schuiven leerlingen naar het eind van hun
schoolcarrière toe dus steeds verder op naar de hoek ‘over biologie leren’, maar dan wel met de
juiste procedurele kennis en het uiteindelijke inzicht dat op die manier conceptuele kennis vorm
krijgt in epistemologische zin. Op dit laatste punt wordt wat dieper ingegaan om de relevantie van
het onderzoek verder te verduidelijken.
6
Relevantie; moet dat nou?
Schalk (2006) heeft in het kader van ‘onderzoek doen’ in biologielessen bij de verkenning van de
praktijk een uitgebreide analyse uitgevoerd, geoperationaliseerd naar 23 verschillende elementen
van begrip van bewijs, welke verderop in deze theoretische verkenning nader beschreven en in het
praktijkonderzoek gebruikt zullen worden. Hierbij heeft hij gekeken welk belang docenten hechten
aan de verschillende elementen van onderzoek doen, de ondersteuning die de meest gebruikte
biologie leerboeken bieden op het doen van onderzoek en de kwaliteit van de uiteindelijke
producten die leerlingen afleveren na eigen onderzoek te hebben uitgevoerd. De uitkomst verwoord
hij als volg (p. 51):
Docenten onderschrijven de opvatting dat begrip van bewijs van belang is voor leerlingen en
geven aan daar ook aandacht aan te besteden in hun onderwijs, al vinden ze niet alle
elementen even belangrijk. De ondersteuning van leren onderzoeken door schoolboeken blijkt
niet sterk en al geven leerling verslagen een redelijk positief beeld, ook daar lijkt verbetering
zinvol.
De praktische relevantie van de probleemstelling in dit onderzoek kan hiermee worden aangegeven;
ondanks dat leerlingen niet optimaal worden voorbereid op de beschreven onderzoeksvaardigheden
binnen de verschillende examenprogramma’s, worden zij er wel op beoordeeld in de tweede fase bij
uitvoering van praktische opdrachten en profielwerkstukken.
Er ligt hier een tweeledige taak voor de tweede fase van het voortgezet onderwijs. Ten eerste zullen
docenten zich moeten bekwamen in het aanleren van deze onderzoeksvaardigheden bij leerlingen en
daarvoor is persoonlijke competentieontwikkeling nodig om dergelijk onderwijs te ontwikkelen en te
beoordelen. Daarbij mogen ook schoolleiding en teamleiders zich aangesproken voelen, aangezien zij
deels de randvoorwaarden bepalen waarbinnen dit aanleren moet gebeuren. Slechte
organisatorische omstandigheden hebben negatieve consequenties voor de beoordeling (Stokking &
Van der Schaaf, 2000). Ten tweede zullen leerlingen deze vaardigheden moeten ontwikkelen en
aanleren en dat gaat niet vanzelf (Schalk, Van der Schee, & Boersma, 2007). Er wordt namelijk een
manier van kennis verwerven (epistemologie) beoogd die wezenlijk anders is dan gebruikt wordt in
de meest gebuikte biologiemethoden.
Chinn en Malothra (2002) beschrijven in dit kader de ontwikkeling van een onjuist beeld bij
leerlingen van ‘authentiek wetenschappelijke redenering’ die gebruikt wordt door wetenschappers
om tot kennis te komen. Op school maken leerlingen bij practica en in de tekstboeken van de
natuurwetenschappelijke vakken kennis met slechts korte en kleine onderzoeksopdrachten, waar
sterk gesimplificeerde modellen achter zitten. Deze modellen doen geen recht aan de complexe
onderzoeksmodellen die wetenschappers gebruiken om de bestaande onzekerheden uit de
werkelijke wereld in generalisaties en wetten uit te drukken. Door op school alleen gebruik te maken
van zeer eenvoudige modellen bij practica ontwikkelen leerlingen een beeld van wetenschappelijk
redeneren als een gesimplificeerde, algoritmische vorm van epistemologie; het verzamelen van
simpele feiten in sterk gecontroleerde omstandigheden, zonder overeenkomsten met de werkelijke
wereld waarin zij zelf leven. Vervolgens is de kans groot dat ze wetenschappelijk redeneren als
irrelevant zullen beschouwen voor hun eigen keuzes en situaties van de dagelijkse werkelijkheid.
Maar authentiek wetenschappelijk redeneren is juist een samenhangend geheel van vaardigheden
en handelingen, welke nodig zijn om tot kennis te komen in de complexe realiteit en op basis
waarvan de beste keuzes gemaakt kunnen worden.
Het idee achter het gebruik van de simpele modellen op school is de leerling zo stapje voor stapje de
verschillende elementen van wetenschappelijk redeneren aan te leren, maar helaas blijft integratie
van de verschillende vaardigheden veelal uit (Chinn & Malhotra, 2002).
7
De onderliggende onderzoeksmodellen zijn meestal in de rapportage van wetenschappelijk
onderzoek ook niet concreet beschreven, maar Chinn en Malothra (2002, pp. 192-193) stellen ter
illustratie een tweetal van deze achterliggende complexe onderzoeksmodellen op. Zo proberen zij te
illustreren hoe deze achterliggende modellen richting, vorm en omkadering van het onderzoek
aangeven en dat dit absoluut ook van belang is in de dagelijkse werkelijkheid. Authentiek
wetenschappelijk redeneren en handelen leidt tot betere keuzes en beslissingen. Niet alleen bij het
strikt gecontroleerde experiment in het lab of tussen de muren van het klaslokaal, maar mogelijk ook
in het dagelijks leven van de leerling. Hieruit blijkt de maatschappelijke relevantie van de
probleemstelling van het onderzoek.
Omwille van boven beschreven belang van het leren authentiek wetenschappelijk redeneren is in dit
onderzoek de keuze gemaakt te beginnen bij het begin van een natuurwetenschappelijk hypothese
toetsend onderzoek, in plaats van bij de uitvoering; eerst het opzetten van een goed onderzoeksplan
waarin een eenduidige, specifieke en afgeperkte onderzoeksvraag staat met een bijbehorende
toetsbare hypothese. Het moeilijke begin van een wetenschappelijke benadering van een probleem
of vraag. Gedurende de begeleiding kan de integratie van de volgende onderzoekvaardigheden ter
beantwoording van de vraag of het probleem hopelijk door de docent in goede banen geleid worden.
Goed, slecht en lelijk
Zoals eerder aangegeven zullen leerlingen op het Bonhoeffer College, Van der Waalslaan voor een
profielwerkstuk biologie hypothese toetsend onderzoek moeten uitvoeren, waarvoor verschillende
onderzoeksvaardigheden nodig zijn. Wat kan worden verstaan onder onderzoeksvaardigheden is
zeer uitvoerig beschreven door Gott, Duggan en Roberts (2010) als ‘concepts of evidence’ en wordt
geregeld aangevuld en herzien. De lijst bestaat uit meer dan honderd verschillende deelvaardigheden
op verschillend onderzoeksniveau, maar is niet praktisch hanteerbaar in het biologie onderwijs.
Schalk (2006) heeft in de operationalisering van de verschillende onderzoeksvaardigheden voor
hypothese toetsend onderzoek binnen het biologie onderwijs de lijst weten terug te brengen tot
onderstaande ‘23 elementen van begrip van bewijs’ en is in dit onderzoek op vergelijkbare wijze
gebruikt. Dat wil zeggen dat bijvoorbeeld een slechte onderzoeksvraag niet eenduidig is in
formulering en dat hij niet voldoende specifiek en afgeperkt is.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
Een onderzoeksvraag:
- bevat alleen ondubbelzinnige termen en formuleringen;
- is voldoende specifiek en afgeperkt.
Het is van belang te onderscheiden of de beantwoording van de onderzoeksvraag een beschrijving en/of een
verklaring vereist.
Bij verklarend onderzoek wordt er een hypothese (mogelijke verklaring) opgesteld die bij de onderzoeksvraag
aansluit.
De hypothese moet toetsbaar zijn.
(Bijna) altijd is er meer dan één hypothese mogelijk.
Op basis van de hypothese (en een aantal aannames) wordt een voorspelling geformuleerd over welke
observatie(s) of meting(en) verwacht kunnen worden (als de hypothese waar is [en …], dan …).
Voor beschrijvend onderzoek is het belangrijk de te beschrijven kenmerken (van organismen, ecosystemen e.d.) te
benoemen.
Voor experimenteel onderzoek is het belangrijk de afhankelijke en de onafhankelijke variabele(n) te benoemen.
Voor experimenteel onderzoek is het belangrijk alle andere mogelijk beïnvloedende variabelen te expliciteren en zo
mogelijk constant te houden.
Bij experimenteel onderzoek is een controle of een ‘blanco’ noodzakelijk.
De observatie(s) of meting(en) zelf mogen geen invloed hebben op de uitkomst van die observatie(s)/meting(en) of
die invloed moet expliciet gemaakt worden.
Het bereik en de intervallen van de gekozen waarden van de onafhankelijke variabele moeten passen bij de
verwachte variatie van de afhankelijke variabele.
De gevoeligheid van het instrument moet passen bij de te verrichten meting(en).
De steekproef moet representatief zijn voor de populatie (groot genoeg, aselect of gestratificeerd). Het aantal
metingen of observaties moet groot genoeg zijn.
8
15. Van uit de toon vallende resultaten (‘uitbijters’) moet beoordeeld worden of ze in de verwerking meegenomen
moeten worden (zijn het artefacten?).
Wanneer uitkomsten van metingen gemiddeld worden, moet dit inhoudelijk verantwoord zijn.
Er mag alleen van een verschil tussen metingen gesproken worden als dat verschil statistisch significant is.
De conclusie(s) moet(en) aansluiten bij de onderzoeksvraag en de hypothese.
Een correlatie is nog geen oorzakelijk verband.
Er is een verschil tussen een oorzakelijke verklaring (verklaring vanuit de oorzaken) en een functionele verklaring
(verklaring vanuit de gevolgen).
21. Als een onderzoek niet valide en betrouwbaar is uitgevoerd (met andere woorden: als niet aan de voorgaande
voorwaarden is voldaan), zijn de resultaten aanvechtbaar.
22. Indien mogelijk worden de resultaten van een onderzoek bevestigd door gegevens uit ander onderzoek.
23. De conclusie wordt vergeleken met geaccepteerde ideeën (theorieën), gezond verstand en ervaring.
16.
17.
18.
19.
20.
De lijst is niet ‘mooi’ verwoord in leerlingentaal, maar daar waar leerlingen naar hun ervaring met
deze elementen wordt gevraagd en waar zij zichzelf beoordelen in vaardigheden, zijn ze
geformuleerd in toepasselijker taal (zie appendix II of figuur 6, p17). Bij de operationalisatie van de
onderzoeksvraag van dit onderzoek is de keuze voor enkele specifieke elementen die een rol hebben
gespeeld in het ontwerp nader toegelicht.
Praktijk verkenning
Leerlijn onderzoek doen
Onderzoek doen krijgt in de onderbouw van het Bonhoeffer College, Van der Waalslaan over het
algemeen geen speciale aandacht. Er wordt van de verschillende vaksecties verwacht dat zij dit
beschrijven in een vakwerkplan. Opstellen van een vakwerkplan is aan de secties zelf (sinds
schooljaar 2013-2014). Er zijn door de schoolleiding geen specifieke eisen gesteld aan de β-vakken
om een doorlopende leerlijn ‘onderzoek doen’ vorm te geven. De waarde die docenten aan
onderzoeksvaardigheden hechten in hun onderwijs wordt verderop in de praktijkverkenning van dit
onderzoek beschreven.
Op de locatie Van der Waalslaan wordt ter voorbereiding op eigen onderzoek, zoals in de handleiding
voor het profielwerkstuk, slechts (en herhaaldelijk) verwezen naar het ‘Vademecum’ als bron voor
procedurele kennis over onderzoek doen. Dit document vormt de meest concrete vakoverstijgende
leerlijn voor ‘onderzoek doen’ in de tweede fase. Navraag onder examenleerlingen leert dat deze
reader niet of nauwelijks wordt geraadpleegd. Voor het doen van onderzoek volgens
natuurwetenschappelijke methode wordt binnen de school vertrouwd op de vaardigheden die
worden aangeleerd bij de verschillende natuurwetenschappen. Of en in hoeverre deze vaardigheden
worden aangeleerd wordt niet centraal getoetst of geëvalueerd; het resultaat zou moeten blijken uit
de toetsing van deze vaardigheden bij de verschillende vakken en bij het profielwerkstuk.
Beoordeling van het profielwerkstuk op havo en vwo gebeurt volgens vaststaande
beoordelingstabellen, onafhankelijk van het profiel vak waarbij het profielwerkstuk is uitgevoerd.
Beoordelende docenten behoren deze aan het eind van de begeleiding in te leveren bij de
afdelingsleider. Het is de bedoeling dat de begeleidende docent vooraf de beoordelingscriteria met
de leerlingen bespreekt. Dit gebeurt afhankelijk van het profiel vak waarbij het profielwerkstuk wordt
uitgevoerd. Ondanks de algemene beoordelingstabellen zijn er toch verschillende
beoordelingscriteria bij verschillende vakken. Docenten van verschillende vakken geven aan dat de
criteria in de algemene beoordelingstabellen niet goed toepasbaar zijn op profielwerkstukken voor
hun vak. Controle op gelijke hoogte van de gestelde eisen bij verschillende vakken is er verder niet.
Het Bonhoeffer College, Van der Waalslaan mag zich, sinds enkele jaren ‘begaafdheidsprofiel school’
noemen. Dat betekent dat leerlingen in vwo+ klassen met zelfgekozen onderwerpen een
onderzoeksopdracht uitvoeren. Dit heeft veel weg van de eerder beschreven vrije onderzoeksvorm,
waarvoor geen vast uitvoerings- en begeleidingsprotocol bestaat. Er bestaan echter ook (nog) geen
9
specifieke eisen waaraan de leerling onderzoekjes moet voldoen. Feedback op het onderzoek is
afhankelijk van de betreffende begeleidende docenten. Hiervoor bestaat geen centrale instructie.
Beoordelingen hebben geen directe waarde voor het overgangsrapport. Protocollen voor begeleiding
en beoordelingseisen zijn echter wel in de maak (M. Van Adrichem, Vakcoördinator Life & Science en
mentor V+; persoonlijke communicatie). Bij deze ontwikkeling (project ‘Talent Maximalisatie’ en
‘Wetenschapsoriëntatie’) wordt samengewerkt met onderzoekers, onderwijsexperts en studenten
van de Universiteit Twente en Saxion Hogeschool.
Docenten met een mening
Om een beeld te krijgen van de manier waarop leerlingen op onze school te maken krijgen met, dan
wel kennis opdoen over onderzoek doen bij verschillende vakken is 15 docenten gevraagd een
vragenlijst op basis van de bovenbeschreven elementen van begrip van bewijs in te vullen (zie bijlage
I; uit Schalk 2006, bewerkt naar eigen inzicht). Daarbij is bewust gekozen voor de bèta- en gamma
vakken, waar beschrijvend en hypothese toetsend onderzoek een prominente plaats inneemt. Zes
docenten hebben de lijst volledig ingevuld. 40% is een prima percentage voor een enquête, maar de
notie moet wel gemaakt worden dat het de mening is van een klein aantal docenten van alleen de
vakken natuurkunde, scheikunde, wiskunde (x2), biologie, NLT en informatiekunde. Dit gaat
logischerwijs ten koste van de betrouwbaarheid van de uitkomst van deze praktijkverkenning.
Hiermee kan echter de richting van dit ontwerponderzoek duidelijk worden aangegeven en daarom
van belang in de inleiding van dit praktijkonderzoek.
Met de vragenlijst voor docenten zijn drie aspecten met betrekking tot onderzoek doen volgens de
elementen van begrip van bewijs gemeten, met een bijbehorende vijfpuntsschaal. Eerst zijn twee
stellingen voorgelegd waarmee kon worden aangeven welk belang zij hechten aan de 23 elementen
van begrip van bewijs. Vervolgens nog twee stellingen waarin zij konden aangeven welke rol de
elementen spelen in hun onderwijspraktijk. Als laatste volgde één stelling of zij van mening waren
dat leerlingen vaardig zijn in de verschillende elementen.
De twee stellingen die het belang van de elementen aangingen waren; ‘ik vind het belangrijk dat mijn
leerlingen de kwaliteit van (eigen of ander) onderzoek op dit element kunnen beoordelen’ en ‘ik vind
het belangrijk dat mijn leerlingen dit element in eigen onderzoek kunnen toepassen’. De gemiddeld
toegekende score van de elementen op deze beide stellingen is uitgezet in figuur 2.
Toegekend belang 23 elementen
kunnen beoordelen
kunnen toepassen
5
4
3
2
1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
Elementen begrip van bewijs
Figuur 2: Belang dat docenten (N=6) hechten aan de 23 verschillende elementen van begrip van bewijs, als beschreven op
pagina 8, door het kunnen beoordelen van eigen en ander onderzoek (x) en het toepassen op eigen onderzoek (+). De
waarden op de y-as staan voor 1: niet belangrijk, 2: relatief onbelangrijk, 3: middelmatig belangrijk, 4: relatief belangrijk, 5:
zeer belangrijk.
10
Uit figuur 2 blijkt dat docenten een meer dan gemiddeld (> 3,0) belang hechten aan alle elementen
van begrip van bewijs. Gezien het kleine aantal respondenten en de grote spreiding die daardoor al
snel ontstaat per element, liggen de waarden van de beide gemiddelden toch dicht bij elkaar. De
elementen met en score van 4,0 (relatief belangrijk) of hoger zijn 1, 2, 4, 10, 12, 14, 18 en 23. Als
deze elementen worden samengevat in woorden wordt daarmee een aardige samenvatting gegeven
van de essentiële onderdelen van een hypothese toetsend onderzoek: de ondervraagde docenten
vinden het relatief belangrijk dat een onderzoeksvraag eenduidig, specifiek en afgeperkt is (1) en dat
deze een toetsbare hypothese vereist (2 en 4). Een blanco is nodig om de invloed van de variabelen
vast te stellen (10) en de variabelen moeten duidelijk gedefinieerd zijn, zodat vooraf bekend is waar
een representatieve steekproef op beoordeeld wordt (12 en 14). De conclusie moet aansluiten op de
onderzoeksvraag en hypothese (18) en behoort vergeleken te worden met bestaande theorieën,
logica en ervaring (23). De elementen 7, 19 en 20 scoren het laagst voor zowel het kunnen
beoordelen als het kunnen toepassen, maar dat betekent niet dat ze onbelangrijk zijn (de score is
immers nog boven 3,0). Er valt echter wat voor te zeggen deze elementen als minder belangrijk aan
te merken in het leren onderzoeken door leerlingen op een middelbare school (diverse docenten,
persoonlijke communicatie). Element 7, waarin het belang wordt aangegeven van het benoemen van
de te beschrijven kenmerken van het onderzoeksobject in beschrijvend onderzoek, kan als een detail
in de onderzoeksopzet worden gekenmerkt. Wellicht niet een van de meest fundamentele
vaardigheden die nodig zijn bij leerlingen voor het leren onderzoeken. Hetzelfde geldt voor de
elementen 19 en 20, waar de interpretatie van het resultaat centraal staat; een correlatie is geen
oorzakelijk verband en het verschil tussen een oorzakelijke en functionele verklaring. Hierop kan een
docent aansturen in het onderzoek van leerlingen. Het zou logisch zijn dat deze elementen ook laag
scoren in de beoordeling van het onderzoek door leerlingen. Om dat te bekijken zijn de volgende
stellingen voorgelegd.
Omdat het toekennen van belang van de verschillende elementen niet per se hetzelfde zegt over de
rol die de elementen spelen in het onderwijs dat de docent verzorgt, werden ook de volgende twee
stellingen voorgelegd; ‘ik besteed er in mijn onderwijs aandacht aan’ en ‘dit aspect speelt een rol in
mijn beoordeling van het onderzoek van leerlingen’. De gemiddelde scores van de elementen in de
onderwijspraktijk zijn af te lezen in figuur 3.
23 elementen in de onderwijspraktijk
aandacht in onderwijs
rol in beoordeling
5
4
3
2
1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
Elementen van begrip van bewijs
Figuur 3: De aandacht die docenten (N=6) besteden aan de 23 verschillende elementen (blz. 8), door expliciete aandacht
voor het element in de les (x) y-as waarde 1: geen aandacht, 2: weinig aandacht, 3: gemiddelde hoeveelheid aandacht, 4:
veel aandacht, 5: zeer veel aandacht. En de rol die het element speelt in de beoordeling van eindproducten van onderzoek
(+) y-as waarde 1: geen rol, 2: ondergeschikte rol, 3: gemiddelde rol, 4: bovengemiddelde rol, 5: zware rol.
11
De elementen in figuur 3 die weinig aandacht krijgen en ook maar een marginale rol spelen in de
beoordeling (<3,0) zijn 7 en 20. Bij navraag werd vooral hetzelfde argument gebruikt als de laag
scorende elementen in figuur 2: “Leerling-onderzoek [op een middelbare school] is een begin, een
leerproces, waarbij niet alle elementen [van onderzoek doen] meteen een rol kunnen en hoeven te
spelen” (persoonlijke communicatie, diverse docentrespondenten).
De elementen waar juist veel aandacht aan geschonken wordt in de les en die een bovengemiddelde
rol spelen in de beoordeling (4,0 of hoger) zijn 1, 4, 9, 10, 18 en 23. De overeenkomst met de figuur 2
is duidelijk zichtbaar. De elementen 4, 10, 18 en 23 scoren in beide bevraagde aspecten hoog en
algemeen kan gezegd worden dat het aanbod in de lessen over het algemeen overeenkomt met het
belang dat docenten hechten aan de verschillende elementen en deze ook gebruiken bij de
beoordeling van het werk van leerlingen.
De specifieke verschillen per element van begrip van bewijs kunnen echter wijzen op een
discrepantie tussen toegekend belang en aandacht in de onderwijspraktijk. Een groot verschil in
specifieke elementen kan wijzen op aandachtspunten voor verbetering van het onderwijs in deze
elementen van begrip van bewijs, ofwel in de ontwikkeling van de overeenkomstige
onderzoeksvaardigheden. Dit is per element uitgezet in figuur 4. Daaruit blijkt dat er vooral in de
elementen 2, 12 en 14 een duidelijk verschil zit in het belang dat docenten toeschrijven aan
vaardigheid van leerlingen in deze elementen en het voorkomen in de onderwijspraktijk.
De discrepantie bij element 2, het opstellen van een toetsbare hypothese om een onderzoeksvraag
te beantwoorden, vormt een belangrijk argument voor de richting van dit onderzoek.
Het opstellen van een toetsbare hypothese, horend bij een goede onderzoeksvraag krijgt relatief
weinig aandacht in de les, ondanks het toegekende belang ervan voor het vervolg van een goed
(hypothese toetsend) onderzoek. Met andere woorden: leerlingen oefenen maar weinig met het
opstellen van toetsbare hypotheses in de onderwijspraktijk, terwijl de docenten aangeven dat ze het
relatief belangrijk vinden dat leerlingen het kunnen beoordelen in onderzoek, dan wel zelf kunnen
toepassen in eigen onderzoek. Elementen 12 en 14 (respectievelijk validiteit van de gebruikte
instrumenten en controle variabele en representatieve steekproef grootte) gaan in essentie over de
methode van een uit te voeren onderzoek. Deze komen in een later stadium van het onderzoek doen
aan de orde, maar spelen in een onderzoeksvoorstel een indirecte rol. De elementen 1 tot en met 6
gaan onderzoeksvoorstellen aan (wat profielwerkstuk-voorstellen feitelijk ook zijn) en daarom is de
nadruk in het ontwerp van dit onderzoek vooral daarop gelegd. Begin het vaardig worden in ‘leren
onderzoeken’ waar gedegen onderzoek dient te beginnen: een goede onderzoeksvraag met een
bijbehorende toetsbare hypothese. Als dat verbetert, dan zullen de onderzoeksvoorstellen van
leerlingen voor profielwerkstukken, maar ook onderzoeksopdrachten in de les mogelijkerwijs
verbeteren. Hiermee kan de praktische relevantie van dit onderzoek worden aangegeven.
Verschil toegekend belang & onderwijspraktijk
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
Elementen van begrip van bewijs
Figuur 4: verschil tussen toegekend belang (gemiddelde waarden uit figuur 2) en onderwijspraktijk (gemiddelde waarden uit
figuur 3) per element van begrip van bewijs.
12
Omdat het aantal respondenten laag lag en er bij de gescoorde waarden al gauw grote verschillen
ontstaan, wordt hier niet ingegaan op discrepanties tussen beide, dan wel of de verschillen
significant zijn. Voor de richtingskeuze van dit onderzoek is bovenstaand verschil gecombineerd met
de probleemstelling voldoende. De docenten die de vragenlijsten hebben ingevuld waren
voornamelijk afkomstig uit de bètavakken. Hiermee is niet vast te stellen of het onderzoek van
leerlingen door hen op dezelfde manier wordt beoordeeld. De vaksecties stellen de eisen voor
leerling onderzoek zelf vast, maar hierbij is nauwelijks tot geen overleg tussen de verschillende
secties. Aan de hand van deze observatie kan een advies worden opgesteld voor de bètavaksecties
van de Van der Waalslaan wat betreft de eisen en beoordeling van leerling onderzoek. Het expliciet
benoemen van de overlap in de bij onderzoek behorende vaardigheden bij de verschillende
(natuur)vakken kan het onderzoek doen voor leerlingen verduidelijken. Het onderling afspreken van
het belang van deze vaardigheden in onderwijs en beoordeling van onderzoeksopdrachten tussen de
verschillende secties zou de begeleiding en beoordeling voor docenten gemakkelijker en eenduidiger
kunnen maken.
De laatste vraag in de vragenlijst was of de docent van mening is dat de leerlingen ook daadwerkelijk
vaardig zijn in de genoemde elementen. Figuur 5 geeft de gemiddelde scores van de gegeven
antwoorden.
Leerlingen vaardig in elementen
5
4
3
2
1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
Figuur 5: de vaardigheid van leerlingen in de 23 elementen van begrip van bewijs volgens de ondervraagde docenten (N=6).
De y-as waarde 1: niet vaardig, 2: relatief onvaardig, 3: middelmatig vaardig, 4: relatief vaardig, 5: zeer vaardig.
De elementen 1 en 2 scoren laag en gaan letterlijk de probleemstelling van dit onderzoek aan. De
docenten vonden gemiddeld genomen leerlingen relatief onvaardig tot middelmatig vaardig (score
2,5) in het opstellen van goede onderzoeksvragen en het formuleren van bijbehorende toetsbare
hypothese(s). Daarnaast scoren enkele elementen (8, 9, 11, 12 en 13) die gaan over de proefopzet,
variabelen en metingen waar eigenlijk al in een onderzoeksopzet over nagedacht moet worden, ook
laag. Hiermee kan de relevantie en essentie van de probleemstelling worden ondersteund, want hoe
moeten leerlingen een eigen onderzoek goed uitvoeren, als ze niet vaardig zijn in het opstellen van
een onderzoeksvoorstel? Wellicht door ze probleemstellingen aan te reiken en het ze te laten
oefenen? Hier wordt een belangrijke stap gezet richting van de onderzoeksvraag die bij de
probleemstelling van dit onderzoek hoort. Deze wordt verderop expliciet verwoord.
De lage scores bij 17, 19 en 20 worden wellicht veroorzaakt doordat er ook minder aandacht aan
geschonken wordt in de les (zie figuur 3). Opvallend is natuurlijk dat de scores beduidend lager liggen
13
23
dan in de eerste twee figuren. Op zich is dat niet heel verwonderlijk; de docenten blijken zich te
realiseren dat leerlingen nog veel te leren hebben op het gebied van onderzoek doen. Wat uit figuur
5 voorzichtig opgemaakt zou kunnen worden is dat leerlingen over het algemeen in hun laatste jaar,
bij de uitvoering van eigen onderzoek zoals profielwerkstukken, volgens de docenten (nog) niet erg
vaardig zijn in de door hen onderwezen deelvaardigheden die nodig zijn voor onderzoek. Het
eindcijfer moet minimaal een 4,0 zijn. Bij een lagere score moeten de betreffende leerlingen
aanvullende opdrachten uitvoeren om deel te mogen nemen aan het centraal eindexamen. Dat de
leerlingen volgens de docenten nog niet erg vaardig zijn in onderzoeksvaardigheden wil overigens
niet zeggen dat de meerderheid van de profielwerkstukken als onvoldoende wordt beoordeeld (dit
percentage ligt de afgelopen jaren op ≈ 15% < 5,5), maar dat leerlingen nog genoeg te leren hebben
zodra ze klaar zijn met het voorbereidend hoger onderwijs in de tweede fase van de middelbare
school. Aardig om te noemen is ten slotte de consistentie met de eerder gestelde vragen. Naast de
elementen 3 en 6 geven docenten aan dat leerlingen het vaardigst zijn in de elementen 4, 10, 18 en
23. Dit waren eveneens de elementen die zowel het hoogste belang kregen toebedeeld als aandacht
in de praktijk. Afgaand op de mening van docenten, lijkt oefening in hun onderwijspraktijk te werken.
Uit deze praktijk verkenning onder docenten op de probleemstelling is gebleken welke
onderzoeksvaardigheden in de vorm van de 23 elementen van begrip van bewijs door docenten
vooral als belangrijk worden aangemerkt en waar aandacht aan wordt besteed in de lessen en die bij
beoordeling een prominente rol krijgen. De indeling in vier kwaliteitsaspecten van onderzoek die
Schalk (2006, p. 52) maakt op basis van de mening van docenten over de belangrijkste elementen
voor een hypothetisch deductieve aanpak in onderzoek lijkt ook hier verantwoord en wordt in een
licht gewijzigde vorm overgenomen (aangepast op de bovenbeschreven verkenning). De getallen
geven de elementen aan die uit deze praktijk verkenning naar voren zijn gekomen.
- Onderzoek geeft een duidelijk antwoord op een heldere vraag:
dit betekent enerzijds dat de onderzoeksvraag goed geformuleerd moet zijn, dus eenduidig,
specifiek en afgeperkt (1) en anderzijds dat de conclusie er een antwoord op moet geven (18)
- Hypothese toetsend onderzoek onderwerpt een mogelijke verklaring aan een kritische toets:
er wordt een passende (2) hypothese geformuleerd (3, 5) die toetsbaar is (4) en waaruit een
voorspelling kan worden afgeleid (6)
- In een onderzoek is duidelijk wat onderzocht wordt en wat niet:
primair gaat het om de onafhankelijke en afhankelijke variabelen (8) en om het controleren
van andere variabelen (9 en 10). Vanwege de inherente variabiliteit van biologische
verschijnselen en organismen is steekproeftrekking (14) hierbij eveneens belangrijk
- Onderzoek is valide en betrouwbaar en komt overeen met bestaande theorieën:
dit wil zeggen dat mogelijke bronnen van fouten worden uitgesloten en de hypothese het
onderzoek niet zal doorstaan, tenzij hij juist is (21) en niet in tegenspraak is met bestaande
theorieën en logica (23).
De keuze om in het ontwerp vooral te oefenen in het opzetten van een gedegen onderzoeksvoorstel
met daarin een goede onderzoeksvraag en toetsbare hypothese heeft ertoe geleid dat met name
bovenbeschreven eerste en tweede kwaliteitsaspect een plek hebben gekregen in dit
praktijkonderzoek. Daarmee zijn de elementen 1, 2, 3, 4, 5 en 6 van belang voor de operationalisatie.
Dit is uitgebreid beschreven in de methode. Het doel is met behulp van een ontwerp waarin deze
elementen een plek hebben gekregen de vaardigheid van leerlingen te vergroten in het opstellen van
gedegen onderzoeksvoorstellen.
Tot slot is bij de praktijkverkenning van het probleem de leerlingen zelf ook nog wat gevraagd. Zij zijn
immers ‘het leidend voorwerp’ in dit praktijkonderzoek en in het onderwijs.
14
Leerlingen hebben ook een mening
Naast docenten is in de praktijkverkenning van dit onderzoek ook een aantal leerlingen uit klas 4
gevraagd naar hun ervaringen met onderzoek doen bij verschillende vakken. 43 leerlingen met een
N&T of N&G profiel hebben een leerling-vragenlijst gekregen uit hetzelfde promotie onderzoek van
Schalk (2006; bijlage II), met het verzoek deze in te vullen. 36 leerlingen hebben de vragenlijst
volledig ingevuld en deze zijn gebruikt voor onderstaande inventarisatie. Eerst is geïnventariseerd in
welke lessen de ervaring met onderzoek doen is geweest. Dit is uitgezet in tabel 1. Leerlingen geven
aan vooral bij de natuurwetenschappen te oefenen met onderzoek (doen). Daarnaast zijn ook enkele
minder voor de hand liggende vakken genoemd, zoals Nederlands, Engels, godsdienst en techniek,
maar in aanzienlijk mindere mate.
Tabel 1: Aantal keren 'soms' of 'vaak' ingevuld door leerlingen.
(De kolom 'zelden' uit de vragenlijst is weggelaten omwille van de duidelijkheid.)
Nederlands
Engels
Duits
Frans
klassieke talen
godsdienst
verzorging
biologie
wiskunde
natuur/scheikunde
natuurkunde
scheikunde
ANW
techniek
informatiekunde
maatschappijleer
aardrijkskunde
geschiedenis
CKV
economie
M&O
NL&T
Soms Vaak
4
0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
4
0
0
8
20
1
0
13
5
11
7
16
15
2
0
4
3
6
1
1
0
2
0
2
0
4
6
1
1
1
0
3
0
De 23 elementen van begrip van bewijs zijn in de vragenlijst naar ‘leerling taal’ herschreven. De
elementen die door docenten als belangrijk werden aangemerkt voor onderzoek doen, als ook in de
onderwijspraktijk zijn terug te vinden in deze beschrijvingen, zij het in andere bewoording. De
leerling heeft kunnen aangeven of het beschreven aspect nooit, soms of vaak onder de aandacht
werd gebracht en in welke les. Dit laatste aspect is niet meegenomen in deze presentatie van de
gegevens, omdat het vaak niet was ingevuld en er daardoor een vertekend beeld zou kunnen
ontstaan. Figuur 6 geeft de uitkomst van deze navraag bij leerlingen.
15
0%
10%
20%
een correct resultaat (de goede uitkomst)
de kwaliteit van het onderzoek als proces
40%
50%
60%
44.4
70%
80%
90%
66.7
19.4
55.6
8.3
44.4
61.1
het toetsen van een hypothese
30.6
27.8
het benoemen van de (afhankelijke en onafhankelijke) variabelen
100%
52.8
8.3
het formuleren van een goede onderzoeksvraag
het opstellen van een hypothese
30%
55.6
27.8
16.7
52.8
5.6
nooit
de invloed van andere variabelen / factoren dan de onderzochte
19.4
een juiste blanco
19.4
de nauwkeurigheid van waarnemingen of metingen
de mate van (on)zekerheid van de conclusie
13.9
de validiteit van het onderzoek
11.1
de betrouwbaarheid van het onderzoek
13.9
soms
altijd
50.0
16.7
8.3
5.6
55.6
47.2
statistische significantie
de aansluiting van de conclusie op de onderzoeksvraag
63.9
41.7
33.3
36.1
55.6
63.9
22.2
50.0
58.3
19.4
41.7
Figuur 6: Percentage leerlingen dat aangeeft nooit (lichtgrijs), soms (middel grijs) en vaak (donker grijs) met de verschillende genoemde aspecten van onderzoek te maken hebben in
verschillende vakken waar ze hebben kennis gemaakt met onderzoek doen (zie tabel 1).
16
Uit figuur 6 blijkt volgens de meerderheid van de leerlingen alle aspecten minstens soms aan de orde
komen bij het doen van onderzoek in de verschillende vakken in klas 4. Er zijn zelfs aspecten waarvan
het grootste deel van de leerlingen aan heeft gegeven dat ze altijd onder de aandacht worden
gebracht als het over onderzoek gaat. Het lijkt erop dat leerlingen hier sociaal gewenst antwoord
geven, omdat zij zelf denken dat deze aspecten altijd horen bij onderzoek doen. Uit de eerdere
vragen aan de docenten is gebleken dat deze aspecten weliswaar in de onderwijspraktijk gemiddeld
tot veel onder de aandacht worden gebracht in de les, maar dus niet altijd. En dan nog: ‘aandacht
besteden aan’ is iets wezenlijk anders dan ‘kan jij’. Deze scores zeggen niets over de werkelijke
vaardigheid van de leerlingen. Dit gegeven is meegenomen bij de uitvoering van het
praktijkonderzoek, zodat een uitspraak kan worden gedaan over de manier waarop leerlingen hun
eigen vaardigheid in de verschillende onderzoeksvaardigheden beoordelen.
Navraag bij enkele docenten over bijvoorbeeld ‘het opstellen van een goede onderzoeksvraag’, leert
dat zij dezelfde mening zijn toebedeeld. Leerlingen stellen bijna nooit een echt eigen
onderzoeksvraag op, deze wordt veelal gegeven; om de vraagstelling helder te hebben waar
leerlingen mee aan de slag moeten in variërende (soms praktische) werkvormen. Uit verschillende
bronnen (leerlingen, verschillende bekeken profielwerkstukken en gesprekken met begeleidende
docenten) blijkt dat zelfs bij de uitvoering van profielwerkstukken de probleemstelling en
onderzoeksvraag worden aangeleverd door de docent. Dit is wederom een ondersteuning van de
probleemstelling van dit onderzoek en de relevantie ervan; oefen deze vaardigheid met leerlingen
zodat zij beter instaat zijn dit zelf te doen.
De overeenkomst met de ingevulde vragenlijsten van de docenten is tekenend. De meerderheid van
de leerlingen geven aan dat alle aspecten van onderzoek doen in de lespraktijk aan de orde komen,
zoals de docenten dat ook beweerden in de stelling die ‘aandacht in de onderwijspraktijk’ aanging.
Met voorgaande oriëntatie op theorie en praktijk is geprobeerd een verklaring te vinden voor de
centrale probleemstelling van dit onderzoek; leerlingen uit de examenklassen blijken over het
algemeen niet voldoende in staat een goed onderzoeksvoorstel te kunnen schrijven als ze een
profielwerkstuk voor biologie willen doen. De beschreven ervaringen met onderzoeksvoorstellen van
leerlingen bij een profielwerkstuk bij het vak biologie uit het startbetoog ondersteunen deze stelling.
Met bovenstaande oriëntatie op theorie en praktijk is geprobeerd duidelijk te maken waar de keuze
vandaan is gekomen om ‘het opstellen van goede onderzoeksvragen en bijbehorende toetsbare
hypotheses’ het centrale ontwerp van dit praktijkonderzoek te maken. Begin waar blijkt dat
leerlingen niet vaardig zijn. Onderzoek doen begint bij de procedurele vaardigheid van het opstellen
van een goede onderzoeksvraag met bijbehorende toetsbare hypothese(s) aan de hand van een
probleemstelling. De overige procedurele kennis van het ‘leren onderzoeken’, zal in de loop van de
begeleiding van het eigen leerlingenonderzoek aan de orde moeten komen, maar dit vormt niet de
kern van dit onderzoek.
17
Onderzoeksvraag
Welk effect heeft een zelfontworpen lesmodule in het oefenen van het opstellen van
onderzoeksvragen en toetsbare hypotheses op de onderzoeksvaardigheden die hiervoor nodig
zijn?
Deelvragen
-
-
-
Heeft oefenen met onjuiste voorbeelden en toepassen van de geoefende vaardigheden in
een context door een proefgroep een positief effect op het opstellen van goede
onderzoeksvragen en bijbehorende hypotheses ten opzichte van een controle groep die deze
oefening niet ondergaat?
Kan met behulp van verschillende meetinstrumenten een significante verbetering in de
genoemde onderzoeksvaardigheden zichtbaar worden gemaakt in de proefgroep ten
opzichte van de controle groep?
Zullen leerlingen in de proefgroep na de uitvoering van de ontworpen lesmodule hun kunde
in de beoogde onderzoeksvaardigheden beter inschatten dan voor de uitvoering? En is dit
mogelijk betere inschattingsvermogen minder of niet zichtbaar in de controle groep?
Hypothese
Leerlingen die in 4V gericht oefenen [met het ontwerp van dit onderzoek] in het
opstellen van eenduidige, specifieke en afgeperkte onderzoeksvragen met bijbehorende
toetsbare hypothese(s), zullen hogere scores halen voor tests waar de beoogde
vaardigheden een rol spelen en zullen hun eigen vaardigheden op dit gebied beter
kunnen inschatten dan voor de oefening, ten opzichte van leerlingen die deze oefening
niet hebben gehad.
Methode
Onderzoeksstrategie
Voor dit praktijkonderzoek is de strategie gebruikt die is beschreven door Harinck (2009) voor een
ontwerpgericht onderzoek. Deze bestaat uit vier fases: probleemanalyse, ontwerp, beproeving en
kennisconstructie. De probleemanalyse bestond uit een uitvoerige theoretische verkenning en de
verkenning van de praktijk. Daarna is volgens in literatuur gevonden modellen en tips een module
ontworpen die tegemoet komt aan de in de verkenning geconstateerde aandachtspunten van de
probleemvraag. De beproeving bestond uit het uitproberen van het ontwerp in twee groepen en de
gemiddelde scores van nul- en eindmeting van de beide groepen te vergelijken op de specifiek
geoefende vaardigheden waar het ontwerp op is geschreven. De fase van kennisconstructie is de
presentatie van het praktijkonderzoek dat u momenteel leest en het vervolg voor de school. Het
ontwerp en de uitkomst zal gebruikt worden bij het opstellen van een concretere leerlijn ‘onderzoek
(leren) doen’ in de onder- en bovenbouw van de sectie biologie van het Bonhoeffer College, Van der
Waalslaan. De natuur- en scheikunde secties hebben hun interesse reeds geuit voor de verdere
ontwikkeling van het ontwerp en de beoogde onderzoeksvaardigheden. Ook in de begeleiding en
beoordeling van profielwerkstukken zal het een rol kunnen spelen voor zowel docenten als de
onderzoekende leerlingen. In deze fase van kennisconstructie is met andere woorden nog veel winst
te behalen aangaande het onderwerp en ontwerp van dit praktijkonderzoek.
18
Respondenten
Aan dit onderzoek hebben twee 4V biologie clusters van het Bonhoeffer College, Van der Waalslaan
meegewerkt. Om betrouwbare uitspraken te doen over het effect van het ontwerp is een opzet
gekozen voor vergelijking tussen een proefgroep en een controlegroep (‘between groups’). Daarbij
was het meten van de beoogde vaardigheden voor en na het uitvoeren van het ontwerp per groep
(‘within groups’) interessant, aangezien dit kon wijzen op verbetering van de vaardigheden, los van
het al dan niet uitvoeren van het ontwerp. De mening van leerlingen in de beide groepen over hun
vaardigheid voor en na het uitvoeren van het ontwerp, zou antwoord kunnen geven op de
vooronderstelde zelfoverschatting in de geoefende onderzoeksvaardigheden. Beide groepen hebben
inhoudelijk geen informatie gekregen over het onderzoeksonderwerp.
Middels een tos is de onderzoeks- en proefgroep bepaald. De controlegroep (4V1) bestond uit 23
leerlingen, de proefgroep (4V2) uit 19. Alleen de proefgroep heeft het ontwerp van dit
praktijkonderzoek, de module ‘Oefenen met onderzoeksvragen en hypotheses’, in hun
onderwijsaanbod ontvangen. Hier zijn drie lessen aan besteed. Beide groepen hebben de
verschillende tests voor nul- en eindmeting ingevuld. Deze zijn afgenomen in reguliere lesuren,
waarin feitelijk 50 min. beschikbaar waren voor respectievelijk het invullen van de eigen inschatting
in onderzoeksvaardigheid en maken van de twee gebruikte meetinstrumenten (zie
operationalisering; instrumenten. Bij de nulmeting waren in totaal vier leerlingen door ziekte
afwezig; drie in de controlegroep en één in de proefgroep. Voor de eindmeting zijn de tests een week
na de afronding van de module nogmaals in beide groepen afgenomen, zonder dat de leerlingen
feedback hadden ontvangen over hun scores bij de nulmeting. Bij de eindmeting waren in de
controle groep wederom drie leerlingen afwezig (twee anderen, een dezelfde) door ziekte en in de
proefgroep één. Het totaal aantal respondenten bij de data analyse kwam daardoor op 38.
Het onthouden van het onderwijsontwerp in de controlegroep vormt volgens critici een moreel
dilemma. Met andere woorden; als het aangeboden onderwijs (in dit geval de ontworpen module)
een positief effect sorteert is het onverantwoord de controle groep dit niet aan te bieden. Uit dit (en
elk betrouwbaar uitgevoerd) onderzoek zal dat vermeende positieve effect echter moeten blijken en
wordt daarom hier bediscussieerd. Een negatief effect is immers ook mogelijk en dan is het een deel
van de leerlingen (in de controle groep) bespaard gebleven. Als een positief effect wordt gevonden
(waar uiteraard op is ingezet) kan het ontwerp later ook aan de controle groep worden aangeboden.
De leerlingen uit deze controle groep zullen niet in het nadeel zijn ten opzichte van de
leeftijdsgenoten uit de andere (of proef-) groep, omdat de vaardigheden die worden ontwikkeld niet
worden getoetst in het betreffende leerjaar. Het speelt geen rol in de beoordeling voor de overgang
(geen onderdeel van het PTA in 4V). Het beoogde effect is dat uiteindelijk de onderzoeksvoorstellen
van profielwerkstukken in en 5V/6V beter worden (zie kernuitspraak). Die kans is groter als de
leerlingen behendiger worden in het opstellen van goede onderzoeksvragen en toetsbare
hypotheses.
Operationaliseren van de onderzoeksvraag
Bij het opstellen van het onderzoeksvoorstel voor dit praktijkonderzoek zijn uit de theoretische
verkenning de ‘23 elementen van begrip van bewijs’ (Schalk, 2006) gebruikt voor operationalisatie en
praktijkverkenning. In de praktijkverkenning zijn alle 23 elementen in al dan niet herschreven vorm
opgenomen en gebruikt voor bevraging van collega’s en leerlingen. Omdat de onderzoeksvraag van
dit ontwerponderzoek op grond van de verkenning van theorie en praktijk is beperkt tot het
formuleren van goede onderzoeksvragen en toetsbare hypotheses, zijn de elementen 1, 2, 3, 4, 5 en
6 geselecteerd voor de operationalisatie. Dat wil zeggen dat voor het ontwerp en het gebruik van de
verschillende meetinstrumenten van dit praktijkonderzoek met name deze elementen van begrip van
bewijs zijn gebruikt, dan wel in een bestaande categorisering zijn onder gebracht.
19
Ontwerp
Voor dit ontwerponderzoek is de lesmodule ‘Opstellen van onderzoeksvragen en toetsbare
hypotheses’ geschreven voor klas 4 H/V, waar leerlingen in drie lessen oefenen met het herkennen
en zelf opstellen van goede onderzoeksvragen en toetsbare hypotheses, onder begeleiding van de
docent. De module is te vinden als bijlage III (leerlinghandleiding) en IV (docentenhandleiding).
Bij de ontwikkeling van de module is gebruik gemaakt van een aantal didactische aanwijzingen en
tips uit gevonden literatuur. Zo is in eerste instantie (les 1) gebruik gemaakt van onjuiste
voorbeelden van onderzoeksvragen, zoals Schalk dit ook heeft gedaan in zijn proefschrift (Schalk,
Zeker weten? Leren de kwaliteit van biologie-onderzoek te bewaken in 5vwo, 2006). Hierbij proberen
leerlingen te achterhalen waarom de gestelde onderzoeksvragen onjuist zijn en wat de eisen voor
een goede onderzoeksvraag dan zijn; idealiter uitkomend op, onder andere de elementen 1 en 2 van
begrip van bewijs (zie docentenhandleiding). Hierbij vervult de verbale feedback van de docent in
eerste instantie een rol in vergroting van het begrip. Vervolgens kunnen leerlingen in tweetallen aan
het werk worden gezet om elkaar feedback te geven op de verbeterde onderzoeksvragen. Deze
‘Think-Pair-Shair’-werkvorm blijkt effectief voor hogere cognitie niveau vragen (Wilke & Straits,
2005), zoals deze ook nodig zijn in de beoogde deelvaardigheden van onderzoek doen. Na deze
eerste oefening hebben leerlingen de eisen voor een goede onderzoeksvraag opgesomd. Het zijn in
feite de specifieke elementen van begrip van bewijs, al dan niet geschreven in ‘leerling taal’, die de
leerlingen dienen te gebruiken bij het vervolg van de module.
Het vervolg (les 2) bestaat uit het oefenen met onvolledig uitgewerkte modellen van
onderzoeksvoorstellen. Er worden door de leerlingen individueel hypotheses en voorspellingen
geformuleerd, waarbij de docent de mondelinge feedback geeft op de individueel opgestelde
hypotheses en voorspellingen, maar geleidelijk de leerlingen zelf deze feedback op elkaar laat geven.
De gebruikte onderzoeksvragen komen voort uit het eerste deel, maar zijn nu verbeterd om de
continuïteit in het geheel te verduidelijken. Hierbij kan de docent aansturen op de tijd die nodig is
om een goed en volledig onderzoeksvoorstel op te stellen; daarmee ben je niet in een uurtje klaar.
Naast het belang van oefening in de nieuw verworven vaardigheid, kan met de deels uitgewerkte
modellen mogelijkerwijs de zelfoverschatting in de onderzoeksvaardigheden worden weggenomen,
zoals blijkt uit onderzoek van Baars et al. (2013). Het bestuderen van dergelijke modellen blijkt de
zelfoverschatting van leerlingen in het geleerde (in dit geval de deelvaardigheid in onderzoek doen)
om te buigen naar een lagere inschatting van de eigen vaardigheden ten opzichte van leerlingen die
volledig uitgewerkte modellen bestuderen. Aan het eind van deze oefening staat een samenvatting
van de eisen die worden gesteld aan hypothese toetsend onderzoek. Deze samenvatting met
instructies en aandachtspunten is opgesteld aan de hand van digitale bronnen (Rothstein & Santana,
2011; Spencer, 2011) en de elementen van begrip van bewijs (Gott, Duggan, & Roberts, 2010).
In navolging van het eindrapport van de CVBO over de vernieuwing van het biologie onderwijs
(Boersma, Kamp, Oever, & Schalk, 2010) gaan leerlingen in het laatste deel van de module (les 3) aan
de slag met een context uit het dagelijks leven; Oma’s kunstheup. Hiervoor is achtergrondinformatie
nodig. Deze is voornamelijk afkomstig van de afdeling ‘Tissue Regeneration’ van de Universiteit
Twente. Leerlingen gaan aan de hand hiervan proberen goede onderzoeksvragen te bedenken die
wetenschappers in het echt ook opstellen. Zo komen leerlingen mogelijk dichter in de buurt van de
achterliggende modellen van authentiek wetenschappelijk redeneren dan het geval is bij de vaak
over gesimplificeerde onderzoeksmodellen in de schoolboeken (Chinn & Malhotra, 2002).
Uiteindelijk kan de docent ervoor kiezen de opgestelde onderzoeksvragen met bijbehorende
hypotheses en voorspelling per tweetal te voorzien van geschreven feedback, om het leerrendement
te vergroten (Schalk, Van der Schee, & Boersma, 2007).
20
Instrumenten
Ter beantwoording van de onderzoeksvraag zijn in dit onderzoek twee instrumenten gebruikt in een
nul- en eindmeting om de onderzoeksvaardigheden van de leerlingen zo objectief mogelijk te meten.
De uit het Engels vertaalde en gevalideerde ‘Test for Integrated Process Skills II’ (TIPSII) en een zelf
samengestelde en bewerkte examenvragen toets. Vooraf aan deze tests is beide keren een korte
enquête afgenomen waarin leerlingen werd gevraagd hun eigen vaardigheid in het doen van
onderzoek te beoordelen.
Leerling Vaardigheden Vragenlijst
De opgestelde vragenlijst voor leerlingen is voor- en na uitvoering van de lesmodule ingevuld,
voorafgaand aan de gebruikte meetinstrumenten. Uit eerder onderzoek is gebleken dat leerlingen in
traditionele onderzoekswerkvormen hun onderzoeksvaardigheden veelal overschatten (Brickman,
Gormally, Armstrong, & Hallar, 2009). Waar leerlingen hun vaardigheden na uitvoering van de
module als beter beoordelen, zou dit moeten blijken uit de scores die ze halen voor het
daadwerkelijk toepassen van deze vaardigheden bij het maken van de gebruikte toetsinstrumenten.
Als dit niet het geval is, zou er sprake kunnen zijn van zelfoverschatting en/of sociaal wenselijk
invullen van de vragenlijst. Het zou evenwel kunnen dat leerlingen hun onderzoeksvaardigheden
achteraf lager beoordelen dan vooraf. Dit kan erop wijzen dat ze bepaalde vaardigheden na
uitvoering van de module als meer gecompliceerd ervaren en hun eigen vaardigheid in twijfel
trekken (Chinn & Malhotra, 2002). Of dit gegrond is kan uit de daadwerkelijke toepassingsscores
gehaald worden. Er zijn meer variaties mogelijk op dit thema, maar de essentie van dit instrument is
zo voldoende duidelijk gemaakt.
De leerling-vragenlijst, afkomstig uit het proefschrift van Schalk (2006), is naar eigen inzicht bewerkt
en de stellingen hebben de vorm gekregen als in tabel 2. Hierbij is gebruik gemaakt van een enkele
aanwijzingen uit Harinck (2009) ter verbetering van instrumenten. Leerlingen is gevraagd hun
vaardigheid in de elementen van begrip van bewijs te beoordelen. Uit de praktijkverkenning is
gebleken dat het instrument niet valide was voor het onderzoek als leerlingen alleen zou worden
gevraagd of en bij welk vak aandacht besteed wordt aan de elementen. ‘Aandacht besteden aan’ is
wat anders dan ‘kunnen’. Daarom zijn de stelling herschreven met een andere inslag; “Stel dat je een
onderzoek moet uitvoeren. Vind jij dat je goed bent in … “ en de onderstaande stellingen. Voor de
beantwoording is een vierpuntsschaal gebruikt in ‘leerling taal’ met de KISS-aanwijzing; ‘keep it
simple, stupid’ (4= ‘fet goed’, 3= ‘moa aardig’, 2= ‘moa nieso’ en 1= ‘fet slecht’) waardoor er geen
neutrale antwoorden gegeven konden worden. De voor dit onderzoek relevante stellingen zijn dik
gedrukt. Achter de stellingen zijn de elementen van begrip van bewijs aangegeven ter
verduidelijking. De overige stellingen hebben geen directe waarde voor dit instrument in dit
onderzoek, maar zijn omwille van de volledigheid van de vaardigheden en ter voorkoming van sociaal
wenselijk invullen in de vragenlijst laten staan. Deze stellingen met bijbehorende elementen van
begrip van bewijs kunnen dienen als controle. Leerlingen waren zich niet bewust van de centrale
onderzoeksvraag en hypothese van het onderzoek.
21
Tabel 2: De leerling vragenlijst had de vorm als te lezen in kolom 2. Daarbij kon antwoord worden geven op een
vierpuntsschaal – zie tekst. De vragenlijst als gebruikt in het onderzoek is terug te vinden als bijlage V.
Nr.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
Stel dat je een onderzoek moet uitvoeren. Ben je dan in staat om… :
… een correct resultaat (de goede uitkomst) te herkennen?
… de kwaliteit van jouw onderzoek als proces te beoordelen?
… een goede onderzoeksvraag te formuleren?
… een hypothese op te opstellen?
… een hypothese te toetsen?
… de (afhankelijke en onafhankelijke) variabelen te benoemen?
… de invloed van andere factoren dan de onderzochte te herkennen?
… een juiste blanco te bedenken?
… te beoordelen of metingen nauwkeurig genoeg zijn?
… uit te leggen of een gemeten verschil significant is?
… een conclusie te schrijven die aansluit op jouw onderzoeksvraag?
… uit te leggen hoe (on)zeker jouw conclusie is?
… de validiteit van je onderzoek uit te leggen?
… de mate van betrouwbaarheid van je onderzoek uit te leggen?
Elementen begrip
van bewijs
6, 11
21
1, 2
3, 5
4
7, 8
9, 11
10
12, 13, 14, 15, 16
17
18, 19, 20
20, 21, 23
13, 21
14, 21, 22, 23
TIPSII
De ‘Inquiry Skills Test’ (IST) is een Nederlandstalig instrument dat is geconstrueerd voor het meten
van onderzoeksvaardigheden (ofwel ‘inquiry skills’). De IST is grotendeels gebaseerd op de ‘Test for
Integrated Process Skills’ (TIPSII), ontworpen en herzien door Okey, Wise en Burns (1985). Uit de
onderzoeken van Horstink (2006) en Hoffmann (2012) blijkt de vertaalde TIPSII een valide en
betrouwbaar instrument te zijn voor het meten van onderzoeksvaardigheden bij leerlingen in de
tweede fase van het voortgezet onderwijs. De test is na persoonlijke correspondentie met een van
de auteurs doorgestuurd voor gebruik in dit onderzoek. Aangezien enkele toegevoegde elementen in
de IST geen meerwaarde vormen voor dit onderzoek en ze de betrouwbaarheid van de meting van
onderzoeksvaardigheden niet significant verbeteren (Horstink, 2006) is in dit onderzoek alleen de
vertaalde versie van de TIPSII gebruikt als meetinstrument (bijlage VI). Met deze afkorting wordt
daarom steeds gerefereerd naar deze vertaalde versie van de originele Engelstalige TIPSII.
De 36 meerkeuzevragen in de TIPSII zijn opgedeeld in vijf subschalen voor het meten van
onderzoeksvaardigheden. Dit zijn (in aangepaste volgorde); 1. variabelen identificeren, 2. hypotheses
opstellen, 3. operationeel definiëren, 4. onderzoek opzetten en 5. data en grafieken interpreteren
(Burns et al., 1985). De beoogde elementen van begrip van bewijs kunnen worden onder gebracht in
deze verschillende subschalen van TIPSII (Tabel 3). Subschaal 1 en 5 blijven leeg, maar zijn in het
kader van dit praktijkonderzoek ook niet relevant. Het zijn met name de subschalen 2, 3 en 4 waar de
geselecteerde elementen van begrip van bewijs onder vallen en waarmee de beoogde vaardigheden
van leerlingen in onderzoek doen zijn gemeten. Het verwijderen van de vragen uit de TIPSII die vallen
onder de eerste en vijfde subschalen, zou een storend effect kunnen hebben op de validiteit van de
test (Horstink, 2006). Daarom is besloten leerlingen de gehele test te laten maken bij zowel de nulals bij de eindmeting en natuurlijk zonder feedback te hebben ontvangen over hun score na de
nulmeting. Uiteindelijk zouden de scores voor de beoogde elementen immers de totaal score kunnen
veranderen, waar al dan niet significante verschillen uit voort vloeien. Deze verschillen zouden
duidelijker moeten worden als voor de data analyse alleen de subschalen worden gebruikt waar de
lesmodule op is geschreven (subschaal 2, 3 en 4). Die vergelijking is daarom uiteindelijk ook gemaakt
(zie Data analyse en Statistiek en Resultaten).
22
Tabel 3: indeling van geselecteerde elementen van begrip van bewijs (zie tekst) in drie van de vijf subschalen van TIPSII.
Nr.
1.
2.
3.
4.
5.
Subschaal TIPSII
variabelen identificeren
hypotheses opstellen
operationeel definiëren
onderzoek opzetten
data en grafieken interpreteren
Vraag nummers TIPSII
1, 3, 13, 14, 15, 18, 19, 20, 30, 31, 32, 35
4, 6, 8, 12, 16, 17, 27, 29, 34
2, 7, 22, 23, 26, 33
10, 21, 24
5, 9, 11, 25, 28, 36
Elementen begrip
van bewijs
3, 4, 5, 6
1, 2
1, 2
-
Examenvragen Toets
De gemaakte toets bestond in de basis uit 5 oude examenvragen op havo of vwo niveau,
geselecteerd op het opstellen van onderzoeksvragen en hypotheses en naar eigen inzicht bewerkt
voor dit onderzoek. Bij de nulmeting is drie maal gevraagd naar een juiste hypothese en twee maal
naar een juiste onderzoeksvraag. Daarbij konden per vraag 2 punten worden behaald. De contexten
van de eindmeting waren dezelfde als bij de nulmeting, maar waar in de nulmeting naar een
hypothese werd gevraagd, werd nu gevraagd een juiste onderzoeksvraag op te stellen en andersom.
Voor beide toetsen is vooraf een uitgebreid antwoordmodel opgesteld, naar aanleiding van de
operationalisering van dit onderzoek. Zodoende werd in de eindmeting drie maal naar een juiste
onderzoeksvraag en twee maal naar een juiste hypothese gevraagd (bijlage VII). Het totaal aantal
punten was in de eindmetingen gelijk aan de nulmeting (max. 10 punten). Het idee hierachter was
dat leerlingen de beoogde onderzoeksvaardigheden opnieuw moesten aanspreken, ook al was de
context van de vraag al bekend. Op deze manier is getracht de vragen van de eindmeting
vergelijkbaar te maken met die van de nulmeting, zonder deze woord voor woord hetzelfde te
maken. Tussen de metingen door hebben de leerlingen geen feedback ontvangen over hun scores
voor de nulmeting. Een eventueel significant verschil in scores van de controle groep bij de
eindmeting is dan van een andere oorzaak dan de hier onderzochte factor.
Data analyse en Statistiek
De inschatting van eigen vaardigheden is per groep uitgezet met gemiddelde score per stelling vooraf
aan de nul- en eindmeting. Op deze gemiddelde scores is geen statistische toetsing uitgevoerd, want
de subjectiviteit van de scores is logischerwijs zeer groot. Er is wel gekeken of de beide groepen
vooraf geen grote verschillen laten zien in inschatting van hun eigen vaardigheden. Het eindresultaat
is vooral interessant in vergelijking met de behaalde scores voor de vervolgens gemaakte toetsen.
Hierbij is specifiek gelet op de stellingen die betrekking hebben op het opstellen van
onderzoeksvragen en hypotheses en de scores die zij daadwerkelijk halen voor deze vaardigheden in
de afgenomen toetsen. Er is gekeken of leerlingen in de proefgroep hun eigen vaardigheden beter
beoordelen na maken van de module dan de controle groep.
Om ‘bias’ te voorkomen is vooraf aan het nakijken van de gemaakte toetsen al het werk van de beide
groepen op een willekeurige volgorde gelegd. Vervolgens is voor het opstellen van de datasets het
werk nagekeken en zijn de groepen opnieuw gesorteerd. Vijf leerlingen in de controle groep hebben
de TIPSII niet binnen de tijd afgekregen. Niet ingevulde vragen fout rekenen leverde een te sterk
vertekend beeld. De afweging om deze proefpersonen niet mee te tellen, is gezien het kleine aantal
respondenten en implicaties voor de betrouwbaarheid van het onderzoek afgewezen. Er is daarom
besloten foutenratio’s te berekenen, waarin het aantal fouten over het totaal aantal gemaakte
vragen is uitgedrukt; hoe dichter deze score bij nul, hoe minder fouten in het aantal (x) gemaakte
vragen. De ratio’s van leerlingen die de toets niet hebben afgekregen is zo vergelijkbaar met de
foutratio’s van leerlingen die de toets wel hebben afgekregen.
Eerst is nagegaan of de gemeten waarden van de twee gebruikte meetinstrumenten normaal
verdeeld waren. De datasets van de toets bestaande uit examenvragen bleken volgens bestudering
van frequentiediagrammen, beschrijvende statistiek en Shapiro-Wilk tests in alle gevallen (nul- en
23
eindmeting) niet significant af te wijken van een normale verdeling, bij zowel de controle groep als
de proefgroep. Voor de statistische vergelijking van de gemiddelden zijn daarom student t-tests
gebruikt. In eerste instantie is binnen de beide groepen (‘within groups’) getoetst of er significante
verschillen bestaan tussen de nul- en eindmeting. Hierbij is de getoetste H0: er is geen verschil in
gemiddelde score tussen de nul- en eindmeting binnen de groep. Hierbij is de alternatieve hypothese
(H1): op de eindmeting is anders gescoord dan op de nulmeting. Er hier gekozen voor tweezijdig
toetsen om in zijn geheel niet vooruit te lopen op de ingezette werking van het ontwerp. De scores
van proefgroep na het uitvoeren van de ontworpen module zou in principe zowel een hogere als
lagere score kunnen opleveren. De controle groep zou bij deze toetsing dus zeker geen significant
verschil op mogen leveren. Vervolgens zijn de scores voor de nul- en eindmetingen van de beide
groepen ook getoetst op significante verschillen (‘between groups’). Voor vergelijking van scores voor
de nulmeting is dit uitgevoerd met behulp van een tweezijdige student t-test met H0: er bestaat geen
verschil tussen de scores van de proef- en controlegroep bij de nulmeting. De alternatieve hypothese
is dat er wel een verschil in score is in de nulmeting tussen beide groepen. Dit zou overigens het
resultaat van dit onderzoek op losse schroeven zetten. Voor de vergelijking van de eindmeting is
gebruik gemaakt van een eenzijdige student t-test, aangezien de module is ontworpen ter
verbetering van scores voor dergelijke toets opdrachten (lees vaardigheid in onderzoeksvragen en
hypotheses opstellen). Er is hier dus sprake van een gerichte, verwachte uitkomst op basis van de
inzet van het ontwerp van dit onderzoek. De getoetste H0 is dat er geen verschil is tussen de scores
van de proef- en controlegroep bij de eindmeting, maar de H1 luidt hier dus: de proefgroep behaalt
een hogere score voor de eindmeting dan de controlegroep.
De datasets van foutenratio’s van de TIPSII toets bleken niet allen normaal verdeeld. De nulmeting
van de proefgroep bleek significant af te wijken van een normale verdeling (Shapiro-Wilk = 0.88, d.f.
= 18, p < 0.05). Na bestudering van onder andere de frequentiediagrammen van de andere datasets
van deze test, is besloten non-parametrisch te toetsen om betrouwbare uitspraken te kunnen doen
over significantie. De Mann-Whitney U test is gebruikt ter vergelijking van de medianen van de
datasets (in plaats van vergelijking van gemiddelden en standaarddeviaties bij normaal verdeelde
datasets) van de nul- en eindmeting, binnen de proefgroep en binnen de controlegroep. H0: er is
geen verschil in foutratio’s tussen nul- en eindmeting binnen de proef- of controlegroep. H1: er
bestaat een verschil in foutratio’s tussen de beide metingen binnen de proef- of controlegroep.
Van de 36 vragen in de totale TIPSII, vallen 18 vragen niet onder de subschalen die met behulp van
de ontworpen module van dit praktijkonderzoek zijn geoefend. Bij de data analyse is daarom naast
de volledige TIPSII score, ook specifiek gekeken naar de cumulatieve score binnen alleen de tweede,
derde en vierde subschalen, aangezien daar wel specifiek op geoefend is door de leerlingen in de
proefgroep. Middels deze vergelijking zou een significant verschil in score tussen nul- en eindmeting
binnen een groep eerder opvallen, omdat de niet geoefende vragen (en fouten) dan niet mee tellen.
Hier zijn dezelfde H0 en H1 gebruikt. Vervolgens is ook hier getoetst op significante verschillen bij de
nulmeting en eindmeting tussen beide groepen. De leerlingen in de proefgroep hebben mogelijk (al)
bij de nulmeting significant andere foutratio’s gescoord ten opzichte van de leerlingen in de controle
groep, wat eveneens een onwenselijk resultaat zou zijn. En wellicht zouden, als gevolg van het
uitvoeren van de ontworpen module, de foutratio’s bij de eindmeting wezenlijk van elkaar
verschillen. Aangezien non-parametrisch is getoetst, kon geen eenzijdige (gerichte) alternatieve
hypothese worden opgesteld. H0: er is geen verschil in foutratio’s tussen beide groepen. H1: er is een
verschil in foutratio’s tussen de beide groepen. Dit gold voor zowel de vergelijking van beide groepen
bij de nulmeting als bij de eindmeting.
Significante verschillen zijn geconstateerd als *p < 0,05, **p < 0,01, ***p < 0,001 en zijn in de
opgestelde figuren opgenomen of in het bijschrift van de tabellen en figuren aangegeven.
Statistische toetsing en het opstellen van de bijbehorende figuren is uitgevoerd met behulp van SPSS
-v19. Overige tabellen en figuren zijn gemaakt met Microsoft Office 2013; Word en Excel.
24
Resultaten
Allereerst staan in de figuren 7 en 8 zijn de gemiddelden weergegeven van de eigen inschatting in
vaardigheden per groep, voor de nul- en eindmeting, zoals gesteld in tabel 2. De stellingen 1, 3, 4 en
5 zijn in deze vergelijking vooral van belang, aangezien daar specifiek op is geoefend.
Controle groep: beoordeling eigen vaardigheden
Nul-meting
Eind-meting
Gemmidelde score
4
3
2
1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
Stelling
Figuur 7: Vergelijking van eigen inschatting in onderzoeksvaardigheden bij nul- en eindmeting van de in de controle groep.
De stellingen zijn in hun geheel in tabel 2 terug te lezen. Op de y-as: 4 = ‘goed’, 3 = ‘matig goed’, 2 = ‘matig slecht’, 1 =
‘slecht’.
Proef groep: beoordeling eigen vaardigheden
Nul-meting
Eind-meting
Gemiddelde score
4
3
2
1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
Stelling
Figuur 8: Vergelijking van eigen inschatting in onderzoeksvaardigheden bij nul- en eindmeting van de in de proefgroep. Op
de y-as: 4 = ‘goed’, 3 = ‘matig goed’, 2 = ‘matig slecht’, 1 = ‘slecht’.
In de bovenstaande figuren 7 en 8 valt op dat beide groepen over het algemeen hun vaardigheid bij
de eindmeting als beter beoordelen. Op een enkele stelling na komen de gemiddelde scores bij beide
groepen boven de 2,5 uit, wat wil zeggen dat de gemiddelde vaardigheid in de groep (naar eigen
zeggen) boven gemiddeld is. De som van de gemiddelde scores van beide groepen bij nul- en
eindmeting geeft een aardige vergelijking (tabel 4 – cumulatieve scores). De controle groep
beoordeelt zichzelf bij de eindmeting gemiddeld over alle vragen 1,31 punten hoger ten opzichte van
de nulmeting, de proefgroep 3,33 punten. Er is echter niet op alle vaardigheden geoefend, dus kan
ook alleen worden gekeken naar de scores voor stellingen 1, 3, 4, en 5, waar de geoefende
25
vaardigheden onder vallen. De hogere scores voor de genoemde stellingen maken in de controle
groep een groter relatief aandeel uit van de verbetering, dan het geval is in de proefgroep (0,81/1,31
= 0,61 > 1,27/3,33 = 0,38). De leerlingen uit de proefgroep zouden hiermee kunnen aangeven dat zij
hun vaardigheden in de geoefende vaardigheden meer in twijfel trekken dan dat de leerlingen in de
controle groep dat doen. Het lijkt er dus op dat er inderdaad sprake is van zelfoverschatting bij
leerlingen in onderzoeksvaardigheden. Dit verschil in beoordeling van eigen vaardigheid tussen de
beide groepen zal worden vergeleken met de scores bij de gebruikte toetsinstrumenten. Als blijkt dat
de controle groep minder hoge scores haalt voor de specifiek geoefende vaardigheden dan de
proefgroep, kan worden geconcludeerd dat de ontworpen module leerlingen beter in staat stelt hun
eigen vaardigheden te beoordelen.
Wat aan figuur 7 en 8 verder opvalt is dat het gemiddelde in beide groepen, op een enkele stelling
na, boven de 2,5 ligt. Dit is niet in overeenstemming met de mening van de docenten uit de praktijk
verkenning (zie figuur 5). Docenten bleken leerlingen gemiddeld genomen niet vaardig te vinden in
de meerderheid van de onderzoeksvaardigheden, uitgedrukt in de elementen van begrip van bewijs.
Welke van beide respondent-groepen (docenten of leerlingen) gelijk heeft volgens dit onderzoek,
kan wellicht worden opgemaakt uit de daadwerkelijke scores voor de TIPSII en examenvragen.
Tabel 4: Verschil in gemiddelde vaardigheidsscore tussen nul- en eindmeting op de 4-puntsschaal voor stelling 1, 3, 4 en 5.
In de onderste drie rijen is het totaal gegeven van de gemiddelde scores voor nul- en eindmeting en het verschil daar
tussen. Dit is eveneens te gebruiken als relatieve maat voor eventuele verandering van de eigen inschatting in vaardigheid.
Verschil
Verschil
Controlegroep Proefgroep
0,25
0,28
0,30
0,39
0,20
0,44
0,05
0,17
0,80
1,27
Cumulatieve scores
Som van gemiddelden nul-meting (gehele vragenlijst) 37,79
37,11
Som van gemiddelden eind-meting (gehele vragenlijst) 39,10
40,44
Verschil 1,31
3,33
Stel dat je een onderzoek moet uitvoeren. Ben je dan in staat om …
1.
… een correct resultaat (de goede uitkomst) te herkennen?
3.
… een goede onderzoeksvraag te formuleren?
4.
… een hypothese op te opstellen?
5.
… een hypothese te toetsen?
Som verschil
De foutenratio’s van de TIPSII van nul- en eindmeting van beide clusters staan gegeven in tabel 5,
met de bijbehorende waarden van de non-parametrische toetsing. Deze foutenratio’s zijn van de
gehele TIPSSII (subschaal 1 t/m 5). Bij geen van beide groepen is een significant verschil
waargenomen tussen in foutenratio’s tussen nul- en eindmeting. De onderste twee rijen geven de
vergelijking weer tussen de beide groepen voor de metingen. Aangenomen dat de TIPSSII een valide
meetinstrument is voor het meten van onderzoeksvaardigheden, wijst dit op een niet significant
verschil in onderzoeksvaardigheden na het volgen van de module.
Tabel 5: Gemiddelde foutenratio’s en standaard deviaties (SD) van proef- en controlegroep bij nul- en eindmeting.
Statistische toetsing aan de hand van Mann-Whitney U tests tussen nul- en eindmeting (‘within groups’; laatste twee
kolommen. ‘Between groups’; onderste twee rijen). Waarschijnlijkheidsfactor (p) dat verschil door toeval wordt veroorzaakt
is in alle gevallen groot (α = 0,05), ofwel de verschillen zijn niet significant.
Nul-meting
Controlegroep 0,219
n = 20
SD = 0,116
Proefgroep
0,223
n = 18
SD = 0,104
U 176,0
p 0,906
Eind-meting
0,143
SD = 0,108
0,197
SD = 0,118
129,0
0,134
U
132,0
p
0,065
139,5
0,473
26
De onderzoeksvaardigheden die de leerlingen zijn geprobeerd aan te leren met behulp van de
module vallen echter alleen onder de tweede, derde en vierde subschaal van de TIPSII. Aangezien
letterlijk de helft van de vragen (en mogelijk dus ook fouten) vallen onder de eerste en laatste (vijfde)
subschaal van de TIPSII zijn in tabel 6 de foutenratio’s gegeven van alleen de drie met de ontworpen
module geoefende subschalen 2, 3 en 4. Ook hier blijkt geen significant verschil waarneembaar in de
foutenratio van de al dan niet geoefende vaardigheden in de beide groepen, of tussen de beide
groepen. Bij geen van de verschillen in scores tussen de groepen of metingen binnen de groepen kan
het toeval worden uitgesloten.
Tabel 6: Gemiddelde foutenratio’s en standaard deviaties (SD) van alleen de drie beoogde subschalen. Statistische toetsing
(α = 0,05) van gemiddelde foutenratio’s van de drie subschalen tussen nul- en eindmeting aan de hand van Mann-Whitney
U test in proefgroep en in controlegroep (rechter twee kolommen) en tussen de beide groepen (onderste twee rijen).
Controlegroep
n = 20
Proefgroep
n = 18
U
p
Nul-meting
0,135
SD = 0,130
0,118
SD = 0,090
179,5
0,988
Eind-meting
0,085
SD = 0,090
0,103
SD = 0,092
160,5
0,557
U
151,5
p
0,180
147,5
0,640
De scores van de toets met examenvragen zijn gegeven in figuur 9. Volgens een tweezijdige t-test
binnen beide groepen (‘within groups’) tussen nul- en eindmeting, blijkt dat de proefgroep een
significant hogere score heeft behaald bij de eindmeting ten opzichte van de nulmeting (t = -3,705,
d.f. 34, p = 0,001). In de controle groep blijkt de hogere score bij de eindmeting ten opzichte van de
nulmeting niet significant (t = -1,928, d.f. 38, p = 0,061). Vergelijking van de nulmetingen tussen de
beide groepen levert geen significant verschil op (‘between groups’ nul-meting: t = -0,530, d.f. 36, p =
0,599), maar een eenzijdige t-test over de eindmetingen van beide groepen blijkt significant: t = 1,876, d.f. 36, p = 0,035.
*
**
27
Figuur 9: Vergelijking in gemiddelde score voor de toets met eindexamenvragen, toegespitst op het formuleren van
onderzoeksvragen en hypothesen. Foutbalken: +/- standaard deviatie.
Conclusie en discussie
Als in eerste instantie de eigen inschatting van leerlingen bekeken wordt, zoals deze staat uitgezet in
figuur 7 en 8, blijkt dat in beide groepen de leerlingen gemiddeld genomen van mening zijn dat hun
vaardigheid in de hier onderzochte onderzoeksvaardigheden 1, 3, 4 en 5 voldoende zijn (> 2,5).
Behalve bij stelling 3 in de controle groep, scoren zij reeds bij de nulmeting op de stellingen van de
vragenlijst boven de 2,5 punten. De gemiddelde eigen inschatting van de leerlingen in beide groepen
is dus dat ze de onderzoeksvaardigheden al bij de nulmeting voldoende beheersen. Bij de eindmeting
scoren ze gemiddeld op alle stellingen (ruim) boven de 2,5 punten. De leerlingen in beide groepen
vinden dat ze in de loop van de tijd tussen nul- en eindmeting (max. 3 weken) gemiddeld verbeterd
zijn in hun onderzoeksvaardigheden, ongeacht of ze nu wel of niet de module aangeboden hebben
gekregen. De proefgroep schat zichzelf na de module hoger in dan de controlegroep. Dit geldt zowel
voor de specifiek geoefende vaardigheden, zoals deze verwoord zijn in stelling 1, 3, 4 en 5, als voor
de onderzoeksvaardigheden in zijn geheel – de scores voor de gehele vragenlijst (tabel 4). Het
relatieve aandeel van de specifiek geoefende vaardigheden is in de proefgroep echter veel kleiner
dan in de controlegroep (0,31 < 0,61 – zie tabel 4). Wat dit zou kunnen betekenen wordt verderop
bediscussieerd, na vergelijking en koppeling van de scores van de gebruikte meetinstrumenten.
Het ontwerp van dit onderzoek is ontworpen ter verbetering van enkele onderzoeksvaardigheden.
De test voor het meten van onderzoeksvaardigheden (TIPSII) is volgens Horstink (2006) en Hoffmann
(2012) een valide meetinstrument om de onderzoeksvaardigheden van leerlingen te meten. Het
gewenste resultaat was dus een meer dan toevallig verschil in eindmeting tussen de groepen en een
significante verbetering alleen in de proefgroep bij de eindmeting ten opzichte van de nulmeting. De
in tabel 5 uitgezette TIPSII foutenratio’s blijken na statistische toetsing tussen nul- en eindmeting
geen significante verschillen op te leveren, ongeacht of de leerling de ontworpen module heeft
ontvangen in het onderwijsaanbod. Als voor de vergelijking alleen de subschalen worden gebruikt
waarin de geoefende opgaven staan, verandert dit de uitkomst niet (tabel 6). Hetzelfde geldt voor de
vergelijking tussen de nul- en eindmetingen van beide groepen; er zijn geen significante verschillen
geconstateerd tussen de foutratio’s van de proef- en controlegroep (tabel 5 en 6 – onderste twee
rijen). Volgens de TIPSII is er dus geen verbetering in de vaardigheid van leerlingen in (de beoogde)
onderzoeksvaardigheden na het volgen van de module voor het oefenen van onderzoeksvragen en
hypotheses ten opzichte van leerlingen die de module niet hebben genoten in hun onderwijs.
De zelf opgestelde toets met geselecteerde en bewerkte examenvragen geeft een ander resultaat.
Uit deze toets blijkt dat leerlingen uit de proefgroep bij de eindmeting significant hoger hebben
gescoord dan bij de nulmeting (figuur 9). De waargenomen verbetering in de controlegroep is niet
significant; dat verschil is mogelijk door toevallige omstandigheden veroorzaakt. De vergelijking van
scores tussen de beide groepen is bij de nulmeting niet significant. Deze uitkomst vergroot de
betrouwbaarheid van deze toets. Aangezien de data van deze test normaal verdeeld was en er dus
parametrisch getoetst kon worden, was voor vergelijking van de eindmetingen tussen de beide
groepen een alternatieve hypothese opgesteld; de proefgroep behaalt een hogere score dan de
controle groep. Bij deze eenzijdige statistische toetsing is de nulhypothese verworpen en kan worden
geconcludeerd dat de proefgroep een significant hogere score heeft behaald voor de toets ten
opzichte van de controlegroep. Het verschil kan worden toegeschreven aan de enige onafhankelijke
variabele in het onderzoek, ofwel de onderzochte factor; het al dan niet uitvoeren van de ontworpen
module.
De elkaar tegensprekende resultaten van de TIPSII en examenvragen toets zou te maken kunnen
hebben met het verschil in vraagstelling van de beide instrumenten. De TIPSII bestaat uitsluitend uit
meerkeuze vragen. Leerlingen hoeven niet zelf de onderzoeksvragen en hypotheses op te stellen,
28
maar moeten het beste antwoord kiezen. Of dit een valide maat is voor de specifieke vaardigheid van
het zelf opstellen van onderzoeksvragen en hypotheses valt te betwijfelen, ondanks het uitgebreide
onderzoek van Horstink (2006) en Hoffmann (2012). In de zelfontworpen test met examenvragen
wordt puur gescoord voor het zelf opstellen van onderzoeksvragen en hypotheses, met vooraf
opgestelde eisen, afgeleid uit de elementen van begrip van bewijs (Gott, Duggan, & Roberts, 2010).
Daar kan dan wel tegen in worden gebracht dat het ontwerpen en corrigeren bij dit
praktijkonderzoek door één en dezelfde persoon is gebeurd; de neiging om bij de eindmeting meer
punten toe te kennen is geprobeerd te voorkomen, maar kan niet worden uitgesloten. De hogere
score bij de eindmeting in de controle groep wijst zelfs in die richting, al blijkt deze niet significant.
Een onafhankelijke tweede corrector zou de uitkomst van deze test kunnen corroboreren.
Uit een vergelijking van tabel 4 met figuur 9 kan worden opgemaakt dat de verbetering die de
leerlingen zelf hebben aangeven in de vragenlijst wordt bevestigd met de scores voor de
eindexamenvragen toetst. Hier kan een uitspraak worden gedaan over de vermeende
zelfoverschatting van leerlingen in hun onderzoeksvaardigheden. Voor de tests met examenvragen
(nul- en eindmeting) waren maximaal tien punten te behalen. Dat wil zeggen dat een score van > 5
punten een voldoende zou kunnen opleveren (al kan daarover natuurlijk al worden gediscussieerd).
Algemeen bleek dat leerlingen zich reeds bij de nulmeting gemiddeld voldoende vaardig achtten in
de beoogde vaardigheden van opstellen van onderzoeksvragen en hypotheses. Uit de scores blijkt
echter dat de controlegroep bij beide metingen onder de vijf punten blijft en daarmee dus met de
hierboven beschreven cesuur een onvoldoende scoort. De proefgroep stijgt pas bij de eindmeting
boven de 5 punten uit en scoort daarmee een voldoende voor de geoefende vaardigheden.
Zelfoverschatting in de beoogde onderzoeksvaardigheden lijkt dus in beide groepen op voorhand
aanwezig. De proefgroep heeft echter wel een betere inschatting weten te maken van de progressie
die zij hebben gemaakt dan de controle groep, al lijkt het er nog steeds op dat de norm in het
algemeen hoger ligt dan de leerlingen zelf inschatten. De leerlingen uit de proefgroep lijken dit
naderhand wel beter te beseffen dan de leerlingen uit de controle groep. In de controle groep geven
de leerlingen gemiddeld aan meer progressie te hebben gemaakt in de beoogde vaardigheden, maar
deze verbetering blijkt uit de tests niet significant en dus nog steeds onvoldoende. Terwijl de
leerlingen in de proefgroep naderhand aangeven minder progressie te hebben gemaakt in de
geoefende vaardigheden, maar dat deze progressie wel een significante verbetering oplevert en zelf
een voldoende score. Zij lijken zich meer bewust van hun vooraf aangegeven zelfoverschatting na
kennis te hebben gemaakt met de feitelijke eisen die er aan de beoogde vaardigheden worden
gesteld.
Onderzoeksvaardigheden blijken moeilijk meetbaar in toetsen of tests (Stokking & Van der Schaaf,
2000). Menig onderzoeker heeft geprobeerd de onderzoeksvaardigheden van leerlingen te
ontwikkelen, middels ingrepen, didactische modellen en/of interventies. Schalk (2006) heeft
bijvoorbeeld ondervonden dat het geven van expliciete of impliciete feedback weinig verschil maakt
op de ontwikkeling van onderzoeksvaardigheden van leerlingen. Het krijgen (en zelf geven) van
feedback, liefst in geschreven vorm, voor opgestelde taken blijkt algemeen een belangrijke factor te
zijn die het leerrendement verhoogt en dus mogelijkerwijs ook de vaardigheid, als de taak een
onderzoeksvaardigheid behelst (Schalk, Van der Schee, & Boersma, 2007). In dit onderzoek is deze
vorm van feedback geven door de docent niet toegepast. Dit wordt voor een volgende uitvoering wel
aanbevolen. De docent kan zich beperken tot geschreven feedback op de eindopdracht om mogelijk
het effect van de module te verhogen. Gedurende de module kunnen de leerlingen onderling peerreviewen, wat wel in deze uitvoering is toegepast. Uit de opsomming van Valcke (2010 – H10 p. 473)
blijkt dat er nog veel meer instructiemethodes en -strategieën toe te passen zijn die volgens
verschillende onderzoeken een relatief hoge ‘effect size’ hebben en zo het leerrendement van de
ontworpen module kunnen vergroten. Maar uit bovenstaande is wellicht verstandiger om te
concluderen dat veel bewezen effectieve en verschillende instructiemethodes gewenst zijn in het
onderwijs. Deze hoeven (en kunnen) niet allemaal in één ontwerp of module worden aangeboden,
29
maar kunnen gebruikt worden ter verbetering van het onderwijs. Het ontwikkelen van
onderzoeksvaardigheden bij leerlingen zal dus ook middels verschillende instructiemethodes moeten
worden aangeboden. De ontworpen module lijkt in dit licht een prima oefening om leerlingen te
laten oefenen met het opstellen van onderzoeksvragen en hypotheses.
Uit recente onderzoeken naar de ontwikkeling van onderzoeksvaardigheden bij leerlingen blijkt dat
zij het best zichtbaar zijn in open onderzoeksopdrachten (‘inquiry learning’) waarbij echter de
feedback en de uiteindelijke beoordeling weer een subjectief karakter hebben en wat erg veel tijd
kost voor de begeleidende docent (Van der Schee & Rijborz, 2003). Het leerrendement bij het ‘leren
onderzoeken’ en ‘onderzoekend leren’ is echter hoog (Brickman, Gormally, Armstrong, & Hallar,
2009; Keeney-Kennicutt, Gunersel, & Simpson, 2008). Onderwijs dat is gericht op de ontwikkeling van
de volgende onderzoeksvaardigheden, dus nadat een eenduidige en specifieke onderzoeksvraag is
opgesteld en een bijbehorende toetsbare hypothese met voorspelling, zal er niet aan ontkomen deze
open onderzoeksvorm toe te passen. In principe is het profielwerkstuk een dergelijke open
onderzoeksvorm, waarbij het onderzoeksproces, de samenwerking, de uitkomst en presentatie van
het leerling-onderzoek wordt beoordeeld in de vorm van een deel van het schoolexamen
combinatiecijfer, maar het verdient de aanbeveling deze in het regulier onderwijs meer te oefenen
zodat dit onderdeel van het schoolexamen met meer zelfvertrouwen in ‘onderzoek doen’ uitgevoerd
kan worden.
Kortom, het ontwerp uit dit onderzoek heeft, afhankelijk van het gebruikte meetinstrument geen,
dan wel een licht positieve invloed op de eerste onderzoeksvaardigheden die nodig zijn in onderzoek
doen door leerlingen; het opstellen van goede onderzoeksvragen en toetsbare hypotheses. Zij die
deze vaardigheden oefenen met behulp van de ontworpen module scoren beter voor de zelf
opgestelde onderzoeksvragen en hypotheses dan leerlingen die dit niet hebben geoefend. Daarnaast
blijkt dat leerlingen uit de proefgroep hun eigen vaardigheid beter inschatten dan leerlingen die de
module niet onderwezen hebben gekregen, mits dit wordt vergeleken met de resultaten van de
examenvragen toets. Volgens de gevalideerde TIPSII kan niet worden gesteld dat de algemene
onderzoeksvaardigheden van de leerlingen in de proefgroep vooruit zijn gegaan.
30
Bibliografie
Aarsen, M., & Van der Valk, T. (2008). Onderzoekende houding, een leerlijn. NVOX, 33 (8), 354-355.
Baars, M., Visser, S., Van Gog, T., De Bruin, A., & Paas, F. (2013). Completion of partially worked-out
examples as a generation strategy for improving monitoring accuracy. Contemporary
Educational Psychology, 38, 395-406.
Boersma, K., Kamp, M., Oever, L. v., & Schalk, H. (2010). Naar actueel, relevant en samenhangend
biologieonderwijs. Utrecht: CVBO.
Brickman, P., Gormally, C., Armstrong, N., & Hallar, B. (2009). Effects of inquiry-based learning on
students' science literacy skills and confidence. International Journal for the Scholarship of
Teaching and Learning, 3 (2).
Burns, J. C., Okey, J. R., & Wise, K. C. (1985). Development of an integrated process skill test: TIPS II.
Journal of Research in Science Teaching, 22 (2), 169-177.
Chinn, C., & Malhotra, B. (2002). Epistemological authentic inquiry in schools: a theoretical
framework for evaluating inquiry tasks. Science Education, 86, 175-218.
College voor Examens. (2014). Examenprogramma Biologie VO (havo/vwo). Opgeroepen op
september 07, 2014, van Examenblad.nl:
http://www.examenblad.nl/vak/biologie/2015?topparent=vga6o2urmjtb
Gormally, C., Brickman, P., Hallar, B., & Armstrong, N. (2011). Lessons learned about implementing
an inquiry-based curriculum in a college biology laboratory classroom. Journal of College
Science Teaching, 40 (3), 45-51.
Gott, R., Duggan, S., & Roberts, R. (2010). Concepts of Evidence. Opgehaald van University of
Durham; School of education. Research into understanding scientific evidence:
http://www.dur.ac.uk/rosalyn.roberts/Evidence/cofev.htm
Harinck, F. (2009). Basisprincipes praktijkonderzoek. Apeldoorn: Garant.
Hoffmann, K. (2012). Validation of the Inquiry Skills Test. Niet gepubliceerde bachelorthesis,
Universiteit Twente, Enschede.
Horstink, M. (2006). Constructie en validatie van een test voor het meten van inquiry skills.
[Construction and validation of a test for the measurement of inquiry skills.]. Niet
gepubliceerde bachelorthesis, Universiteit Twente, Enschede.
Keeney-Kennicutt, W., Gunersel, A., & Simpson, N. (2008). Overcoming student resistance to a
teaching innovation. International Journal for the Scholarschip of Teaching and Learning, 2
(1).
Oost, H., & Markenhof, A. (2011). Een onderzoek voorbereiden. Amersfoort: ThiemeMeulenhof.
Rothstein, D., & Santana, L. (2011, September/Oktober). Teaching Students to Ask Their Own
Questions. Opgeroepen op Maart 05, 2014, van Harvard Education Letter:
http://hepg.org/hel-home/issues/27_5/helarticle/teaching-students-to-ask-their-ownquestions_507#home
Schalk, H. (2006). Zeker weten? Leren de kwaliteit van biologie-onderzoek te bewaken in 5vwo.
Proefschrift VU Amsterdam. Amsterdam: Onderwijscentrum VU.
Schalk, H., Van der Schee, J., & Boersma, K. (2007). The development of understanding of evidence in
pre-university biology education in the Netherlands. Paper presented at 7th ESERA
conference, August 21- 25, Malmö, Sweden.
31
Spencer, J. T. (2011, April 08). 10 Ways to Help Students Ask Better Questions. Opgeroepen op Maart
05, 2014, van TeachPaperless: seeking social solutions to the mysteries of 21st century
teaching and learning: http://teachpaperless.blogspot.nl/2011/04/10-ways-to-help-studentsask-better.html
Stokking, K. M., & Van der Schaaf, M. F. (1999). Beoordelen van onderzoeksvaardigheden van
leerlingen: Richtlijnen, alternatieven en achtergronden. ISOR Rapport 99.02. Utrecht:
Universiteit Utrecht (Onderwijskunde/ISOR).
Stokking, K., & Van der Schaaf, M. (2000). Ontwikkeling en beoodeling van onderzoeksvaardigheden.
ISOR Rapport 00.13. Utrecht: Universiteit Utrecht (Onderwijskunde/ISOR).
Valcke, M. (2010). Onderwijs als ontwerpwetenschap. Een inleiding voor ontwikkelaars van instructie
en voor toekomstige leerkrachten. Gent: Academia Press.
Van der Schee, J., & Rijborz, D. (2003). Coaching students in research skills: A difficult task for
teachers. European Journal of Teacher Education, 26 (2), 229-237.
Van der Valk, A., & Van Soest, M. (2004). Onderzoek leren doen in bètavakken: Elementen van een
leerlijn in de onderbouw van twee scholen. ISOR Rapport 04.04. Utrecht: Universiteit Utrecht
(CDβ/Onderwijskunde/ICO-ISOR).
Wilke, R., & Straits, W. (2005). Practical advice for teaching inquiry-based science process skills in the
biological sciences. The American Biology Teacher, 67 (9), 534-540.
32
Reflectie
Allereerst moet ik direct aangeven dat het hierboven beschreven verslaglegging van mijn
praktijkonderzoek een flinke bevalling is geweest. Helaas heb ik mijn belangrijkste valkuilen niet
weten te ontwijken. Dit wil echter niet zeggen dat ik er niet veel van heb geleerd. Dit heeft mij in
mijn onderwijsontwikkeling verbeterd en dit zal wellicht nog meer verbeteren in de toekomst, door
mijn veranderde houding ten opzichte van praktijkonderzoek. Ik zal dit hieronder proberen te
verklaren.
In eerste instantie wilde ik pas beginnen aan mijn onderzoek, zodra ik alles ook werkelijk had
uitgedacht en beschreven. Dit heb ik geprobeerd zo nauwkeurig mogelijk te doen voor de introductie
cursus praktijkonderzoek volgens de instructies en tips uit Oost en Markenhof (2011) “Een onderzoek
voorbereiden”. Naar aanleiding van mijn ‘probleem’ (te lezen in de inleiding) heb ik een
onderzoeksvoorstel geschreven met een uitgebreide theoretische en praktische verkenning. Deze is
grotendeels ook terug te vinden in dit onderzoeksverslag. Wat nog niet in het onderzoekvoorstel
beschreven stond, was de methode. En daar ben ik in eerste instantie wat op een dwaalspoor
beland. Ik was begonnen met mijn vakonderzoek aan de Universiteit Twente op de afdeling ‘Tissue
Regeneration’ van het MESA onderzoeksinstituut. Hier kwam ik, in overleg met de leidende
professoren van de afdeling, op het idee de inhoud van mijn onderzoek te laten aansluiten op mijn
praktijkonderzoek. De leskoffers en -module van ‘lab on a chip’ was in de belangstelling geweest en
ik dacht zoiets ook wel op te kunnen zetten. Dit bleek moeilijker te gaan dan verwacht en was
misschien ook wat naïef gedacht. Het aantal mensen dat hieraan zou moeten mee werken is niet
makkelijk te organiseren en uiteindelijk bleken er ook grote beperkingen te bestaan in het kader van
patenten en beschikbare kosten voor het te ontwikkelen materiaal. Mijn enthousiasme werd
gaandeweg minder, toen ik begon in te zien dat dit voor de meerderheid van de meewerkende
personen een meerjarenplan was. Dit was voor mijn praktijkonderzoek niet de bedoelding en te
onzeker. Toen ik ook door mijn werkgever niet werd gefaciliteerd om de bijeenkomsten bij te wonen
van het docenten ontwikkelteam dat mijn idee had geadopteerd, heb ik besloten hier uit te stappen.
Ik heb vervolgens besloten zelf een lesmodule op te zetten, zonder de praktijkonderdelen die
gekoppeld zouden zijn aan de afdeling waar ik mijn vakonderzoek had uitgevoerd. Minder ambitieuze
doelen, maar in elk geval wel door mij persoonlijk uitvoerbaar zonder afhankelijk te zijn van anderen
en waar ik naar eigen inzicht de context van mijn vakonderzoek nog wel kon toepassen. Voor mij was
dit een belangrijk leermoment: ook bij praktijkonderzoek moet je sterk specificeren. Ik vind het leuk
om in het kader van onderwijsontwikkeling mee te werken aan lesmodules waar bijvoorbeeld
fundamenteel onderzoek in de klas komt, maar deze worden over het algemeen niet opgezet met
een onderzoekende houding. Praktijkonderzoek is wat anders dan onderzoek in de onderwijspraktijk
brengen.
Dit betekende dat ik eigenlijk na een half cursusjaar opnieuw begon met het opzetten van de
methode voor mijn praktijkonderzoek. Maar ik had nu wel betere afgekaderd hoe ik het onderzoek
wilde uitvoeren en welke vorm het moest krijgen. Ik ben wederom in de literatuur gedoken en de
gevonden artikelen gebruikt ter inspiratie voor mijn eigen onderzoek. Zo heb ik bijvoorbeeld de
keuze gemaakt een onderzoek op te zetten met een controlegroep. Mijn onderzoekende houding is
gedurende mijn opleiding zo gevormd dat ik van mening ben dat dit voor betrouwbaar onderzoek
onontbeerlijk is. Als er ethische bezwaren zijn over deze opzet, zouden deze op een andere manier
moeten worden opgelost dan het veranderen van de essentiële methode van betrouwbaar en valide
onderzoek.
Omdat ik veel waarde hecht aan onderzoek waar goed is nagedacht over, en wordt getracht zo
objectief mogelijk te meten, heb ik geprobeerd hetzelfde te doen. Ik ben op zoek gegaan naar
33
betrouwbare en valide meetinstrumenten voor het meten van onderzoeksvaardigheden. Dit bleek
niet mee te vallen. Zoals ik in de conclusie van dit onderzoek reeds heb aangegeven, blijkt dat het
meten van vaardigheden vaak een vrij subjectieve aangelegenheid is. Dit is ook wel logisch waar het
onderzoeksvaardigheden aangaat. Geen onderzoek is hetzelfde (tenzij het natuurlijk om replicatie
onderzoek gaat ter controle), dus beoordelingsmodellen zijn vaak geschreven in algemene termen
waar onderzoek aan moet voldoen en daardoor erg abstract. De interpretatie van de beoordelaar
gaat dan automatisch een belangrijk rol spelen en de objectiviteit gaat verloren. Een toets of test
leek mij daarom wenselijk. Objectieve data in de vorm van scores, percentages of ratio’s die
statistisch te toetsen is op significante verschillen. De gevonden TIPSII bleek zo’n toets te zijn. Na een
overleg over de opzet van mijn onderzoek met Dr. Mulders (onderzoekster aan de Universiteit
Twente, faculteit gedragswetenschappen, departement ‘Instrucional Technology’ voor wie ik al eens
eerder een paar klassen beschikbaar had gesteld voor enkele van haar studenten voor hun
praktijkonderzoek onder haar leiding) heb ik contact gezocht met Drs. Horstink en de TIPSII
ontvangen om te gebruiken als meetinstrument voor mijn praktijkonderzoek. Daarnaast wilde ik, om
de betrouwbaarheid van de uitkomst te vergroten een tweede toets gebruiken. Deze heb ik zelf
ontworpen, zoals te lezen is in de methode onder ‘instrumenten’. Leerlingen scoren bij dit
meetinstrument puur en alleen voor specifieke vaardigheden waarop het ontwerp is geschreven.
Het ontwerp zelf heb ik vrij vlot opgezet toen ik de instrumenten eenmaal klaar had. Ik had scherp
voor ogen welke vaardigheden ik bij leerlingen wilde ontwikkelen in de vorm van een lesmodule en
op welke manier ik dacht wil de gaan doen. In de methode heb ik dit onder ‘ontwerp’ uitvoerig
beschreven.
Ik ben van mening dat een van de belangrijkste fout die ik heb gemaakt gedurende dit onderzoek de
strategie-fout is geweest. Beschreven door Oost (2012) in ‘Een onderzoek uitvoeren’:
“We spreken van een strategiefout als een onderzoeker een onderzoeksstrategie kiest die
[…] niet efficiënt (de strategie kost teveel geld, tijd en energie) […] is.”
Als ik in de toekomst wederom een praktijkonderzoek zou uitvoeren in mijn schoolpraktijk, zou ik
meer tijd in steken het kiezen van een juiste strategie per onderzoeksvraag en zo proberen meer
systematisch te werk te gaan. Hierbij zou ik ook een (groter) beroep doen op collega’s en
medewerkers in plaats van alles zelf proberen te doen. Ik heb achteraf het gevoel dat dit relatief
kleine praktijkonderzoekje me onevenredig veel tijd heeft gekost en onnodig veel stress op heeft
geleverd, door niet goed gekozen strategische manier van uitvoeren van het onderzoek. Vandaar dat
ik deze reflectie zo ben begonnen.
Na uitvoering van het ontwerp aan het eind van het schooljaar 2013-2014, ben ik nog in een laatste
valkuil in gestapt. En dit heeft vooral te maken met mijn manier van werken, vrees ik. Het is mijn
persoonlijke valkuil die ‘perfectionisme’ heet en waar ik inmiddels bijna in woon. Ook in mijn werk
als eerste graad docent stap hier de afgelopen drie jaar regelmatig in; vorig schooljaar is de nieuwe
biologie methode in gebruik genomen (vanwege de nieuwe exameneisen) en moesten we op mijn
school toevallig tegelijkertijd een nieuw PTA opstellen. Dit heb ik alleen gedaan, inclusief de
bijbehorende schoolexamens (en een herexamen voor elke toets) per periode, dus maal vier, voor
zowel 4H als 4V. Dit schooljaar doe ik hetzelfde voor 5H en 5V en wederom alleen. De hoeveelheid
tijd die me dit kost heb ik schromelijk onderschat en de manier waarop ik het doe is volgens mijn
collega’s (te) perfect. Dit heeft er voor gezorgd dat mijn prioriteit wat is verschoven de afgelopen
twee jaar. Dat is op zijn zachtst gezegd wat vervelend voor mijn opleiding, maar is vooral het
schrijven van dit onderzoeksverslag niet ten gunste gekomen. Het uitvoeren en rapporteren van een
onderzoek is niet iets wat je tussendoor doet. Het kost tijd om ‘erin te komen’ – de juiste mindset te
34
vinden, hoe je het ook wilt noemen. Elke keer dat je er niet aaneengesloten mee bezig bent, ben je
deze tijd weer kwijt. Dit is me met het vakonderzoek al eens gebeurd en nu dus weer. Zoals ik reeds
zei, vrees ik dat dit komt door mijn manier van werken. Ik kan mijn lesvoorbereidingen en ander
schoolwerk niet laten voor wat het is. Als ik iets doe wil ik het goed doen en uiteindelijk levert me dat
ook de meeste voldoening op, al kost het me soms (te) veel tijd en energie. Hier zal ik aan moeten
blijven werken. Toch kan ik nu wel zeggen dat ik trots ben op mijn bovenstaande
praktijkonderzoeksverslag.
35
Urenverantwoording
Maand
augustus ‘13
september ’13
t/m februari ‘14
februari t/m
april ‘14
mei ‘14
juli ’14 t/m
januari ‘15
februari t/m
maart ‘15
Deelvragen
Activiteit
- Onderzoeksvoorstel
- Overleg met onderzoekers en
medewerkers van de betrokken
afdelingen op de UT
Tijd
(±120 hr.)
10 hr.
- Welke theoretische kaders
gaan zijn er te vinden en zijn
geschikt voor gebruik in de
te ontwikkelen module?
Welke vakliteratuur voor het
oefenen in het opstellen van
onderzoeksvoorstellen is
bruikbaar?
- Bestaat er een leerlijn op
school en voldoet deze aan
de gevonden eisen uit de
literatuur?
- Verschillende
onderzoeksmethodieken en
modellen bestuderen en proberen
keuzes te maken voor een te volgen
model / methode voor de module in
samen werking met de UT.
- Biologie DOT bijeenkomsten (x4)
25 hr.
- 2 semigestructureerde interviews
met begeleidende docenten
2hr.
- Hoe kunnen
onderzoeksvragen eenduidig
kwalitatief beoordeeld
worden en hoe hoog
moeten/mogen daarbij de
eisen zijn?
- Zoeken en lezen van vakliteratuur
aangaande beoordeling van
onderzoeksvaardigheden
- Zoeken en ontwerpen van de
instrumenten voor onderzoek.
25 hr.
- Waar moeten werkvormen
voor ‘het leren opstellen van
goede onderzoeksvragen’
aan voldoen?
- Verdieping in didactische
beschrijvingen voor ontwerp.
- Ontwerpen van een lesmodule met
als doel ‘het stellen van goede
onderzoeksvragen en toetsbare
hypotheses’.
- Uitvoeren van ontwerp in twee 4V
clusters.
- Rapportage van het onderzoek:
Theoretische verkenning
Praktische verkenning
Data analyse & statistische toetsing
Opstellen van figuren Excel en SPSS
Conclusie & discussie
Inleiding en samenvatting
- Verwerken van feedback op
onderzoek
20 hr.
- Kan het onderzoek naar
celdifferentiatie van de
afdeling ‘Tissue
Regeneration’ van de UT
inhoudelijk verwerkt worden
in een ontwerp?
16 hr.
16 hr.
16 hr.
10 hr.
18 hr.
10 hr.
16 hr.
5 hr.
8 hr.
8hr.
18 hr.
36
Bijlagen
I
Praktijkverkenning – Docenten vragenlijst; onderzoeksvaardigheden in onderwijspraktijk
II
Praktijkverkenning – Leerling vragenlijst; kennismaken met onderzoek
III
Ontwerp – Leerlinghandleiding Module ‘Oefenen met onderzoeksvragen en hypotheses’
IV
Ontwerp – Docentenhandleiding Module ‘Oefenen met onderzoeksvragen en hypotheses’
V
Instrumentarium – Leerling vragenlijst; beoordelen eigen onderzoeksvaardigheden
VI
Instrumentarium – Herziene en vertaalde versie ‘Test for Integrated Process Skills’ (TIPSII)
VII
Instrumentarium – Examenvragen Toets; opstellen van onderzoeksvragen en hypotheses
37
Bijlage I
▪ Onderzoeksvoorstel Praktijkonderzoek
▫ Praktijk verkenning
Vragenlijst voor docenten over onderzoek doen. In de vorm van ’23 elementen van begrip
van bewijs’ (Schalk, 2006; bewerkt door A. Haydar).
Aydn Haydar
38
Toelichting op deze vragenlijst
Voor mijn studie voer ik momenteel een praktijkverkenning uit voor mijn eigen praktijk
onderzoeksvoorstel. Daarvoor heb ik de hulp nodig van leerlingen en collega’s. Als u zo vriendelijk
zou willen zijn om hier tien tot twintig minuutjes de tijd voor te nemen?
Binnen de natuurwetenschappelijke vakken, leren leerlingen over onderzoek doen en doen ze vaak
ook zelf onderzoek. De onderzoeksvaardigheden staan in de examenprogramma’s beschreven.
De praktijk van leerling-onderzoek loopt sterk uiteen. Op sommige scholen wordt er langzaam
naartoe gewerkt, waarbij het accent ligt op het leren beheersen van de verschillende
deelvaardigheden. Op andere scholen wordt het uitvoeren van een eigen onderzoek vooral ook als
leerproces gezien en ligt de nadruk op de ervaring met onderzoek doen.
Ook de kwaliteit van het leerling-onderzoek loopt sterk uiteen, evenals de eisen die eraan gesteld
worden. Het leren bewaken van de kwaliteit van het eigen onderzoek wordt door veel leerlingen
moeilijk gevonden.
Dat is waar deze vragenlijst over gaat: het kunnen beoordelen van de kwaliteit van eigen en ander
onderzoek, het kunnen beoordelen of een onderzoek wel valide en betrouwbaar is uitgevoerd. Ik
gebruik daarvoor de term ‘begrip van bewijs’ (Schalk, 2006).
Validiteit en betrouwbaarheid zijn echter abstracte en veelomvattende begrippen die voor leerlingen
nog weinig inhoud en betekenis hebben. Als ze ‘vertaald’ worden in concrete criteria voor kwaliteit,
worden ze voor leerlingen hanteerbaar.
Drieëntwintig elementen
In de vragenlijst worden 23 elementen van ‘begrip van bewijs’ onder elkaar gezet. Van deze 23
elementen wil ik graag een aantal dingen van u weten:
- of u het belangrijk vindt dat uw leerlingen in eigen of ander onderzoek op deze elementen kunnen
beoordelen (tabel 1);
- of u het belangrijk vindt dat uw leerlingen deze elementen in eigen onderzoek kunnen toepassen
(tabel 2);
- of u er in uw onderwijs aandacht aan besteedt (tabel 3);
- welke rol ze in de beoordeling van leerling-onderzoek spelen (tabel 4);
- en ten slotte of u vindt dat de leerlingen over het algemeen vaardig zijn in deze verschillende
elementen van ‘begrip van bewijs’ (tabel 5).
Voor elk van deze vragen is er een tabel (1 t/m 5) waarin u per element van ‘begrip van bewijs’ uw
antwoord makkelijke en snel kunt aangeven. De betekenis van de antwoordcategorieën is steeds
onder aan de bladzijde vermeld. De beoogde leerlingen zijn die uit voorexamenklassen en
examenklassen. Als u vindt dat niet alle bovenstaande vragen op u van toepassing zijn, vult u de
bijbehorende tabel simpelweg niet in.
Bij voorbaat hartelijk dank voor uw medewerking,
Aydn Haydar.
39
Tabel 1 – Het belang om onderzoek met ‘begrip van bewijs’ te kunnen beoordelen *
Werkt u in bovenbouw of onderbouw? …………………….
Welk vak geeft u? …………………….
Ik vind het belangrijk dat
mijn leerlingen de kwaliteit
van (eigen of ander)
onderzoek op dit element
kunnen beoordelen *
-±
+
++
Onderzoeksvraag
24. Een onderzoeksvraag:
- bevat alleen ondubbelzinnige termen en formuleringen;
- is voldoende specifiek en afgeperkt.
25. Het is van belang te onderscheiden of de beantwoording van de
onderzoeksvraag een beschrijving en/of een verklaring vereist.
Hypothese en voorspelling
26. Bij verklarend onderzoek wordt er een hypothese (mogelijke verklaring)
opgesteld die bij de onderzoeksvraag aansluit.
27. De hypothese moet toetsbaar zijn.
28. (Bijna) altijd is er meer dan één hypothese mogelijk.
29. Op basis van de hypothese (en een aantal aannames) wordt een
voorspelling geformuleerd over welke observatie(s) of meting(en)
verwacht kunnen worden (als de hypothese waar is [en …], dan …).
Variabelen
30. Voor beschrijvend onderzoek is het belangrijk de te beschrijven
kenmerken (van organismen, ecosystemen e.d.) te benoemen.
31. Voor experimenteel onderzoek is het belangrijk de afhankelijke en de
onafhankelijke variabele(n) te benoemen.
32. Voor experimenteel onderzoek is het belangrijk alle andere mogelijk
beïnvloedende variabelen te expliciteren en zo mogelijk constant te
houden.
Controle
33. Bij experimenteel onderzoek is een controle of een ‘blanco’ noodzakelijk.
Metingen / observaties
34. De observatie(s) of meting(en) zelf mogen geen invloed hebben op de
uitkomst van die observatie(s)/meting(en) of die invloed moet expliciet
gemaakt worden.
35. Het bereik en de intervallen van de gekozen waarden van de
onafhankelijke variabele moeten passen bij de verwachte variatie van de
afhankelijke variabele.
36. De gevoeligheid van het instrument moet passen bij de te verrichten
meting(en).
37. De steekproef moet representatief zijn voor de populatie (groot genoeg,
aselect of gestratificeerd). Het aantal metingen of observaties moet groot
genoeg zijn.
*
-±
+
++
niet belangrijk
relatief onbelangrijk
middelmatig belangrijk
relatief belangrijk
zeer belangrijk (essentieel)
40
Ik vind het belangrijk dat
mijn leerlingen de kwaliteit
van (eigen of ander)
onderzoek op dit element
kunnen beoordelen *
-±
+
++
38.
39.
40.
41.
42.
43.
44.
45.
46.
Verschillen tussen metingen
Van uit de toon vallende resultaten (‘uitbijters’) moet beoordeeld worden
of ze in de verwerking meegenomen moeten worden (zijn het
artefacten?).
Wanneer uitkomsten van metingen gemiddeld worden, moet dit
inhoudelijk verantwoord zijn.
Er mag alleen van een verschil tussen metingen gesproken worden als dat
verschil statistisch significant is.
Conclusie(s) en verklaring
De conclusie(s) moet(en) aansluiten bij de onderzoeksvraag en de
hypothese.
Een correlatie is nog geen oorzakelijk verband.
Er is een verschil tussen een oorzakelijke verklaring (verklaring vanuit de
oorzaken) en een functionele verklaring (verklaring vanuit de gevolgen).
Evaluatie
Als een onderzoek niet valide en betrouwbaar is uitgevoerd (met andere
woorden: als niet aan de voorgaande voorwaarden is voldaan), zijn de
resultaten aanvechtbaar.
Indien mogelijk worden de resultaten van een onderzoek bevestigd door
gegevens uit ander onderzoek.
De conclusie wordt vergeleken met geaccepteerde ideeën (theorieën),
gezond verstand en ervaring.
*
-±
+
++
niet belangrijk
relatief onbelangrijk
middelmatig belangrijk
relatief belangrijk
zeer belangrijk (essentieel)
41
Tabel 2 – Het belang ‘begrip van bewijs’ te kunnen toepassen
Ik vind het belangrijk dat
mijn leerlingen dit aspect in
eigen onderzoek kunnen
toepassen *
-±
+
++
Onderzoeksvraag
1. Een onderzoeksvraag:
- bevat alleen ondubbelzinnige termen en formuleringen;
- is voldoende specifiek en afgeperkt.
2. Het is van belang te onderscheiden of de beantwoording van de
onderzoeksvraag een beschrijving en/of een verklaring vereist.
Hypothese en voorspelling
3. Bij verklarend onderzoek wordt er een hypothese (mogelijke verklaring)
opgesteld die bij de onderzoeksvraag aansluit.
4. De hypothese moet toetsbaar zijn.
5. (Bijna) altijd is er meer dan één hypothese mogelijk.
6. Op basis van de hypothese (en een aantal aannames) wordt een
voorspelling geformuleerd over welke observatie(s) of meting(en)
verwacht kunnen worden (als de hypothese waar is [en …], dan …).
Variabelen
7. Voor beschrijvend onderzoek is het belangrijk de te beschrijven
kenmerken (van organismen, ecosystemen e.d.) te benoemen.
8. Voor experimenteel onderzoek is het belangrijk de afhankelijke en de
onafhankelijke variabele(n) te benoemen.
9. Voor experimenteel onderzoek is het belangrijk alle andere mogelijk
beïnvloedende variabelen te expliciteren en zo mogelijk constant te
houden.
Controle
10. Bij experimenteel onderzoek is een controle of een ‘blanco’ noodzakelijk.
Metingen / observaties
11. De observatie(s) of meting(en) zelf mogen geen invloed hebben op de
uitkomst van die observatie(s)/meting(en) of die invloed moet expliciet
gemaakt worden.
12. Het bereik en de intervallen van de gekozen waarden van de
onafhankelijke variabele moeten passen bij de verwachte variatie van de
afhankelijke variabele.
13. De gevoeligheid van het instrument moet passen bij de te verrichten
meting(en).
14. De steekproef moet representatief zijn voor de populatie (groot genoeg,
aselect of gestratificeerd). Het aantal metingen of observaties moet groot
genoeg zijn.
*
-±
+
++
niet belangrijk
relatief onbelangrijk
middelmatig belangrijk
relatief belangrijk
zeer belangrijk (essentieel)
42
Ik vind het belangrijk dat
mijn leerlingen dit aspect in
eigen onderzoek kunnen
toepassen *
-±
+
++
Verschillen tussen metingen
15. Van uit de toon vallende resultaten (‘uitbijters’) moet beoordeeld worden
of ze in de verwerking meegenomen moeten worden (zijn het
artefacten?).
16. Wanneer uitkomsten van metingen gemiddeld worden, moet dit
inhoudelijk verantwoord zijn.
17. Er mag alleen van een verschil tussen metingen gesproken worden als dat
verschil statistisch significant is.
Conclusie(s) en verklaring
18. De conclusie(s) moet(en) aansluiten bij de onderzoeksvraag en de
hypothese.
19. Een correlatie is nog geen oorzakelijk verband.
20. Er is een verschil tussen een oorzakelijke verklaring (verklaring vanuit de
oorzaken) en een functionele verklaring (verklaring vanuit de gevolgen).
Evaluatie
21. Als een onderzoek niet valide en betrouwbaar is uitgevoerd (met andere
woorden: als niet aan de voorgaande voorwaarden is voldaan), zijn de
resultaten aanvechtbaar.
22. Indien mogelijk worden de resultaten van een onderzoek bevestigd door
gegevens uit ander onderzoek.
23. De conclusie wordt vergeleken met geaccepteerde ideeën (theorieën),
gezond verstand en ervaring.
*
-±
+
++
niet belangrijk
relatief onbelangrijk
middelmatig belangrijk
relatief belangrijk
zeer belangrijk (essentieel)
43
Tabel 3 – Hoeveel aandacht u er in uw onderwijs aan besteedt *
Ik besteed er in mijn
onderwijs aandacht aan *
-±
+
++
Onderzoeksvraag
1. Een onderzoeksvraag:
- bevat alleen ondubbelzinnige termen en formuleringen;
- is voldoende specifiek en afgeperkt.
2. Het is van belang te onderscheiden of de beantwoording van de
onderzoeksvraag een beschrijving en/of een verklaring vereist.
Hypothese en voorspelling
3. Bij verklarend onderzoek wordt er een hypothese (mogelijke verklaring)
opgesteld die bij de onderzoeksvraag aansluit.
4. De hypothese moet toetsbaar zijn.
5. (Bijna) altijd is er meer dan één hypothese mogelijk.
6. Op basis van de hypothese (en een aantal aannames) wordt een
voorspelling geformuleerd over welke observatie(s) of meting(en)
verwacht kunnen worden (als de hypothese waar is [en …], dan …).
Variabelen
7. Voor beschrijvend onderzoek is het belangrijk de te beschrijven
kenmerken (van organismen, ecosystemen e.d.) te benoemen.
8. Voor experimenteel onderzoek is het belangrijk de afhankelijke en de
onafhankelijke variabele(n) te benoemen.
9. Voor experimenteel onderzoek is het belangrijk alle andere mogelijk
beïnvloedende variabelen te expliciteren en zo mogelijk constant te
houden.
Controle
10. Bij experimenteel onderzoek is een controle of een ‘blanco’ noodzakelijk.
Metingen / observaties
11. De observatie(s) of meting(en) zelf mogen geen invloed hebben op de
uitkomst van die observatie(s)/meting(en) of die invloed moet expliciet
gemaakt worden.
12. Het bereik en de intervallen van de gekozen waarden van de
onafhankelijke variabele moeten passen bij de verwachte variatie van de
afhankelijke variabele.
13. De gevoeligheid van het instrument moet passen bij de te verrichten
meting(en).
14. De steekproef moet representatief zijn voor de populatie (groot genoeg,
aselect of gestratificeerd). Het aantal metingen of observaties moet groot
genoeg zijn.
*
-±
+
++
veel aandacht
weinig aandacht
gemiddelde hoeveelheid aandacht
veel aandacht
zeer veel aandacht
44
Ik besteed er in mijn
onderwijs aandacht aan *
-±
+
++
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
Verschillen tussen metingen
Van uit de toon vallende resultaten (‘uitbijters’) moet beoordeeld worden
of ze in de verwerking meegenomen moeten worden (zijn het
artefacten?).
Wanneer uitkomsten van metingen gemiddeld worden, moet dit
inhoudelijk verantwoord zijn.
Er mag alleen van een verschil tussen metingen gesproken worden als dat
verschil statistisch significant is.
Conclusie(s) en verklaring
De conclusie(s) moet(en) aansluiten bij de onderzoeksvraag en de
hypothese.
Een correlatie is nog geen oorzakelijk verband.
Er is een verschil tussen een oorzakelijke verklaring (verklaring vanuit de
oorzaken) en een functionele verklaring (verklaring vanuit de gevolgen).
Evaluatie
Als een onderzoek niet valide en betrouwbaar is uitgevoerd (met andere
woorden: als niet aan de voorgaande voorwaarden is voldaan), zijn de
resultaten aanvechtbaar.
Indien mogelijk worden de resultaten van een onderzoek bevestigd door
gegevens uit ander onderzoek.
De conclusie wordt vergeleken met geaccepteerde ideeën (theorieën),
gezond verstand en ervaring.
*
-±
+
veel aandacht
weinig aandacht
gemiddelde hoeveelheid aandacht
veel aandacht
++
zeer veel aandacht
45
Tabel 4 – Welke rol ze in de beoordeling van leerling-onderzoek spelen *
Dit aspect speelt een rol in
mijn beoordeling van het
onderzoek van leerlingen *
-±
+
++
Onderzoeksvraag
1. Een onderzoeksvraag:
- bevat alleen ondubbelzinnige termen en formuleringen;
- is voldoende specifiek en afgeperkt.
2. Het is van belang te onderscheiden of de beantwoording van de
onderzoeksvraag een beschrijving en/of een verklaring vereist.
Hypothese en voorspelling
3. Bij verklarend onderzoek wordt er een hypothese (mogelijke verklaring)
opgesteld die bij de onderzoeksvraag aansluit.
4. De hypothese moet toetsbaar zijn.
5. (Bijna) altijd is er meer dan één hypothese mogelijk.
6. Op basis van de hypothese (en een aantal aannames) wordt een
voorspelling geformuleerd over welke observatie(s) of meting(en)
verwacht kunnen worden (als de hypothese waar is [en …], dan …).
Variabelen
7. Voor beschrijvend onderzoek is het belangrijk de te beschrijven
kenmerken (van organismen, ecosystemen e.d.) te benoemen.
8. Voor experimenteel onderzoek is het belangrijk de afhankelijke en de
onafhankelijke variabele(n) te benoemen.
9. Voor experimenteel onderzoek is het belangrijk alle andere mogelijk
beïnvloedende variabelen te expliciteren en zo mogelijk constant te
houden.
Controle
10. Bij experimenteel onderzoek is een controle of een ‘blanco’ noodzakelijk.
Metingen / observaties
11. De observatie(s) of meting(en) zelf mogen geen invloed hebben op de
uitkomst van die observatie(s)/meting(en) of die invloed moet expliciet
gemaakt worden.
12. Het bereik en de intervallen van de gekozen waarden van de
onafhankelijke variabele moeten passen bij de verwachte variatie van de
afhankelijke variabele.
13. De gevoeligheid van het instrument moet passen bij de te verrichten
meting(en).
14. De steekproef moet representatief zijn voor de populatie (groot genoeg,
aselect of gestratificeerd). Het aantal metingen of observaties moet groot
genoeg zijn.
*
-±
+
++
geen rol
ondergeschikte rol
gemiddelde rol
bovengemiddelde rol
zware rol
46
Dit aspect speelt een rol in
mijn beoordeling van het
onderzoek van leerlingen *
-±
+
++
Verschillen tussen metingen
15. Van uit de toon vallende resultaten (‘uitbijters’) moet beoordeeld worden
of ze in de verwerking meegenomen moeten worden (zijn het
artefacten?).
16. Wanneer uitkomsten van metingen gemiddeld worden, moet dit
inhoudelijk verantwoord zijn.
17. Er mag alleen van een verschil tussen metingen gesproken worden als dat
verschil statistisch significant is.
Conclusie(s) en verklaring
18. De conclusie(s) moet(en) aansluiten bij de onderzoeksvraag en de
hypothese.
19. Een correlatie is nog geen oorzakelijk verband.
20. Er is een verschil tussen een oorzakelijke verklaring (verklaring vanuit de
oorzaken) en een functionele verklaring (verklaring vanuit de gevolgen).
Evaluatie
21. Als een onderzoek niet valide en betrouwbaar is uitgevoerd (met andere
woorden: als niet aan de voorgaande voorwaarden is voldaan), zijn de
resultaten aanvechtbaar.
22. Indien mogelijk worden de resultaten van een onderzoek bevestigd door
gegevens uit ander onderzoek.
23. De conclusie wordt vergeleken met geaccepteerde ideeën (theorieën),
gezond verstand en ervaring.
*
-±
+
++
geen rol
ondergeschikte rol
gemiddelde rol
bovengemiddelde rol
zware rol
47
Tabel 5 – Uw mening over de vaardigheid van leerlingen in deze elementen *
Ik vind dat de leerlingen in
dit element ook werkelijk
vaardig zijn *
-±
+
++
Onderzoeksvraag
1. Een onderzoeksvraag:
- bevat alleen ondubbelzinnige termen en formuleringen;
- is voldoende specifiek en afgeperkt.
2. Het is van belang te onderscheiden of de beantwoording van de
onderzoeksvraag een beschrijving en/of een verklaring vereist.
Hypothese en voorspelling
3. Bij verklarend onderzoek wordt er een hypothese (mogelijke verklaring)
opgesteld die bij de onderzoeksvraag aansluit.
4. De hypothese moet toetsbaar zijn.
5. (Bijna) altijd is er meer dan één hypothese mogelijk.
6. Op basis van de hypothese (en een aantal aannames) wordt een
voorspelling geformuleerd over welke observatie(s) of meting(en)
verwacht kunnen worden (als de hypothese waar is [en …], dan …).
Variabelen
7. Voor beschrijvend onderzoek is het belangrijk de te beschrijven
kenmerken (van organismen, ecosystemen e.d.) te benoemen.
8. Voor experimenteel onderzoek is het belangrijk de afhankelijke en de
onafhankelijke variabele(n) te benoemen.
9. Voor experimenteel onderzoek is het belangrijk alle andere mogelijk
beïnvloedende variabelen te expliciteren en zo mogelijk constant te
houden.
Controle
10. Bij experimenteel onderzoek is een controle of een ‘blanco’ noodzakelijk.
Metingen / observaties
11. De observatie(s) of meting(en) zelf mogen geen invloed hebben op de
uitkomst van die observatie(s)/meting(en) of die invloed moet expliciet
gemaakt worden.
12. Het bereik en de intervallen van de gekozen waarden van de
onafhankelijke variabele moeten passen bij de verwachte variatie van de
afhankelijke variabele.
13. De gevoeligheid van het instrument moet passen bij de te verrichten
meting(en).
14. De steekproef moet representatief zijn voor de populatie (groot genoeg,
aselect of gestratificeerd). Het aantal metingen of observaties moet groot
genoeg zijn.
*
-±
+
++
niet vaardig
relatief onvaardig
middelmatig vaardig
relatief vaardig
zeer vaardig
48
Ik vind dat de leerlingen in
dit element ook werkelijk
vaardig zijn *
-±
+
++
Verschillen tussen metingen
15. Van uit de toon vallende resultaten (‘uitbijters’) moet beoordeeld worden
of ze in de verwerking meegenomen moeten worden (zijn het
artefacten?).
16. Wanneer uitkomsten van metingen gemiddeld worden, moet dit
inhoudelijk verantwoord zijn.
17. Er mag alleen van een verschil tussen metingen gesproken worden als dat
verschil statistisch significant is.
Conclusie(s) en verklaring
18. De conclusie(s) moet(en) aansluiten bij de onderzoeksvraag en de
hypothese.
19. Een correlatie is nog geen oorzakelijk verband.
20. Er is een verschil tussen een oorzakelijke verklaring (verklaring vanuit de
oorzaken) en een functionele verklaring (verklaring vanuit de gevolgen).
Evaluatie
21. Als een onderzoek niet valide en betrouwbaar is uitgevoerd (met andere
woorden: als niet aan de voorgaande voorwaarden is voldaan), zijn de
resultaten aanvechtbaar.
22. Indien mogelijk worden de resultaten van een onderzoek bevestigd door
gegevens uit ander onderzoek.
23. De conclusie wordt vergeleken met geaccepteerde ideeën (theorieën),
gezond verstand en ervaring.
*
-±
+
++
niet vaardig
relatief onvaardig
middelmatig vaardig
relatief vaardig
zeer vaardig
Eventuele opmerkingen bij (of over) de vragenlijst:
Nogmaals dank.
49
Bijlage II
Vragenlijst onderzoekservaringen
Niet alleen bij het vak biologie is (leren) onderzoeken deel van het programma. Daarom wil ik graag
weten wat je al aan onderzoek hebt gedaan bij andere vakken. Alvast bedankt voor je medewerking!
Aydn Haydar
1. Welk profiel doe je?
E&M
C&M
N&G
N&T
2. Bij welk(e) vak(ken) heb je ooit onderzoek gedaan en in welke mate? Omcirkel bij de vakken
die je aankruist wat van toepassing is: z = zelden, s = soms, v = vaak
Nederlands z / s / v
Engels z / s / v
Duits z / s / v
Frans z / s / v
klassieke talen z / s / v
godsdienst z / s / v
verzorging z / s / v
biologie z / s / v
wiskunde z / s / v
natuur-/scheikunde z / s / v
natuurkunde z / s / v
scheikunde z / s / v
ANW z / s / v
techniek z / s / v
informatiekunde z / s / v
maatschappijleer z / s / v
aardrijkskunde z / s / v
geschiedenis z / s / v
CKV z / s / v
economie z / s / v
M&O z/s/v
3. In hoeverre is bij dat onderzoek doen aandacht besteed aan de volgende aspecten?
1. - een correct resultaat (de goede uitkomst)
nooit soms
2. - de kwaliteit van het onderzoek als proces
3. - het formuleren van een goede onderzoeksvraag
4. - het opstellen van een hypothese
5. - het toetsen van een hypothese
6. - het benoemen van de (afhankelijke en onafhankelijke) variabelen
7. - de invloed van andere variabelen / factoren dan de onderzochte
8. - een juiste blanco
9. - de nauwkeurigheid van waarnemingen of metingen
10. - statistische significantie
11. - de aansluiting van de conclusie op de onderzoeksvraag
12. - de mate van (on)zekerheid van de conclusie
13. - de validiteit van het onderzoek
14. - de betrouwbaarheid van het onderzoek
altijd
50
Bijlage III
Onderzoeksvragen
&
Hypotheses
[Oefenen met het opstellen van goede onderzoeksvragen en toetsbare hypotheses]
51
Inhoudsopgave
Inleiding ................................................................................................................................................. 53
Opzet van de lessen........................................................................................................................... 53
Oefenen met het opstellen van een onderzoeksvraag ......................................................................... 54
Oefenen met het opstellen van een toetsbare hypothese ................................................................... 56
Samengevat ....................................................................................................................................... 58
Onderzoeksvragen in de werkelijkheid ................................................................................................. 59
Context: Oma’s kunstheup ................................................................................................................ 59
Onderzoeksvragen & hypotheses 4-REAL?! .......................................................................................... 59
Theoretische verkenning ................................................................................................................... 60
De toekomst voor orgaantransplantatie en weefselherstel? ........................................................... 60
Botreparatie met eigen stamcellen ................................................................................................... 61
Onderzoek om de hoek ......................................................................................................................... 62
Gestempelde vezels voor betere celkweek....................................................................................... 62
Onderzoeksvragen & hypotheses 4-REAL?! .......................................................................................... 64
52
Inleiding
In je examenjaar is het de bedoeling dat je een profielwerkstuk uitvoert. Daarvoor moet je zelf een
onderzoeksvraag opstellen. Soms hoort daar ook een toetsbare hypothese bij, afhankelijk van het
type onderzoek dat je uit wilt gaan voeren. Een profielwerkstuk bij het vak biologie moet zelfs
hypothese toetsend zijn.
Vaak vinden leerlingen het bedenken van een goede onderzoeksvraag moeilijk; jij misschien ook.
Geen nood, want zelfs wetenschappers vinden dat vaak lastig. En het is hun werk! Gelukkig is het,
zoals met zoveel dingen; oefening baart kunst. Daarom gaan we er eens mee aan de slag en kijken
we of je er ook echt beter in wordt.
Opzet van de lessen
De komende paar lessen oefenen we met het opstellen van goede onderzoeksvragen en toetsbare
hypotheses. We beginnen simpel met (soms foute) voorbeelden en wat invul oefeningen. Hetzelfde
doen we met het opstellen van toetsbare hypotheses. Dit bespreken we samen en zo proberen we te
achterhalen waar een goede onderzoeksvraag aan moet voldoen en hoe je toetsbare hypotheses
erbij kan opstellen.
Daarna gaan we in tweetallen bij een specifiek onderwerp (de biologische context) een eigen
onderzoeksvraag bedenken. Dit bespreken we, om zeker te zijn van een goede centrale
onderzoeksvraag waar we mee verder kunnen.
De volgende stap is dan dus een toetsbare hypothese erbij opstellen. Dit doe je eerst als tweetal en
deze bespreken we weer klassikaal. Het onderzoek zelf voeren we niet uit, omdat dit (nog) niet
mogelijk is met de materialen op school.
Het doel van deze lessen is dan ook niet een volledig onderzoek uitvoeren, maar het oefenen in het
opstellen van goede onderzoeksvragen met bijbehorende toetsbare hypotheses; de
onderzoeksvaardigheden waar een goed onderzoek mee begint. Tot slot gaan we met een toets
kijken of je ook echt beter bent geworden in deze vaardigheden na uitvoering van deze lessen.
De onderzoeksvaardigheden die we gaan oefenen heb je nodig bij de uitvoering van een
profielwerkstuk in 6V en ze komen dus voor in de eisen voor je eindexamen.
Bij de opzet is gebruik gemaakt van dezelfde icoontjes die we ook in de reguliere lessen gebruiken:
Hoe zit dat?
Schrijf op.
Actief. Laat dat brein zweten.
53
Oefenen met het opstellen van een onderzoeksvraag
Een onderzoeksvraag komt voort uit nieuwsgierigheid rond een onderwerp. Daarvoor is het nodig
dat je probeert kritisch na te denken over het onderwerp en de vraag die je erbij kan stellen. Dit
klinkt alweer lastig: Kritisch nadenken? Hoe doe je dat? Een voorbeeld:
“Zijn blonde meisjes dommer?”
Is dit volgens jou een goede onderzoeksvraag? Probeer eens uit te leggen wat er niet aan klopt.
Deze onderzoeksvraag is niet goed, omdat:
1.
2.
3.
Hoppa! Dat is kritisch denken. Je hebt zelf vast een kritische kanttekening kunnen bedenken bij het
extreme voorbeeld hiervoor. Bijvoorbeeld: “Dommer dan wie?” Misschien heb je je afgevraagd: “Hoe
meet je dom?
Dit zijn voorbeelden van de eisen die aan goede onderzoeksvragen worden gesteld. In de bespreking
in de klas worden ze in algemene termen geformuleerd. Noteer ze hier onder.
De eisen die aan een onderzoeksvraag worden gesteld zijn:
1.
2.
3.
4.
Probeer met behulp van deze eisen de eerder gestelde onderzoeksvraag beter te formuleren.
▪ Goede onderzoeksvraag is:
54
Nog een paar keer oefenen. Maak van de volgende onderzoeksvragen een goede onderzoeksvraag
die met een hypothese te toetsen zal zijn.
“Heeft het zin de handen te wassen met zeep?”
▪ Goede onderzoeksvraag is:
“Waarom vinden de meeste mensen spruitjes niet lekker?”
▪ Goede onderzoeksvraag is:
55
Oefenen met het opstellen van een toetsbare hypothese
Als je eenmaal een goede onderzoeksvraag hebt, kan je een hypothese gaan opstellen. Je hebt vast
een idee wat er uit het onderzoek zal komen. Hierbij maak je gebruik van (bio-)logica en je
biologische kennis. Dit probeer je in een stelling aan te geven. Zo’n stelling noemen we een
hypothese. Hiermee geef je dus een mogelijk antwoord op de onderzoeksvraag. In het voorbeeld van
de blonde meisjes gaat dat als volgt.
▪ De goede onderzoeksvraag is:
Wat is het verschil in IQ tussen blonde en zwart-, bruin- of roodharige Nederlandse meisjes
van 12-18 jaar oud?
▫ Een hypothese hierbij is:
Blonde meisjes hebben gemiddeld een lager IQ dan meisjes met een andere haarkleur.
▫ Voorspelling: Als blonde meisjes echt dommer zijn dan meisjes met een
andere haarkleur (= de hypothese), dan zullen zij gemiddeld lager scoren op
een IQ-test dan alle andere haarkleuren.
Er zijn natuurlijk ook andere hypotheses mogelijk op deze onderzoeksvraag. Zet deze hier onder:
1.
2.
Zoals je ziet kunnen er meerdere hypotheses worden opgesteld bij een onderzoeksvraag. Het is de
bedoeling dat je één van die hypothese gaat proberen te bewijzen (= toetsen) met behulp van het
onderzoek dat je uit gaat voeren; je kiest dus degene waarvan jij denkt dat deze niet verworpen zal
worden.
Daarvoor beschrijf je vervolgens welk resultaat jouw hypothese bevestigt; dit noemen we ‘de
voorspelling’ (staat hierboven ook bijgeschreven). Om een voorspelling te kunnen opstellen, moet je
dus al wel een idee hebben wat voor experiment- of proefopzet je gaat gebruiken bij het onderzoek.
Als het resultaat van het onderzoek anders uitpakt dan je had voorspeld, weet je ook meteen dat je
de getoetste hypothese moet verwerpen. In een nieuw onderzoek zou dan een van de andere
hypotheses getoetst kunnen worden. De voorspelling heeft altijd de vorm: ‘Als’ … (gestelde
hypothese), ‘dan’ … (jouw verwachte resultaat).
Let op! Als je de getoetste hypothese na het werkelijke onderzoek verwerpt, is het onderzoek
niet mislukt. Je hebt immers bewezen dat jouw hypothese niet klopt. Dit is even goed als een
hypothese die je niet kan verwerpen. Dat is het principe van hypothese toetsend onderzoek
doen: je toetst één hypothese per keer en zo zou je uit kunnen komen op een hypothese die
door de uitkomst van het onderzoek niet verworpen kan worden. Dat betekent dan niet dat je
hem met 100% zekerheid kan aannemen, maar je hypothese blijkt de beste verklaring tot dan
toe; hij wordt ondersteund. Er blijven binnen je hypothese meestal meer mogelijkheden open
die het resultaat nog beter verklaren. Met vervolg onderzoek kan de hypothese dan dus nog
specifieker getoetst worden.
56
Iemand anders stelde bijvoorbeeld de volgende hypothese op:
▫ Er bestaat geen verband tussen haarkleur en IQ.
▫ Wat is in dit geval de voorspelling die de hypothese ondersteunt?
Oké, ook dit nog een paar keer oefenen met de eerder opgestelde onderzoeksvragen.
Stel voor de volgende onderzoekvragen minstens twee hypotheses op. Zet een uitroepteken voor de
hypothese die je in een onderzoek zou toetsen en geef de voorspelling die de gekozen hypothese
ondersteunt.
▪ Onderzoeksvraag:
-
Wat is het effect van het wassen van de handen met zeep ten opzichte van wassen zonder
zeep op het voorkomen van bacteriën op de huid?
▫ Hypotheses zijn:
1.
2.
▫ Voorspelling:
▪ Onderzoeksvraag:
-
In hoeverre is er een verschil in voorkeur voor spruitjes tussen tieners en volwassenen?
▫ Hypotheses zijn:
1.
2.
▫ Voorspelling:
57
Samengevat
Criteria voor onderzoeksvragen en hypotheses in toetsend onderzoek:
-
Vóór je een goede onderzoeksvraag kan stellen is een theoretische verkenning nodig.
De onderzoeksvraag bevat één vraag met eenduidige of goed omschreven begrippen.
De onderzoeksvraag is afgeperkt (bv. doelgroep, tijd en ruimte).
Een hypothese geeft een mogelijke verklaring als antwoord op de onderzoeksvraag.
Een hypothese is toetsbaar.
Er zijn vaak verschillende hypotheses mogelijk.
De variabelen worden benoemd (onafhankelijke, afhankelijke, overige).
De invloed van andere variabelen dan de onderzochte wordt constant gehouden of
evenwichtig gespreid.
Een eventuele steekproef wordt eerlijk getrokken en is groot genoeg.
Een verschil is alleen bewezen als deze significant is en dus niet toevallig is ontstaan.
58
Onderzoeksvragen in de werkelijkheid
Nu we dit hebben geoefend, gaan we eens kijken welke onderzoeksvraag valt op te stellen binnen
een bepaalde situatie (de biologische context). Lees de onderstaande context. Daarna volgt de
theoretische verkenning die je gebruikt om een goede onderzoeksvraag op te stellen.
Context: Oma’s kunstheup
Misschien is het al eens in je eigen omgeving voorgekomen; Oma heeft op een of andere manier haar
heupgewricht geblesseerd. De dokter zegt dat ze een nieuwe heup nodig heeft. Het is dan eerst de
vraag voor welk type kunstheup zij in aanmerking komt. De kop van het dijbeen en
de kom van het gewricht moeten namelijk goed vastgroeien in of aan het bot
waarin het wordt vastgezet. Mensen die lijden aan botontkalking (osteoporose)
hebben niet voldoende aangroei van botweefsel, waardoor lijmstoffen moeten
worden gebruikt. Je snapt vast dat dit
minder duurzaam en sterk is dan eigen
botweefsel dat vergroeit met de
kunstheup. Zowel de kop als de kom zijn
gemaakt van speciale metalen en hebben
vaak een kunststof coating. Deze coating slijt door gebruik en
moet op de lange termijn vervangen worden; dus weer
opereren en dat is, zeker bij ouderen, niet zonder risico’s.
Helaas komen infecties ook vaak voor bij de huidige
technieken. Ongewenste reacties van het lichaam (infectie of
afstoting) op de lichaamsvreemde implantaten komen helaas
ook nog te vaak voor. Onderzoek om de huidige technieken
te verbeteren is dus gewenst.
Onderzoeksvragen & hypotheses 4-REAL?!
We gaan nu op basis van deze context proberen een onderzoeksvraag op te stellen voor de
regeneratieve geneeskunde. Daarvoor heb je natuurlijk wel wat kennis van zaken nodig. Dus wat
volgt is de theoretische verkenning (achtergrond informatie) voor het opstellen van een goede
onderzoeksvraag en een toetsbare hypothese. Dit kan je tevens op het spoor zetten om een goede
onderzoeksvraag op te stellen bij de beschreven context.
(Let op: Iedereen maakt bij de verschillende stukjes informatie zelf een korte aantekening of
samenvatting in het schrift. Deze heb je straks nodig voor de uitvoering van de opdracht in
tweetallen.)
59
Theoretische verkenning
Het vervangen van gewrichten wordt beschouwd als een van de grootste successen in de
geneeskunde. Alleen al in Nederland krijgen jaarlijks 10.000 mensen een kunstheup en nog eens
15.000 tot 20.000 mensen een kunstknie. Jaarlijks moeten echter meer dan 100.000 Europeanen hun
loszittende kunstheupen laten vervangen. Bij deze heuprevisiechirurgie worden nieuwe kunstheupen
vastgezet aan het levend botweefsel in het bovenbeen. Bij zo’n operatie blijkt er vaak bot verdwenen
rond de oude kunstheup. Steeds vaker wordt dan donorbot gebruikt om het defecte bot te
herstellen. Maar donorbot is schaars en inzet ervan levert vaak infecties op. Zou het dan niet beter
zijn het kapotte gewricht te repareren in plaats van te vervangen?
Jazeker, maar dat kan niet. Nog niet. Wetenschappers zoeken uit alle macht naar manieren om bot,
kraakbeen en eventueel spieren te herstellen, ofwel te regenereren. Maar dat is nog niet eenvoudig.
Eerst moet tot in de details bekend zijn hoe deze weefsels ontstaan uit stamcellen, welke typen bot
er zijn en wat er nodig is om zelf bot te maken. Bovendien zijn er, naast versleten knieën en heupen,
andere aandoeningen waarbij afwijkingen van het skelet voorkomen. Zou regeneratieve
geneeskunde hierbij ook een rol kunnen spelen?
Onderzoekers proberen antwoorden te vinden op deze vragen. Deze antwoorden zullen niet direct
leiden tot een daling van het aantal geplaatste kunstknieën en –heupen, maar kunnen de huidige
behandelingen wellicht wel verbeteren en veelvoorkomende complicaties verminderen.
(Bron: http://www.kennispark.nl/nl/case/bot-uit-een-potje/ en http://www.regeneratieve-geneeskunde.nl/paginas/29-spieren-enbotten.html; bewerkt)
De toekomst voor orgaantransplantatie en weefselherstel?
Eén van de onderzoeksgebieden van dit moment waarvan de medische wetenschap hoge
verwachtingen heeft, is het stamcelonderzoek. Wetenschappers hopen dat we in de toekomst
botbreuken, hartinfarcten, suikerziekte, versleten gewrichten en kapotte levers met stamcellen
kunnen genezen. Als dat zou kunnen, hebben we geen donororganen of kunstorganen meer nodig
en kan beschadiging van organen met lichaamseigen stamcellen worden hersteld.
Stamcellen zijn niet-gespecialiseerde cellen. Dit betekent
dat ze nog van alles kunnen worden: een spiercel, een
botcel, een bloedcel of een levercel. Het maakt eigenlijk
niets uit; als ze maar in de juiste omgeving gekweekt
worden. Je zou dus een stamcel in het laboratorium uit
kunnen laten groeien tot bepaalde cellen, een bepaald
weefsel of een bepaald orgaan. Zo zou in de toekomst
met behulp van stamcellen ziektes kunnen worden
genezen en versleten organen kunnen worden
vervangen.
Figuur 1: Embryonale stamcellen van een muis
(Bron: http://www.schooltv.nl/eigenwijzer/project/1951932/bio-bitsbovenbouw-de-maakbare-mens/2157314/biologie/item/2050482/stamcellen/; bewerkt)
60
Botreparatie met eigen stamcellen
Het is onderzoekers van de universiteit Twente, het UMC Utrecht en het Erasmus Medisch
Centrum Rotterdam gelukt om volwassen stamcellen uit te laten groeien tot botweefsel. Door de
stamcellen in het laboratorium te stimuleren, is er na implantatie bij muizen duidelijke botvorming
zichtbaar. Op die manier wordt het mogelijk om reparaties aan het bot uit te voeren met
lichaamseigen materiaal. De resultaten van het onderzoek werden deze week gepubliceerd in
vakblad ‘Proceedings of the National Academy of Sciences’.
Transplantaties uitvoeren met lichaamseigen materiaal staat zo in de belangstelling vanwege de
heftige afstotings- en ontstekingsreacties die kunnen optreden bij het gebruik van donorweefsel.
Stamcellen zijn bovendien interessant omdat zij nog niet gespecialiseerd zijn. Ze zijn nog in staat om
te differentiëren. Dat betekent dat ze tot verschillende cel- en weefseltypen uit kunnen groeien. Ze
zijn met andere woorden ‘multipotent’. Voor het maken van botweefsel lijken de zogenaamde
’mesenchymale stamcellen’ bijzonder geschikt. Met dierlijke
stamcellen is het al gelukt om ze na transplantatie aan te zetten
tot botvorming. In stamcellen afkomstig van menselijke patiënten
was dat tot nu toe echter niet mogelijk.
Optimaliseren van botvorming
De Nederlandse onderzoekers wilden proberen de menselijke
stamcellen al in het laboratorium gedeeltelijk te laten
specialiseren door het stimuleren van botvorming. Hiertoe
Figuur 2: Volwassen stamcellen zijn
voegden zij het stofje cyclisch AMP (cAMP) aan de gekweekte
multipotent, ze kunnen slechts in een
cellen toe. Dit bevordert niet alleen de uitrijping tot botcel door
beperkt aantal weefsels veranderen.
activatie van het enzym PKA, maar zorgt er ook voor dat
Mesenchymale stamcellen lijken zeer
stamcellen elkaar gaan stimuleren. In aanwezigheid van cAMP
geschikt voor het vormen van
gaat elke stamcel een aantal bot-stimulerende stoffen
botweefsel. Er wordt onderzocht of dit
ook mogelijk is met menselijke
uitscheiden. Doordat stimulatie al in het laboratorium plaats
mesenchymale stamcellen.
vindt, kan cAMP vóór transplantatie naar de patiënt verwijderd
worden. Op die manier kan het stofje geen schade aanrichten in de eigen weefsels van de patiënt.
Na stimulatie transplanteerden de onderzoekers de menselijke stamcellen naar muizen. De botgroei
kwam in deze dieren goed op gang. Deze uitkomsten geven hoop voor de behandeling van patiënten
die letsel aan het bot hebben opgelopen dat onmogelijk kan genezen door natuurlijke botvorming.
Eerder rapporteerden de onderzoekers al dat er goede vooruitzichten waren voor de reparatie van
dit letsel met embryonale stamcellen. Maar omdat er in de samenleving nogal wat discussie is
omtrent de ethiek rond stamcellen afkomstig uit embryo’s, hebben volwassen stamcellen
waarschijnlijk meer toekomst.
De botvorming met behulp van volwassen menselijke
stamcellen is dus op gang, maar kan volgens de
onderzoekers nog beter. Door verbeteringen aan te
brengen in de deling van stamcellen voordat stimulatie
plaatsvindt en door het vinden van de optimale balans
tussen deze celdeling en het in gang zetten van
stimulatie, kan de botvorming verder geoptimaliseerd
worden.
(Bron: http://www.kennislink.nl/publicaties/botreparatie-met-eigenstamcellen; bewerkt)
Figuur 3: Botgroei zichtbaar in het bovenbeen.
Door het stimuleren van stamcellen met cAMP
wordt botgroei gestimuleerd. Hiermee kan letsel,
wat niet door natuurlijke botgroei hersteld wordt,
behandeld worden.
61
Onderzoek om de hoek
Op de Universiteit Twente wordt onderzoek gedaan naar stamcellen op de afdeling ‘Tissue
Regeneration’. Daarbij wordt gebruik gemaakt van een bepaald type multipotente stamcellen;
mesenchymale stamcellen. Dit type adulte stamcellen komen bij mensen uit het beenmerg en
kunnen zich ontwikkelen tot o.a. botcellen, kraakbeencellen, spiercellen of vetcellen. Eén van de
doelen van deze afdeling is het kweken van stamcellen die zich specialiseren tot botcellen.
Zoals je hiervoor hebt gelezen kan dat met behulp van speciale stoffen in het groeimedium waarin de
stamcellen worden opgekweekt. Zo kunnen ze de stamcellen in het lab opkweken, waardoor ze
worden aangezet zich in een bepaalde richting te specialiseren. In het volgende fragment wordt
echter een andere manier besproken om stamcellen te laten differentiëren. Bekijk deze aflevering
van Labyrint vanaf 14:25 en probeer te bedenken welke onderzoeksvraag de onderzoekers van de
Universiteit Twente hebben geformuleerd bij dit onderzoek.
http://www.wetenschap24.nl/programmas/labyrint/labyrint-tv/2010/oktober/19-10.html
http://www.uitzendinggemist.nl/afleveringen/1101761
http://tvblik.nl/labyrint/alles-is-maakbaar (2 reserve links)
▪ De mogelijke onderzoeksvraag is:
Er volgt nu nog een laatste stukje achtergrondinformatie. Lees dit door en probeer de link te leggen
naar de eerder beschreven context; Oma’s kunstheup.
Gestempelde vezels voor betere celkweek
Onderzoekers van de Universiteit Twente zijn er in geslaagd om minuscule vezels van een nog veel
kleiner motief te voorzien. Ze wisten vezels met een diameter van zes micrometer te voorzien van
allerhande patronen. De vezels zouden gebruikt kunnen worden om stamcellen in een specifieke
richting te laten ontwikkelen (te differentiëren).
Stamcellen zijn bijzonder omdat ze zich kunnen ontwikkelen tot
allerhande celtypes. Ze staan aan de basis van alle
gedifferentieerde cellen waaruit weefsels vooral bestaan.
Een van de factoren die bepaalt tot welk type een stamcel zich
ontwikkelt, is de structuur van de ondergrond waarop de cel
zich bevindt. Door de ondergrond van de stamcellen aan te
passen, kan beïnvloed worden hoe zij zich ontwikkelen.
Figuur 4: Gestempelde cirkelpatronen op
de microvezels, gezien door een
elektronenmicroscoop.
Onderzoekers van de Universiteit Twente zijn er nu in geslaagd
om minuscule vezels, gemaakt van een polymeer, te voorzien
van zelfgekozen patronen. Die kunnen weer dienen als
verschillende ondergronden voor de kweek en ontwikkeling van
62
stamcellen. Het onderzoek verscheen onlangs in het wetenschappelijke vakblad ‘Small’.
Met een speciale manier van ‘stempelen’ (Nano Imprint Lithography) konden de wetenschappers
zelfgemaakte vezels met een diameter van slechts zes
Figuur 5: Deze ribbelpatronen zouden
micrometer voorzien van zeer kleine patronen, zoals ribbels,
geschikt zijn om gezonde botcellen op te
kweken.
piramides en pilaren.
Nieuw gereedschap
De vezels geven onderzoekers een nieuwe gereedschap in handen om stamcellen te laten
differentiëren tot specifieke celtypes. De onderzoekers gebruikten in hun onderzoek volwassen
menselijke mesenchymale stamcellen.
Volgens Lorenzo Moroni, een van de betrokken
wetenschappers, stellen de vezels je in staat om systematisch
de invloed van allerlei ondergronden te onderzoeken. Uit het
onderzoek kwam onder meer naar voren dat vezels met een
ribbelpatroon, de beste botcellen opleveren.
Biologische materialen
De onderzoekers slaagden er niet alleen in om de minuscule
vezels te patroneren; ze slaagden er in om dit te doen bij de
relatief lage temperatuur van rond de 37ᵒ Celsius. De methode
is daarmee mogelijk ook geschikt om te gebruiken voor
allerhande biologische materialen.
Figuur 6: De vezels gezien door een
lichtmicroscoop.
(Bron: http://www.kennislink.nl/publicaties/gestempelde-vezels-voor-betere-celkweek; bewerkt)
63
Onderzoeksvragen & hypotheses 4-REAL?!
Oké, zo is het wel even genoeg informatie! Aan de slag ermee. Op basis van de eerder gegeven
context ‘Oma’s kunstheup’ gaan we nu proberen in tweetallen een onderzoeksvraag op te stellen
over regeneratieve geneeskunde.
Vorm tweetallen.
Bekijk elkaars aantekeningen en vul aan, of licht toe waar nodig.
Probeer nu samen een goede onderzoeksvraag op te stellen die
gaat over ‘kunstheup implantaten’ en regeneratieve geneeskunde.
Gebruik daarvoor de informatie uit de theoretische verkenning en
denk aan de eerder genoemde complicaties die vermeden zouden
kunnen worden. Bekijk ook of de onderzoeksvraag voldoet aan de
eisen die we al eerder hebben opgesteld.
▪ Onderzoeksvraag voor de afdeling Tissue Regeneration ten aanzien van ‘kunstheup implantaten’:
Voldoet de onderzoeksvraag aan de gestelde eisen van goede onderzoeksvragen van eerder? In de
klas worden de opgestelde onderzoeksvragen besproken. Daarbij komen we uit op een centrale
goede onderzoeksvraag. Misschien die van jou? Zo niet, zet dan de centrale onderzoeksvraag
hieronder.
▪ Centrale onderzoeksvraag:
64
Nu we de opgestelde onderzoeksvragen hebben besproken en één goede onderzoeksvraag hebben
gekozen gaan we proberen daar een toetsbare hypothese en voorspelling voor op te stellen.
Dit doen we op dezelfde manier als met de onderzoeksvraag.
Vorm tweetallen en stel samen één mogelijke hypothese en voorspelling op.
▫ Een mogelijke hypothese:
▫ De voorspelling van het resultaat, waardoor de hypothese niet verworpen kan worden:
Je snapt dat degelijk onderzoek niet zomaar uitgevoerd kan worden op mensen die een nieuwe heup
nodig hebben. Wat als het niet werkt? Wat als er onverwachte resultaten of complicaties ontstaan?
De onderzoekers moeten dus eerst fundamenteel onderzoek uitvoeren naar de mogelijke
differentiatie van stamcellen door oppervlakte signalen in het lab. Als ze manieren vinden in het lab
om menselijke stamcellen (in kweekschaaltjes) met oppervlaktesignalen te laten differentiëren tot
bijvoorbeeld bot- of kraakbeencellen, kunnen deze toepassingen in levende organismen getest
worden. Dat betekent wel dat hun onderzoeksvragen zo specifiek zijn dat ze zich niet bezig houden
met de kunstheup van Oma, maar met cellulaire regulatie (op het niveau van genexpressie en
moleculen) van stamcel differentiatie. Deze onderzoeksvragen zijn voor ons te gedetailleerd en nu
nog te moeilijk. Maar wie weet ben jij nu zo goed in deze vaardigheden dat ze straks aan jou een
super onderzoeker hebben.
65
Bijlage IV
Oefenen met het opstellen van een onderzoeksvraag
“Zijn blonde meisjes dommer?”
Is dit volgens jou een goede onderzoeksvraag? Probeer eens uit te leggen wat er niet aan klopt.
-
Leerlingen geven eigen suggesties.
De eisen die aan een onderzoeksvraag worden gesteld zijn:
1. De onderzoeksvraag is nauwkeurig geformuleerd (eenduidig, dus één vraag + specifiek) en
vraagt om een verklaring; dus een vraag waar alleen ‘Ja’ of ‘Nee’ op geantwoord kan worden
is niet goed.
Begin een vraag bijvoorbeeld met: Waardoor…, Hoe komt het dat…, In hoeverre…, Wat is…,
Welk verband… .
Niet met: Is…, Kan…, Zijn… . Deze kunnen vaak alleen al met ja/nee beantwoord worden en
vragen dus niet om een specifieke verklaring.
2. Uit de onderzoeksvraag blijkt welke verschillende groepen of factoren (= onafhankelijke
variabele) worden onderzocht; dus geen individuele gevallen.
3. Uit de onderzoeksvraag blijkt welke meting verricht gaat worden (= afhankelijke variabele).
De rest van de factoren worden constant gehouden of evenwichtig gespreid.
4. De onderzoeksvraag geeft richting aan het onderzoek, maar loopt niet vooruit op de
uitkomst.
-
Een theoretische verkenning van het onderwerp is nodig om nieuwsgierigheid op te wekken,
kritisch na te denken, en een goede onderzoeksvraag te kunnen stellen.
▪ Goede onderzoeksvraag is:
-
Wat is het verschil in IQ tussen blonde en zwart-, bruin- of roodharige Nederlandse meisjes
van 12-18 jaar oud?
Nog een paar keer oefenen. Maak van de volgende onderzoeksvragen een goede onderzoeksvraag
die met een hypothese te toetsen zal zijn.
“Heeft het zin de handen te wassen met zeep?”
▪ Goede onderzoeksvraag is:
-
Wat is het effect van het wassen van de handen met zeep ten opzichte van wassen zonder
zeep op het voorkomen van bacteriën op de huid?
“Waarom vinden de meeste mensen spruitjes niet lekker?”
▪ Goede onderzoeksvraag is:
-
In hoeverre is er een verschil in de voorkeur voor spruitjes tussen tieners en volwassenen?
Bestaat er een verband tussen voorkeur voor spruitjes en leeftijd?
66
Oefenen met het opstellen van een toetsbare hypothese
▪ De goede onderzoeksvraag is:
Wat is het verschil in IQ tussen blonde en zwart-, bruin- of roodharige Nederlandse meisjes
van 12-18 jaar oud?
▫ Een hypothese hierbij is:
Blonde meisjes hebben gemiddeld een lager IQ dan meisjes met een andere haarkleur.
▫ Voorspelling: Als blonde meisjes echt dommer zijn dan meisjes met een
andere haarkleur (= de hypothese), dan zullen zij gemiddeld lager scoren op
een IQ-test dan alle andere haarkleuren.
Er zijn natuurlijk ook andere hypotheses mogelijk op deze onderzoeksvraag. Zet deze hier onder:
- Blonde meisjes hebben gemiddeld een hoger IQ dan meisjes met een andere haarkleur.
- Er bestaat geen verband tussen de haarkleur van meisjes en het IQ.
Iemand anders stelde bijvoorbeeld de volgende hypothese op:
▫ Er bestaat geen verband tussen haarkleur en IQ.
▫ Wat is in dit geval de voorspelling die de hypothese ondersteunt?
-
Als er geen verband bestaat tussen haarkleur en IQ, dan zullen de groepen meisjes met
verschillende haarkleuren niet significant van elkaar afwijken in gemiddelde score op een IQ
test.
Extra oefeningen met eerder opgestelde goede onderzoeksvragen en daarbij op te stellen
hypotheses en voorspellingen.
Ook (vlot) bespreken; laat vooral leerlingen de kwaliteit van (elkaars) hypotheses en
voorspellingen beoordelen.
Samengevat
Criteria voor onderzoeksvragen en hypotheses in hypothese toetsend onderzoek:
-
Vóór je een goede onderzoeksvraag kan stellen is een theoretische verkenning nodig.
De onderzoeksvraag bevat één vraag met eenduidige of goed omschreven begrippen.
De onderzoeksvraag is afgeperkt (bv. doelgroep, tijd en ruimte).
Een hypothese geeft een mogelijke verklaring als antwoord op de onderzoeksvraag.
Een hypothese is toetsbaar.
Er zijn vaak verschillende hypotheses mogelijk.
De variabelen worden benoemd (onafhankelijke, afhankelijke, overige).
De invloed van andere variabelen dan de onderzochte wordt constant gehouden of
evenwichtig gespreid.
Een eventuele steekproef wordt eerlijk getrokken en is groot genoeg.
Een verschil is alleen bewezen als deze significant is en dus niet toevallig is ontstaan.
Onderzoeksvragen in de werkelijkheid
Context: Oma’s kunstheup
Misschien is het al eens in je eigen omgeving voorgekomen;
Oma heeft op een of andere manier haar heupgewricht
geblesseerd. De dokter zegt dat ze een
nieuwe heup nodig heeft. Het is dan eerst
de vraag voor welk type kunstheup zij in
67
aanmerking komt. De kop van het dijbeen en de kom van het gewricht moeten namelijk goed
vastgroeien in of aan het bot waarin het wordt vastgezet. Mensen die lijden aan botontkalking
(osteoporose) hebben niet voldoende aangroei van botweefsel, waardoor lijmstoffen moeten
worden gebruikt. Je snapt vast dat dit minder duurzaam en sterk is dan eigen botweefsel dat
vergroeit met de kunstheup. Zowel de kop als de kom zijn gemaakt van speciale metalen en hebben
vaak een kunststof coating. Deze coating slijt door gebruik en moet op de lange termijn vervangen
worden; dus weer opereren en dat is, zeker bij ouderen, niet zonder risico’s. Helaas komen infecties
ook vaak voor bij de huidige technieken. Ongewenste reacties van het lichaam (infectie of afstoting)
op de lichaamsvreemde implantaten komen helaas ook nog te vaak voor. Onderzoek om de huidige
technieken te verbeteren is dus gewenst.
Onderzoeksvragen & hypotheses 4-REAL?!
-
Theoretische verkenning
Onderzoek om de hoek
Op de Universiteit Twente wordt onderzoek gedaan naar stamcellen op de afdeling ‘Tissue
Regeneration’. Daarbij wordt gebruik gemaakt van een bepaald type multipotente stamcellen;
mesenchymale stamcellen. Dit type adulte stamcellen komen bij mensen uit het beenmerg en
kunnen zich ontwikkelen tot o.a. botcellen, kraakbeencellen, spiercellen of vetcellen. Eén van de
doelen van deze afdeling is het kweken van stamcellen die zich specialiseren tot botcellen.
Zoals je hiervoor hebt gelezen kan dat met behulp van speciale stoffen in het groeimedium waarin de
stamcellen worden opgekweekt. Zo kunnen ze de stamcellen in het lab opkweken, waardoor ze
worden aangezet zich in een bepaalde richting te specialiseren. In het volgende fragment wordt
echter een andere manier besproken om stamcellen te laten differentiëren. Bekijk deze aflevering
van Labyrint vanaf 14:25 en probeer te bedenken welke onderzoeksvraag de onderzoekers van de
Universiteit Twente hebben geformuleerd bij dit onderzoek.
http://www.wetenschap24.nl/programmas/labyrint/labyrint-tv/2010/oktober/19-10.html
▪ De mogelijke onderzoeksvraag is:
-
Welke kenmerken hebben stamcellen die op verschillende oppervlakken groeien en die
zich differentiëren richting botcellen ten opzichte van differentiatie tot andere celtypen?
In hoeverre is het mogelijk stamcellen met behulp van oppervlaktesignalen te laten
ontwikkelen tot botcellen?
Welke oppervlaktestructuren zijn geschikt om stamcellen te laten ontwikkelen tot
verschillende celtypen?
Onderzoeksvragen & hypotheses 4-REAL?!
Vorm tweetallen.
Bekijk elkaars aantekeningen en vul aan of licht toe waar nodig.
Probeer nu samen een goede onderzoeksvraag op te stellen die
gaat over ‘kunstheup implantaten’ en regeneratieve geneeskunde.
Gebruik daarvoor de informatie uit de theoretische verkenning en
denk aan de eerder genoemde complicaties die vermeden zouden
kunnen worden. Bekijk ook of de onderzoeksvraag voldoet aan de
eisen die we al eerder hebben opgesteld.
68
▪ Onderzoeksvraag voor de afdeling Tissue Regeneration ten aanzien van ‘kunstheup implantaten’:
-
Bespreking opgestelde onderzoeksvragen met criteria. Komen tot uiteindelijke centrale
onderzoeksvraag (zie hieronder).
Voldoet de onderzoeksvraag aan de gestelde eisen van goede onderzoeksvragen van eerder? In de
klas worden de opgestelde onderzoeksvragen besproken. Daarbij komen we uit op een centrale
goede onderzoeksvraag. Misschien die van jou? Zo niet, zet dan de centrale onderzoeksvraag
hieronder.
▪ Centrale onderzoeksvraag:
-
In hoeverre kan een aangepast oppervlak van een (bepaald deel van een) kunstheup de
differentiatie van lichaamseigen stamcellen beter sturen dan de huidige kunstheupen?
- Welk(e) oppervlak(ken) op de steel/in de kom van een kunstheup heeft/hebben een
positiever effect op de vorming van beencellen uit lichaamseigen stamcellen dan het
oppervlak/de oppervlakken van de huidige kunstheupen?
- Welke oppervlakken kunnen worden gebruikt voor een (bepaald deel van een)
kunstheup om stamcellen beter/effectiever op verschillende manieren te laten
differentiëren dan op huidige kunstheupen het geval is?
- Welke oppervlakte eigenschappen op een kunstheup zijn nodig zijn om lichaamseigen
stamcellen gericht te laten differentiëren richting beencellen?
- In hoeverre kunnen specifieke oppervlakken op een heupinsert kraakbeenvorming door
lichaamseigen stamcellen veroorzaken? (= vooral beschrijvend!)
- Vele mogelijkheden; let op de eisen. Stel wel een centrale onderzoeksvraag op die niet
alleen een beschrijvend onderzoek mogelijk maakt of een ja/nee antwoord, maar een die
vergelijking tussen de huidige en te ontwikkelen materialen/oppervlakken mogelijk
maakt of waarmee een verband wordt geprobeerd aan te tonen. Anders vervalt de
noodzaak voor een toetsbare hypothese.
Nu we de opgestelde onderzoeksvragen hebben besproken en één goede onderzoeksvraag hebben
gekozen gaan we proberen daar een toetsbare hypothese en voorspelling voor op te stellen.
Dit doen we op dezelfde manier als met de onderzoeksvraag.
Vorm tweetallen en stel samen één mogelijke hypothese en voorspelling op.
▫ Een mogelijke hypothese:
-
De huidige gebruikte oppervlakken op (delen van) kunstheupen zorgen voor de best
mogelijke vergroeiing met het eigen beenweefsel ten opzichte van andere oppervlakken.
- Bepaalde oppervlakken hebben een positief differentiërend effect op lichaamseigen
stamcellen.
- Er zijn oppervlakken te ontwerpen voor (verschillende delen van) een kunstheup
waardoor lichaamseigen stamcellen zich gericht differentiëren.
- Verschillende oppervlakken kunnen worden gebruikt voor verschillende delen van een
kunstheup om lichaamseigen stamcellen op een specifieke manier te laten
differentiëren.
▫ De voorspelling van het resultaat, waardoor de hypothese niet verworpen kan worden:
-
Als de vergroeiing met het eigen beenweefsel van de huidige oppervlakken op (delen
van) kunstheupen worden vergeleken met andere oppervlakken, dan blijkt hierin geen
significant verschil te bestaan in de mate van vergroeiing.
69
-
-
Als bepaalde oppervlakken een positief differentiërend effect hebben op lichaamseigen
stamcellen, dan zal de differentiatie van de stamcellen op deze oppervlakken vooraf
bepaald kunnen worden.
Als kunstheupen zo gemaakt kunnen worden dat lichaamseigen stamcellen zich gericht
differentiëren, dan zullen deze kunstheupen op termijn niet vervangen hoeven worden
zoals dat wel het geval is bij de huidige kunstheupen.
70
Bijlage V
▪ Leerling Enquête; Ik vind dat ik wel/niet kan onderzoeken
Stel dat je een onderzoek moet uitvoeren.
Vind jij dat je goed bent in …
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
… een correct resultaat (de goede uitkomst) herkennen?
… de kwaliteit van jouw onderzoek als proces beoordelen?
… een goede onderzoeksvraag formuleren?
… een hypothese opstellen?
… een hypothese toetsen?
… de (afhankelijke en onafhankelijke) variabelen benoemen?
… de invloed van andere factoren dan de onderzochte herkennen?
… een juiste blanco bedenken?
… beoordelen of metingen nauwkeurig genoeg zijn?
… uitleggen of een gemeten verschil significant is?
… een conclusie schrijven die aansluit op jouw onderzoeksvraag?
… uitleggen hoe (on)zeker jouw conclusie is?
… de validiteit van je onderzoek uitleggen?
… de mate van betrouwbaarheid van je onderzoek uitleggen?
Fet
Goed
Moa
Aardig
Moa
Nieso
Fet
Slecht
⃝
⃝
⃝
⃝
⃝
⃝
⃝
⃝
⃝
⃝
⃝
⃝
⃝
⃝
⃝
⃝
⃝
⃝
⃝
⃝
⃝
⃝
⃝
⃝
⃝
⃝
⃝
⃝
⃝
⃝
⃝
⃝
⃝
⃝
⃝
⃝
⃝
⃝
⃝
⃝
⃝
⃝
⃝
⃝
⃝
⃝
⃝
⃝
⃝
⃝
⃝
⃝
⃝
⃝
⃝
⃝
Thanks.
71
Bijlage VI
▪ Onderzoeksvaardigheden Test ▪
▫ Vul hieronder je naam en cluster in:
▫ Naam:
……………………………………………………
▫ 4V cluster: 1 / 2
Dit boekje is ontwikkeld om te meten wat jij weet over het uitvoeren van een
onderzoek.
Alle antwoorden moeten in dit boekje aangekruist of omcirkeld worden.
Je mag ook aantekeningen maken in dit boekje. Alle pagina’s moeten aan het einde
ingeleverd worden.
Voor de opgaven in dit boekje is een totale maximale tijdsduur van 30 minuten
vastgesteld.
Sla deze pagina niet om totdat je de instructie krijgt om dit te doen!
72
Instructie:
Omcirkel bij elke vraag de letter voor het antwoord van je keuze.
1. Een voetbalcoach denkt dat zijn team verliest, omdat zijn spelers onvoldoende
kracht hebben. Hij besluit om de factoren die invloed hebben op de kracht te
bestuderen. Welke van de volgende factoren zou de coach bestuderen om te
bekijken of dat invloed heeft op de kracht van de spelers?
A.
B.
C.
D.
De hoeveelheid vitamines die elke dag wordt ingenomen.
De hoeveelheid krachtoefeningen die elke dag gedaan wordt.
De hoeveelheid tijd die besteed wordt aan het doen van oefeningen.
Alle bovenstaande variabelen.
2. Er is een onderzoek gedaan naar de efficiency van auto’s. De hypothese die
getest werd, is dat door een toevoeging aan de benzine de efficiency van een
auto zal toenemen. Vijf identieke auto’s krijgen elk dezelfde hoeveelheid benzine
toegediend, maar met verschillende hoeveelheden van Toevoeging A. Zij rijden
dezelfde route totdat hun benzine op is. Het onderzoeksteam noteert het aantal
kilometers dat elke auto gereden heeft. Hoe wordt de efficiency van auto’s in dit
onderzoek gemeten?
A.
B.
C.
D.
De tijd totdat elke auto geen benzine meer heeft.
De afstand die iedere auto rijdt.
De hoeveelheid verbruikte benzine.
De hoeveelheid verbruikte Toevoeging A.
3. Een autofabrikant wil auto’s goedkoper maken in het gebruik. Hij onderzoekt
variabelen die wellicht het aantal kilometers dat per liter gereden kan worden
beïnvloeden. Wat zou het aantal kilometers dat per liter benzine gereden kan
worden kunnen beïnvloeden?
A.
B.
C.
D.
Het gewicht van de auto.
De grootte van de motor.
De kleur van de auto.
Zowel A als B.
4. Een klas bestudeert de snelheid waarmee objecten naar beneden vallen. Zij
ontwerpen een onderzoek waarin zakken met verschillende hoeveelheden grint
vanaf dezelfde hoogte los gelaten worden. Welk van de volgende hypotheses
wordt getest over de snelheid van vallende objecten?
A.
B.
C.
D.
Een object zal sneller vallen als het vanaf een hoger punt wordt losgelaten.
Hoe hoger een object in de lucht is, hoe sneller het zal vallen.
Hoe groter de grintstenen in de zak zijn, hoe sneller de zak zal vallen.
Hoe zwaarder een object is, des te sneller zal het naar de grond vallen.
73
5. Een student in een biologie klas bestudeert het effect van de temperatuur op de
groei van bacteriën. De student verwierf de volgende data:
Temperatuur in de
groeiruimte (°C)
5
10
15
25
50
75
Aantal
bacteriekolonies
0
2
6
12
8
1
Welke grafiek geeft op de juiste manier de resultaten van dit experiment weer?
6. Een politiechef is bezorgd over het feit dat er in auto’s steeds sneller gereden
wordt. Hij denkt dat verschillende factoren de rijsnelheid beïnvloeden. Welke van
de volgende hypotheses over de rijsnelheid van bestuurders zou hij kunnen
testen?
A.
B.
C.
D.
Hoe jonger de bestuurders, des te sneller zij waarschijnlijk rijden.
Hoe groter de auto’s die betrokken zijn bij een ongeluk, des te minder de
mensen waarschijnlijk gewond raken.
Hoe meer politieagenten er op patrouille zijn, des te minder auto-ongelukken
er plaats vinden.
Hoe ouder de auto’s, des te meer zij waarschijnlijk betrokken zijn bij
ongelukken.
74
7. Het effect van de wielgrootte op het rolgemak, wordt onderzocht door een
natuurkunde klas. De klas plaatst grote wielen onder een kleine kar en laten de
kar rollen vanaf een schuine helling en dan over de vloer. Het onderzoek wordt
herhaald door dezelfde kar te gebruiken, maar dan voorzien van kleine wielen.
Hoe kan de klas het rolgemak meten?
A.
B.
C.
D.
Door de totale afstand die de kar rijdt te meten.
Door de hoek van de helling te meten.
Door de grootte van elk van de twee sets met wielen te meten.
Door het gewicht van elk van de karren te meten.
8. Een boer vraagt zich af hoe hij de hoeveelheid graan die hij verbouwt kan
verhogen. Hij wil de factoren die de hoeveelheid geproduceerde graan
beïnvloeden onderzoeken. Welk van de volgende hypotheses zou hij kunnen
testen?
A.
B.
C.
D.
Hoe groter de hoeveelheid meststof, des te groter de hoeveelheid
geproduceerde graan.
Hoe groter de hoeveelheid graan, des te meer opbrengsten in een jaar.
Als de hoeveelheid regen toeneemt, dan wordt de meststof effectiever.
Als de hoeveelheid geproduceerde graan toeneemt, dan nemen de kosten
van de productie toe.
9. Er is onderzoek gedaan naar de temperatuur in een kamer op verschillende
hoogten boven de vloer. De grafiek met de resultaten is hieronder weergegeven.
Hoe zijn de variabelen aan elkaar gerelateerd?
A.
B.
C.
D.
Als de afstand van de vloer groter wordt, dan neemt de luchttemperatuur af.
Als de afstand van de vloer groter wordt, dan neemt de luchttemperatuur
toe.
Een toename in luchttemperatuur betekent een afname van de afstand van
de vloer.
De afstand van de vloer is niet gerelateerd aan toenames van de
luchttemperatuur.
75
10. Jim denkt dat zijn basketbal hoger zal stuiteren als de luchtdruk in de bal
toeneemt. Om deze hypothese te toetsen verzamelt hij een aantal basketballen
en een luchtpomp met een drukmeter. Hoe kan Jim zijn hypothese testen?
A.
B.
C.
D.
Door basketballen met verschillende kracht vanaf dezelfde hoogte te
stuiteren.
Door basketballen met verschillende luchtdruk vanaf dezelfde hoogte te
stuiteren.
Door basketballen met dezelfde luchtdruk onder verschillende hoeken ten
opzichte van de vloer te stuiteren.
Door basketballen met dezelfde luchtdruk vanaf verschillende hoogtes te
stuiteren.
Hoogte van de planten
(cm)
11. Er wordt een onderzoek gedaan naar de hoeveelheid water die nodig is om
planten te laten groeien. Vijf kleine percelen krijgen verschillende hoeveelheden
water toegediend. Na twee maanden wordt de hoogte van de planten gemeten.
De data worden weergegeven in de grafiek. Wat is de relatie tussen de
variabelen?
45
40
35
30
25
20
15
0
10
20
30
40
50
Hoeveelheid water (liters per dag)
A.
B.
C.
D.
Toename van de hoeveelheid water, leidt tot toename van de hoogte van de
planten.
Toename van de hoogte van de planten, leidt tot toename van de
hoeveelheid water.
Afname van de hoeveelheid water, leidt tot toename van de hoogte van de
planten.
Afname van de hoogte van de planten, leidt tot afname van de hoeveelheid
water.
76
Marie vroeg zich af of de aarde en de oceanen evenveel verwarmd worden door het
zonlicht. Zij besloot om een onderzoek in te stellen. Ze vulde een emmer met aarde
en een andere emmer van dezelfde grootte met water. Ze plaatste ze zo dat elke
emmer evenveel zonlicht opving. De temperatuur in elke emmer werd elk uur tussen
8.00 uur en 18.00 uur gemeten.
12. Welke hypothese werd getest?
A.
B.
C.
D.
Hoe groter de hoeveelheid zonlicht, des te warmer de aarde en het water
worden.
Hoe langer de aarde en het water in de zon staan, des te warmer zij worden.
Verschillende materiaaltypen worden verschillend opgewarmd door de zon.
Verschillende hoeveelheden zonlicht worden opgevangen op verschillende
tijdstippen op de dag.
13. Welk van deze variabelen was de controlevariabele in deze studie?
A.
B.
C.
D.
Het type water waarmee de emmer gevuld was.
De temperatuur van het water en de aarde.
Het type materiaal waarmee de emmers gevuld waren.
De tijdsduur dat elke emmer in de zon stond.
14. Wat was de afhankelijke (of reagerende) variabele?
A.
B.
C.
D.
Het type water waarmee de emmer gevuld was.
De temperatuur van het water en de aarde.
Het type materiaal waarmee de emmers gevuld waren.
De tijdsduur dat elke emmer in de zon stond.
15. Wat was de onafhankelijke (of gemanipuleerde) variabele?
A.
B.
C.
D.
Het type water waarmee de emmer gevuld was.
De temperatuur van het water en de aarde.
Het type materiaal waarmee de emmers gevuld waren.
De tijdsduur dat elke emmer in de zon stond.
77
16. Susan bestudeert de productie van voedingsstoffen in bonenplanten. Zij meet de
productie van voedingsstoffen door de hoeveelheid geproduceerde zetmeel te
meten. Zij houdt er rekening mee dat zij de hoeveelheid licht, de hoeveelheid
koolstofdioxide en de hoeveelheid water die de plant ontvangt kan wijzigen.
Welke hypothese kan Susan in dit onderzoek testen?
A.
B.
C.
D.
Hoe meer koolstofdioxide een bonenplant krijgt, des te meer zetmeel de
plant produceert.
Hoe meer zetmeel een bonenplant produceert, des te meer licht heeft de
plant nodig.
Hoe meer water een bonenplant krijgt, des te meer koolstofdioxide het nodig
heeft.
Hoe meer licht een bonenplant opvangt, des te meer koolstofdioxide het
produceert.
John wilde uitzoeken of de watertemperatuur invloed heeft op de hoeveelheid suiker
die in het water zou oplossen. Hij goot 50 ml water in vier identieke kruiken. Hij
veranderde de temperatuur in de waterkruiken totdat hij er één had met 0°C, één met
50°C, één met 75°C en één met 95°C. Daarna loste hij zoveel mogelijk suiker op in
elke kruik door te roeren.
17. Welke hypothese werd getest?
A.
B.
C.
D.
Hoe meer er geroerd wordt, des te meer suiker er opgelost wordt.
Hoe groter de hoeveelheid opgeloste suiker, des te zoeter de vloeistof wordt.
Hoe hoger de temperatuur, des te groter de hoeveelheid suiker die oplost.
Hoe meer water er gebruikt wordt, des te hoger de temperatuur is.
18. Welk van deze variabelen was de controlevariabele in deze studie?
A.
B.
C.
D.
De hoeveelheid suiker die in elke kruik werd opgelost.
De hoeveelheid water die in elke kruik werd gegoten.
Het aantal gebruikte kruiken.
De temperatuur van het water.
19. Wat was de afhankelijke (of reagerende) variabele?
A.
B.
C.
D.
De hoeveelheid suiker die in elke kruik werd opgelost.
De hoeveelheid water die in elke kruik werd gegoten.
Het aantal gebruikte kruiken.
De temperatuur van het water.
78
20. Wat was de onafhankelijke (of gemanipuleerde) variabele?
A.
B.
C.
D.
De hoeveelheid suiker die in elke kruik werd opgelost.
De hoeveelheid water die in elke kruik werd gegoten.
Het aantal gebruikte kruiken.
De temperatuur van het water.
21. Een manager van groentekassen wil de productie van tomatenplanten versnellen.
Zij plant tomatenzaad in verschillende bakken. Haar hypothese is dat hoe meer
vochtigheid het zaad ontvangt, des te sneller het zaad ontspruit. Hoe kan zij deze
hypothese testen?
A.
B.
C.
D.
Tellen hoeveel dagen het duurt totdat het zaad ontspruit wanneer het
verschillende hoeveelheden water ontvangt.
Eén dag na elke bewatering de hoogte van de tomatenplanten meten.
De hoeveelheid water die de planten in de verschillende bakken gebruiken
meten.
Het aantal tomatenzaadjes dat in elke bak geplant is tellen.
22. Een tuinman merkt op dat zijn pompoenplanten worden aangevallen door
bladluizen. Hij wil de bladluizen verwijderen. Zijn broer vertelt hem dat ‘Weg met
bladluis’-poeder het beste insecticide om te gebruiken is. De verkoper zegt dat
‘Pompoen-beveiliger’-spray het best werkt. De tuinman selecteert zes
pompoenplanten en bewerkt er drie met poeder en drie met de spray. Een week
later telt hij het aantal levende bladluizen op elke plant. Hoe wordt de effectiviteit
van de insecticiden gemeten in dit onderzoek?
A.
B.
C.
Door de hoeveelheid gebruikte poeder of spray te meten.
Door te conditie van de planten te bepalen na het sprayen of poederen.
Door de pompoenen van elke plant te wegen.
D.
Door het aantal overblijvende bladluizen op de planten te tellen.
23. Liza wil de hoeveelheid hitte-energie van een vlam meten in een bepaald
tijdsbestek. Zij gebruikt een brander om een beker met een liter koud water
gedurende tien minuten te verwarmen. Hoe kan Liza de hoeveelheid hitte-energie
die de vlam produceert meten?
A.
B.
C.
D.
Door de verandering in watertemperatuur na tien minuten te bepalen.
Door het watervolume na tien minuten te meten.
Door de temperatuur van de vlam na tien minuten te meten.
Door te berekenen hoe lang het duurt totdat de liter water kookt.
79
24. Mark bestudeert het effect van temperatuur op de mate waarin olie stroomt. Zijn
hypothese is dat wanneer de temperatuur van de olie hoger wordt, de olie sneller
stroomt. Hoe kan hij deze hypothese testen?
A.
B.
C.
D.
De olie verwarmen tot verschillende temperaturen en wegen nadat het uit de
kan stroomt.
De snelheid meten waarmee de olie op verschillende temperaturen naar
beneden stroomt.
De olie onder verschillende hoeken naar beneden laten stromen en de
snelheid observeren.
Meten hoe lang het duurt totdat olie met verschillende diktes uit de kan
stroomt.
25. Een onderzoeker test een nieuwe meststof. Hij gebruikt vijf kleine veldjes met
dezelfde afmetingen. Elk veld ontvangt een andere hoeveelheid meststof. Een
maand later wordt de gemiddelde hoogte van het gras op elk terrein gemeten. De
resultaten staan vermeld in onderstaande tabel.
Hoeveelheid meststof (kg)
10
30
50
80
100
Gemiddelde grashoogte (cm)
7
10
12
14
12
Welke grafiek geeft de data uit de tabel weer?
B.
Gemiddelde grashoogte
Hoeveelheid meststof
A.
Hoeveelheid meststof
D.
Hoeveelheid meststof
Gemiddelde grashoogte
C.
D.
Gemiddelde grashoogte
Hoeveelheid meststof
Gemiddelde grashoogte
80
26. Een bioloog test zijn hypothese: hoe groter de hoeveelheid vitamines die aan
ratten gegeven wordt, des te sneller de ratten zullen groeien. Hoe kan de bioloog
meten hoe snel de ratten groeien?
A.
B.
C.
D.
Door de snelheid van de ratten te meten.
Door de hoeveelheid lichaamsbeweging die te ratten hebben te meten.
Door de ratten elke dag te wegen.
Door de hoeveelheid vitamines die de ratten eten te wegen.
27. Een aantal studenten bekijken variabelen die wellicht invloed hebben op de tijd
die het kost om suiker op te lossen in water. Ze identificeren de temperatuur van
water, de hoeveelheid suiker en de hoeveelheid water als te onderzoeken
variabelen. Welke hypothese kunnen de studenten toetsen over de tijd die het
kost om suiker op te lossen in water?
A.
B.
C.
D.
Hoe groter de hoeveelheid suiker, des te meer water nodig is om het op te
lossen.
Hoe kouder het water, des te sneller het bewogen moet worden om de
suiker op te lossen.
Hoe warmer het water, des te meer suiker opgelost wordt.
Hoe warmer het water, des te langer het duurt om de suiker op te lossen.
28. Een klantengroep meet het aantal kilometers per liter dat auto’s met verschillende
motorinhoud kunnen rijden. De resultaten zijn als volgt:
Welke van de volgende uitspraken beschrijft de relatie tussen de variabelen?
A.
B.
C.
D.
Hoe groter de motorinhoud, des te meer kilometers per liter de auto kan
rijden.
Hoe kleiner het aantal kilometers per liter, des te kleiner de motorinhoud van
de auto wordt.
Hoe kleiner de motorinhoud, des te meer kilometers per liter de auto kan
rijden.
Hoe groter het aantal kilometers per liter, des te groter de motorinhoud van
de auto wordt.
81
In een onderzoek werd nagegaan of het toevoegen van bladeren aan aarde effect
heeft op de productie van tomaten. In vier grote bakken groeiden tomatenplanten.
Elke bak had dezelfde soort en hoeveelheid grond. Bij één bak was 15 kg rotte
bladeren gemixt met de grond, bij de tweede bak 10 kg. De derde bak had 5 kg rotte
bladeren en aan de vierde bak waren geen bladeren toegevoegd. Elke bak werd
blootgesteld aan dezelfde hoeveelheid zon en water. Het aantal kilogram tomaten
dat in elke bak geproduceerd werd, werd genoteerd.
29. Welke hypothese werd getest?
A.
B.
C.
D.
Hoe groter de hoeveelheid zonlicht, des te groter het aantal geproduceerde
tomaten.
Hoe groter de bak, des te groter de hoeveelheid toegevoegde bladeren.
Hoe groter de hoeveelheid water de planten ontvingen, des te sneller de
bladeren in de tonnen rotten.
Hoe groter de hoeveelheid toegevoegde bladeren, des te groter het aantal
geproduceerde tomaten.
30. Welk van deze variabelen was de controlevariabele in deze studie?
A.
B.
C.
D.
Het aantal tomaten dat in elke bak werd geproduceerd.
Het aantal bladeren dat aan de bakken werd toegevoegd.
De hoeveelheid grond in elke bak.
Het aantal bakken waaraan rotte bladeren werden toegevoegd.
31. Wat was de afhankelijke (of reagerende) variabele?
A.
B.
C.
D.
Het aantal tomaten dat in elke bak werd geproduceerd.
Het aantal bladeren dat aan de bakken werd toegevoegd.
De hoeveelheid grond in elke bak.
Het aantal bakken waaraan rotte bladeren werden toegevoegd.
32. Wat was de onafhankelijke (of gemanipuleerde) variabele?
A. Het aantal tomaten dat in elke bak werd geproduceerd.
B. Het aantal bladeren dat aan de bakken werd toegevoegd.
C. De hoeveelheid grond in elke bak.
D. Het aantal bakken waaraan rotte bladeren werden toegevoegd.
82
33. Een student onderzoekt de optilmogelijkheden van magneten. Hij heeft
verschillende magneten met verschillende omvang en vormen. Bij elke magneet
meet de student de hoeveelheid ijzervijlsel die door de magneet opgetild wordt.
Hoe is de optilmogelijkheid van magneten in dit experiment gedefinieerd?
A.
B.
C.
D.
De omvang van de gebruikte magneet.
Het gewicht van de magneet die ijzervijlsel optilt.
De vorm van de gebruikte magneet.
Het gewicht van het ijzervijlsel dat opgetild wordt.
34. Anne heeft een aquarium waarin zij goudvissen houdt. Zij merkt op dat de vissen
soms heel actief zijn, maar niet altijd. Zij vraagt zich af waardoor de activiteit van
de vissen beïnvloed wordt. Welke hypothese zou zij kunnen testen over de
factoren die de activiteit van de vissen beïnvloeden?
A.
B.
C.
D.
Hoe meer je de vissen voert, des te groter de vissen worden.
Hoe meer de vissen actief zijn, des te meer voedsel zij nodig hebben.
Hoe meer zuurstof er in het water aanwezig is, des te groter de vissen
worden.
Hoe meer licht er in het aquarium aanwezig is, des te actiever de vissen zijn.
35. In het huis van meneer Bruinsma werken alle apparaten op elektriciteit. De heer
Bruinsma is bezorgd over zijn elektriciteitsrekening. Hij besluit om de factoren die
zijn elektriciteitsverbruik beïnvloeden te bestuderen. Welke variabele zou de
hoeveelheid verbruikte elektrische energie kunnen beïnvloeden?
A.
B.
C.
D.
De hoeveelheid televisie die de familie kijkt.
De locatie van de elektriciteitsmeter.
Het aantal keren dat de familieleden een bad nemen.
A en C.
83
36. Van verschillende afstanden worden vijfentwintig schoten afgevuurd op een doel.
Onderstaande tabel toont het aantal treffers van de vijfentwintig schoten op elke
afstand.
Afstand tot het doel (m)
5
10
25
50
100
Aantal treffers
25
10
10
5
2
Welke grafiek geeft deze resultaten het beste weer?
EINDE VAN DEZE VRAGENLIJST. LEVER NU DIT BOEKJE IN!
84
Bijlage VII
▪ Onderzoeksvragen en toetsbare hypotheses – NUL meting
Grijs uitzicht
Het zit niet tussen je oren. Als je je depressief voelt, oogt de wereld echt grijzer.
Onderzoekers van de Universiteit van Freiburg toonden aan dat een depressie het
functioneren van het netvlies beïnvloedt. Zij lieten depressieve patiënten en
gezonde proefpersonen foto's zien van schaakbordpatronen met verschillende
zwart-witcontrasten. De onderzoekers hebben de activiteit van de zenuwcellen die
visuele informatie doorgeven aan de hersenen gemeten. Bij de gezonde mensen
bleken die cellen veel actiever te worden naarmate het contrast groter was. Bij
depressieve mensen nam de activiteit amper toe. Met andere woorden: een
depressief brein verwerkt scherpe contrasten minder goed. Zwart-wit wordt dan
grijs. Volgens de onderzoekers verandert bij een depressie dus letterlijk de manier
waarop je de wereld ziet.
2p 1
Wat kan een onderzoeksvraag zijn geweest?
Malariaparasiet heeft last van jetlag
De malariaparasiet Plasmodium ondervindt ernstige hinder als zijn eigen interne
klok niet gelijk loopt met die van de gastheer die hij infecteert.
Britse onderzoekers deden proeven met muizen die ze infecteerden met de
parasiet Plasmodium chabaudi, die malaria veroorzaakt bij knaagdieren. Die
heeft net als zoogdieren een circadiaan (‘waak-slaap’) ritme van 24 uur.
De onderzoekers hadden de muizen voorafgaand aan infectie gedurende twee
weken in twee verschillende ruimtes gehouden. De ene ruimte was gedurende de
twaalf uren van de dag verlicht en 's nachts donker, in de andere ruimte was dit
schema omgekeerd.
In de tekst hierboven staat de onderzoeksmethode.
2p 2
Welke hypothese was de leidraad voor dit Britse onderzoek?
85
Onderzoek bij eidereenden
De tekst hieronder geeft een beschrijving van een bepaald biologisch onderzoek.
De bioloog Swennen deed onderzoek naar de manier waarop eidereenden hun
eieren tegen predatoren beschermen. Hij merkt op dat de meeste soorten eenden
hun nest vrij van uitwerpselen houden, maar dat de eidereend hierop een
uitzondering vormt: vooral bij verontrusting bevuilen ze nogal eens hun eigen nest.
Dit feit, gevoegd bij het gegeven dat roofdieren als steenmarter, bunzing en vos
(die op hun tijd graag vogeleieren eten) een scherpe neus hebben, roept de vraag
op hoe eidereenden het zich kunnen veroorloven de plaats van hun nesten zo
duidelijk voor de predator te markeren. Swennen heeft echter een vermoeden in
welke richting de oplossing gezocht moet worden: misschien hebben de
uitwerpselen wel een afstotende werking. Swennen weet nu dat hij gegevens moet
verzamelen die antwoord op deze vraag geven. Hij besluit in gevangenschap
levende ratten en fretten (albino-bunzings) voedsel te verstrekken dat besmeurd is
met de uitwerpselen van broedende eidereenden. Dit besmeurde voedsel wordt
geweigerd. Pas na een dag wordt ervan gegeten. Hij doet dezelfde proef met
uitwerpselen van niet-broedende eidereenden. Ditmaal laten de ratten en fretten
zich niet weerhouden maar eten het voedsel direct op. Swennen vindt hierin een
bevestiging van zijn vermoeden.
Naar: H.P. Gallagher, Gids voor vogelonderzoek, deel 1.
2p 3
Noteer een onderzoeksvraag uit het onderzoek van Swennen.
Hersenonderzoek
Lees de volgende tekst van drs. Irene van de Vijver van de Universiteit van
Amsterdam.
Een belangrijke techniek voor de bestudering van hersenactiviteit is functional
Magnetic Resonance Imaging. fMRI visualiseert hersenactiviteit met behulp van
een magneet en radiogolven. Zuurstofafgifte is een (indirecte) maat voor
hersenactiviteit.
Uit fMRI-onderzoek blijkt dat er bij ouderen niet altijd minder maar soms juist
meer hersenactiviteit optreedt dan bij jongeren, of op andere plaatsen. Deze
resultaten wijzen erop dat als bepaalde hersengebieden niet meer optimaal
werken, andere gebieden hun taak overnemen. De hersenen lijken zich dus aan
te passen om cognitieve functies te behouden en blijken ook op latere leeftijd in
staat zich te reorganiseren. Het pessimistische beeld is dus niet terecht: het
oudere brein gaat niet alleen achteruit, maar bevat ook onverwachte capaciteiten
en blijkt juist erg flexibel.
Bron: www.hersenstichting.nl.
2p 4
Formuleer een mogelijke hypothese die is getoetst bij dit onderzoek.
86
Het witte goud
Na het eten van asperges kan de urine een heel typische geur hebben. Sommige
mensen omschrijven de geur als die van rotte kool, anderen als die van
zwavelachtige damp of groentesoep. Aangetoond is dat 'aspergeplas' zijn geur
dankt aan een groep van zes zwavelverbindingen. Deze zwavelverbindingen
ontstaan uit asparagusinezuur dat in asperges voorkomt en zelf reukloos is. Het
is nog niet bekend wanneer deze zwavelverbindingen ontstaan, vóór of na het
bereiken van de blaas.
Niet iedereen blijkt echter 'aspergeplas' te kunnen produceren. Uit onderzoeken
is gebleken dat ongeveer 75% van de mensen hiertoe in staat is en 25% niet.
Voor dit verschijnsel gelden twee hypotheses:
1 Niet-produceerders missen de enzymen om asparagusinezuur om te
zetten; de geurstoffen worden door hen niet gemaakt.
2 Bij niet-produceerders wordt het asparagusinezuur niet door de dunne
darmwand in het bloed opgenomen.
Het blijkt dat vrouwen die geen aspergeplas kunnen produceren dit soms wel
doen tijdens een zwangerschap, als hun ongeboren kind de benodigde
zwavelverbindingen produceert.
2p 5
Welke hypothese valt door dit gegeven af? Leg je antwoord uit.
87
▪ Onderzoeksvragen en toetsbare hypotheses – NUL meting
ANTWOORDEN
2p 1
Voorbeelden van een juiste onderzoeksvraag:
– Wat is het verschil in zenuwactiviteit (van de zenuwcellen die visuele informatie
doorgeven aan de hersenen) bij het zien van contrasten tussen gezonde mensen en
mensen met een depressie?
– In hoeverre is aan zenuwactiviteit af te lezen of de hersenen van depressieve personen
de wereld als grijzer interpreteren dan gezonde personen?
De onderzoeksvraag:
1
is specifiek, afgeperkt, bevat eenduidige termen en vereist een verklaring (≠ ja/nee);
2
geeft de onafhankelijke (één) variabele aan (depressieven versus gezonden);
3
welke meting er wordt verricht als afhankelijke variabele (activiteit zenuwcellen);
Max. 2p. Bij ontbreken van onderdeel 1 t/m 3 per onderdeel 1p eraf. Geen negatieve score.
2p 2
Een voorbeeld van een juiste hypothese is:
– De malariaparasiet Plasmodium ondervindt ernstige hinder als zijn eigen interne klok niet
gelijk loopt met die van de gastheer die hij infecteert.
De hypothese is als stelling geformuleerd en geeft antwoord op de bijbehorende
onderzoeksvraag van het onderzoek. Soms is daarvoor dus een vergelijkende uitspraak
nodig om aan te geven welk verschil (of juist niet) verwacht wordt.
Beide eisen zijn nodig voor 2p.
2p 3
Voorbeeld van een juiste onderzoeksvraag:
– Welke invloed hebben de uitwerpselen van broedende eidereenden ten opzichte van de
uitwerpselen van niet-broedende eidereenden op het voedingsgedrag van predatoren?
De onderzoeksvraag:
1. i is specifiek, afgeperkt, bevat eenduidige termen en vereist een verklaring (≠ ja/nee);
2. is niet alleen met ‘Ja’ of ‘Nee’ te beantwoorden, maar vraagt om een verklaring;
3. geeft het voedingsgedrag (afhankelijke variabele) aan (meting) ten opzichte van de
uitwerpselen van broedende en niet-broedende (onafhankelijke variabele).
Max. 2p. Bij ontbreken van een van deze eisen 1p eraf. Geen negatieve scores.
2p 4
Een voorbeeld van een juiste hypothese is:
– Op latere leeftijd zal er in verschillende delen van de hersenen minder activiteit
waarneembaar zijn dan bij jongeren.
De hypothese is geformuleerd als stelling.
De hypothese is als stelling geformuleerd en geeft antwoord op de bijbehorende
onderzoeksvraag van het onderzoek. Soms is daarvoor dus een vergelijkende uitspraak
nodig om aan te geven welk verschil (of juist niet) verwacht wordt.
Beide eisen zijn nodig voor 2p.
2p 5
Hypothese 2 valt af, met als uitleg:
– om in het ongeboren kind te komen moet het asparagusinezuur in het bloed worden
opgenomen vanuit de dunne darm van de vrouw. Ze is dus wel in staat om het
asparagusinezuur op te nemen via de dunne darmwand, maar kan het vervolgens zelf
blijkbaar niet omzetten; de baby wel.
Juiste hypothese schrappen = 1p
Juiste uitleg = 1p
Totaal 10p
88
▪ Onderzoeksvragen en toetsbare hypotheses – EIND meting
Grijs uitzicht
Het zit niet tussen je oren. Als je je depressief voelt, oogt de wereld echt grijzer.
Onderzoekers van de Universiteit van Freiburg toonden aan dat een depressie het
functioneren van het netvlies beïnvloedt. Zij lieten depressieve patiënten en
gezonde proefpersonen foto's zien van schaakbordpatronen met verschillende
zwart-witcontrasten. De onderzoekers hebben de activiteit van de zenuwcellen die
visuele informatie doorgeven aan de hersenen gemeten. Bij de gezonde mensen
bleken die cellen veel actiever te worden naarmate het contrast groter was. Bij
depressieve mensen nam de activiteit amper toe. Met andere woorden: een
depressief brein verwerkt scherpe contrasten minder goed. Zwart-wit wordt dan
grijs. Volgens de onderzoekers verandert bij een depressie dus letterlijk de manier
waarop je de wereld ziet.
2p 1
Wat kan een getoetste hypothese zijn geweest in dit onderzoek?
Malariaparasiet heeft last van jetlag
De malariaparasiet Plasmodium ondervindt ernstige hinder als zijn eigen interne
klok niet gelijk loopt met die van de gastheer die hij infecteert.
Britse onderzoekers deden proeven met muizen die ze infecteerden met de
parasiet Plasmodium chabaudi, die malaria veroorzaakt bij knaagdieren. Die
heeft net als zoogdieren een circadiaan (‘waak-slaap’) ritme van 24 uur.
De onderzoekers hadden de muizen voorafgaand aan infectie gedurende twee
weken in twee verschillende ruimtes gehouden. De ene ruimte was gedurende de
twaalf uren van de dag verlicht en 's nachts donker, in de andere ruimte was dit
schema omgekeerd.
In de tekst hierboven staat de onderzoeksmethode.
2p 2
Welke onderzoeksvraag hoort bij dit hypothese toetsend onderzoek?
89
Onderzoek bij eidereenden
De tekst hieronder geeft een beschrijving van een bepaald biologisch onderzoek.
De bioloog Swennen deed onderzoek naar de manier waarop eidereenden hun
eieren tegen predatoren beschermen. Hij merkt op dat de meeste soorten eenden
hun nest vrij van uitwerpselen houden, maar dat de eidereend hierop een
uitzondering vormt: vooral bij verontrusting bevuilen ze nogal eens hun eigen nest.
Dit feit, gevoegd bij het gegeven dat roofdieren als steenmarter, bunzing en vos
(die op hun tijd graag vogeleieren eten) een scherpe neus hebben, roept de vraag
op hoe eidereenden het zich kunnen veroorloven de plaats van hun nesten zo
duidelijk voor de predator te markeren. Swennen heeft echter een vermoeden in
welke richting de oplossing gezocht moet worden: misschien hebben de
uitwerpselen wel een afstotende werking. Swennen weet nu dat hij gegevens moet
verzamelen die antwoord op deze vraag geven. Hij besluit in gevangenschap
levende ratten en fretten (albino-bunzings) voedsel te verstrekken dat besmeurd is
met de uitwerpselen van broedende eidereenden. Dit besmeurde voedsel wordt
geweigerd. Pas na een dag wordt ervan gegeten. Hij doet dezelfde proef met
uitwerpselen van niet-broedende eidereenden. Ditmaal laten de ratten en fretten
zich niet weerhouden maar eten het voedsel direct op. Swennen vindt hierin een
bevestiging van zijn vermoeden.
Naar: H.P. Gallagher, Gids voor vogelonderzoek, deel 1.
2p 3
Formuleer de hypothese die Swennen heeft getoetst.
Hersenonderzoek
Lees de volgende tekst van drs. Irene van de Vijver van de Universiteit van
Amsterdam.
Een belangrijke techniek voor de bestudering van hersenactiviteit is functional
Magnetic Resonance Imaging. fMRI visualiseert hersenactiviteit met behulp van
een magneet en radiogolven. Zuurstofafgifte is een (indirecte) maat voor
hersenactiviteit.
Uit fMRI-onderzoek blijkt dat er bij ouderen niet altijd minder maar soms juist
meer hersenactiviteit optreedt dan bij jongeren, of op andere plaatsen. Deze
resultaten wijzen erop dat als bepaalde hersengebieden niet meer optimaal
werken, andere gebieden hun taak overnemen. De hersenen lijken zich dus aan
te passen om cognitieve functies te behouden en blijken ook op latere leeftijd in
staat zich te reorganiseren. Het pessimistische beeld is dus niet terecht: het
oudere brein gaat niet alleen achteruit, maar bevat ook onverwachte capaciteiten
en blijkt juist erg flexibel.
Bron: www.hersenstichting.nl.
2p 4
Formuleer de onderzoeksvraag van dit onderzoek.
90
Het witte goud
Na het eten van asperges kan de urine een heel typische geur hebben. Sommige
mensen omschrijven de geur als die van rotte kool, anderen als die van
zwavelachtige damp of groentesoep. Aangetoond is dat 'aspergeplas' zijn geur
dankt aan een groep van zes zwavelverbindingen. Deze zwavelverbindingen
ontstaan uit asparagusinezuur dat in asperges voorkomt en zelf reukloos is. Het
is nog niet bekend wanneer deze zwavelverbindingen ontstaan, vóór of na het
bereiken van de blaas.
Niet iedereen blijkt echter 'aspergeplas' te kunnen produceren. Uit onderzoeken
is gebleken dat ongeveer 75% van de mensen hiertoe in staat is en 25% niet.
Voor dit verschijnsel gelden twee hypotheses:
1 Niet-produceerders missen de enzymen om asparagusinezuur om te
zetten; de geurstoffen worden door hen niet gemaakt.
2 Bij niet-produceerders wordt het asparagusinezuur niet door de dunne
darmwand in het bloed opgenomen.
Het blijkt dat vrouwen die geen aspergeplas kunnen produceren dit soms wel
doen tijdens een zwangerschap, als hun ongeboren kind de benodigde
zwavelverbindingen produceert. Hierdoor valt hypothese 2 af.
2p 5
Welke onderzoeksvraag hoort bij het vervolg onderzoek?
91
▪ Onderzoeksvragen en toetsbare hypotheses – EIND meting
ANTWOORDEN
2p 1
Voorbeelden van een getoetste hypothese:
– De zenuwactiviteit is bij depressieve personen lager dan bij gezonde personen.
– Zenuwactiviteit door contrastrijke beelden wordt in depressieve mensen minder goed
doorgegeven aan de hersenen dan bij gezonde mensen.
De hypothese is als stelling geformuleerd en geeft antwoord op de bijbehorende
onderzoeksvraag van het onderzoek. Soms is daarvoor dus een vergelijkende uitspraak
nodig om aan te geven welk verschil (of juist niet) verwacht wordt.
Beide eisen zijn nodig voor 2p.
2p 2
Voorbeelden van een juiste onderzoeksvraag:
– Welke invloed heeft het gelijk lopen van het circadiane ritme van de malariaparasiet
(Plasmodium) en zijn gastheer op de infectiegraad?
– In hoeverre is het gelijklopen van het circadiane ritme van de malariaparasiet met zijn
gastheer van belang voor een succesvolle infectie / overleving van de parasiet?
– Wat is de invloed van een ongelijk lopend circadiaan ritme van de gastheer en
malariaparasiet ten opzichte van een gelijk lopend circadiaan ritme van beide op de
infectie / levenscyclus van de parasiet.
De onderzoeksvraag:
1
is specifiek, afgeperkt, bevat eenduidige termen en vereist een verklaring (≠ ja/nee);
2
geeft de onafhankelijke (één) variabele aan (gelijklopen versus niet gelijk lopen);
3
welke meting er wordt verricht als afhankelijke variabele (op infectie(graad) /
overleving / voortzetting van levenscyclus) ;
Max. 2p. Bij ontbreken van onderdeel 1 t/m 3 per onderdeel 1p eraf. Geen negatieve score.
2p 3
Voorbeeld van door Swennen getoetste hypothese:
– De uitwerpselen van broedende eidereenden hebben een negatieve invloed op het
voedingsgedrag van ratten en fretten.
– Het al dan niet opeten van aangeboden voedsel aan ratten en fretten is afhankelijk van
de aanwezigheid van uitwerpselen van broedende eidereenden.
– Ratten en fretten eten geen voedsel waar (verse) uitwerpselen van broedende
eidereenden bij zit.
– Het al dan niet opeten van aangeboden voedsel aan ratten en fretten is afhankelijk van
de aanwezigheid van uitwerpselen van broedende eidereenden.
De hypothese is als stelling geformuleerd en geeft antwoord op de bijbehorende
onderzoeksvraag van het onderzoek. Soms is daarvoor dus een vergelijkende uitspraak
nodig om aan te geven welk verschil (of juist niet) verwacht wordt.
Beide eisen zijn nodig voor 2p.
2p 4
Meerdere formuleringen zijn mogelijk.
Voorbeeld van een juiste onderzoeksvraag:
– Wat is de rol van de leeftijd op de hersenactiviteit bij mensen?
– In hoeverre zijn de hersenen bij oudere mensen / mensen boven de 60 in staat om
cognitieve functies te behouden, ten opzichte van jongeren / mensen onder de dertig?
De onderzoeksvraag:
1
is specifiek, afgeperkt, bevat eenduidige termen en vereist een verklaring (≠ ja/nee);
2
geeft de onafhankelijke (één) variabele aan (ouderen versus jongeren / leeftijd);
3
welke meting er wordt verricht als afhankelijke variabele (hersenactiviteit / behoud van
cognitieve functies);
Max. 2p. Bij ontbreken van onderdeel 1 t/m 3 per onderdeel 1p eraf. Geen negatieve score.
2p 5
Meerdere formuleringen zijn mogelijk.
Voorbeeld van een juiste onderzoeksvraag:
– Welke enzymen zijn aanwezig bij ‘aspergeplas’-produceerders’ die niet aanwezig zijn bij
niet-produceerders?
92
–
Welke enzymen spelen een rol bij de omzetting van asparaginezuur voor de vorming van
‘aspergeplas’ bij mensen?
– Hoe komt het dat sommige mensen na het eten van asperges in hun urine wel bepaalde
zwavelverbindingen kunnen worden aangetroffen, terwijl in de urine van anderen dat niet
kan?
– Wat is de oorzaak van / Welke enzymen zijn verantwoordelijk voor het al dan niet kunnen
produceren van ‘aspergeplas’ bij mensen?
De onderzoeksvraag:
1
is specifiek, afgeperkt, bevat eenduidige termen en vereist een verklaring (≠ ja/nee);
2
geeft de onafhankelijke (één) variabele aan (wel- versus niet-produceerders);
3
welke meting er wordt verricht als afhankelijke variabele (‘aspergeplas’ /
zwavelverbindingen produceren / enzym onderzoek);
Max. 2p. Bij ontbreken van onderdeel 1 t/m 3 per onderdeel 1p eraf. Geen negatieve score.
Totaal 10p
93