De bonte leerlijn vwo experiment 2007-2010

De bonte leerlijn
nieuwe scheikunde
Coach: Jan Apotheker, Instituut voor Didactiek en Onderwijsontwikkeling, RuG
Docenten:
Els Henneke
Hedzer Cnossen
Martie Kwaks
Foppe de Lange
Toa’s: Hylke Draaijer, Hans Nijboer
Achtergrondfilosofie bonte leerlijn- Jan Apotheker
7 november 2008
De bonte leerlijn vwo experiment 2007-2010
Inleiding
Hieronder wordt een ideaal beeld geschetst van de bonte leerlijn. Het zal een tijdje
duren voor een leerlijn op de beschreven manier zal functioneren, maar we zijn goed
op weg.
Uitgangspunten
Bij de vormgeving van de bonte leerlijn spelen een aantal uitgangspunten een rol.
Deze uitgangspunten komen voort uit het rapport van de stuurgroep nieuwe
scheikunde en uit het werk van het Duitse Chemie in Kontext.
Didactiek
Didactisch gezien is de aanpak gebaseerd op het 5 E model van Roger Bybee [1]
Dit model ziet er schematisch als volgt uit:
 Engage
betrek de leerlingen bij het onderwerp, fase 1 van de modulaire opzet van nieuwe
scheikunde
 Explore
Onderzoek/ stel samen met de leerlingen vast welke vragen er liggen rondom het
onderwerp, wat weten we al wel wat weten we nog niet, wat wordt de contextvraag en
wat zijn de deelvragen, fase 2 in de modulaire opbouw
 Explain
Laat de leerlingen het onderzoek uitvoeren, nieuwe kennis verwerven die nodig is,
fases 3.1 en 3.2. Vervolgens worden de vragen die we hadden beantwoord, fase 3.3 in
de modulaire opbouw
 Elaborate
Wat hebben we geleerd, hoe past dit in de kennis die we al hebben, hoe kunnen we
die kennis gebruiken in een andere context, fase 4 in de modulaire opbouw
 Evaluate
Ga na hoe de kennis verworven is, zijn we tevreden over de manier van werken?
Regie docent
Een dergelijk model impliceert een leerling gerichte aanpak. Daarvoor is een
verschuiving nodig in de manier van werken in de klas. De regie van de docent
verschuift. Van een directe regie, van minuut tot minuut bepalen wat er in de les
gebeurt, verschuift de regie naar een minder directe regie op afstand. De kaders
waarbinnen de lessen zich afspelen worden bepaald door de docent, maar de leerling
krijgt een grotere rol. Zie tabel 1. Wat blijft is dat de docent bepaald welke context
aan de orde komt, en de volgorde van contexten. Er is wel sturing mogelijk naar
concepten die in ieder geval aan de orde moeten komen, maar normaal gesproken zal
dat iets zijn, dat in samenspraak tussen de docent en de klas plaats vindt. De docent
bepaalt welke ruimte de leerlingen krijgen. Leerlingen moeten een leerproces
doormaken om van de rechterkant van de tabel naar links op te schuiven. Dat kan niet
van het ene op het andere moment.
2 van 8
Achtergrondfilosofie bonte leerlijn- Jan Apotheker
7 november 2008
Tabel 1. Variaties in docent regie, naar Bybee [2]
Regie door leerling 
Regie door docent 
Onderwijsproces 
bezig zijn met
natuurwetenschappelijke
vragen
veel
weinig
Leerling stelt
vraag
Leerling selecteert
vragen formuleert
nieuwe vragen
data zoeken in antwoord
op vragen
Leerling
bepaalt welke
data nodig zijn
en verzamelt
die
Leerling
formuleert
verklaring, na
data
opgesomd te
hebben
Leerling krijgt instructie
bepaalde data te
verzamelen
Leerling
onderzoekt
onafhankelijk
andere
bronnen en
verbindt die
met zijn
verklaringen
Leerling
presenteert
redelijke en
logische
argumentatie
om zijn
verklaringen
te
communiceren
Leerling
evalueert zelf
aan de hand
van feedback
Leerling wordt gestuurd
in de richting van
bronnen voor
natuurwetenschappelijke
verklaring
verklaringen formuleren
gebaseerd op de data
verklaringen verbinden
met
natuurwetenschappelijke
kennis
communiceren over en
rechtvaardigen van
verklaringen
Reflecteren over
leerproces
weinig
veel
Leerling stelt
vragen in
eigen
woorden,
gebaseerd op
vraag van
docent of
boek
De leerling
krijgt data en
wordt
gevraagd die
te analyseren
Leerling
krijgt
verschillende
manieren om
de data te
gebruiken bij
et formuleren
van een
verklaring
Leerling
ontvangt
mogelijke
bronnen
Leerling is
bezig met
vragen van de
docent of het
boek
Leerling wordt
gecoached in de
ontwikkeling van
communicatie
Leerling
krijgt
algemene
richtlijnen
voor zijn
communicatie
Leerling
krijgt stappen
en richtlijnen
voor zijn
communicatie
Leerling wordt gestuurd
in de evaluatie
Docent
bespreekt
evaluatie met
de leerlingen
Er wordt met
de leerlingen
geen
aandacht aan
het leerproces
besteed
Leerling wordt begeleid
in het proces van
formuleren van
verklaringen uit de data
De leerling
krijgt data en
uitleg over de
manier van
analyseren
Leerling
krijgt de
verklaring
aan de hand
van de data
Leerling
krijgt
bronnen
Keuzeruimte docent
Omdat niet alleen elke school anders is, maar binnen de school klassen van jaar tot
jaar nogal kunnen verschillen is een aanpak gewenst, waarbinnen een docent de
ruimte heeft het onderwijs naar eigen inzicht vorm te geven. Daarbij hoort de keuze
welke concepten op welk moment aan de orde komen. Dat betekent dat het ene jaar
bepaalde concepten eerder of niet aan de orde komen.
3 van 8
Achtergrondfilosofie bonte leerlijn- Jan Apotheker
7 november 2008
Consequentie voor het programma van het C.E. is dat daar vooral kernconcepten
getest moeten worden, zodat een docent ook de ruimte heeft voor een eigen keuze in
het S.E.
Leerproces en functie BRUG
Tijdens het werken aan een module werken leerlingen in een aantal gevallen aan
verschillende concepten. Onderlinge overdracht van kennis functioneert niet altijd
optimaal. Bovendien is de draagwijdte van een concept bij een bepaalde context vaak
beperkt, en wil je toch dat het concept betekenis heeft binnen een groter geheel. Bij de
bespreking in de brug wordt de verworven kennis door de klas samen met de docent
gerangschikt binnen het geheel van chemische kennis. In figuur 1 is weergegeven hoe
men dat in CHIK (Chemie in Kontext doet.
Structuur van Chemie in Kontext
Context:
Chemie van de mond

Vakkennis: Zuren buffer oplosbaarheidsproduct corrosie
Spanningsreeks radikaal polymerisatie



Basisconcepten: chemisch evenwicht en kinetiek donor-acceptor
structuur-eigenschap
figuur 1. Verbinding basisconcepten en leerinhoud module (naar Chemie im Mund,
Niedersachsen)
Het is de bedoeling dat op dit moment de klas gelijkgeschakeld wordt. Leerlingen
weten individueel wel iets meer over een bepaald concept, maar minimaal hebben ze
een bepaalde kennis over alle concepten verworven. De BRUG is ook het moment
waar extra geoefend kan worden met de kennis, maar ook met vaardigheden, die op
die kennis gebaseerd zijn.
Een laatste functie van de brug is het laten zien hoe de verworven kennis gebruikt kan
worden in andere contexten. Dit laatste wordt ook getoetst door een nieuwe context
aan te bieden met de opdracht deze uit te werken.
Tenslotte wordt in de brug de link gelegd naar de volgende modules.
Vastleggen en verankeren kennis
Uiteindelijk maakt de leerling kennis met een aantal chemische begrippen en
methoden. Die moeten in een groter geheel geplaatst worden. Dit gebeurt in de brug.
Hoe vervolgens de kennis verzameld wordt en teruggehaald kan worden is ook
afhankelijk van zowel de leerlingen als de docent. Er kan voor gekozen worden een
4 van 8
Achtergrondfilosofie bonte leerlijn- Jan Apotheker
7 november 2008
eigen database van kennis op te zetten, waarbij de hoofdthema’s zelf gekozen worden.
In de loop van de tijd zal blijken of de gekozen thema’s valide zijn of niet en kan
herijking plaats vinden. Op die manier heeft een docent samen met zijn klas de
maximale vrijheid.
Een andere optie is deel B van het boek van Chemie in Kontext [3], waarbij de
thema’s van te voren vast staan. Bovendien is de kennis al opgeschreven. In de brug
kan gerefereerd worden aan dit boek en kan de verworven kennis hieraan gerelateerd
worden. Dit heeft als voordeel dat die kennis vast ligt en voor iedereen duidelijk is
wat wel en niet gekend moet worden. Uiteraard zijn tussenvormen mogelijk. Het deel
B van Chemie in Kontext gaat ongeveer tot de basis voor de chemie olympiade.
Daarmee stijgt het dus ruim boven het niveau van een CE uit. Daar staat tegenover dat
een docent die wat dieper op een bepaald thema ingaat niet een aparte bron nodig
heeft.
Bronnen kennis
De kennisverwerving van de leerlingen verloopt dus via de modules en de brug.
De manier waarop die kennisverwerving verloopt is aan de docent.
Er kan gekozen worden voor bronnen, die de leerlingen al dan niet in een groepje
doornemen. De docent kan directe instructie gebruiken. Zijn keuze zal afhankelijk
zijn van de kennis en vaardigheden die de leerling moet verwerven. De docent kan het
beste overzien welke methode daarvoor het beste is. Uitgangspunt zal altijd zijn dat
de leerling centraal staat. Hij/zij moet uiteindelijk de kennis verwerven. Ook hier is de
tabel naar Bybee nuttig om een fasering te plannen naar grotere zelfstandigheid.
Fase 1: contextvraag stellen
Verbinding naar volgende
context of brug
Fase 2 relevante vakvragen selecteren
Fase 3.3: contextvraag
beantwoorden
Fase 3.1: nieuwe kennis
verzamelen
Fase 3.2: nieuwe kennis herordenen
Figuur 1, een raamwerk voor een module nieuwe scheikunde
5 van 8
Achtergrondfilosofie bonte leerlijn- Jan Apotheker
7 november 2008
Samenvatting
Om de verschillende leerlijnen te vergelijken zijn een aantal vragen gesteld, die het
mogelijk maken de leerlijnen te vergelijken. In het bovenstaande is het een en ander
uiteengezet over de manier van werken in de bonte leerlijn. Hieronder komen de
vragen die als leidraad gelden voor een vergelijking aan de orde. De antwoorden
moeten wel gezien worden tegen de achtergrond van het bovenstaande.
Een hulpmiddel om te duidelijk te maken waar het omdraait bij de leerlijnen is de
driehoek van Alex Johnstone (JCE, V70, Nr9,p701, Sep 1993)
micro
macro
De chemische kennis beweegt zich tussen de drie hoekpunten van deze driekhoek.
Voor een chemicus gaat dat vanzelf. Voor leerlingen is dit niet natuurlijk. In de
module sgaan we in het algemeen van het macroniveau naar micro, en gebruiken we
symbolen als hulpmiddel bij de beschrijving.
In het vwo gebruiken we de symbolen ook om veranderingen op micro en
macroniveau te voorspellen. Bijvoorbeeld bij evenwichtsbeschouwingen en buffers is
dat aan de orde.
1. wat is/ zijn in de leerlijnen de mechanismen voor begripsvorming bij de
leerlingen?
Uitgangspunt is het need to know principe. De leerlingen moeten het idee hebben dat
de kennis die ze verwerven nodig is voor het beantwoorden van vragen die ze zichzelf
stellen.
De docent bepaalt welke werkvorm het meest geschikt is. Dat kan variëren van een
expertgroep tot directe instructie. Uitgangspunt is wel dat leerlingen hun eigen kennis
construeren, binnen het kader van de 5-E methode.
2.Op welke manier moet inhoudelijke kennis gerangschikt/open zijn? Welke
consequenties voor de ordening van de inhoud?
De docent en de klas bepalen dat in principe. Bij de opbouw van kennis zal de
leidende rol van de docent/ module aanvankelijk groter zijn dan in een later stadium,
waar kennis uitgebouwd wordt. De aan de orde komende concepten worden bepaald
door de aard en inhoud van de modules. Binnen een module moet een docent de
mogelijkheid hebben te kiezen voor een open of een meer gesloten variant
6 van 8
Achtergrondfilosofie bonte leerlijn- Jan Apotheker
7 november 2008
3. onderscheid tussen de bronnen(de boekenkast) en de constructie van
kenniskaarten
Ook hier hebben de docent en de klas een keuze. Ze kunnen de kennis zelf
rangschikken en daarbij zelf hun rangschikking bepalen. Die in de loop van de tijd
aangepast kan worden.
Een andere optie is het gebruik van een boek als deel b van CHIK
4. Op welke manier wordt er aan de metacognitieve vaardigheid ‘kennis
constructie’ gewerkt? Hoe zien de activiteiten daarvoor in de brug eruit?
Dat is een doorlopend proces, dat afhankelijk van de docent meer of minder expliciet
gebeurt. In de BRUG wordt de kennis gecatalogiseerd. Daarbij komt normaal ook de
manier waarop de kennis is verkregen aan de orde. Tenslotte is er in de brug ook extra
ruimte voor oefening van vaardigheden. Met name in de explore en explain fase vindt
kennisconstructie plaats. In de evaluation fase kijkt een leerling daarop terug.
Een uitgangspunt is het macro-micro principe, waarbij leerlingen eigenschappen op
macro niveau proberen te verklaren door eigenschappen van de stof op micro niveau.
Aan het begin van een leerjaar wordt bovendien nog eens teruggekeken op de kennis
die het jaar daarvoor vergaard is, een jaarbrug eigenlijk.
5. Hoe kunnen we het expliciteren van concepten bij leerlingen nader
vormgeven/ faciliteren? Hoe vervolgens te faciliteren in toekomstige syllabi?
Dat is een leerproces voor docenten en leerlingen. Een deel B van CHIK kan daarbij
behulpzaam zijn. Docenten zullen na verloop van tijd zelf hun lijstjes willen maken
samen met de leerlingen. Ook het maken van mindmaps, of conceptmaps zijn hierbij
belangrijke hulpmiddelen.
6. Wat is de rol van de docent.
De rol van de docent wisselt al naar gelang het moment in de module en in de leerlijn.
In de loop van de tijd zal de ruimte die de docent geeft aan de leerlingen verschuiven.
Leerlingen zullen steeds meer zelf bepalen wat ze gaan doen.
In het ontwerp van de leerlijn bepaalt de docent welke concepten aan de orde gaan
komen. De docent bepaalt op die manier de volgorde en de inhoud van de concepten.
Daarbij zal wel aan het CE-programma moeten worden voldaan. Op dit moment is
overigens het werk begonnen om tot een syllabus te komen, die past bij deze manier
van werken.
[1]
[2]
[3]
Trowbridge, L.W., R. Bybee, and J.C. Powell, Teaching secondary school
science, strategies for developing scientific literacy. 8th ed. 2004, Upper
Saddle River, N.J.: Pearson.
Bybee, R. W. (2002). Learning science and the science of learning. Arlington,
VA: NSTA Press.
Demuth, R., Parchmann, I., & Ralle, B. (2006). Chemie in Kontext, Kontexte,
Medien, Basiskonzepte, Sekundarstufe II. Berlin: Cornelsen Verlag.
7 van 8
Achtergrondfilosofie bonte leerlijn- Jan Apotheker
7 november 2008
Keuzes bij de samenstelling van de bonte leerlijn
In tabel 1 is de volgorde van modules weergegeven die in gekozen in de bonte
leerlijn.
Bij de keuze hebben een aantal dingen een rol gespeeld:
 Er is zoveel mogelijk gebruik gemaakt van bestaande reeds ontwikkelde
modules
 Er is rekening gehouden met de opbouw van vaardigheden
 Er is rekening gehouden met een samenhang in kennisontwikkeling
 In de vierde klas is gemiddeld 1,5 lesuur per week beschikbaar, in klas 5 3
uur, in klas 6 2,5 uur.
Vakinhoud
De vakinhoud is zodanig gekozen, dat in klas vier vooral het stofbegrip aan de orde
komt, met een nadruk op de relatie tussen macro eigenschappen van de stof en de
bouw van de stof om micro niveau. Dat wordt afgesloten met de atoombouw en het
periodiek systeem in de module nobelprijs.
In de vijfde klas komt in ecoreizen naast duurzaamheid chemisch rekenen aan bod. In
het vervolg van de modules komen naast belangrijke principes als donor-acceptor en
chemisch evenwicht, de hoofdstukken nieuwe materialen, duurzaamheid en chemie
van het leven aan de orde.
Vakmethoden
Verweven in de modules is het gebruik van chemische methodes als scheidingen op
micro en macro niveau. Ook kwantitatieve en kwalitatieve bepalingen komen waar
nodig aan de orde.
Competenties
In de modules wordt gewerkt aan verschillende competenties. In de praktijk worden
de vaardigheden steeds verder uitgewerkt. Uiteindelijk is het de bedoeling dat de
leerlingen in klas 6 in staat zijn zelf een context te kiezen, daar een contextvraag bij te
stellen, die ze vervolgens door het doen van onderzoek beantwoorden.
Tabel 1. de modules in de bonte leerlijn
Peri
ode
1
4 vwo
5 vwo
6 vwo
Parfum (esters, alkenen
en alcoholen)
Zoetstoffen (stereochemie,
biotechnologie)
2
Groeien (zouten en
pesticiden)
Groene chemie
3
ecoreizen
Energie om mee te nemen (redox)
4
Slikken of spuiten
(invloed pH op
eigenschappen
organische verbindingen)
Nobelprijs voor de
chemie (atoombouw en
P.S.)
Smart materials, nieuwe materialen,
die onder andere een rol spelen in
zonnecellen
Chemie van de mond (pH,
bouw receptor, bouw
tandglazuur en
vulmaterialen)
Kolen-vergasser
(technologie, alternatieve
brandstoffen. Oplsag CO2)
Exo, module naar keuze
van de leerling
Examen training
5
Sport en chemie,(polymeren en
energievoor-ziening van de cel)
antibiotica
8 van 8