Fred Janssen BIOLOGEN DENKGEREEDSCHAP voor het biologieonderwijs © 2006, Fred Janssen, ICLON, Universiteit Leiden, Leiden Deze uitgave mag niet worden gekopieerd of verspreid zonder toestemming van de auteur. A child's world is fresh and new and beautiful, full of wonder and excitement. It is our misfortune that for most of us that clear-eyed vision, that true instinct for what is beautiful and awe inspiring, is dimmed and even lost before we reach adulthood (....). If a child is to keep alive his inborn sense of wonder he needs the companionship of at least one adult who can share it, rediscovering with him the joy, excitement and mystery of the world we live in. Rachel Carson Sense of Wonder (1956) Er is geen ding zo klein of er is oneindig veel over te denken. Zodra immers het ding door dit denken wordt aangeraakt, groeit het uit tot een wereld, een samenvatting van oneindig veel mogelijkheden en betekenissen. Want het ding is maar onbelangrijk, zolang er niet over wordt nagedacht wordt, zolang het niet de kans krijgt zich in zijn betekenis te doen gelden. Cornelis Verhoeven Symboliek van de voet (1961) Inhoud Voorwoord Introductie van DENKGEREEDSCHAP 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Leren is het resultaat van denken Vragen brengen het denken in beweging Waar zijn de vragen van leerlingen gebleven? Hoe kun je vragen oproepen? Perspectieven als denkgereedschap Overzicht gebruiksmogelijkheden denkgereedschap Hoe maak je ruimte in het (over-)volle programma? 5 7 9 11 13 16 20 Gebruik van DENKGEREEDSCHAP 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26. 27. 28. 29. 30. Hoe zorg je er voor dat ze meedoen? Duidelijke doelen zijn het halve werk Hoe wordt je lesdoel een vraag voor de leerlingen? Een ingewikkeld biologisch systeem stapsgewijs uitleggen Uitdagende toepassings- en toetsvragen formuleren Leerlingen verbanden laten leggen 5-minuten biologie Leerstof behandelen in een motiverende context De docent als verloskundige: de kunst van het vragen stellen De docent als verloskundige: helpen zoeken naar antwoorden Denk- en doe-opdrachten maken Van stampen naar vraaggestuurd bestuderen van teksten Bestaand lesmateriaal aanpassen en nieuwe lessen ontwerpen Van kookboek practica naar open practica Met (mini-)projecten aan de slag Een lessenserie voorbereiden met een rode draad Denken kunnen ze leren Less is more: het onderwijzen van algemene inzichten De schoolboeken onder de loep Hoe maak je lessen biologisch interessant? Hoe maak je lessen maatschappelijk relevant? Hoe maak je lessen persoonlijk relevant? Hoe leer je leerlingen van perspectief wisselen? 23 25 27 31 37 39 42 45 49 55 59 63 67 74 77 84 88 93 100 105 108 110 112 31. Het schoolboek: van leidraad naar naslagwerk DENKGEREEDSCHAP 32. 33. 34. 35. 36. 37. 38. 39. 40. 41. 42. 43. 44. 117 nader uitgewerkt Biologisch perspectief - Hoe zit het in elkaar? Vergelijkend perspectief -Welke verschillen/overeenkomsten? Oorzakelijk perspectief - Hoe komt het? Bouw&werking perspectief - Hoe werkt het? Functioneel perspectief - Waarvoor dient het? Omgevingsperspectief - Wat heeft het in zijn omgeving nodig? Ontwikkelingsperspectief - Hoe is het ontwikkeld? Evolutionair perspectief - Hoe is het geëvolueerd? Zorg perspectief - Hoe kan je er voor zorgen? Medisch perspectief - Hoe te behandelen als het misgaat? Technologisch perspectief - Wat kan je er mee doen? Ethisch perspectief - Wat mag je er mee doen? Persoonlijk perspectief - Hoe beleef je het? 121 129 130 132 137 141 144 148 153 156 160 163 167 Controversen over denken 45. 46. 47. 48. 49. 50. Kopiëren of construeren? Biologisch of cultureel bepaald? Algemeen of specifiek? Dom of nog niet begrepen? Docentgestuurd of leerlinggestuurd? Leerlinggericht of leerstofgericht? Bronnen voor verder lezen 173 176 181 183 186 188 191 Bijlagen 1. Overzicht DENKGEREEDSCHAP 2. Leren van je succes: voortbouwen op wat je wilt en kunt 3. Ontwikkelingsonderzoek 200 203 210 Voorwoord Onderwijsvernieuwingen komen en gaan, maar één onderwijsideaal blijft altijd bestaan: leerlingen verleiden tot nadenken over de stof. Dit onderwijsideaal probeert iedere onderwijsvernieuwing op zijn eigen wijze te realiseren. In de afgelopen decennia zien we de volgende aanbevelingen vaak terugkomen: - sluit aan bij voorkennis van leerlingen; - sluit aan bij leerstijl van de leerlingen; - geef leerlingen meer keuzevrijheid; - laat leerlingen samenwerken; - gebruik activerende werkvormen; - laat leerlingen oriënteren en reflecteren op hun leerproces; - bied de stof in context aan; - integreer vakgebieden; - creëer studieplekken voor leerlingen. Deze aspecten zijn belangrijk, maar blijken onvoldoende om leerlingen te verleiden tot nadenken over de stof. Een belangrijke middel ontbreekt. Zoals een timmerman deugdelijk gereedschap nodig heeft om te kunnen timmeren, zo heeft een leerling goed denkgereedschap nodig om echt na te denken. In dit boek wordt een gereedschapskist met 13 DENKGEREEDSCHAPPPEN1 gepresenteerd die docenten en leerlingen kunnen gebruiken bij het nadenken over de natuur. Het DENKGEREEDSCHAP is niet bedoeld als wéér een nieuwe visie op (biologie-) onderwijs. Aan onderwijsvisies namelijk geen gebrek! Het probleem voor je als 1 Dit denkgereedschap voor biologie onderwijs is niet ontleend worden aan de onderwijskunde of leerpsychologie. Ze zijn ontstaan uit (onderzoeks)praktijken waarin biologische kennis wordt ontwikkeld en gebruikt. En die ik als lerarenopleider [ hier of elders een verwijzing naar je ervaring/expertise als lerarenopleider. Dit komt in voorwoord verder niet naar voren. 1 een docent is, hoe je deze visies kan realiseren in je praktijk. Zie het DENKGEREEDSCHAP als middel om onderwijsvisies vorm te geven in de praktijk. Hierdoor gaan leerlingen echt leren in een context, dat ze echt zelf kennis ontdekken, dat ze daadwerkelijk diepgaand teksten leren bestuderen, dat ze zelf ook vragen kunnen formuleren voor eigen projecten etc. Hoe kan je dit boek lezen? Dit boek bestaat uit 50 korte essays. De essays kunnen onafhankelijk van elkaar worden gelezen. Ze zijn wel gegroepeerd rondom een viertal thema’s: - introductie van DENKGEREEDSCHAP; - gebruik van DENKGEREEDSCHAP; - DENKGEREEDSCHAP uitgewerkt; - controversen over denken. Onder het kopje ‘Introductie van DENKGEREEDSCHAP’ tref je een aantal essays aan waarmee je een globaal beeld krijgt van wat DENKGEREEDSCHAP is, wat je er mee kan en welke gebruiksmogelijkheden in dit boek worden uitgewerkt. Daarna volgt een set essays waarin de gebruiksmogelijkheden dan het DENKGEREEDSCHAP worden geïllustreerd aan de hand van veel voorbeelden. Onder het kopje ‘DENKGEREEDSCHAP uitgewerkt’ worden vervolgens achtergronden en toepassingsmogelijkheden bij elk van de 13 DENKGEREEDSCHAPPEN verder uitgewerkt. In ‘Controversen over denken’ bespreek ik de achtergronden van het DENKGEREEDSCHAP aan de hand van een aantal terugkerende controversen in het (biologie-)onderwijs. Daarbij laat ik tevens zien hoe het DENKGEREEDSCHAP kan bijdragen aan een synthese van vaak op het eerste gezicht onverenigbare standpunten. In ‘Bronnen voor verder lezen’ vind je bronnen die mij hebben geïnspireerd tot het schrijven van dit boek en standaardwerken ter verdieping: nuttig voor het kunnen plaatsen en onderbouwen van ideeën uit dit boek. Ten slotte zijn er bronnen opgenomen die praktische suggesties en voorbeelden bevatten voor een uitwerking van ideeën uit dit boek. Zelf aan de slag met DENKGEREEDSCHAPPEN? Als je bepaalde gebruiksmogelijkheden van het DENKGEREEDSCHAP wilt uitproberen is het meest motiverend als je daarbij elke keer voortbouwt op wat je echt wil en kan. In bijlage 2 wordt een aanpak beschreven (leren van je succes) die je kan helpen bij het bepalen van een dergelijke leerroute. In de bijlagen tref je verder een overzicht van DENKGEREEDSCHAP aan (bijlage 1) en een korte beschrijving van hoe je ontwikkelingsonderzoek kan verrichten in je eigen klas (bijlage 3). en enkele praktische instrumenten voor docenten en leerlingen (bijlage 4). Een woord van dank De theorie die in dit boek wordt gepresenteerd is voor te stellen als een kruk. De leerling, de leerstof en de docent vormen de drie poten van de kruk. Het DENKGEREEDSCHAP is de zitting die de drie poten met elkaar verbindt. Ik heb het 2 geluk gehad mensen te leren kennen die ieder een onderdeel van de kruk krachtig vertegenwoordig(d-)en. Arend Jan Waarlo heeft me gevoelig gemaakt voor de persoon achter de leerling. Peter Voogt (†) heeft me de schoonheid van de biologie laten ontdekken. Nico Verloop heeft de docent onder mijn aandacht gebracht. Berry van Berkel heeft mijn interesse gewekt voor de grondslagen van vakgebieden. Deze interesse heeft uiteindelijk geleid tot de formulering van het DENKGEREEDSCHAP. Een onmisbare rol in het geheel heeft Agnes Jacobs-Schepers gespeeld. Zij heeft samen met mij, met veel geduld en grote betrokkenheid, de kruk in elkaar geknutseld waarbij zij bewaakte dat de boel in balans bleef en je er gewoon op kon blijven zitten. Daarnaast wil ik de collega’s en studenten bedanken waarmee ik de laatste jaren heb gewerkt. Zij hebben heel wat proefballonnetjes van mij aangehoord en doorgeprikt. Een aantal van hen, wil ik hier in het bijzonder noemen, omdat ze er voor hebben gezorgd dit boek in een heel andere, hopelijk bruikbaardere, vorm is gegoten dan een eerdere versie: Els de Hullu, Gee van Duin, Paul van der Zande, Peter Kop, Paul van Ditzhuizen, Theo Mulder en Annette Will. Carla den Hartog wil ik bedanken voor de titel van dit boek. Tot slot wil ik mijn dochtertje Loes en zoontje Cas bedanken omdat ze de verwondering dagelijks voorleven en Anja omdat ze me heeft laten (in-)zien dat motivatie de sleutel is tot zowel de didactiek als de pedagogiek Fred Janssen februari 2006 3 Introductie van het DENKGEREEDSCHAP 4 1 Leren is het resultaat van denken ♣ Probeer eens de volgende rij letters uit het hoofd te leren: OPUSAKLMANWBPSVTVAIDSVPRO Waarschijnlijk is het geen eenvoudige opdracht als je deze letters één voor één uit je hoofd probeert te leren. Het wordt een stuk gemakkelijker als je probeert een zinvol verband in deze reeks te ontdekken. Een verband dat voor jou een bepaalde betekenis heeft.2 Deze opdracht laat zien dat zelfs voor de eenvoudigste vorm van leren, memoriseren, het van belang is dat je nadenkt. Zelfs dan is het van belang dat je niet alleen inprent en herhaalt, maar dat je probeert verbindingen te leggen met wat je al weet en zo de aangeboden stof voor jou zinvol structureert. In het biologieonderwijs vragen we van leerlingen vaak veel meer dan alleen memoriseren. We willen meestal dat leerlingen de verworven kennis ook kunnen gebruiken, het liefst in nieuwe situaties. Dergelijke doelen kunnen alleen worden bereikt als de leerlingen vaak en diepgaand nadenken over de leerstof. De belangrijkste conclusie van een eeuw didactisch en leerpsychologisch onderzoek kan dan ook worden samengevat in één zin: Leren is het resultaat van denken3. Een open deur? Veel biologieonderwijs lijkt als principe te hanteren: leren is het stapelen van kennis met denken als resultaat. Ik zie vaak dat eerst kennis wordt aangeboden die leerlingen in verwerkingsopdrachten gaan reproduceren. Daarna volgt een toets waarbij van leerlingen wel wordt verwacht met deze kennis na te kunnen denken en te gebruiken in nieuwe situaties. De resultaten van dergelijk 2 Een mogelijke zinvolle structering kan zijn: OP USA KLM ANWB PSV TV AIDS VPRO 3 Zie essay 45 voor achtergronden 5 onderwijs zijn vaak teleurstellend. Maar niet vreemd. Als leerlingen niet oefenen met denken over de stof, mag je dan verwachten dat ze dit op een toets wel kunnen? ♣ Jos moet voor een proefwerk een schema over de werking van het hart leren. Jos doet dit als volgt. Hij dekt met een blaadje de termen af en probeert te raden hoe het betreffende onderdeel van het hart heet. Hij herhaalt dit net zolang totdat hij alle termen foutloos kan opnoemen. ♣ Ilona leert ook het schema over het hart. Zij vraagt zich eerst af waar het hart voor dient: bloed rondpompen door de bloedsomloop. Ze herinnert zich dat je een kleine en grote bloedsomloop hebt waarvan de eerste zuurstofrijk bloed ophaalt van de longen en de ander zuurstofrijk bloed wegbrengt naar de organen. Ze gaat dan vervolgens na met behulp van het schema welke onderdelen van het hart bloed pompen naar de longen en welke vervolgens betrokken zijn bij bloed rondpompen naar de rest van het lichaam. Ze vraagt zich daarna af waarom je een boezem en een kamer hebt, voor rondpompen heb je aan de kamers toch genoeg? Ze besluit dat nog even aan de docent te vragen de laatste les voor het proefwerk. Ilona heeft beter nagedacht over de stof dan Jos. Zij zal waarschijnlijk betere resultaten boeken op vragen waarbij inzicht wordt verlangd. Jos weet niet dat en hoe hij anders kan leren. Leren is het resultaat van denken, maar denken moet je wel leren. Hoe kan Jos leren over een schema productiever na te nadenken? 6 2 Vragen brengen het denken in beweging Als leren het resultaat is van denken, hoe zetten we dit denken bij leerlingen dan in beweging? ♣ In 1886 publiceerde de Weense sexuoloog Richard von Krafft-Ebbing over een bijzondere casus. Het ging om een patiënt die drie belangrijke klachten had. Hij had nooit zin in seks, kon niet ruiken en had een buitengewoon klein geslachtsdeel. Onlangs is bekend geworden dat deze drie verschijnselen veroorzaakt worden door een defect op één gen. Hoe zouden nu de genoemde drie verschijnselen tot stand kunnen komen door het ontbreken van dit ene eiwit? Deze vraag zal je waarschijnlijk motiveren om meer te weten over dit verrassende syndroom. De vraag zorgt er waarschijnlijk tevens voor dat relevante voorkennis bij je wordt geactiveerd. Maar deze voorkennis is hoogstwaarschijnlijk niet voldoende om de vraag volledig te kunnen beantwoorden. Je zal nog nieuwe informatie nodig hebben. Je weet nu echter wat je niet weet waardoor je heel doelgericht de ontbrekende informatie kan gaan opzoeken.4 Tenslotte zal beantwoording van deze vraag waarschijnlijk leiden tot nieuwe vragen. Vragen kunnen dus het denken in beweging zetten. Dit is eigenlijk vanzelfsprekend als we ons realiseren hoe de kennis is ontstaan die we in het biologieonderwijs aanbieden. Alle kennis kan worden beschouwd als een antwoord op een vraag die ooit door de ontdekker van de kennis is gesteld. In het biologieonderwijs laten we nu vaak de vragen weg en bieden alleen de kant-en-klare antwoorden aan (antwoordgestuurd onderwijs). We kunnen echter leerlingen helpen bij herontdekken van en nadenken over de kennis door juist met een vraag te beginnen (vraaggestuurd onderwijs). Dat hoeft niet precies de vraag te zijn die vroeger de 4 Een antwoord op bovenstaande vraag kun je vinden in essay 25 onder het kopje Libidogen ontdekt? 7 ontdekker heeft gesteld. Kennis is altijd het antwoord op meerdere vragen en de ene vraag spreekt leerlingen meer aan dan de andere. Ook is het niet nodig dat leerlingen altijd de vraag zelf moeten beantwoorden. Alleen al het stellen van de vraag zorgt er voor dat ze met je mee kunnen denken. Vergelijk de volgende twee presentaties over het immuunsysteem. Welke presentatie stimuleert het meest tot meedenken? ♣ Docent A vertelt leerlingen dat het immuunsysteem bestaat uit macrofagen, B-cellen en T-killer-cellen. Macrofagen kunnen bacteriën opeten, als ze zijn gemerkt met antistoffen die door B-cellen worden gemaakt. T-killercellen kunnen virusgeïnfecteerde cellen doorprikken. ♣ Docent B stelt de vraag: hoe kun je binnengedrongen ziekteverwekkers zoals bacteriën en virussen onschadelijk maken? Hij vertelt vervolgens dat je bacteriën kan opvreten en dat dit gebeurt door macrofagen. Maar hoe kan voorkomen worden dat ze ook dingen van jezelf opvreten? Hij geeft aan dat B-cellen hiervoor zorgen door antistoffen te maken waarmee ze schadelijke zaken kunnen merken zodat macrofagen weten wat ze moeten eten. Hij stelt vervolgens de vraag: Hoe kan je virussen aanpakken die zich immers in de cel bevinden? Hij vertelt dat we daarvoor cellen hebben die virusgeïnfecteerde cellen kunnen herkennen en doorprikken, de zgn. Tkiller-cellen. Waarschijnlijk heb je gezien dat docent A alleen antwoorden geeft en de vragen niet expliciteert. Docent B expliciteert de vragen wel voordat hij het antwoord geeft. Vragen brengen het denken in beweging Kun jij aanpassingen op de aanpak van B bedenken om leerlingen nog meer te laten denken? 8 3 Waar zijn de vragen van leerlingen gebleven? ♣ Vergelijk de vragen in de linker- en rechterkolom. Waarom hebben we deze vorm? Waarom valt de maan niet naar beneden? Waarom heeft papa geen borsten? Kunnen mensen met dieren praten? Mag ik dit ook thuis doen? Wanneer moet het af zijn? Mag ik met haar in het groepje? Waarom moeten we dat doen? Er is onderzoek gedaan naar het vraaggedrag van leerlingen op de basisschool en voortgezet onderwijs. Dit onderzoek laat zien dat leerlingen naarmate ze ouder worden steeds minder vragen stellen die voortkomen uit verwondering of nieuwsgierigheid (de linkerkolom). Tegelijkertijd neemt het aandeel sociaalnormatieve vragen (rechterkolom) sterk toe. Het lijkt er op dat vragen stellen voortkomend uit verwondering en nieuwsgierigheid wordt afgeleerd. Dit is een trieste constatering als we er vanuit gaan dat juist deze vragen de motor zijn voor het denken. Hoe kan deze trieste trend worden verklaard? Een deel van de verklaring ligt in de wijze waarop het onderwijs is ingericht. In toenemende mate krijgen leerlingen te maken met antwoordgestuurd onderwijs. Anders gezegd: ze krijgen antwoorden op een niet gestelde vraag. Bovendien worden leerlingen op school uiteindelijk 'afgerekend' op de kwaliteit van de antwoorden die ze kunnen (re-)produceren en niet op de kwaliteit van de vragen die ze stellen. Leerlingen worden dus ook vaak te weinig gestimuleerd om vragen te stellen. Er is ook nog een verklaring voor het feit dat leerlingen minder vragen gaan stellen over de wereld om hen heen. Laten we kijken hoe een jong kind de wereld waarneemt en hoe dit verandert. 9 ♣ Voor jonge kinderen zijn een heleboel dingen ongewoon die wij als vanzelfsprekend ervaren. Zij kunnen zich nog met andere woorden verwonderen over dingen waar wij niet meer bij stilstaan. Zo is een badthermometer voor een kind van één jaar oud geen badwater thermometer. Het is een boeiend voorwerp met veel mogelijkheden: je kunt het in je mond stoppen, ermee gooien, erop fluiten, het strelen, etc. Al die mogelijkheden kunnen en worden door het kind onderzocht. Hoewel een kind van één jaar uiteraard nog niet expliciet vragen kan formuleren en verwoorden wordt zijn onderzoek wel geleid door impliciete vragen: Hoe smaakt het?; Maakt het geluid?; Is het zacht? etc. Geleidelijk aan wordt echter ook voor een kind een badthermometer een gewoon voorwerp, dat geen vragen meer oproept. Het leert van zijn vader of moeder vaak eerst dat je bepaalde dingen niet met een badthermometer behoort te doen. In je mond stoppen is vies, als je hem op de grond gooit gaat hij kapot etc. Ook zullen ze het kind op een gegeven moment leren waarvoor een badthermometer wel is bedoeld. Deze instructie heeft belangrijke gevolgen. De badthermometer verandert bijzonder ding met vele mogelijkheden in een gewoon ding dat voor één bepaald doel is gemaakt. Andere mogelijkheden worden nu ook niet meer verkend. Het is al is vastgelegd wat je er mee kan en behoort te doen. Als kinderen ouder worden ondergaan vele dingen in de wereld om hen heen hetzelfde lot als de badthermometer. Dingen die nog van alles kunnen zijn, worden dingen met een duidelijke vastgestelde identiteit. Gewoon en vanzelfsprekend. Wie verbaast zich er nog over dat hij kan praten, lopen, etc. Toch heb je je hier als kind over verbaasd. Zeer jonge kinderen verwonderen zich nog vrijwel overal over omdat voor hen alle dingen nog van alles kunnen zijn. Als eenmaal globaal bekend is wat het is en wat je er mee kan (of behoort te) doen wordt het gewoon en vanzelfsprekend. Dit geeft duidelijkheid en maakt de wereld hanteerbaar. Kinderen worden hierdoor minder hulpeloos en afhankelijk van mensen om hen heen. Deze toegenomen zelfstandigheid heeft zijn prijs. De verwondering over de wereld om hen heen en de daaruit voortkomende behoefte om vragen te stellen dreigt te verdwijnen.5 In de ontwikkeling van een kind neemt het stellen van vragen af. Hoe kun je als docent ze weer oproepen? 5 Zie essay 50 voor verdere uitwerking. 10 4 Hoe kunnen vragen worden opgeroepen? Jonge kinderen weten relatief weinig en verbazen zich over veel. Leerlingen weten meer, vinden meer zaken vanzelfsprekend en stellen minder inhoudelijke vragen. Nu kunnen we van leerlingen geen jonge kinderen meer maken, maar hoe kunnen we weer vragen bij hen oproepen? We zouden onze inspiratie kunnen ontlenen aan specialisten. Zij blijken zich immers vaak weer over dingen te verbazen die de meeste mensen heel gewoon vinden. ♣ Ieder jong kind dat zichzelf voor het eerst in een spiegel ziet is zeer verbaasd en gefascineerd. Al vrij snel wordt het voor een kind echter normaal en vanzelfsprekend dat het zichzelf in de spiegel kan herkennen. Er zijn dan ook nog nauwelijks volwassen die zich hierover verbazen. Degene die dat wel doen zijn hersenspecialisten die tot op heden nog niet precies weten hoe onze hersenen het voor elkaar krijgen dat we ons eigen gezicht herkennen uit miljarden andere gezichten. Deze verwondering bij specialisten is alleen nog maar toegenomen sinds er mensen bekend zijn geworden die zichzelf niet herkennen in een spiegel. Deze mensen lijden aan het Capgras syndroom. Zij zien wel een figuur in de spiegel, maar ervaren dat niet als zichzelf maar als een exacte replica van zichzelf. Je kunt je voorstellen dat dit zeer beangstigend is. Specialisten kunnen zich over zaken verwonderen juist doordat ze veel weten. Daardoor weten ze ook beter dan leken wat ze nog niet weten. Hierdoor ontstaan bij hen vragen die bij leken niet ontstaan. Kennis kan er dus toe leiden dat gewone zaken weer vragen oproepen. Hier doet zich hier een probleem voor. Als we van leerlingen eerst specialisten maken voordat ze vragen gaan stellen, schieten we ons doel voorbij. We willen namelijk dat leerlingen in een onderwijsleerproces tot vragen komen die hen vervolgens helpen om nieuwe kennis te verwerven. We zullen daarom naar een andere manier moeten zoeken om vragen op te roepen, een manier die minder kennis van leerlingen vooronderstelt. 11 De situatie van leerlingen aan het begin van de behandeling van een onderwerp kan worden vergeleken met de positie waarin een wetenschapper zich bevindt aan het begin van een nieuwe lijn van onderzoek. Hoe komt een wetenschapper tot vragen over een onderwerp waar hij nog heel weinig over weet? Geen enkel onderzoek kan in complete onwetendheid starten. Je weet dan namelijk niet wat voor soort vragen je zinvol kunt stellen. Probeer maar eens een aantal zinvolle vragen te formuleren voor onderzoek naar de ‘sodurmara’. Wetenschapsfilosofen hebben er op gewezen dat een nieuwe lijn van onderzoek begint met heel algemene verwachtingen over het object van onderzoek. Deze algemene verwachtingen functioneren als een zoeklicht in welk schijnsel zaken opvallen.6. De algemene verwachting veronderstelt nog niet veel kennis. Het is slechts een globaal idee. Deze algemene verwachtingen helpen een onderzoek niet alleen op gang, ze bepalen ook in belangrijke mate het verloop ervan. Een voorbeeld ter illustratie. ♣ Gedragsbiologen wisten dat er in sloten en plassen waterinsecten voorkwamen die zich zeer actief voortbewegen over het wateroppervlak. Het onderzoek naar deze beestjes kwam echter niet goed op gang omdat men niet wist wat voor soort vragen men nu moest stellen. Het onderzoek kreeg een positieve impuls toen iemand om het idee kwam dat je deze beestjes kon beschouwen als een soort stimulus-respons machines, die naar een stimulus (=prikkel) toe of van een stimulus vandaan kunnen bewegen. Deze algemene verwachting gaf onderzoekers richting bij het formuleren van vragen: op welke stimuli reageren deze diertjes (licht, wind, contact met soortgenoot etc.); bewegen ze van de stimulus af of er naar toe? Men bedacht vervolgens experimentjes waarmee men een antwoord kon krijgen op deze vragen. Waterinsecten werden in watertanks bestudeerd waarin men telkens een prikkel kon variëren en dan het gedrag van de beestjes kon bestuderen. Hoewel veel van het huidige gedragsbiologisch onderzoek niet meer uitgaat van het stimulus-respons idee geeft het voorbeeld goed aan wat het belang is van een algemene verwachting voor het opstarten van onderzoek. Deze algemene verwachting bepaalt wat voor soort vragen kunnen worden gesteld en hoe een antwoord kan worden gezocht op deze vragen. Zoals deze algemene verwachtingen een belangrijke rol spelen bij het vragen stellen door onderzoekers bij een nieuwe lijn van onderzoek, zo kunnen ze ook een rol spelen bij het oproepen van verwondering en vragen bij leerlingen. Ik noem dergelijke algemene verwachtingen perspectieven omdat ze kunnen worden beschouwd als manieren van kijken, denken en omgaan met een onderwerp. 6 Zie essay 45 voor achtergronden. 12 5 Perspectieven als DENKGEREEDSCHAP Je kunt de natuur vanuit verschillende perspectieven bekijken. Afhankelijk van het gekozen perspectief lichten er andere aspecten op van het betreffende onderwerp. Perspectieven kunnen worden uitgewerkt als DENKGEREEDSCHAP voor het stellen en beantwoorden van vragen. Ik heb voor elk perspectief uitgewerkt welk type vraag (sleutelvraag) centraal staat. Zie de onderstaande tabel. In Bijlage 2 is uitgewerkt welke type activiteiten (sleutelactiviteiten) moeten worden ondernomen om een dergelijke vraag te beantwoorden. De perspectieven corresponderen met fundamentele manieren van omgaan met de natuur: onderzoeken (vergelijkend, oorzakelijk, functioneel, bouw&werking, omgeving, ontwikkeling en evolutionair perspectief), verzorgen (zorgperspectief), behandelen (medisch perspectief), gebruiken (technologisch perspectief) , kiezen (ethisch perspectief) en beleven (persoonlijk perspectief). DENKGEREEDSCHAP voor het biologieonderwijs Perspectief Sleutelvraag Vergelijkend Waarmee vertoont het verschillen en overeenkomsten? Oorzakelijk Hoe komt het? Functioneel Waarvoor dient het? Bouw&werking Wat is de bouw en werking? Omgeving Wat heeft het zijn omgeving nodig? Ontwikkeling Hoe is het ontwikkeld? Evolutionair Hoe is het geëvolueerd? Zorg Hoe kan je het verzorgen? Medisch Hoe kan je het behandelen als het misgaat? Technologisch Wat kan je er mee doen? Ethisch Wat mag je er mee doen? Persoonlijk Hoe beleef je het? Probeer dit nu eens toe te passen op een biologisch onderwerp, bijv. het hart. Op de volgende bladzijde staat een mogelijke uitwerking. 13 Het hart in perspectief – een uitwerking persoonlijk ontwikkeling ethisch persoonlijk omgeving vergelijkend evolutionair functioneel Veel mensen associëren het hart met warme menselijke gevoelens, zoals liefde, betrokkenheid, eerlijkheid etc. Dit blijkt bijvoorbeeld uit uitdrukkingen als: hij heeft mijn hart gestolen; zij heeft het hart op de juiste plaats; ik zweer het met de hand op mijn hart etc. Toch denken nog maar weinig mensen dat je diepste gevoelens zich ook letterlijk in je hart bevinden. Aristoteles meende echter dat het hart letterlijk de zetel was van onze ziel. Hij kwam onder meer op deze gedachte door observaties van kippeneieren. Het eerste orgaan dat hij waarnam in een bevrucht kippenei was namelijk het kloppende hartje. Hieruit concludeerde hij dat het hart dus de bron moest zijn voor al het leven. Het hart vervult dus een vitale functie. Cellen hebben zuurstof en voedingstoffen nodig en afvalstoffen moeten worden verwijderd. In het begin van de evolutie vond dit transport van stoffen alleen door diffusie plaats. Dit werkte goed voor kleine organismen, zoals eencelligen. Maar organismen konden niet erg groot worden, omdat diffusie een erg langzaam proces is. Als in ons lichaam bijvoorbeeld stoffen alleen door diffusie zouden kunnen worden vervoerd, dan zou het meer dan een jaar (!) duren voordat voedingstoffen uit je boterham je tenen hebben bereikt. De evolutie van grotere organismen was dus pas mogelijk toen er snellere manieren van transport ontstonden. Wij hebben dan ook een speciaal transportsysteem, de bloedsomloop, waarin de stoffen snel kunnen worden vervoerd. Het hart zorgt er voor dat het bloed in deze bloedsomloop wordt rondgepompt. Ons hart bestaat eigenlijk uit twee van elkaar gescheiden pompen. In de ene pomp komt zuurstofarm bloed uit het lichaam terecht, dit bloed wordt vervolgens naar de longen gepompt, waar zuurstof wordt opgenomen. Dit zuurstofrijke bloed komt vervolgens in de andere pomp terecht die het dan weer doorpompt naar de overige organen van ons lichaam. Beide pompen zijn van elkaar gescheiden omdat anders zuurstofarm bloed zou vermengen met zuurstofrijk bloed. De prestaties die ons hart levert zijn indrukwekkend. In rust verricht je hartspier continue twee keer zoveel arbeid als je beenspieren zouden verrichten als je voluit zou sprinten. Als je je hele leven niets zou doen, dan zou je hart nog zo’n 20 miljoen emmers (!) bloed hebben rondgepompt. bouw & werking medisch technologisch ethisch Maar ook zo’n indrukwekkend orgaan kan falen. Soms kunnen medicijnen helpen, in andere gevallen zijn operatieve ingrepen noodzakelijk. En als niets meer helpt kan het hart nog worden vervangen. Er zijn al bij mensen kunstharten geïmplanteerd, maar die functioneren nog niet lang. Wij zijn dus nog niet in staat zelf een pomp te maken die de prestaties van ons hart evenaart. Het is ook mogelijk een reeds gebruikte pomp van een overledene te transplanteren. Omdat er echter te weinig transplantatieharten beschikbaar zijn, wordt nu ook overwogen of er geen varkensharten voor transplantatie zouden kunnen worden gebruikt. De meningen hierover lopen uiteen. De één vind dat je er alles aan moet doen om een mensenleven te redden. Een ander vindt dat het schandalig dat je varkens hiervoor gebruikt. Naast argumenten spelen natuurlijk ook gevoelens een belangrijke rol in deze discussie. Hoewel de meeste mensen niet meer geloven in het hart als zetel van de ziel, leeft onder sommigen het idee dat je met een varkenshart toch ook een beetje varken wordt. persoonlijk . 14 In dit boek worden de vele gebruiksmogelijkheden van perspectieven besproken. Ze zijn er op gericht leerlingen te verleiden na te denken over de natuur. Als voorproefje laat ik hier zien hoe perspectieven het denken van drie brugklassers over een spin in beweging brengt. Zij hebben een potje voor zich met daarin een kruisspin en gebruiken de sleutelvragen behorend bij de verschillende perspectieven voor het bedenken van specifieke vragen over spinnen. Na deze activiteit selecteren ze de vragen die ze het interessants vinden en gaan een antwoord zoeken op deze vragen. ♣ Vragen over een kruisspin geformuleerd door een groepje van drie brugklassers: Perspectieven Vergelijkend Functioneel Vragen - hoeveel soorten spinnen heb je eigenlijk? - hoe heet deze spin? - waarom heeft deze spin een kruis op zijn rug? Oorzakelijk - hoe weet een spin dat hij iets gevangen heeft? Bouw&werking - hoe maakt hij eigenlijk de draad voor zijn web? - hoe zorgt ie er voor dat ie niet struikelt met die acht poten? - wat eten spinnen? Omgeving - waarom leven spinnen vaak op vochtige plekken? - hoe doen spinnen het? - kunnen babyspinnen ook al webben maken of moeten ze dat leren? - konden spinnen vroeger geen web maken? - wat gebeurt er als een spin je bijt? - bestaat er tegengif tegen? - als je zo'n grote harige spin als huisdier wilt houden wat moet je ze dan te eten geven? - hoe kun je spinnen het beste dood maken? - zijn spinnen nuttig voor ons? - mag je spinnen eigenlijk wel doodtrappen? Ontwikkeling Evolutionair Medisch Zorg Technologisch Ethisch Persoonlijk - hoe voelt het, een spin op je hand? - waarom ben ik bang voor spinnen en jij niet? 15 6 Overzicht gebruiksmogelijkheden DENKGEREEDSCHAP Het DENKGEREEDSCHAP kan op veel verschillende manieren worden gebruikt om leerlingen te stimuleren na te denken over de stof. Hier wordt een beknopt overzicht van de mogelijkheden gegeven en wordt verwezen naar de betreffende essays waarin deze mogelijkheden nader worden uitgewerkt. Op deze manier kun jezelf je weg bepalen bij het lezen van dit boek. Er zijn veel ideeën ontwikkeld over de inrichting van het biologieonderwijs. Ik groepeer ze hier in visies op wat en op hoe biologie onderwezen zou moeten worden onderwezen. Visies over het ‘wat’ in het biologieonderwijs Er kunnen vier inhoudelijke visies op biologieonderwijs worden onderscheiden: vakgericht, maatschappijgericht, persoonsgericht en perspectiefgericht. In de huidige schoolboeken staat een vakgerichte visie centraal, ook al is er de laatste tientallen jaren meer aandacht voor de maatschappij-en persoonsgerichte aspecten van het biologieonderwijs. Een perspectiefgerichte visie is nog nauwelijks uitgewerkt. Op pagina 17 staat een overzichtstabel waarin voor iedere inhoudelijke onderwijsvisie naar relevante essays wordt verwezen. 16 Overzicht van inhoudelijke visies op het biologieonderwijs (nummer is vetgedrukt als het onderwerp centraal staat in het essay) Kern van de visie Vakgericht Leerlingen leren biologische verschijnselen verklaren en voorspellen Centrale perspectieven vergelijkend functioneel bouw&werking oorzakelijk omgeving ontwikkeling evolutionair Maatschappijgericht Leerlingen oriënteren zich op maatschappelijke praktijken waarin biologische kennis een rol speelt (denk aan bijvoorbeeld aan medische sector of landbouw sector) Persoonsgericht 12, 14, 15, 20, 22, 28, 31, 40 t/m 43, 50 zorg ethisch technologisch medisch 8, 14, 15, 20. 29, 31, 44, 49, 50 Leerlingen leren ontdekken wie ze zijn en wat ze willen in het bijzonder in relatie tot eigen lijf en de natuur om hen heen Perspectiefgericht Leerlingen leren de natuur vanuit verschillende perspectieven te benaderen zodat ze meer leren zien in een situatie Relevante essays 10, 11, 14, 16, 17, 19, 21, 22, 23, 25, 26, 27 en 32 t/m 39, 50 zorg ethisch persoonlijk 14, 15, 20, 24, 26, 30, 31, 32 t/m44, 45, 50 alle perspectieven Visies over het ‘hoe’ in het biologieonderwijs Er zijn verschillende visies ontwikkeld over de wijze waarop biologieonderwijs gegeven zou moeten worden. Heel grofweg kunnen we een onderscheid maken tussen visies waarin docentgestuurd overdracht van kennis en vaardigheden centraal staat en visies waarin leerlingen kennis en vaardigheden meer of minder begeleid (her-)ontdekken: leerlinggestuurd. Als we dan nader inzoomen kunnen we 17 deze twee hoofdcategorieën ieder weer opsplitsen in tweeën. Aldus ontstaat een typologie van vier visies onderwijsleerprocessen. In principe kan elke inhoudelijke visie op onderwijs (vak, maatschappij, persoon of perspectiefgericht) worden uitgevoerd volgens elk van de vier typen onderwijsleerprocessen. Je kan je dus bijvoorbeeld vakgericht biologieonderwijs voorstellen volgens onderwijsleerproces type 1, 2, 3 en 4. Dit voorbeeld is hieronder uitgewerkt. Op blz 19 staat een tabel met visies op het hoe van het biologieonderwijs inclusief verwijzing naar relevante essays. ♣ Visies op het hoe van het biologieonderwijs geïllustreerd aan de hand van een les over het hart Type Voorbeeld 1 De docent vertelt hoe het hart werkt en geeft de functie van het hart aan. Daarna krijgen leerlingen de opdracht om in een figuur de bloedcirculatie te tekenen. De docent laat leerlingen verwonderen over het hart door te vertellen hoeveel bloed ons hart in een leven rondpompt. Daarna bouwt hij vragenderwijs de functie en werking van het hart op waarbij hij zelf zowel de vraag stelt als het antwoord geeft. Daarna volgt dezelfde toepassingsopdracht als bij type 1. De docent laat leerlingen op dezelfde manier verwonderen over het hart en stelt ook zelf de vragen, maar laat leerlingen nu zelf denken over een antwoord op deze vragen. Daarna volgt dezelfde toepassingsopdracht als bij type 1 De docent laat leerlingen weer op dezelfde manier verwonderen over het hart. Daarna mogen leerlingen zelf vragen bedenken over het hart, aan de hand van sleutelvragen van vier perspectieven (bouw&werking; functioneel; ontwikkeling; medisch). Leerlingen leggen de docent de vragen voor en deze selecteert de vragen die ze uit mogen uitwerken. Daarbij maken ze gebruik van het boek maar ook van andere bronnen. Ze moeten zelf enkele toepassingsvragen bedenken die ze dan elkaar voorleggen en waarvan er een aantal klassikaal worden behandeld. 2 3 4 18 Relevante essays voor verschillende type onderwijsleerprocessen Motiveren Docentgestuurd 10, 14, 15, 20, 27 t/m 30 Gedeeld en leerlinggestuurd 22, 31, 49, 50 Vragen stellen 9, 10, 16, 19, 22, 23 22, 31, 49 Antwoord geven Toepassen 11, 49 17, 18, 22, 24, 49 12, 13, 18, 20 12, 13, 19 In de bovenstaande overzichten zijn de verschillende visies gekoppeld aan essay waar je meer over de betreffende toepassing van DENKGEREEDSCHAP kan vinden. Als je nieuwe dingen wil gaan uitproberen werkt het vaak het prettigst als deze nieuwe mogelijkheden aansluiten bij wat je wil en wat je al kan. In bijlage 2 wordt een aanpak beschreven voor het ontwikkelen van een persoonlijke leerroute waarbij je telkens voortbouwt op wat je wil en kan. De DENKGEREEDSCHAPPEN zijn te gebruiken bij alle type onderwijsvisies en combinaties. Maar heb je hier als docent tijd voor in het programma? Visies op het hoe van het biologieonderwijs Type 1 Type 2 Type 3 Type 4 n.v.t. Docent Docent Gedeeld Docent Docent Gedeeld/Leerling Gedeeld/Leerling Gedeeld Gedeeld Gedeeld/Leerling Gedeeld/Leerling Motiveren Vraag stellen Antwoord geven Toepassen Docent = docent gestuurd Gedeeld= gedeelde sturing Leerling = leerling gestuurd 19 7 Hoe maak je ruimte in het (over-)volle programma? Leerlingen laten nadenken kost tijd. Is die tijd er eigenlijk wel in het (over-)volle biologiecurriculum? Het programma is overvol als je het biologieboeken van kaft tot kaft met de leerlingen wil doornemen. Maar is dit wel noodzakelijk? Je hebt als docent natuurlijk de verantwoordelijkheid leerlingen goed voor te bereiden op het schoolexamen en het centraal schriftelijk eindexamen. Maar om dit te doen hoeft de methode niet van brugklas tot eindexamenklas nauwkeurig te worden gevolgd. Veel van de stof die in de onderbouw wordt behandeld wordt nog eens overgedaan in de bovenbouw. Het is dus niet nodig om alle stof in de onderbouw al aan bod te laten komen. In onder- en bovenbouw biologiemethoden staat gemiddeld genomen 40% (!) meer stof dan in de eindtermen van leerlingen wordt gevraagd. Neem zelf eens de proef op de som voor een willekeurig hoofdstuk. Ga na welke begrippen behandeld worden in het boek en welke begrippen over het betreffende onderwerp staan vermeld in de eindtermen. Leerlingen mogen bij hun schoolexamen en hun centraal schriftelijk eindexamen een informatieboekje (Binask of Biodata) gebruiken. In deze boekjes staan heel veel inzichtelijke schema’s van bijna alle belangrijke onderdelen van de biologiestof met bijbehorende namen zodat leerlingen deze niet allemaal uit hun hoofd hoeven te leren. Hiermee kan veel tijdwinst worden geboekt. Laat leerlingen één van deze boekjes dus niet alleen gebruiken in het examen maar ook gedurende de lessen en tijdens proefwerken in onder-en bovenbouw. 20 Hieronder laat ik zien hoe je met behulp van de eindtermen en informatieboekje Biodata of Binask stof je schoolboek selectief kan gebruiken. ♣ In biologielessen wordt vaak veel aandacht besteed aan de hormonale veranderingen gedurende de menstruele cyclus. De volgende twee eindtermen uit het VWO programma hebben hierop betrekking: - de cyclische veranderingen beschrijven die tijdens de menstruatiecyclus plaatsvinden en daarbij aangeven welke hormonen en hormoonklieren bij deze veranderingen zijn betrokken. - uitleggen wanneer in de menstruatiecyclus een vrouw vruchtbaar is. In Biodata is een schema opgenomen over het verloop van hormoonconcentraties gedurende de menstruele cyclus en bijbehorende veranderingen van baarmoederslijmvlies, eicel en geel lichaam. Het is met behulp van dit schema voor een leerling mogelijk om aan de hierboven beschreven eindtermen te voldoen. Een leerling kan leren om dit schema te interpreteren. Dit kost aanzienlijk minder tijd dan het schema uit zijn hoofd leren. Kortom, ik raad je aan bij de voorbereiding van een onderwerp: - na te gaan wat leerlingen moeten weten en kunnen volgens de eindtermen; - wat hierover in Biodata of Binask staat en hoe. Op deze manier kan er veel ruimte worden gecreëerd. Deze ruimte kan worden benut om leerlingen over de verplichte stof beter te laten nadenken, maar ook voor behandeling van interessante onderwerpen ‘buiten het boekje’. Dit maakt biologieonderwijs leuker om te geven en om te krijgen. Het volgende deel gaat in op het gebruik van het DENKGEREEDSCHAP door leerlingen. 21 Gebruik van het DENKGEREEDSCHAP 22 8 Hoe zorg je er voor dat ze meedoen? Een les is alleen geslaagd als leerlingen meedoen. Het is dan ook niet vreemd dat veel docenten zich juist hierover zorgen maken tijdens de lesvoorbereiding. Doen ze wel mee en als ze niet meedoen wat ga ik dan doen? Nu kan je het gedrag van leerlingen natuurlijk nooit precies voorspellen en beïnvloeden. Gelukkig maar. Dat wil echter niet zeggen dat gedrag volledig onvoorspelbaar is.7 De kans is groot dat leerlingen meedoen met een les(-activiteit) als ze de volgende vier vragen positief beantwoorden: 1. Weet ik wat ik moet doen? 2. Wil ik het? 3. Kan ik het? 4. Word ik geaccepteerd? Weet ik wat ik moet doen? Leerlingen moeten weten wat eigenlijk van ze wordt verwacht. Dat lijkt vanzelfsprekend maar toch komt het regelmatig voor dat leerlingen niet weten wat ze moeten doen. Soms komt dat omdat de instructie voor uitvoering van de activiteit onduidelijk of onvolledig is. Weten leerlingen met wie ze wat moeten doen, hoe, met welk resultaat en wanneer klaar? Vaak weten leerlingen niet wat ze moeten doen als ze klaar zijn met de activiteit terwijl anderen er nog mee bezig zijn. Ze hebben dan letterlijk niets te doen. Je zult er dus voor moeten zorgen dat je een plan hebt voor leerlingen die eerder klaar zijn dan de rest. Ook tijdens klassikaal onderwijs komt het vaak voor dat een deel van de leerlingen niets te doen heeft. Ze snappen al wat de docent uitlegt of weten bijvoorbeeld al het antwoord op de vraag van een medeleerling waar de docent uitgebreid op ingaat. Het is dan ook van belang om klassikale momenten te beperken voor die leerstof die voor de meeste leerlingen ook van belang en/of interessant is. Wil ik het? Als leerlingen weten wat ze moeten doen hebben ze een keuze: meedoen of niet meedoen. Als docent kan je deze keuze op twee manieren beïnvloeden. 7 Zie voor achtergronden essay 48. 23 1. Meedoen aantrekkelijk maken Bijvoorbeeld door stof voor leerlingen interessant, relevant of belangrijk te maken of door leerlingen enige keuzevrijheid te bieden bij keuze van stof en aanpak. In veel essays in dit boekje wordt dit motiveren voor de stof verder uitgewerkt. Een eerste ingang hiervoor biedt essay 10 en 15. Daarbij is het belangrijk leerlingen te belonen voor gewenst gedrag. 2. Niet meedoen onaantrekkelijk maken Je kunt er voor zorgen dat niet meedoen onaantrekkelijk wordt door hier voor een leerling passende negatieve consequentie aan te verbinden. Dat werkt alleen als de leerling precies weet wat niet mag. Bovendien moet de regel consequent worden toegepast, anders ontstaat er een nieuwe 'verborgen' regel (‘Bij hem kun je de eerste 10 minuten gewoon doorketen, pas als hij rood aanloopt moet je oppassen’). Kan ik het? Een leerling zal bij een activiteit altijd impliciet of expliciet een inschatting maken of hij het wel kan. Leerlingen haken af als de taak te moeilijk of juist te makkelijk is. Het is belangrijk dat de docent van te voren probeert in te schatten wat leerlingen aankunnen, zodat ze regelmatig succeservaringen kunnen opdoen. Bovendien zal hij tijdens de les in de gaten moeten houden of zijn inschatting klopt. Als de taken te moeilijk zijn kan hij ze aanpassen of extra hulp bieden. Als taken te makkelijk zijn kan hij ze overslaan of complexer maken 8. De inschatting die leerlingen maken is niet altijd reëel. Sommige leerlingen kunnen meer dan ze denken. Deze leerlingen schrijven falen vaak toe aan henzelf (ik ben dom) en succes aan externe omstandigheden (puur toeval, was gewoon makkelijk etc.). Bij deze leerlingen is het van belang dat je hen helpt bij het realistisch toeschrijven van succes en falen. Word ik geaccepteerd? De eerder genoemde voorwaarden hebben vooral betrekking op de keuze en begeleiding van activiteiten. Daarnaast is het van belang dat ook je relatie met de leerlingen goed is. Uiteindelijk gaat het er daarbij vooral om dat de leerling zich geaccepteerd voelt. Dit gevoel ontstaat als de leerling door jou wordt opgemerkt, als je belangstelling voor hem hebt, als je positief gedag en kwaliteiten ziet en beloont, je problemen van de leerling signaleert, probeert te begrijpen wat hij voelt en bedoelt en de bereidheid toont om met de leerling naar oplossingen te zoeken9. Samengevat: stel je bij je lesvoorbereiding een leerling voor en stel jezelf de vier vragen die voorwaarden zijn voor meedoen en dus slagen van je les. 8 9 Zie essay 9 en 16 voor tips. Zie essay 44 en 50 voor uitwerkingen. 24 9 Duidelijke doelen zijn het halve werk Onderwijs is een doelgerichte activiteit. Je geeft leerlingen les omdat je ze iets wilt leren. Nu is het belangrijk dat je dat iets dat je ze wilt leren zo helder mogelijk formuleert. Dat is vaak lastig, maar het loont de moeite. Vaak zijn doelen te vaag geformuleerd. Bijvoorbeeld: Leerlingen begrijpen basisstof 3; Leerlingen weten hoe het hart werkt; Leerlingen kennen de cel etc. Dergelijke doelstellingen bieden je nauwelijks houvast bij het onderwijzen en helpen leerlingen niet bij het leren. Doelen zijn alleen krachtige koersbepalers als je ze concreet, haalbaar en meetbaar formuleert. Leskern vaststellen Een eerste stap bij het formuleren van een concrete doelstelling is jezelf te dwingen in één of twee zinnen de kern van de les te formuleren. Wat is het meest essentiële dat leerlingen van de les moeten meenemen? Als je les maar 1 minuut zou duren wat zou je daarin dan vertellen? ♣ Voorbeelden van dergelijke leskernen: - Het hart is een dubbele pomp die bloed rondpompt in ons lichaam zodat zuurstof en voedingstoffen bij de cellen komen en afvalstoffen kunnen worden afgegeven. - Goede ontwerpen in de natuur kunnen zonder ontwerper ontstaan, door een combinatie van toeval en selectie. - In tegenstelling tot een auto en andere door de mens gemaakte apparaten vernieuwen organismen zich voortdurend. Voor het vaststellen van de kern kun je onder andere de lesstof en lesdoelen uit je boek raadplegen. Ook is het zinvol de eindtermen voor het betreffende onderwerp op te zoeken en na te gaan wat hierover al in Biodata of Binas staat. Op deze manier kom je erachter wat in ieder geval moet en waar vrije ruimte ligt. Ook kan het nuttig zijn om het onderwerp van je les kort vanuit verschillende perspectieven 25 te benaderen. Je komt er dan achter welke aspecten van het onderwerp je de kern van je les wil laten vormen.10 Wat moeten ze met het geleerde kunnen? Met het vaststellen van de kern heb je de inhoudscomponent van de doelstelling bepaald. Nu moet je nog bepalen wat de leerlingen met deze inhoud moet kunnen. Je wilt veelal dat leerlingen de leerstof niet alleen kunnen reproduceren, maar deze stof ook kunnen gebruiken in nieuwe situaties. De sleutelactiviteiten behorend bij de perspectieven kunnen je helpen bij het bepalen van wat leerlingen met de aangeboden stof moeten kunnen. 11. ♣ Wat moet een leerling bijvoorbeeld kunnen met de eerder genoemde leskern over het hart? Ik geef hier enkele voorbeelden. De leerling kan: - verklaren waardoor de twee meest voorkomende hartziekten ontstaan; (medisch perspectief: sleutelactiviteit 3) - beschrijven wat het nadeel is als onderdelen van het hart ontbreken; (bouw&werking perspectief; sleutelactiviteit 4). - beschrijven aan welke eisen een kunsthart moet voldoen. (technologisch perspectief: sleutelactiviteit 2). Doelen stem je af op wat leerlingen al weten. Nu kun je natuurlijk eerst bedenken wat leerlingen al weten en vervolgens je doel vaststellen, maar dit is vaak lastiger. Het is vaak gemakkelijker om eerst een doel vast te stellen, deze vervolgens in een vraagvorm te formuleren en dan proberen in te schatten wat voor soort antwoord leerlingen aan het begin van de les zouden geven. Op basis daarvan kan je je doel naar boven over naar beneden bij stellen.12 Kortom, maak je doel haalbaar. Als je op deze manier doelen concreet, haalbaar en meetbaar13 geformuleerd zit een belangrijk deel van de lesvoorbereiding erop. Je weet namelijk wat hoofd- en bijzaken zijn en waar je dus op moet letten. Bovendien geeft een dergelijk doel richting aan het type activiteiten die leerlingen gaan uitvoeren. Immers, de activiteiten waarvan je verwacht dat leerlingen die aan het eind van de les kunnen uitvoeren zijn ook het type activiteiten die leerlingen gedurende les kunnen oefenen.14 Samengevat: duidelijke doelen zijn het halve werk voor de docent En hoe zet je nu leerlingen aan het denkwerk? 10 Een voorbeeld is het hart in perspectief in essay 5, en essay 14) Zie bijlage 1 en 4 voor overzichten. 12 Zie essay 16. 13 ‘Meetbaar om tijdens het onderwijs proces te kunnen toetsen of doelen bereikt zijn. 14 Zie essay 12. 11 26 10 Hoe wordt je lesdoel een vraag voor de leerling? Weten wat je wilt bereiken is niet genoeg. Het zou namelijk mooi zijn als leerlingen dit ook graag willen bereiken. Niet omdat het moet of voor een cijfer, maar omdat het lesdoel voor hen een echte vraag is geworden. Er zijn veel verschillende manieren om een lesdoel tot een vraag van de leerling te maken. Lesdoel herformuleren in vraagvorm De eerste stap daarbij is telkens dat je zelf je lesdoel in vraagvorm formuleert. Lesdoel Leerlingen kunnen de functie van onderdelen van een plantencel benoemen m.b.v. van een afbeelding (functioneel) Leerlingen kunnen aangeven waarin bacteriën verschillen en overeenkomen met de mens (vergelijkend) Leerlingen weten dat een huisdier vaak dezelfde relatie met de mens heeft als met zijn partner in de natuur en kunnen hiermee beargumenteren welk dier geschikt of ongeschikt is als huisdier (zorg). Centrale vraag Wat moet een plantencel allemaal kunnen? Welke onderdelen zorgen hiervoor? Wat zijn de verschillen en overeenkomsten tussen een bacterie en jezelf? Welke dieren kun je als huisdier nemen en welke niet en waarom? Soms is het eenvoudigweg stellen van de vraag al voldoende om de interesse van leerlingen op te wekken. 27 De vraag aankleden Soms moet je een stapje verder gaan en de vraag kort bij leerlingen introduceren. Daarbij kun je twee technieken gebruiken: concretiseren of contrasteren. ‘ Bij concretiseren zorg je er voor dat verwondering ontstaat over het verschijnsel door dat je leerlingen het echt laat ervaren of doordat je met voorbeelden of exactere beschrijvingen verwondering hierover oproept. Hieronder enkele voorbeelden van concretiseren. ♣ De docent laat een relatief zwaar boomstammetje rondgaan in de klas. Hij vraagt iedereen te schatten wat het stammetje weegt. Vervolgens inventariseert hij de antwoorden, hij geeft het juiste antwoord en concludeert dat dit stammetje dus best zwaar is. Daarna vraagt hij leerlingen om eens met hun handen te wegen hoe zwaar lucht en licht weegt Leerlingen komen uiteraard tot de conclusie dat dit vrijwel niets weegt. Docent vertelt dan dat er nu iets heel bijzonders aan de hand is. Dit boomstammetje heeft zichzelf uit wat lucht, licht, water en een kleine hoeveelheid stofjes uit de grond gemaakt. Hoe krijgt een plant dat nu voor elkaar? ♣ Als je leerlingen vraagt hoe je lichaamsgewicht wordt geregeld zullen ze niet snel warm lopen voor deze vraag. Als je echter dit nader concretiseert heb je grotere kans dat leerlingen geïnteresseerd raken. In 40 jaar eet je ongeveer 20.000.000 miljoen kilo op. Toch worden De meeste mensen gemiddeld genomen maar 11 kilo zwaarder. Hoe kan je lichaam dit gewicht nu zo precies regelen? ♣ Ga op één been staan en probeer je evenwicht te bewaren. Wat is er voor nodig om je evenwicht te bewaren? ♣ Neem een rietje in je mond. Knijp je neus dicht en maak enkele kniebuigingen. Wat voel je? Mensen met astma voelen zich zo heel vaak. Hoe komt dat en wat kan je er aan doen? ♣ Leg je hand op je borstkast en voel hoe je hart klopt. Wat gebeurt er eigenlijk in je hart als je het voelt kloppen? ♣ Ga in het plantsoen op het gras zitten en tel hoeveel verschillende planten en dieren je ziet. ♣ Leerlingen zullen normaal gesproken niet stil staan bij een nestje van een vogel. De volgende opdracht kan er voor zorgen dat ze zich hier wel over 28 gaan verwonderen. De docent geeft leerlingen in groepjes een klein bosje takjes. Vervolgens krijgen ze opdracht om hiervan een vogelnestje te maken. Natuurlijk zal leerlingen dat niet lukken, maar dat is ook niet erg. Belangrijker is dat leerlingen hierdoor waardering krijgen voor de prestaties die vogels eigenlijk leveren en zich gaan afvragen hoe een vogel dat nu eigenlijk voor elkaar krijgt. Bij contrasteren maak je gebruik van vergelijkingen om iets dat leerlingen gewoon vinden ongewoon te maken. ♣ Hoe kun je een leerling laten verbazen over zijn eigen ontwikkeling? Dat mensen zich ontwikkelen uit een bevruchte eicel vinden ze vaak heel normaal. Verwondering hierover kan worden opgeroepen met behulp van de volgende vergelijking. Wij mensen kunnen ingewikkelde dingen maken. Van koffiezetautomaten tot spaceshuttles. Maar hoe slim we ook mogen zijn we kunnen geen machines maken die uit zichzelf ontwikkelen. De constructie van bijvoorbeeld een auto-eitje waar dan vervolgens een volwassen auto uitgroeit gaat ver boven onze pet. Nu zijn wijzelf vele malen complexer dan de ingewikkeldste machine die ooit door de mens is gebouwd. En wij hebben ons wel zelf ontwikkeld uit een bevruchte eicel. Hoe krijgen we dat nu voor elkaar? ♣ Stel je krijgt vanaf nu alleen nog maar wat spa rood te drinken. Hoe lang zou je nog kunnen leven? Stel de plant in de vensterbank krijgt vanaf nu alleen nog maar spa rood. Hoe lang zou de plant het volhouden? Hoe is het mogelijk dat een plant vele malen langer kan leven op een fles spa dan wij? De vraag laten beantwoorden Soms is het niet nodig om een vraag aan te kleden, je kan eenvoudigweg leerlingen uitdagen om de vraag te beantwoorden. Het liefst een simpel klinkende vraag die lastig blijkt. Leerlingen ontdekken de moeilijkheid pas als ze hem proberen te beantwoorden. Op dat moment wordt de vraag ook voor hen echt een vraag. Die meer vragen en motivatie oplevert. ♣ De docent laat leerlingen wat zaadjes zien van verschillende bomen. Hij vraagt vervolgens wat er zou gebeuren als alle zaadjes gewoon onder de boom zouden vallen. Leerlingen zullen zich dan realiseren dat dan maar een paar zaadjes opnieuw tot een boompje zullen uitgroeien. Een boom moet dus zijn zaad proberen te verspreiden. Maar hoe kan die dat doen? Leerlingen bedenken twee soorten oplossingen: met de wind of door 29 dieren. Leerlingen krijgen vervolgens van de docent de opdracht om in groepjes iets te maken waarmee een zaadje het verst door de wind kan worden meegenomen. Ze krijgen hiervoor een paar zaadjes, papier, schaar, plakband en wat elastiekjes. ♣ Hoe maakt een spin een web en hoe kan hij hiermee insecten vangen? De docent brengt deze vraag tot leven door leerlingen de volgende opdracht te geven: Je gaat je zelf verplaatsen in een spin en zelf een web maken. Niet in het echt natuurlijk, maar je maakt er een soort stripverhaal van. Het eerste plaatje is al voorgetekend. Twee bomen waartussen een web moet komen. Je werkt in duo’s. De één tekent en de ander denkt mee en controleert of het eigenlijk wel kan. Je doet net alsof je een spin bent en gaat na hoe jij het dan zou doen. De ander stelt telkens de volgende vragen: - hoe moet een spin dat dan doen? - kan het niet eenvoudiger? - wat is het nadeel van deze aanpak? Vragen die ondertussen bij je opkomen schrijf je onder je striptekening en als je echt niet verder kunt of klaar bent dan steek jij je vinger op, dan kom ik even langs. Samengevat: om van je lesdoel ook een leerdoel van leerlingen te maken, helpt het om je lesdoel in vraagvorm te formuleren. Als het nodig is kun je de vraag ‘aankleden’. Daarbij kun je twee technieken gebruiken: concretiseren of contrasteren. ‘ 30 11 Een ingewikkeld biologisch systeem stapsgewijs uitleggen Wat zie je in het vierkant? En als ik verklap dat het een biologisch verschijnsel is? Bekijk nu het plaatje op de achterzijde van deze pagina. In dat plaatje wordt onmiddellijk duidelijk wat de krabbeltjes voorstellen (i.c. ogen, oren, neus en mond). Bovendien wordt in dit plaatje direct duidelijk wat het verband is tussen de onderdelen. Het grotere geheel wordt zichtbaar gemaakt waar de onderdelen deel van uit maken (i.c. een hoofd). Dit grotere geheel verleent betekenis en samenhang aan de afzonderlijke onderdelen. Met de plaatjes wil ik je laten zien dat het belangrijk is dat leerlingen eerst kennismaken van met het grotere geheel voordat ze de details bestuderen. Leren ze namelijk eerst de details dan kunnen ze deze moeilijk begrijpen en plaatsen. Het grotere geheel dient als een kapstok waaraan de details later hun betekenis en samenhang ontlenen. Deze aanpak vinden we in methoden niet altijd terug. Je ziet vaak dat eerst kennis wordt aangeboden over de details en dan pas over het geheel. We zien dit met name terug bij de behandeling van bouw&werking van biologische systemen. Er volgen twee korte fragmentjes over bouw&werking van de pupil. In welk fragment wordt van deel naar geheel toegewerkt en in welk fragment andersom? Welke aanpak heeft jouw methode (op dit onderwerp)? 31 ♣ Fragment 1 Je ogen hebben licht nodig om te kunnen zien. Als het donker is moet je zoveel mogelijk licht toelaten in je oog. Maar als de zon heel fel schijnt moet je juist niet al het licht toe laten want anders word je door het licht verblind. Je ogen kunnen nu de hoeveelheid licht regelen die binnenvalt. Daar zorgen je pupillen voor. Bij felle zon zal je pupil kleiner moeten worden, terwijl deze in het donker juist groter moet worden. Kringspiertjes rondom je pupil zorgen er voor dat je pupil wordt vergroot of verkleind. ♣ Fragment 2 Iedereen heeft een pupil, daar zitten kringspiertjes aan vast waarmee de pupil groter of kleiner kan worden gemaakt. Zo kan de hoeveelheid licht die je oog binnen komt worden geregeld. Licht is nodig om te kunnen zien. Maar te veel licht leidt tot verblinding, kijk maar eens in de felle zon, en te weinig licht, bijvoorbeeld in het donker, zorgt er voor dat je oog te weinig ziet. Schematisch weergegeven zie je in de fragmenten de volgende opbouw: - fragment 1: geheel -> delen functie geheel –> functie onderdeel -> bouw&werking van het onderdeel) - fragment 2: delen -> geheel bouw&werking onderdeel -> functie onderdeel -> functie van het geheel). In boeken tref je vaak de aanpak van delen naar geheel. Leereffectiever is andersom. OK, zou je kunnen zeggen, maar de pupil is een vrij eenvoudig systeem. Het bestaat uit enkele onderdelen. Hoe pak ik een ingewikkelder systeem aan? Ook dan is het advies: starten met de functie van het systeem als geheel. Je volgende vraag is dan: in welke volgorde behandel ik dan de functies van de onderdelen? Ik geef een voorbeeld aan de hand van het onderwerp bloedstolling. Daarna leg ik de gehanteerde aanpak toe.. ♣ Tekstboek fragment over bloedstolling Als er een bloedvat stuk is gegaan komen er uit het beschadigde weefsel stoffen vrij. Bloedplaatjes kleven aan de beschadigde bloedvatwand en gaan te gronde, waardoor ook uit de bloedplaatjes stoffen vrijkomen. In beide gevallen brengen de vrijgekomen stoffen een keten van reacties op 32 gang. Hierdoor wordt protrombine (een inactief pro-enzym) omgezet in trombine (een actief enzym). Onder invloed van trombine wordt fibrinogeen uit het bloedplasma omgezet in fibrine. Fibrine vormt een netwerk van draden, waartussen bloedcellen blijven hangen. Ook deze bloedplaatjes gaan te gronde, waardoor de stoffen uit de bloedplaatjes blijven vrijkomen. Het proces van bloedstolling blijft doorgaan tot het bloedstolsel de wond geheel afsluit. Het bloedstollingsmechanisme opnieuw ontworpen door een docent Systeem : Bloedstollingsmechanisme Functie : Bloedstolling na verwonding Ontwerpprobleem 1. Hoe zorg je er voor dat bloed stolt na verwonding? Eenvoudige oplossing 1. Met een soort lijm (fibrine) wordt het wondje dichtgeplakt. Nadeel 1. Die lijm kan ook zonder wondje er voor zorgen dat je bloed dik wordt en gaat plakken. 2. Hoe zorg je er 2.a Lijm wordt ergens veilig voor dat de lijm opgeslagen en komt pas te aanwezig is als er voor schijn als het nodig is. ook inderdaad een wondje is? 2a. De lijm moet dan worden getransporteerd naar wondje en kan op de weg er naar toe al zorgen voor ongewenst dik worden en plakken van het bloed (Oplossing wordt verworpen). 2b. Lijm is in inactieve vorm altijd en overal aanwezig (fibrinogeen) en wordt pas actief door stoffen in je bloed ( 3. Hoe zorg je er voor dat lijmactiverende stoffen pas in bloed komen als er een wondje is? 2b. Die lijm-activerende stoffen mogen pas in het bloed komen als er ook inderdaad een wondje is. 3. Stoffen zijn zelf in een inactieve vorm aanwezig (pro-trombine), worden actief (trombine) door stoffen die vrijkomen bij beschadiging van de huid tijdens verwonding. De docent besluit het bloedstollingsmechanisme volgens de hierboven verkregen stappen uit te leggen. Ontwerpproblemen, oplossingen en nadelen vertelt hij achtereenvolgens aan de leerlingen. Als hij alle stappen 33 heeft doorlopen schrijft hij op het bord hoe de oplossingen door biologen worden genoemd (zie cursief gedrukte termen). Bovenstaand voorbeeld laat zien dat je een complex biologisch systeem stapsgewijs kan uitleggen door het als het ware opnieuw te ontwerpen. Je gebruikt hiervoor de sleutelactiviteiten behorend bij bouw&werking perspectief.15Je herformuleert daartoe eerst de functie van het systeem als geheel in een eerste ontwerpprobleem (i.c. hoe zorg je er voor dat bloed stolt na verwonding?). Je bedenkt nu telkens een zo eenvoudig mogelijke oplossing voor het probleem en gaat vervolgens na wat het nadeel is van deze oplossing. Dit nadeel wordt vervolgens weer geherformuleerd tot een nieuw ontwerpprobleem waarvoor ook weer oplossingen en nadelen worden bedacht, totdat alle belangrijke onderdelen van het betreffende systeem een plek hebben gekregen. Op basis van dit herontwerp kunnen de stappen voor bespreking van het systeem worden vastgesteld. Het is zinvol om bij de uitleg niet alleen de antwoorden maar ook de bijbehorende vragen te vermelden, zodat leerlingen actief mee kunnen denken met de uitleg. De aanpak leent zich ook goed voor een onderwijsleergesprek.16 ♣ Nog een voorbeeld. Dit keer een nog complexer systeem: het immuunsysteem. bac te rie B - ce l Tkiller - c el viraa l antige en virusg einfec te erde c el m a crofa ag 15 16 Zie bijlage 1 en essay 36. Zie essay 16. 34 Het model van het immuunsysteem toegelicht Wanneer een ziekteverwekker (bacterie of virus) ons lichaam binnendringt, komt het immuunsysteem in actie. De bacteriën worden hoofdzakelijk herkend en onschadelijk gemaakt door B-cellen en macrofagen. Virussen bevinden zich grotendeels in een gastheercel. Deze virusgeïnfecteerde lichaamscellen worden hoofdzakelijk herkend en onschadelijk gemaakt door Tkiller-cellen. Wanneer een bacterie is binnengedrongen kan deze worden herkend door een B-cel. De B-cel verhuist met de ziekteverwekker naar een lymfeklier. Daar wordt een kloon gevormd van B-cellen met dezelfde type receptoren. Deze kloon van B-cellen, en de antistoffen die ze produceren, verhuizen weer naar de plek van de infectie. Antistoffen kunnen dan binden aan het antigeen van de ziekteverwekker. Een macrofaag is in staat het antigeen-antistof complex te herkennen en vervolgens te fagocyteren. Wanneer virussen zijn vrijgekomen uit de gastheercel kunnen ze door een Tkiller-cel worden herkend. De T-killer-cel verhuist vervolgens naar een lymfeklier waar selectieve klonering plaatsvindt. De zo ontstane kloon van T-killer-cellen verhuist weer naar de virusgeïnfecteerde cellen. Indien een Tkiller-cel met zijn receptor bindt aan het door MHC gepresenteerde viraal antigeen dan kan deze cel de geïnfecteerde cel 'lekprikken'. Indien hierbij nog virussen vrijkomen kunnen hiervoor antistoffen worden gevormd waarna het antigeen-antistof complex door een macrofaag kan worden herkend en vervolgens gefagocyteerd. Herontwerp van het immuunsysteem (zie volgende pagina) resulteert in het volgende stappenplan voor bespreking van het immuunsysteem. Stap 1: Hoe beschermen tegen ziekteverwekkers (hygiëne en barrières zoals de huid) Stap 2: Hoe kan een binnengedrongen ziekteverwekker onschadelijk worden gemaakt? (macrofaag en fagocytose) Stap 3: Hoe kan worden voorkomen dat een macrofaag lichaamseigen materiaal fagocyteert? (herkenning antigenen door middel van specifieke receptoren) Stap 4: Hoe kan voor ieder antigeen een receptor worden aangemaakt? (genherrangschikking) Stap 5: Hoe kan de trefkans tussen een B-cel met een juiste receptor en de ziekteverwekker worden vergroot? (klonale selectie) Stap 6: Hoe kunnen virusgeïnfecteerde cellen onschadelijk worden gemaakt? (T-killer-cellen en MHC) 35 Een gedeelte van het immuunsysteem opnieuw ontworpen Systeem : Afweer Functie : Beschermen tegen ziekteverwekkers Ontwerpprobleem Oplossing Nadeel 1. Hoe kun je je tegen ziekteverwekkers beschermen? 1.Zorgen dat je er niet in aanraking meekomt door hygiënische maatregelen 1. Is nooit waterdicht, altijd wel in aanraking met ziekteverwekkers 2. Hoe voorkom je dat 2. Afsluiten (de huid), of als je ziekteverwekkers bij je ze toch binnenkrijgt dan binnendringen? onschadelijk maken in maagzuur 2.Ook dit is niet waterdicht; bijv. via een wondje arriveren ziekteverwekkers 3. Hoe kunnen binnengedrongen bacteriën onschadelijk worden gemaakt? 3a. Lekprikken 3b Een 'eetcel' die bacteriën opeet 3a Giftige stoffen uit bacteriën kunnen vrijkomen. Kan eigen cellen lekprikken 3b. Kan eigen materiaal opvreten 4. hoe kan onderscheid worden gemaakt tussen lichaamseigen materiaal en ziekteverwekkers? 4a. Herkenning van lichaamseigen materiaal: een soort merkstof aan buitenkant die door de eetcel kan worden herkend; als hij het specifiek herkent wordt het materiaal niet opgegeten 4a.- bacterie kan merkstof imiteren OF - als het herkenningsstuk op de eetcel verandert dan herkent de cel lichaamseigen materiaal niet meer. Dit is fataal. 4b. Herkenning ziekteverwekker:ziekteverwekker draagt merkstof aan het oppervlak. Indien de macrofaag deze specifiek herkend dan wordt dit opgegeten. 4b. Bacteriën en virussen dragen allemaal verschillende merkstoffen waar weer aparte herkenningsstukken voor moeten worden aangemaakt. 5.Hoe kan voor je voor iedere merkstof een apart herkenningsstuk aanmaken ? Samengevat: eerst het grote geheel levert meer op dan eerst de som der delen. 36 12 Doelgerichte vragen formuleren Leerlingen leren wat ze oefenen. Een enorme open deur? Klopt! Eén met verstrekkende gevolgen. In het biologieonderwijs wordt veel geoefend. Na de uitleg van de leerstof volgt een hele serie opdrachten. Maar oefenen leerlingen met deze opdrachten eigenlijk wel wat je ze wilt leren? Je verwacht vaak van leerlingen dat ze inzicht verwerven in de leerstof. Dat betekent bijvoorbeeld dat leerlingen: kennis kunnen gebruiken voor het voorspellen en verklaren van verschijnselen, verbanden kunnen leggen met andere onderdelen van de leerstof en het geleerde kunnen toepassen bij het oplossen van problemen in het dagelijks leven. Toetsen bevatten steeds meer dit soort type opdrachten. Ook wanneer dit in voorafgaande lessen niet is geoefend. Maar als leerlingen vooral oefenen feiten te reproduceren, is de kans klein dat ze op de toets het verwachte inzicht zullen demonstreren. Want wat nauwelijks wordt geoefend, wordt niet of onvoldoende geleerd. Als je dus wilt dat leerlingen leren wat je ze wilt laten leren, laat ze dat dan ook oefenen. In essay 9 is besproken dat in een duidelijk leerdoel niet alleen is omschreven wat een leerling moet weten maar ook wat hij met deze inhoud moet kunnen. Omdat leerlingen voornamelijk leren wat ze oefenen ligt het dus voor de hand om de oefenopdrachten te laten aansluiten bij de activiteiten die je leerlingen aan het eind van de les(-senserie) wilt laten uitvoeren. De sleutelactiviteiten kunnen goed worden gebruikt om uitdagende, doelgerichte en gevarieerde toepassingsopdrachten en toetsvragen te bedenken.17 17 Bijlage 1, 4 en essay 18. 37 ♣ Mogelijke toepassings- en toetsvragen en opdrachten over het hart geformuleerd met behulp van de sleutelactiviteiten Vragen- en opdrachten Perspectief Nr sleutelactiviteit Leerling moet zijn hartslag meten bij rust , daarna drie kniebuigingen maken en daarna weer de hartslag meten. Waardoor gaat je hart sneller kloppen bij inspanning? Oorzakelijk 1 t/m 3 Wat is het nadeel als de boezem van het hart ontbreekt? Bouw&werking 3 en 4 De leerlingen krijgen een plaatje van een enkele bloedsomloop. Ze moeten aangeven in welk opzicht deze bloedsomloop verschilt van de onze. Wij hebben een dubbele bloedsomloop en een vis heeft een enkele bloedsomloop. Waarom kan een vis prima overleven met een enkele bloedomloop en wij niet? Vergelijkend 2 en 3 Omgeving 2 Je krijgt de opdracht om een kunsthart te maken. Welke eisen zou je daar dan aan stellen? Licht je antwoord toe. Technologisch 2 Je werkt voor de hartstichting en moet een folder maken over preventie van hartziekten. Noem twee dingen die je moet doen en twee dingen die je moet laten als je goed voor je hart wilt zorgen. Zorg 2 en 3 Rollenspel: Een leerling speelt patiënt en krijgt een kaartje met klachten. De andere leerling die voor dokter speelt moet de ziekte vaststellen en een behandelingsplan opstellen. Medisch 2t/m4 Stel er zijn twee mensen die wachten op een hartoperatie. Beide zijn 60 jaar. Eric heeft altijd veel bewogen en nooit gerookt. Bas heeft altijd weinig bewogen en veel gerookt. Er kan er maar een geholpen worden. Wie zou je helpen? Geef aan waarom je dat vindt. Ethisch 1t/m4 Samengevat: ‘doelgerichte vragen formuleren’ wil zeggen: formuleer vragen waardoor leerlingen oefenen wat het leerdoel is. Het leerdoel op het gebied van kennen én kunnen. De sleutelactiviteiten helpen uitdagende, doelgerichte en gevarieerde toepassingsopdrachten en toetsvragen te bedenken 38 13 Leerlingen verbanden laten leggen Toepassingsopdrachten maken duidelijk wat een leerling kan met de stof. Het wordt hierdoor niet duidelijk hoe leerlingen hun kennis hebben georganiseerd. Welke verbanden hebben leerlingen gelegd tussen onderdelen van de leerstof en zijn die verbanden correct? Hier worden vier vormgevers gepresenteerd die de docent en de leerlingen kunnen helpen om dit inzicht te verkrijgen. - tekening maken - begrippennetwerk maken - biologische processen uitbeelden - biologische systemen bouwen De vormgevers kunnen voor drie doelen worden gebruikt. En dus op verschillende momenten en manieren in het onderwijsleerproces worden toegepast. De doelen: 1. activeren van voorkennis aan het begin van de behandeling van een onderwerp, 2. verdiepen van kennis en leggen van verbanden gedurende de les, 3 toepassen en toetsen van verworven kennis. Tekening maken Het kan (letterlijk) heel illustratief zijn om leerlingen te laten tekenen wat ze weten. Met name over processen in het menselijk lichaam. Twee praktijkvoorbeelden. ♣ Bij de start van een les over de bloedsomloop krijgen leerlingen een vel papier met het silhouet van een mens. De vraag is te tekenen hoe ze denken dat de bloedsomloop loopt. Vervolgens bestuderen ze de paragraaf uit het boek over de bloedsomloop. Daarna geven ze in de tekening van hun buurman- of buurvrouw aan wat niet klopt. En wat er mis zou gaan als deze bloedsomloop zou ’stromen’. 39 ♣ Na behandeling van het immuunsysteem krijgen de leerlingen de opdracht een striptekening te maken. In (vijf) plaatjes geven ze aan wat er achtereenvolgens gebeurt met een bacterie die hun lichaam is binnengedrongen bij een wondje in de teen. Begrippennetwerk maken Leerlingen kunnen dat wat ze weten ook weergeven in een begrippennetwerk. ♣ Leerlingen krijgen voor de behandeling van de eiwitsynthese een A4tje met bovenin tien begrippen die in het hoofdstuk over eiwitsynthese zullen worden behandeld (bijvoorbeeld, DNA, RNA, eiwit etc.). Alle begrippen waarvan ze denken dat ze die kennen nemen ze op in een begrippennetwerk, waarbij ook de relaties tussen de begrippen moeten worden beschreven (bijvoorbeeld: ribosomen maken eiwitten). De docent neemt deze A4tjes in en gaat na wat de leerlingen al wel en wat ze al niet begrijpen. Op basis van dit inzicht bereidt hij de volgende les over eiwitsynthese voor. ♣ Leerlingen krijgen de opdracht om het hoofdstuk over voeding en vertering in een begrippennetwerk samen te vatten. Ze moeten daarvoor eerst zelf de belangrijkste begrippen selecteren uit de tekst. Biologische processen uitbeelden Leerlingen kunnen hun kennis over biologische systemen niet alleen in een tekening of in woorden weergeven, ze kunnen het ook uitbeelden. Een dergelijke aanpak vinden leerlingen vaak leuk om te doen en het maakt voor leerlingen en docenten meteen duidelijk wat ze al dan niet begrijpen van een complex biologisch proces. Twee voorbeelden.18 18 http://www.ilo.uva.nl/homepages/gee/2006_voorstelling.htm opdrachten’ 40 voor leuke ‘uitbeeld ♣ Na lessen over ecosystemen en de belangrijkste spelers hierin wordt een bepaald ecosysteem gekozen, bijvoorbeeld het duin. Leerlingen spelen nu de verschillende organismen die in het duin voorkomen en één leerling speelt de zon. De leerlingen die met elkaar via een voedselrelatie zijn verbonden houden elkaar de handen vast. Vervolgens introduceert de docent bepaalde verstoringen, waarbij bijvoorbeeld bepaalde planten verdwijnen. De betreffende leerlingen laten hun handen los, zodat zichtbaar wordt wat de gevolgen zijn voor de overige leden van het ecosysteem. ♣ Voorafgaand aan de behandeling van voeding en vertering schetst de docent de volgende situatie. De cellen in de tenen van Jan hebben zuurstof en voedingstoffen nodig, bovendien moeten ze hoog nodig afvalstoffen afgeven. Enkele leerlingen spelen nu organen in het lijf van Jan (slokdarm, hart, bloedvaten, longen etc.). Vervolgens krijgt een andere leerling de opdracht om de weg te lopen die een zuurstof molecuul of een boterham zou volgen om uiteindelijk zuurstof en voedingstoffen bij Jan zijn teen te brengen. Als observanten van mening zijn dat de leerling een fout maakt, mogen ze ingrijpen, aangeven waarom het volgens hen niet goed is en vervolgens een nieuwe route lopen. Biologische systemen bouwen Voor leerlingen kan het ook inzichtelijk werken om met eenvoudige materialen biologische systemen na te bouwen. ♣ Bij de start van een les over het menselijk skelet laat de docent leerlingen verschillende materialen zien: pvc buis, ijzerdraad, houten latjes etc. Leerlingen zoeken uit welk materiaal het meest geschikt is om hiervan een ruggengraat te maken. Na afloop geven ze aan wat voor- en nadelen van de verschillende materialen zijn en waarvoor ze zouden kiezen. ♣ Leerlingen krijgen (voor behandeling van de stof hierover) de opdracht een cel te ontwerpen. Daarbij moeten ze nagaan welke functies een cel moet vervullen om te kunnen overleven en voort te planten. Vervolgens maken ze een schaalmodel van hun cel met eenvoudige materialen (papier, karton etc.). Ze moeten in een legenda aangeven wat de functie is van de verschillende onderdelen en waarom het nodig is dat deze functies moeten worden vervuld. Samengevat: door gebruik van vormgevers maken leerlingen hun denkproces zicht baar en leggen verbanden. Je kan hen daardoor gerichter begeleiden. 41 14 5-minuten biologie ♣ - Elektronica fabrikant Sanyo maakt afbreekbare cd’s van maïs Mediteren tegen ziekte Waarom bijten we nagels? Matthew Nagle kan dankzij elektroden met gedachten het licht, de computer en de tv bedienen Waarom heeft de vrouw een verborgen ovulatie? Bacteriën overleven 7 kilometer onder de grond De prieelvogel maakt een tuintje voor het vrouwtje en ververst ieder dag de bloemblaadjes Waarom slapen we eigenlijk? Bovenstaande boeiende onderwerpen tref je vaak in de media. In documentaires, wetenschapsbijlagen van kranten en populair wetenschappelijke tijdschriften zoals: Natuur en Techniek, Eos, Quest. In de schoolboeken kom je echter dergelijke onderwerpen nauwelijks tegen. Dit is niet vreemd als je je realiseert dat schoolboeken zo zijn opgebouwd dat in ieder hoofdstuk één of meerdere levensverrichtingen worden behandeld (zoals voeding en vertering, ademhaling en verbranding, gedrag etc.). Bovengenoemde onderwerpen zijn moeilijk in te passen in een dergelijk stramien omdat hierin levensverrichtingen kris kras aan bod komen. Het is echter mogelijk om toch regelmatig aandacht te schenken aan deze boeiende onderwerpen zonder dat dit ten koste gaat van de lestijd die nodig is voor verplichte lesstof. Je kan deze aanpak 5-minuten biologie noemen omdat er slechts kort (5-10 minuten) aandacht wordt besteed aan een gevonden voorwerp uit de media of de natuur zelf. De docent of een leerling brengt een onderwerp kort te sprake. Dat kan gebeuren naar aanleiding van een vraag van de inbrenger of vragen van leerlingen uit de klas naar aanleiding van de introductie van het onderwerp. Om leerlingen over de drempel te helpen is het verstandig eerst zelf een aantal keren een onderwerpje in te 42 brengen. Vervolgens kunnen leerlingen de kans krijgen om zelf een onderwerp in te brengen en kort te bespreken. De ervaring leert dat leerlingen op deze manier meer oog krijgen voor de natuur in hun eigen omgeving en de natuur in de media. Tevens leren leerlingen vragen stellen en merken ze ook dat dit leuk kan zijn. In het begin kunnen leerlingen geholpen worden bij het vragen stellen door hen de sleutelvragen aan te bieden behorend bij de perspectieven aan te bieden (zie bijlage 4). ♣ De keizerpinguïn De docent komt de klas binnen en gaat op een stoel staan vooraan in de klas. Vervolgens legt hij een hardgekookt ei op zijn voeten en blijft zo even staan. D. Kijk, even staan met een ei op mijn voeten lukt me nog wel. Maar stel je nu voor dat je zestig (!) dagen met dit ei op je voeten moet blijven staan. Dat is 2 maanden, dag en nacht. En stel je voor dat je in die zestig dagen ook nog eens niets te eten krijgt. Bovendien is het erg koud, -40oC, dat is kouder dan de diepvries bij jullie thuis. En dan waait het ook nog eens heel hard, het stormt, de wind waait met wel met 150 km per uur. Al die tijd moet het ei op je voeten blijven liggen anders ben je af. Wie zou het denk je zestig dagen volhouden? Marit Je bent dan toch al lang dood, je kunt maar een paar weken zonder eten, toch? Lieke Ach, je bent voordat je dood gaat van de honger al helemaal bevroren. Tom Ik zou het ei, denk ik, al hebben laten vallen. D. Er is inderdaad geen mens die dit zou volhouden, maar het mannetje van de keizerspinguïn kan dat wel (de docent laat foto zien van keizerpinguïns op de Zuidpool). Keizerpinguïns leven in grote groepen op de Zuidpool. Het vrouwtje legt midden in de Antarctische winter één groot ei. Het mannetje neemt vervolgens, heel voorzichtig, het ei over van het vrouwtje om het uit te broeden. Hij plaatst het ei op de bovenkant van zijn voeten en bedekt het ei met een dikbeveerde huidplooi. Het ei mag de grond niet raken, omdat het dan snel zou bevriezen. Terwijl de vrouwtjes naar zee verdwijnen, staan de mannetjes twee maanden lang dicht tegen elkaar in de duistere ijskoude Antarctische winter. Tegen het eind van de broedtijd zijn de mannetjes volkomen uitgehongerd, maar als het ei uitkomt weten ze het jong nog net een beetje drinken te geven dat lijkt op melk. Daarna is het kuiken afhankelijk van het meegebrachte voedsel door het vrouwtje. Zij moet daarvoor vaak wel 150 km lopen, over het aangegroeide ijs, en 43 vervolgens man en kind terugvinden tussen duizenden andere keizerspinguïns. Als man en vrouw elkaar hebben gevonden, vertrekt het mannetje niet meteen naar zee om aan te sterken, maar blijft nog tien dagen om op het jong te passen. Chantal: Ilse Jan D: Jan D: Rik: Sjors Lieke Karim Hub Eric Sjors Hebben jullie nog vragen nu dit verhaal hebt gehoord over de keizerpinquïn? Ik zal ze even opschrijven en we kijken even hoeveel tijd we nu hebben om hierop in te gaan. De vragen die niet beantwoord worden komt de volgende 5-minuten biologie aan de beurt. Hoe houdt de pinguïn zich warm in de winter? Ja, en hoe houdt hij zijn voeten warm, want daar zitten toch geen veren? Waarom wordt het ei midden in de winter gelegd, dat is toch heel stom? Waarom? Ja dan is het gewoon het koudst om er te staan. Oke, dus waarom ei midden in de winter leggen en uitbroeden. Hoe kan een pinguïn zo lang zonder eten? en Hoe doen pinguïns het eigenlijk? Heel voorzichtig. Hoe vindt het vrouwtje het mannetje weer, tussen al die andere pinguïns? Hoe snel kunnen pinguïns eigenlijk zwemmen? Waarom kunnen pinguïns eigenlijk niet vliegen? Ik dacht dat alleen zoogdieren melk gaven aan jongen, een pinguïn is toch een vogel waar komt die melk dan vandaan? Wat eten pinguïns eigenlijk? Na deze inventarisatieronde worden de vragen over tijdstip en warm houden kort beantwoord. Een vrijwilliger (Sjors) krijgt de opdracht om de antwoorden op de overige vragen op te zoeken en te presenteren bij de volgende 5-minuten biologie. Samengevat: maak 5-10 minuten in je les ruimte om onafhankelijk van je schoolboek in te gaan op actuele berichten in media, boeiende biologische verschijnselen. Laat leerlingen daarover nadenken. In essay 31 wordt beschreven hoe deze 5-minuten biologie verantwoord kan worden uitgebreid. 44 15 Leerstof behandelen in een motiverende context In essay 10 zijn een aantal eenvoudige manieren besproken om van je lesdoel een vraag te maken voor leerlingen. De vragen hadden daar vooral betrekking op de bouw&werking en functie van biologische systemen. Kennis over bouw&werking en functie van biologische systemen kan echter ook vanuit andere perspectieven aan de orde worden gesteld. In dit essay laten we zien hoe dat je dat relatief eenvoudig kan realiseren. Volgorde omdraaien In biologieboeken wordt veelal eerst kennis aangeboden waarna vragen en opdrachten volgen waarin leerlingen deze kennis kunnen toepassen. De kennis over bijvoorbeeld longen, nieren etc. is niet altijd meteen boeiend voor leerlingen omdat het bouw&werking perspectief centraal staat. In de toepassingsopdrachten wordt de stof ook vaak vanuit andere, voor leerlingen vaak boeiendere perspectieven benaderd (bijvoorbeeld medisch, vergelijkend of technologisch perspectief). De leerlingen moeten echter veelal eerst door de verplichte stof heen voordat ze toekomen aan de interessantere toepassingsopdrachten. Door nu een toepassingsopdracht uit het boek naar voren te halen kun je hiermee een interessante context en vraag oproepen aan de hand waarvan leerlingen meer gemotiveerd de betreffende leerstof kunnen gaan bestuderen. ♣ Na behandeling van spieren en skelet zijn een aantal aardige opdrachten op genomen over blessures. Leerlingen moeten bijvoorbeeld uitzoeken wat er precies aan de hand is bij een voetbalknie. In plaats daarvan zou je de lessen over spieren en skelet ook kunnen starten met de voetbalknie. Leerlingen zoeken vervolgens zelf op in het boek wat er dan misgaat (medisch perspectief). Ze leren zo dat er spieren, pezen en kraakbeen bij betrokken is. 45 ♣ Na behandeling van bouw&werking van ogen volgen er in het boek enkele opdrachten over scherp en onscherp zien en hoe je dit met een bril kan corrigeren. Je kan ook heel goed met een dergelijke opdracht beginnen. Leerlingen doen dan eerst enkele oogtestjes en proberen te verklaren waarom ze al dan niet scherp zien en proberen te voorspellen wat voor soort bril je dan nodig hebt (technologisch perspectief). Vervolgens zoeken ze het goede antwoord op in het boek, of doen zelf een experimentje waarin ze hun voorspelling testen. Zelfs toepassingsopdrachten die op zichzelf minder motiverend zijn, kunnen leerlingen vaak toch motiveren voor de stof als ze voorafgaand aan de behandeling van de stof worden aangeboden. Ze hebben dan immers een vraag waar ze het antwoord nog niet van weten en kunnen gericht(-er) op zoek naar een antwoord. Zo kan op een heel eenvoudige manier van antwoordgestuurd leerproces een activerend vraaggestuurd leerproces wordt gemaakt. ♣ In een biologieboek wordt na de behandeling van werking van hart en bloedsomloop leerlingen gevraagd om met kleuren in een schematische tekening aan te geven hoe het bloed stroomt. Je kan nu eenvoudigweg deze vraag leerlingen stellen voordat ze deze tekst gaan lezen. De leerlingen hebben dan een vraag waar ze het antwoord nog niet op weten. Perspectievenassociatie Het is natuurlijk ook mogelijk om zelf motiverende contexten en bijbehorende vragen te creëren waardoor het lesdoel een vraag wordt voor de leerlingen. De sleutelvragen behorende bij de perspectieven zijn heel geschikt om dergelijke contexten en bijbehorende vragen op te roepen (zie bijlage 1 en 4). Je neemt daartoe het onderwerp in gedachten waarover je les wilt gaan geven en je associeert kort (5 a 10 minuten is vaak al voldoende) op elk van de sleutelvragen. De associaties kunnen vragen of deelthema’s zijn. Associëren op het onderwerp de huid met behulp van sleutelvragen Perspectief Vragen/deelthema’s over de huid Vergelijkend Wat is het verschil tussen krokodillenhuid en onze huid? Functioneel Hebben puistjes ook een functie? Waarom hebben we kippenvel? Bouw&werking Waar zit pigment eigenlijk? Oorzakelijk Waardoor gaan je haren overeind staan? Ontwikkeling Is de huid van een bejaarde en een baby even oud? Omgeving Waarom krijg je rimpelige huid als je lang in het water zit? Evolutionair Waarom zijn we nu niet meer behaard? Zorg Werken huidverzorgingsproducten wel echt? 46 Medisch Technologisch Ethisch Persoonlijk Brandwonden Tatoeages, piercings . Hoe voorkom je discriminatie op huidskleur? Waarom versier je je huid? Vervolgens ga je na welk van de associaties een geschikte motiverende context en vraag oplevert voor de behandeling van de geselecteerde leerstof. ♣ Een docent wil de lagen van de huid behandelen. Hij associeert op de het onderwerp de huid en besluit dat tatoeage een aardige ingang is voor leerlingen om lagen van de huid aan de orde te stellen. Hij komt zo tot de volgende lesopzet. Motiveren Vraag Antwoord geven Toepassen ♣ Plaatje van getatoeëerde mensen Hoe diep moet je eigenlijk de naald steken voor een goede tatoeage? Leerlingen proberen bovengenoemde vraag te beantwoorden door tekst uit schoolboek over lagen van de huid te bestuderen. Bespreek de volgende stelling met je buurman/vrouw: de huid van een baby is even oud als die van een bejaarde Een andere docent wil dezelfde lagen van de huid behandelen, maar denkt bij vergelijkend perspectief in eerste instantie aan een stukje plastic. Zij vermoedt dat leerlingen in eerste instantie de huid ook beschouwen als een eenvoudig stukje plastic. Ze wil nu de leerlingen laten ontdekken dat de huid veel complexer in elkaar zit. Motiveren Het is groot, waterdicht, het groeit mee, heeft gevoel, is ademend, isolerend en sexy. Leerlingen moeten raden wat het is: de huid Vraag De huid heeft dus heel bijzonder eigenschappen. Dat wordt duidelijk wanneer je het vergelijkt met een stukje plastic. Stel we zouden een huid hebben van een plastic. Wat zijn dan de nadelen hoe zou je dat moeten aanpassen om een huid te krijgen zoals wij? Leerlingen gaan in een onderwijsleergesprek met de docent telkens na wat het nadeel is van een plastic huid en bedenken hoe je dat eenvoudig zou kunnen veranderen om het meer op onze huid te laten lijken, vervolgens bedenken ze weer een nieuw nadeel. Bijvoorbeeld nadeel van plastic is dat het Antwoord geven 47 Toepassen kapot kan gaan. Er moet dus een laag onder zitten waar weer nieuwe ‘huid’ wordt aangemaakt. Ander nadeel is dat het nogal snel gaat zweten. Er moeten dus een soort gaatjes inzitten zodat je het vocht kan doorlaten etc. Daarna volgen enkele toepassingopdrachten uit het boek. Samengevat: het veranderen van de lesvolgorde (vragen -> behandeling stof) of volgorde van vragen (toepassingsgericht -> meer reproductieve vragen) vergroot de nieuwsgierigheid en daarmee motivatie van leerlingen. Zie essay 20 voor een uitbreiding van een dergelijke aanpak. 48 16 De docent als verloskundige I: de kunst van het vragen stellen Socrates heeft de docent eens verleken met een verloskundige. Door het stellen van goede vragen kunnen bij leerlingen inzichten geboren worden. In het onderstaande onderwijsleergesprek ontdekken leerlingen aan de hand van vragen van de docent de bouw en werking van het hart. ♣ D: Ons bloed vervoert stoffen die we nodig hebben. Het brengt namelijk zuurstof en voedingstoffen overal in ons lichaam, armen, benen, hersenen enzovoort. Bovendien haalt het afvalstoffen op zodat we ons zelf niet vergiftigen. Bloed kan alleen zijn werk doen als het wordt rondgepompt in onze bloedvaten. Ons hart zorgt daarvoor. Daarbij verzet het enorm veel werk. Terwijl jullie zitten te luisteren werkt je hart twee keer zo hard als je beenspieren als je sprint. Als je je hele leven lang vrijwel niets zou doen dan zou je hart tenminste 12.000.0000.0000 keer je bloed rondpompen dat is zo'n 20 miljoen emmers bloed. Dat zijn 80 (!) grote zwembaden vol met bloed. Stel je eens voor dat je 80 zwembaden met bloed zou moeten leegscheppen met een klein plastic bekertje, want zo groot is je hart ongeveer. Je hart gaat met dit alles rustig door terwijl jij kan doen wat je wilt. D: Hoe doet ons hart dat eigenlijk? Deze vraag gaan we proberen te beantwoorden. Hoe pompt het hart bloed door onze bloedvaten? Ik ben op zoek naar een zo simpel mogelijk hart. Tasja: Gewoon iets dat zo doet [ze knijpt haar hand open en dicht] D: Heel goed, ja gewoon een stuk van ons bloedvat dat goed gespierd is en dan kan samenknijpen. Het nadeel van een dergelijke aanpak is echter dat het bloed dan op twee kanten kan opstromen. Hoe kunnen we er nu voor zorgen dat zo'n pompje het bloed maar een kant op pompt? 49 Jos: D: Eric D: Eric: Joris: D: Joris: D: Lisa: D: Soort schuifdeuren maken zoals bij de supermarkt die maar aan één kant opgaan. Dat is een goed idee maar kan het eenvoudiger zonder elektriciteit? Ja gewoon klapdeurtjes die maar naar een kant kunnen scharnieren. Inderdaad in ons hart zitten kleppen die werken als een soort klapdeurtjes die maar aan een kant open kunnen Maar ook zo'n pompje met klepjes heeft nog een nadeel, dit wordt duidelijk wanneer je nagaat waar het allemaal bloed naar toe moet pompen. Het bloed moet niet alleen naar alle delen van het lichaam om zuurstof en voedingstoffen te brengen en afvalstoffen op te halen. Het bloed moet ook naar de longen om weer zuurstof op te halen. Dat lukt niet met ons pompje. Dit pompje heeft onvoldoende kracht om het bloed eerst door hele lichaam en dan nog naar de longen te pompen. Hoe kunnen we dat oplossen? Een pompje erbij zetten. Nee, dat kan niet want dan krijg je files. Hoezo? Nou, als de pompjes niet precies gelijk lopen is het bloed van het ene pompje al weer terug terwijl het andere nog niet weg is. Dat is heel slim. We hebben zoals Eric zegt inderdaad twee pompjes maar zoals Joris al aangeeft moet dat wel filevorming worden voorkomen. Het ritme waarmee de pompjes samenknijpen is precies op elkaar afgestemd zodat er geen files of gaten ontstaan. We hebben dus twee pompjes, we noemen dit de linker en de rechter harthelft. Het ene pompje pompt zuurstofrijk bloed naar je hele lichaam. Een ander pompje pompt zuurstofarm bloed naar de longen waar zuurstof wordt opgehaald. Nu doet er zich er nog een laatste probleem voor. Ook al hebben we in feite een dubbele pomp toch blijft het zo dat het bloed nadat het stoffen heeft afgegeven en opgenomen nog maar heel langzaam stroomt. Als we daar niks aan zouden dan zou het elke keer langer duren voordat het pompje weer gevuld is en er weer nieuw bloed kan worden gepompt. Hoe kan je dat nu oplossen? De bloedvaten moeten gewoon een beetje meehelpen. Door het bloed naar het hart te duwen. Knap bedacht. En dat gebeurt ook een beetje. Ook is het zo dat er in de bloedvaten naar ons hart toe klepjes zitten zodat wordt voorkomen dat het bloed terugstroomt. Maar er is ook nog een andere manier. Elke pompje bestaat uit een zuiggedeelte (boezem) en een persgedeelte (kamer). Het zuiggedeelte zorgt er voor dat bloed dat terug naar het hart moet en nog maar heel langzaam stroomt wordt aangezogen. Vervolgens wordt het aangezogen 50 bloed weer in de persgedeelte (de kamer) gepompt die het dan weer het lichaam rond pompt. Dus ons hart bestaat uit twee pompjes, een linker- en rechterhelft, en ieder pompje bestaat weer uit een zuiggedeelte (boezem) en persgedeelte (kamer). Bedenken van vragen Een onderwijsleergesprek staat of valt met goede vragen van de docent. Maar hoe kom je nu aan deze vragen? In het boek staan immers hoofdzakelijk antwoorden Kennis is echter altijd een antwoord op een vraag. De vraag kun je achterhalen door opnieuw de kennis opnieuw te reconstrueren. De sleutelactiviteiten behorend bij het betreffende perspectief kunnen daarbij helpen. 19 ♣ Het hart opnieuw ontworpen met behulp van sleutelactiviteiten behorend bij bouw&werking perspectief Systeem: Hart Functie: Bloed rondpompen in bloedsomloop Ontwerpprobleem Eenvoudige oplossing Nadeel Hoe kan bloed worden Pompje dat bestaat uit Bloed kan twee kanten rondgepompt? bloedvat dat samenknijpt op stromen Hoe kan worden Aan pompje kleppen Bloed heeft voorkomen dat het bloed toevoegen onvoldoende snelheid twee kanten op stroomt? om zuurstof in longen op te halen en zuurstof weg te brengen naar rest van het lichaam. Hoe kan de snelheid van Twee pompjes er van maken. Bloed stroomt nog bloedstroom worden Een pompje pompt bloed naar steeds te langzaam vergroot? longen het andere pompje terug naar de pompjes, pompt het zuurstofrijk bloed waardoor de pomp naar rest van het lichaam zich maar heel langzaam vult en (=linker en rechter harthelft) daardoor niet snel genoeg kan pompen Hoe kan de Pompjes uitvoeren met een toestroomsnelheid van zuig- en een pers-gedeelte Het het bloed naar de zuiggedeelte zuigt bloed aan pompjes worden en een persgedeelte pompt het vergroot? weer weg (=resp. boezem en kamer) 19 Bijlage 1 en 4. 51 We hebben al eerder laten zien hoe je sleutelactiviteiten behorend bij bouw&werking perspectief kan gebruiken om immuunsysteem en bloedstolling opnieuw te ontwerpen.20 De vragen voor zijn onderwijsleergesprek over het hart heeft de docent bedacht door het hart opnieuw te ontwerpen (zie vorige pagina). Selectie van de vragen Nadat je op deze manier de vragen hebt geformuleerd die aan de kennis ten grondslag liggen moet je nog kiezen welke vragen je in het onderwijsleergesprek aan bod wilt laten komen. Dit hangt natuurlijk af van je doel, maar ook van de beginsituatie van de leerlingen. Als het gaat om behandeling van stof over bouw&werking van biologische systemen (bijna 80% van de stof in biologieboeken en de eindtermen gaat daarover) kan je hierbij de volgende vuistregel hanteren: Start met de functie van het systeem waarvan je verwacht dat leerlingen weten waarom het nodig is dat deze functie wordt vervuld. ♣ Een voorbeeld. Stel je wil een onderwijsleergesprek houden over het hart. De functie van het hart is rondpompen van het bloed. Dat is nodig om alle cellen van bloed worden voorzien. Dat is weer nodig omdat cellen voedingstoffen en zuurstof nodig hebben en afvalstoffen moeten afvoeren. Dat is op zijn beurt weer nodig om energie en bouwstoffen te leveren voor de groei en andere processen. Als leerlingen weten waarom het nodig is dat bloed wordt rondgepompt dan kun je bij deze functie beginnen en wordt dit je eerste vraag: hoe kan je bloed rondpompen? Als je echter verwacht dat dit niet geval is dan begin je een stapje hoger: hoe worden cellen van bloed voorzien? Verwacht je dat ze dat ook niet weten dan zou je eigenlijk nog een stapje hoger moeten instappen: hoe komen we aan energie en bouwstoffen voor de groei? Als je op deze manier je beginvraag hebt bepaald zul je nog moeten nagaan hoe je deze vraag een vraag van leerlingen kan laten worden. We hebben daar in essay 10 en 15 al aandacht aan besteed. In het eerder genoemde voorbeeld van een onderwijsleergesprek over het hart wordt de techniek concretiseren gehanteerd. ♣ Als je zegt dat het hart bloed rondpompt zullen leerlingen niet zo snel de interesse wekken van leerlingen. Als je echter heel concreet maakt hoeveel bloed feitelijk wordt rondgepompt (80! zwembaden in een mensenleven) en/of hoeveel arbeid daar wel niet voor wordt verricht dan zal deze vraag sneller ook een vraag van de leerlingen worden. Ja, hoe doet zo’n hart dat? Als zo je startvraag ook een vraag voor de leerlingen is geworden, kun je nagaan welke vervolgvragen je kan stellen. Daarbij kun je gebruik maken van de vragen 20 Zie essay 11. 52 die je in je eigen reconstructie hebt ontwikkeld. Voor elke vraag kun je inschatten of leerlingen het verwachte antwoorden zouden kunnen bedenken, zo niet dan moet je de vraag bijvoorbeeld opsplitsen deelstappen, of besluiten dat je het antwoord of delen van het antwoord aanbiedt.21 Vraagformulering De manier waarop een vraag wordt geformuleerd bepaalt in belangrijke mate hoeveel verschillende antwoorden kunnen worden gegeven en daarmee de vrijheid die leerlingen krijgen. Stel je wilt leerlingen laten bedenken dat er een soort packmannetjes zijn die bacteriën kunnen opeten, waardoor wij niet ziek van ze kunnen worden. Welke vraag kun je nu stellen zodat ze gestimuleerd worden om dit antwoord te bedenken? We geven hier drie vragen die je zou kunnen stellen met de mogelijke antwoorden die leerlingen zouden kunnen geven. ♣ Vraagformulering in relatie tot verwachte antwoorden Vraag Antwoorden die kunnen geven leerlingen zouden 1. Hoe zorg je ervoor dat je niet ziek riolering, handen wassen, naar de dokter wordt? gaan voor een spuitje, sjaal om doen als het koud is etc. 2. Hoe kan je lichaam er voor zorgen de huid, hoesten en niezen zodat dat je niet wordt van ziekmakende bacteriën weer uit je neus of mond gaan, bacteriën? bacteriën opeten of doodprikken, oppakken en uit je lichaam zetten. 3. Hoe kan je lichaam bacteriën die in bacteriën opeten, of doodprikken, of je bloed zitten onschadelijk maken? oppakken en uit je lichaam zetten. Dit voorbeeld laat zien dat een vraag altijd al veronderstellingen bevat over een mogelijk antwoord. Hoe meer veronderstellingen in de vraag zijn opgenomen hoe minder antwoord mogelijkheden de leerling heeft. In vraag 1 wordt alleen maar gevraagd hoe je er voor kan zorgen dat je niet ziek wordt, in vraag twee wordt dit al toegespitst op je lichaam en op schadelijke bacteriën. Antwoorden als handen wassen, riolering ,sjaal omdoen die op de eerste vraag wel kunnen worden gegeven zullen nu niet meer worden gegeven. In vraag 3 wordt verder gespecificeerd om welke bacteriën het gaat, het gaat om bacteriën die al in je bloed zitten. Antwoorden als de huid, hoesten en niezen die nog een goed antwoord waren op de eerste en tweede vraag zullen nu niet meer worden gegeven. 21 Zie ook essay 48. 53 Als je begint met leerlingen mee te laten denken over een antwoord is het verstandig om de vraagformulering nog redelijk gesloten te houden, zoals bijvoorbeeld bij vraag 3. Er zijn dan minder antwoord mogelijkheden waardoor je gemakkelijker met alternatieve antwoorden van leerlingen kunt omgaan. Ook is het verstandig deze vorm uit te proberen bij onderwerpen waar je redelijk wat van af weet. Je bent dan beter in staat om antwoord mogelijkheden van leerlingen te voorspellen en kunt dan ook gemakkelijker reageren op afwijkende antwoorden. Als je vaker op deze manier voor een bepaald onderwerp hebt gewerkt, raak je steeds beter op de hoogte van mogelijke antwoorden van leerlingen en kun je geleidelijk aan je vragen opener gaan formuleren. Wat doe je met vragen van leerlingen? Wie vragen stelt kan ook vragen terug verwachten. Dat is natuurlijk ook het leuke van een onderwijsleergesprek. Leerlingen worden aan het denken worden gezet en gaan zelf ook vragen stellen. Sommige vragen zijn voor iedereen in de klas interessant en passen ook helemaal in de rode draad van het onderwijsleergesprek. In dat geval kun je zelf de vragen beantwoorden of de vraag doorspelen naar andere leerlingen. Het komt echter ook vaak voor dat er vragen worden gesteld die afleiden van de hoofdlijn en/of maar door een paar leerlingen interessant worden gevonden. Nu is dat natuurlijk niet erg als je daar af en toe op ingaat maar als je er elke keer op ingaat dan raken leerlingen de hoofdlijn helemaal kwijt, of haken ze af omdat ze het niet interessant vinden om te luisteren naar vragen van anderen. Je kan dan verschillende dingen doen, waarbij het altijd van belang is dat je de inzet van de vragensteller erkent, zodat deze niet ontmoedigd wordt in de toekomst nieuwe vragen te stellen. Je kunt zeggen dat je de vraag meeneemt voor de volgende les(-sen). Eventueel kun je de vraag dan ook door een leerling zelf laten uitzoeken. Je kunt de vragen opschrijven op het bord en leerlingen er na het onderwijsleergesprek leerlingen individueel of in groepjes aan laten werken. Je kunt heel specifieke vragen van één of enkele leerlingen beantwoorden als ze individueel aan het werken zijn. Samengevat: door het stellen van goede vragen kunnen bij leerlingen inzichten geboren worden. Bij het verzinnen van goede vragen bij je voorbereiding, probeer je die vragen te stellen waardoor de opnieuw gereconstrueerd wordt. De sleutelactiviteiten kunnen daarbij helpen (bijlage 1 en 4) De vraag is gesteld en dan? Hoe begeleid je leerlingen bij het antwoord? 54 17 De docent als verloskundige II: begeleiden bij bedenken van een antwoord Nadat de docent de vraag heeft gesteld is het de beurt aan de leerlingen. Nu kan je leerlingen veel of weinig vrijheid geven bij het bedenken van een antwoord. Hieronder worden 6 opties gegeven waarbij de vrijheid van leerlingen geleidelijk afneemt: 1. extra tijd geven 2. vraag doorspelen naar andere leerling(-en) 3. strategische hint geven 4. inhoudelijke hint geven 5. uit antwoordmogelijkheden laten kiezen 6. het antwoord zelf geven. De meeste opties zullen voor zichzelf spreken behalve waarschijnlijk optie 3: strategisch hints geven. De sleutelactiviteiten behorende bij perspectieven bevatten dergelijke strategische aanwijzingen hoe je een vraag van een bepaald type kan oplossen (bijlage 1 en 4). Wanneer leerlingen bijvoorbeeld een antwoord moeten zoeken voor de wijze waarop een bepaalde functie wordt vervuld kun je hen helpen door de volgende aanwijzingen: - aangeven dat ze moeten zoeken naar een zo eenvoudig mogelijk antwoord, - dat ze kunnen nagaan hoe deze oplossing feitelijk kan worden gerealiseerd - dat ze kunnen nagaan wat de nadelen zijn van de bedachte oplossing. Hoeveel vrijheid je de leerlingen geeft bij het bedenken van antwoord, hangt van verschillende factoren af : ingeschatte voorkennis van de leerlingen, beschikbare tijd, je eigen vakinhoudelijke kennis en de sfeer in de klas. Creativiteit van leerlingen stimuleren. Leerlingen zijn gewend om vragen te beantwoorden, meestal vragen waarvan ze grote delen van het antwoord al kennen (toepassingsvragen). Veel leerlingen 55 achten zichzelf niet in staat om echt iets nieuws te bedenken. Ze kunnen schroom hebben om speculatieve antwoorden te bedenken en zijn ook niet gewend om antwoorden vervolgens weer kritisch te toetsen. Je zal leerlingen daarbij moeten helpen. We laten eerst een fragment zien waarin een docent dit doet en zullen aan de hand van dit fragment kort de maatregelen bespreken die je als docent kan nemen. D: D: Ans: D: Ans: D: Ans: D: Eric: D: Jos: D: D: D: Hoe kan je lichaam bacteriën die in je bloed zitten onschadelijk maken? [geen reactie] Hoe zou je dat nu zelf aanpakken als je zo'n bacterie onschadelijk zou moeten maken? Zou je hem afbranden of misschien doorboren met iets. Ik zou het met een wielklem doen Een wielklem. Nou ik ben benieuwd, leg uit. Ja zo'n ding had mijn vader laatst aan zijn auto zitten. Tsjonge. En hoe werkt dat bij een bacterie? Nou dat is gewoon een soort klemmetje wat de bacterie aan zijn staart vasthoudt zodat hij geen kant meer op kan. Dat is een heel origineel idee, we noteren het even op het bord. We gaan nu eerst nog andere oplossingen verzamelen en kijken dan welke we de beste vinden. Zijn er nog andere oplossingen bedacht? Ik zou hem gewoon lekprikken Lekprikken, ook een mooie [doc. schrijft hem erbij]. Nog een? Je kunt hem ook gewoon opvreten dan ben je er ook meteen vanaf. Ja inderdaad. Zo nu hebben we drie oplossingen: wielklem die bacterie bij de staart grijpt. Een prikker die hem lek prikt. En een soort happertje die hem opvreet. Dat is een mooie oogst. Om nu te bepalen wat de beste oplossing is gaan wil ik jullie vragen van iedere oplossing een nadeel te bedenken en dat op je blaadje te schrijven. Daarna ga we kijken welke oplossing de minste nadelen heeft, of het minst erge nadeel en dat is dan de beste [Leerlingen schrijven nadelen op een papiertje] Oke. De nadelen, Wout wat had jij? Wout: Ik had van de wielklem dat de bacterie dan in je lichaam blijft en misschien nog steeds schadelijk kan zijn. Doorprikken weet ik niet of dat goed is. Is wat er in de bacterie zit niet giftig voor ons? Dan is ie dus wel dood maar nog steeds gevaarlijk. Opvreten vond ik dus de beste alleen dat heeft ook een nadeel je kan ook dingen van jezelf opvreten. Knap bedacht Wout [noteert de nadelen bij iedere oplossing]. Zij er die nog andere nadelen hebben bedacht. 56 Liz: Ja, dat nadeel dat Wout had bij opvreter dat is geldt ook voor de andere oplossingen D: Inderdaad. Die schrijven we erbij. Alice: Ik had eigenlijk geen ander nadeel, maar wel een oplossing voor de wielklem. Als je de bacterie nu gewoon bij de staart pakt en uit het lichaam gooit. Jan: Nou dan vind ik opvreten toch beter omdat je anders wel heel veel wielklemmen nodig hebt die dan een voor een alle bacteriën naar buiten moeten brengen, dat duurt hartstikke lang hoor. D: Wie is het met Jan eens, dat de opvreter de beste is. Iedereen? Nou zo'n ding hebben we ook echt in ons lichaam. Het is een witte bloedcel die als een soort packmannetjes bacteriën kan opvreten. Alleen jullie hebben heel scherp gezien dat die witte bloedcel alleen bacteriën moet vreten en niet dingen van ons eigen lichaam. Hoe zou hij dat verschil kunnen maken? Je kan leerlingen stimuleren creatieve oplossingen te bedenken door eerste zelf enkele voorbeelden hiervan te geven (i.c. afbranden en doorboren) en creatieve antwoorden van leerlingen ook serieus te nemen. Ze merken dan dat alles is toegestaan. Bovendien wordt zo duidelijk dat je niet op zoek bent naar eerder opgedane boekenkennis maar naar oplossingen voor het gestelde probleem. Als een leerling bijvoorbeeld antistoffen roept omdat hij daar ooit iets over heeft gehoord, dan kun je doorvragen naar hoe je met antistoffen het betreffende probleem kan oplossen. Als de leerling dat kan uitleggen is het prima, anders vraag je de leerlingen om zelf een oplossing te bedenken. Antwoorden serieus nemen De bereidheid van leerlingen om antwoorden te bedenken staat of valt met de bereidheid van de docent om het antwoord serieus te nemen. Serieus nemen betekent dat de antwoorden op grond van argumenten worden geaccepteerd of weerlegd. Als een docent regelmatig antwoorden van leerlingen eenvoudigweg als foutief bestempeld zonder uitleg van redenen waarom het fout is heeft dit een aantal gevolgen. Ten eerste zal de leerling zich niet erkend voelen en na verloop van tijd geen creatieve antwoorden meer proberen te bedenken. Ten tweede wordt zo bij de leerling een dogmatische houding bevordert. Een houding waarin redenen er niet toe doen en waar je gewoon moet leren wat je wordt verteld. Bij vraaggestuurd leren willen echter juist een kritische houding stimuleren. Een houding waarin antwoorden op grond van argumenten worden geaccepteerd of weerlegd. Het type argument waarmee een antwoord kan worden geaccepteerd of weerlegd is afhankelijk van het perspectief van waaruit wordt gewerkt. In een 57 ethische discussie spelen een ander soort argumenten een rol als bij een onderzoek naar de bouw&werking van witte bloedcellen.22 Het hoeft niet altijd klassikaal We besluiten deze bespreking met een opmerking over de groeperingsvorm waarin de docent leerlingen antwoorden kan laat bedenken. Er zijn drie mogelijkheden: er kan individueel, in groepjes of klassikaal aan een vraag worden gewerkt. De drie groeperingsvormen. Groepering Omschrijving Individueel Leerlingen werken alleen. Groep Leerlingen werken samen. Klassikaal Alle leerlingen van de klas krijgen gelijktijdig onderwijs. Voor het behandelen van relatief gesloten vragen is de klassikale vorm goed geschikt. Als er echter door leerlingen voor een langere tijd gewerkt moet gaan worden aan meer open vragen dan is de individuele of groepsgewijze aanpak meer geschikt. Ook een combinatie van groeperingsvormen kan dan goed werken, zoals bij de werkvorm DDU. Bij denken-delen-uitwisselen stelt de docent klassikaal de vraag, leerlingen krijgen vervolgens kort de tijd om individueel een antwoord te bedenken (zodat iedereen er over heeft nagedacht), daarna worden de antwoorden van leerlingen in kleine groepjes verder ontwikkeld, en tenslotte worden de groepsantwoorden klassikaal geïnventariseerd en onder leiding van de docent geëvalueerd. Deze aanpak zorgt er niet alleen voor dat leerlingen actief betrokken zijn bij het beantwoorden van de vraag. Bovendien wordt op deze manier het aantal mogelijke antwoorden al gereduceerd, doordat leerlingen in hun groepje de antwoorden al kritisch hebben getoetst. Hierdoor is gemakkelijker voor de docent om de over gebleven antwoorden klassikaal te evalueren. De docent krijgt zo ook beter inzicht in het denkproces bij leerlingen doordat hij tijdens de groepsbesprekingen langs kan lopen. Samengevat:voor het begeleiden van het antwoord zijn erin dit essay verschillende opties genoemd. Ze verschillen in vrijheidsgraden. 22 Zie bijlage 1 voor overzicht en de essays onder het kopje ‘denkgereedschap nader uitgewerkt. 58 18 Denk-en doe-opdrachten maken Als docent denk en doe je veel in een les. Veel van deze denk- en doe activiteiten kunnen leerlingen (gedeeltelijk) overnemen. Hierdoor worden ze gestimuleerd om dieper na te denken over de stof. ♣ Docentgestuurd. De docent: - legt uit - legt een verband - stelt vragen - vat samen - maakt toetsvragen Leerlinggestuurd. Leerlingen: - leggen elkaar de stof uit - leggen zelf verbanden - stellen zelf vragen - vatten zelf de stof samen - maken zelf toetsvragen Als je leerlingen meer wilt stimuleren om zelfstandig na te denken dan is het nuttig om eens op te schrijven welke activiteiten je eigenlijk allemaal zelf onderneemt tijdens de voorbereiding en uitvoering van de les. Welke van deze activiteiten kan je leerlingen (geleidelijk) laten overnemen? De in het voorbeeld genoemde activiteiten zijn vrij algemeen. Met behulp van de sleutelactiviteiten behorend bij het betreffende perspectief kunnen deze activiteiten nader worden ingevuld. ♣ Bekijk met het medisch perspectief uit bijlage 1 bij de hand het volgende voorbeeld. De docent geeft uitleg over astma. De klachten worden besproken (sleutelactiviteit 1). Er wordt gesproken over de wijze waarop deze klachten worden veroorzaakt (sl 3) en hoe je het kan behandelen (sl 4). Elk van deze sleutelactiviteiten kunnen ook worden overgenomen door de leerlingen. Ze kunnen nagaan wat de klachten zijn behorend bij astma (sl 1). Ze kunnen de oorzaken hiervan opzoeken of proberen te bedenken (sl 3) en ze kunnen een behandelingsplan opstellen (sl 4) 59 Sleutelactiviteiten kunnen meer docentgestuurd of meer leerlinggestuurd worden uitgevoerd. Dit zorgt voor een enorme variatie aan activiteiten die je leerlingen kan laten uitvoeren.23 Maar er zijn nog veel meer varianten mogelijk. De feitelijke denk/doe-opdracht die leerlingen krijgen wordt namelijk niet alleen bepaald door sleutelactiviteit en wijze van sturing maar ook door het gehanteerde leermateriaal en de gekozen groeperingsvorm. Opdracht = sleutelactiviteit(-en) + sturing + leermateriaal + groepering We zullen hier nu eerst kort de keuzemogelijkheden van leermateriaal en groeperingsvorm bespreken. Leerlingen leren altijd aan de hand van iets. Dit iets noemen we het leermateriaal. We onderscheiden hier vier typen. Leermateriaal 'Echt' materiaal Afbeeldingen Modellen Beschrijvingen Spelvormen Omschrijving Er wordt gewerkt met levend of dood biologisch 'materiaal', binnen of buiten de klas, inclusief het eigen lichaam. Er wordt gewerkt met statische of bewegende realistische beelden van het desbetreffende onderwerp zoals foto's, dia's, film, video etc. Er wordt gewerkt met vereenvoudigde weergave van de werkelijkheid in vorm van statische of bewegende tweedimensionale of driedimensionale modellen van divers materiaal. Zoals bijvoorbeeld schema's, torso's, animaties, zelfgebouwde of zelf uitgebeelde modellen etc. Er wordt gewerkt met mondelinge of schriftelijke beschrijvingen zoals presentaties, schoolboekteksten, artikelen, verhalen, interviews, begrippennetwerken etc. Er wordt gewerkt met diverse spelvormen zoals quiz, kwartetten, puzzels, raadspellen, bordspellen, rollenspelen etc. De eerste vier typen leermateriaal kunnen worden geordend van concreet naar abstract. Het meest concreet is het echte materiaal zelf. Leerlingen kunnen dit met al hun zintuigen waarnemen. Een stapje abstracter zijn realistische afbeeldingen Nog een stap abstracter zijn modellen waarin de werkelijkheid doelbewust 23 Zie ook essay 12. 60 eenvoudiger is weergegeven. Het meest abstract en ook meest gebruikt in het onderwijs zijn geschreven of gesproken teksten (beschrijvingen). Leermateriaal 'Echt' materiaal Afbeeldingen Modellen Beschrijvingen Spelvormen Voorbeelden van leermateriaal voor les over de huid Leerlingen onderzoeken hun eigen huid van hun arm. Leerlingen krijgen een foto van een hand met een brandwond. Er staat in het boek een schema van de drie lagen waaruit de huid is opgebouwd De leerkracht schrijft twee functies van de huid op het bord De leerkracht heeft een kruiswoordpuzzel gemaakt met begrippen die te maken hebben met de vorige les over de huid. Hoe je een onderwerp behandelt is niet alleen afhankelijk van het gekozen leermateriaal maar ook van de wijze waarop de leerlingen zijn gegroepeerd. De mogelijke groeperingsvormen en omschrijving staan hieronder24. Groepering Individueel Groep Klassikaal Omschrijving Leerlingen werken alleen. Leerlingen werken samen. Alle leerlingen van de klas krijgen gelijktijdig onderwijs. Samengevat: de vier componenten voor het maken van een opdracht zijn: sleutelactiviteit, sturing, leermateriaal en groepering. Door specifieke selectie en combinatie van deze componenten kan een bijna eindeloze variatie aan denk- en doe-opdrachten worden samengesteld. Op de volgende bladzijde staan enkele denk- en doe-opdrachten over de huid en adviezen over andere bronnen van opdrachten. 24 Voor toelichting zie blz 58. 61 Enkele opdrachten voor behandeling van de huid Docent leidt discussie in de klas over de vraag: vanaf welke leeftijd je zelf mag bepalen of je een tatoeage neemt. Leerlingen doen een proefje met de huid, waarbij de ene hand in warm en de andere in koud water steken. Leerlingen bouwen zelf een kunsthuid. Ze nemen hiervoor materiaal van thuis mee (papier, plastic, bladeren etc.). Ze testen of de huid aan de eerder bedachte functies voldoet. Perspectief + nr. Leermateriaal sleutelactiviteiten Ethisch (sl 1t/m5) Spelvorm Groepering Bouw&Werking: (sl 1t/m3 Echt materiaal Individueel Technologisch (sl 1 t/m 6) Model Groep Klassikaal Een onuitputtelijke bron van denk- en doe-opdrachten: Je hoeft natuurlijk niet alle denk- en doe-opdrachten zelf te bedenken. Er is al veel bedacht waar je gebruik van kan maken. Je kan bijvoorbeeld op leuke ideeën komen door ook eens andere schoolboeken te raadplegen. Daarnaast is het internet een bijna onuitputtelijke bron voor lesideeën. Probleem is dat het vaak lastig is om lessen te vinden. Bestaande Nederlandstalige en buitenlandse portals bevatten vaak een beperkte collectie lessen. Er zijn wel veel buitenlandse portals die een grotere collectie lessen omvatten. De beste resultaten worden vaak toch bereikt door gewoon te googlen. Je moet dan wel de juiste zoektermen in typen. Je kan voor elk denkbaar onderwerp in de biologie honderden lessen vinden als je de volgende zoekcombinatie gebruikt: lesson plan gevolgd door het Engelstalige onderwerp voor je les. Bijvoorbeeld: lesson plan genetics; lesson plan human heart etc. Je kunt dan uiteraard je zoekprofiel nog nader specificeren bijvoorbeeld: lesson plan genetics games. Uiteraard zijn niet alle hits die je krijgt bruikbaar maar door er enkele snel te scannen kom je vaak wel op leuke ideeën.25 25 Meer ideeën via ‘Bronnen voor nader lezen’ 62 19 Van stampen naar vraaggestuurd bestuderen van teksten Leerlingen krijgen vaak de opdracht zelf stukken te lezen uit een methode of andere informatiebronnen zoals een artikel, internet etc. Veel docenten vinden dat leerlingen deze teksten vaak oppervlakkig bestuderen. Hieronder tref je een tekstfragment aan uit een schoolboek en de wijze waarop een leerling (Arjen) deze tekst bestudeert. ♣ Tekstfragment uit een schoolboek Het hart heeft een linker- en een rechterhelft. Elke helft bestaat uit een boezem en een kamer. Tussen de boezems en de kamer zit een klep. Dat is een soort deurtje dat maar naar een kant open kan. Daardoor stroomt het bloed van de boezem naar de kamer en niet andersom, eenrichtingsverkeer dus. Het bloed wordt door de linkerkamer in een grote buist gepompt dat is de aorta, de lichaamsslagader. Die vertakt zich in een grote slagaders, de hoofdkanalen voor het bloed. Zij voeren het bloed naar de lichaamsdelen, zoals armen, benen, hersenen en noem maar op. Hier vertakken de slagaders zich in steeds kleinere slagadertjes. Zo worden zuurstof en voedingsstoffen op ieder plekje in het je lichaam afgeleverd. Met afvalstoffen en zonder zuurstof en voedingsstoffen gaat het bloed terug naar het hart. We noemen de buizen nu geen slagaders meer maar anders. Eerst zijn ze heel klein maar ze komen bij elkaar en worden breder. Het bloed komt via de aders in de rechterboezem van het hart terug. Vanuit de rechterkamer wordt het bloed vervolgens naar de longen gepompt. Met zuurstof komt het bloed dan terug in de linkerboezem van het hart. Op de plaats waar we begonnen waren. Het bloed stroomt dus van een rondje. We noemen dat rondgaan van het bloed de bloedsomloop. [bij deze tekst hoort een plaatje van hart en bloedsomloop] 63 ♣ Arjen bestudeert de tekst over het hart Arjen gaat als volgt te werk. Hij begint gewoon te lezen bij het begin maar is na een paar regels de draad kwijt. "Boezem en kamer ’Wat zijn dat voor dingen?" Hij begint weer overnieuw. Dan ziet hij in het plaatje de termen staan en begrijpt nu, waar boezem en kamer ze zich bevinden in het hart. "Dan zit daar nog een klep staat hier, maar die staat niet in een plaatje. Daar zitten wel van die frubbeltjes maar dat lijkt me geen klep. Bovendien zitten er daar meer van ook bij dat bloedvat zit zo'n deurtje. Van de linkerkamer gaat het dus naar zo'n grote buis. Maar dat is toch helemaal niet links. Dat is rechts". Dan leest hij toch maar verder. "O dus het maakt een rondje dat bloed”. Je ziet dat Arjen de tekst gewoon van voor naar achter doorneemt. Hij probeert daarbij te onthouden en te begrijpen wat er staat. Dit is lastig omdat hij onvoldoende een beeld van het geheel heeft als hij aan de tekst begint, bovendien heeft hij onvoldoende relevante voorkennis geactiveerd. Hij kan daardoor ook veel termen in de tekst niet goed plaatsen. Het gevolg van deze manier van bestuderen is veelal dat leerlingen pas na heel veel herhalen de tekst wel kunnen reproduceren maar er verder niet veel meer mee kunnen. Vraaggestuurd teksten bestuderen Leerlingen kunnen teksten gemotiveerder, diepgaander en doelgerichter bestuderen op de volgende manier. Ze stellen zichzelf vragen over de tekst en proberen deze te beantwoorden, voordat ze de tekst in detail bestuderen. Dit idee is niet nieuw. In 1946(!) nam Robinson het stellen van vragen al op als tweede stap in zijn strategie voor het bestuderen van teksten, de SQ3R: Survey (overzicht), Question (vragen), Read (lezen), Recite (herhalen) en Review (samenvatten). In de meeste huidige lees/studiestrategieën herkennen we de vijf stappen van Robinson. Als je leerlingen observeert bij het bestuderen van een tekst blijken de meeste de laatste drie stappen van Robinson redelijk spontaan uit te voeren. De eerste twee stappen worden vaak door leerlingen overgeslagen. Ze oriënteren zich nauwelijks en beginnen veelal meteen de tekst van voor tot achter door te lezen. Het lijkt ook de kortste weg om gewoon met de tekst te beginnen, maar dit is slechts schijn. Een goede oriëntatie vooraf door middel van het stellen van vragen kan juist tijd besparen. We laten hier zien hoe Marlies dezelfde tekst meer vraaggestuurd bestudeert. ♣ Marlies bestudeert vraaggestuurd de tekst over het hart Marlies gaat eerst na waar de tekst over gaat. Ze ziet dat al snel aan de plaatjes die er bij staan en de eerste regels van de tekst. "O het gaat dus over het hart en de bloedvaten". Ze begint nu niet eerst met lezen, maar stelt zich de volgende vraag: Wat is de functie van het hart? "Ja bloed rond 64 sturen door het lichaam. Waarom is dat nodig? Anders ga je dood omdat je geen eten krijgt in je lichaam. Hoe zou dat kunnen? Gewoon iets dat open en dicht gaat zodat het bloed rond wordt gestuurd". Dan gaat Marlies de tekst lezen. Ze leest eerst over linker- en rechterhelft en vraagt zich af :"Het lijken wel twee pompen waarom zou dat zijn, ik dacht dat er maar eentje nodig was". Dan leest ze verder en ziet dat de ene helft die bloed naar het lichaam stuurt, niet alleen voedingsstoffen maar ook zuurstof vervoert. "O ja zuurstof dat moet natuurlijk ook anders stik je, maar dat moet natuurlijk dan worden opgehaald bij je longen" Ze leest weer verder en ziet dat staan "Nu snap ik ook dat er twee pompjes zijn de ene stuurt het naar het bloed met eten en zuurstof naar je lichaam en de ander haalt zuurstof op bij de longen. Maar waar gaan die afvalstoffen naar toe, naar je hart staat hier. Dat lijkt me niet zo goed, moet ik eens aan de juf vragen". We zien dat Marlies in tegenstelling tot Arjen niet de tekst van voor te achter eerst gedetailleerd doorneemt. Ze gaat eerst na waar de tekst over gaat en legt dan als het ware het boek eerst opzij. Ze stelt een paar vragen aan zichzelf: Wat is de functie?, Waarom is dat nodig? Hoe zou dat kunnen? Ze probeert deze vragen eerst zelf te beantwoorden. Hierdoor krijgt ze overzicht over het geheel en activeert ze relevante voorkennis. Daarna gaat ze tekst pas lezen. Ze leest daarbij heel gericht. Ze zoekt dingen op die ze nog niet weet en toetst of het klopt wat ze denkt. Ze gaat dus door haar eigen vragen gestuurd door de tekst heen. Uiteindelijk begrijpt ze daardoor de tekst beter dan Arjen, kan ze er meer mee en vindt ze het ook leuker, ze zoekt immers antwoord op door haar zelf gestelde vragen. Hoe komen leerlingen aan vragen? De moeilijkheid bij deze aanpak zit natuurlijk in het stellen van de vragen. Leerlingen weten vaak niet welke vragen ze moeten stellen voorafgaand aan bestudering van de tekst. Die vragen zijn echter eenvoudig te formuleren als je eerst nagaat vanuit welk perspectief een tekst is geschreven. De sleutelvraag behorend bij het betreffende perspectief biedt dan een eerste ingang, tevens kunnen de sleutelactiviteiten in vraagvorm worden geformuleerd.26 ♣ Marlies heeft gezien dat het hier gaat om een tekst voer bouw&werking van hart. Ze gebruikt dan ook de vragen die hierbij behoren. Wat is de functie van het hart, wat is de functie van deze functie (waarom is dat nodig?) en hoe zou dat eenvoudig kunnen? ♣ Een leerling moet een tekst lezen over reuma. Hij stelt eerst vast dat het hier gaat om een medisch perspectief. Aan de sleutelactiviteiten behorend 26 Bijlage 1 en 4. 65 bij medisch perspectief ontleent hij de volgende vragen: (1) Wat zijn de klachten?; (3) Hoe worden klachten/ziekte veroorzaakt?; (4) Op welke manier kan het worden behandeld?; (5) Wat zijn voor- en nadelen van de behandeling? Deze vragen probeert hij eerst heel kort zelf te beantwoorden voordat hij de tekst gaat bestuderen. Als het gaat om bestudering van het schoolboek zijn er vaak ook nog andere manieren om aan startvragen te komen. Leerlingen kunnen doelstellingen die vaak expliciet zijn geformuleerd in vraagvorm herformuleren of ze kunnen een interessante toepassingsvraag/opdracht uitkiezen en het antwoord op deze vraag in de tekst gaan zoeken. Leren vraaggestuurd teksten te bestuderen Je kan leerlingen helpen wennen aan vraaggestuurd lezen. Formuleer eerst zelf startvragen. Laat leerlingen steeds meer zelf vragen formuleren waarop jij feedback geeft. Belangrijk is dat leerlingen eerst het nut van deze aanpak inzien. Voor hen lijkt het een omweg om eerst vragen te formuleren en na te gaan wat je er al over weet. Ze moeten zelf ontdekken, door te doen, dat dit de moeite waard is. Je kan leerlingen vrij snel het nut er van laten inzien door leerlingen in het begin niet de vragen vooraf te laten stellen maar achteraf. Dus nadat ze de tekst op hun eigen manier hebben bestudeerd. Een heel goede vraag hiervoor voor teksten over bouw&werking perspectief is: Wat is het nadeel als het onderdeel ontbreekt? Ga zelf maar eens na: - Wat is het nadeel als de boezem van het hart zou ontbreken? - Wat is het nadeel als we geen natrium/kalium pomp zouden hebben? - Wat is het nadeel als lus van Henle zou ontbreken? Deze nadeel-vraag kun je vaak alleen goed beantwoorden als je niet alleen de onderdelen kent, maar ook de wijze waarop ze samenwerken, en de omgeving waarin ze functioneren. Leerlingen ontdekken dan vaak snel dat ze de stof nog niet helemaal begrijpen en kunnen dan met specifiekere vragen verder (of opnieuw) lezen. Bestuderen van schema’s Uiteraard werkt de aanpak (vragen stellen vooraf of achteraf) ook bij het bestuderen van schema's over bouw&werking van biologische systemen Het verdient zelfs de voorkeur dat leerlingen zich eerst oriënteren met behulp van vragen op deze schema's voordat ze de bijbehorende tekst gaan bestuderen. Het is namelijk vaak veel eenvoudiger om een overzicht te krijgen over een schema dan over een tekst. Samengevat: vraaggestuurd bestuderen van schema’s en tekst levert leerlingen inzicht en tijd op. Leerlingen passen het alleen toe als ze het als nuttig ervaren. 66 20 Bestaand lesmateriaal aanpassen en nieuwe lessen maken Veel docenten geven hun lessen aan de hand van een biologiemethode. In de methode wordt al een voorstel gedaan hoe je de les over een bepaald onderwerp kan inrichten. Soms past de les die in het schoolboek is uitgewerkt goed bij jezelf en bij je leerlingen. Vaak zal je echter de les op verschillende punten moeten aanpassen om hem geschikt te maken voor je eigen wensen en mogelijkheden. Ik heb een biologiedidactisch model ontwikkeld dat je kan helpen bij het aanpassen van een bestaand lesmateriaal. Dit is een model waarin de verschillende keuzemogelijkheden voor de inrichting van een biologieles bij elkaar staan. Het maakt zo duidelijk welke keuzen de boekenschrijver heeft gemaakt (analyse) en helpt je daarbij zelf te kiezen wat jij eigenlijk wilt (ontwerpen). Het model is opgebouwd uit een aantal componenten die in eerdere essays kort zijn besproken: - leervoorwaarden in essay 8; - leerstof in essay 5 + bijlage 1; - leerproces in essay 6; - leervorm in essay 18; Op de volgende pagina staat een uitwerking van het model in een tabel. 67 Het didactisch model en zijn componenten uitgewerkt. Leervoorwaarden Leerstof Leerproces Leervorm duidelijke doelen aansluitende activiteiten Fasen motiveren vraag stellen antwoord geven toepassen Leermateriaal * echt materiaal afbeeldingen modellen beschrijvingen spelvormen duidelijke procedures adequate evaluatie en feedback Sturing docentgestuurd gedeelde sturing leerlinggestuurd Groeperingsvorm individueel groep klassikaal duidelijke regels Perspectief biologisch vergelijkend oorzakelijk functioneel bouw&werki ng omgeving ontwikkeling evolutionair zorg medisch technologisch ethisch persoonlijk positieve aandacht effectief gebruik van tijd, ruimte en middelen Type specifieke kennis algemene inzichten vaardigheden waarderingen We geven hieronder een voorbeeld. Twee docenten Ton en Marloes gebruiken voor het analyseren en aanpassen van een les over het skelet voor de brugklas. Beide docenten werken met dezelfde biologiemethode. Zij analyseren eerst op welke wijze de biologiemethode in grote lijnen voorstelt dit onderwerp te behandelen.27. Hieronder staat het resultaat van deze analyse. Les over skelet uit het schoolboek Activiteiten Leerstof Leerproces Leervorm De docent vertelt over de bouw en functie van ons skelet bouw&werking functioneel antwoord geven (docentgest.) beschrijving klassikaal Leerlingen moeten nu met bouwplaat skelet nabouwen en van namen voorzien. bouw&werking functioneel toepassen (docentgest.) beschrijving/ model individueel 2727 Zie tabel 14 68 ♣ Ton realiseert zich na analyse dat de les antwoordgestuurd is opgebouwd. Hij wil echter graag een meer vraaggestuurde les geven. Hij de les de les morgen en heeft onvoldoende tijd om veel nieuwe dingen te bedenken. Hij gaat daarom na of hij met minimale aanpassing (i.c. omdraaien van de volgorde waarin de twee hoofdactiviteiten uit het boek worden uitgevoerd)28 toch van deze les een meer vraaggestuurde les kan maken. Verder heeft hij goede ervaringen opgedaan met groepswerk en wil hij dit ook in deze les toepassen. Hij bouwt nu de les uit het schoolboek om tot de volgende vraaggestuurde les. Les van Ton over het skelet Activiteiten Leerstof Leerproces Leervorm De leerkracht stelt leerlingen de bouw&werking vraag stellen beschrijving vraag hoe ons skelet er eigenlijk (docentgestuurd.) (klassikaal) uit ziet. De leerlingen krijgen de bouw&werking antwoord geven beschrijving/ bouwplaat van het skelet en functioneel (leerlinggestuurd) model moeten proberen deze te maken. (groep) Daarna moeten ze in hun boek het antwoord controleren, waar mogelijk veranderen en de namen erbij schrijven. ♣ bouw&werking beschrijving functioneel model (docentgestuurd) beschrijving/ model (groep) Marloes neemt ook de les uit de biologiemethode als vertrekpunt voor haar ontwerp. Met behulp van het biologiedidactisch model komt ze echter tot een heel andere les als Ton. Zij vindt werken met echt materiaal heel belangrijk. Nu wil het toeval dat zij onlangs in het bos enkele uilenballen heeft gevonden en daarmee wil zij iets gaan doen in haar skeletles. Het lesplan van Marloes staat in zijn geheel op de volgende bladzijde. 28 Zie essay 15. 69 Les van Marloes over het skelet Activiteit Leerstof Leerproces Ieder groepje leerlingen krijgt bouw&werking motiveren een krant en twee pincetten, en (gedeelde sturing) een afbeelding van een muizenskelet. Leerlingen krijgen nu de opdracht om uit uilenbal zoveel mogelijk muizenbotjes te halen en daaruit een zo compleet mogelijk muizenskeletje samen te stellen. Groepjes kijken dan bij elkaar hoe ver ze zijn gekomen. Leervorm afbeelding / echt materiaal (groep) De docent verwacht dat er veel vragen zullen komen over uil(lenbal) en de muis(skeletjes). bouw&werking vraag stellen beschrijving functioneel (leerlinggestuurd) (klassikaal) Vragen worden beantwoord door de docent. bouw&werking antwoord geven functioneel (docentgestuurd) Vervolgens moeten de leerlingen het skelet van de mens uit het boek vergelijken met die van de muis en overeenkomsten en verschillen aangeven. vergelijkend toepassen (gedeelde sturing) beschrijving /echt materiaal (klassikaal) beschrijving/ model/echt materiaal (groep) Met het biologiedidactisch model kunnen ook nieuwe lessen mee ontwerpen. Je laat je als docent minder leiden door de biologiemethode. Vaak staat dan alleen het onderwerp vast en soms ook een doel dat moet worden bereikt, in verband met bijvoorbeeld de eindtermen. De rest kan je specifiek voor jouw klas invullen. We onderscheiden een aantal stappen bij het ontwerpen van nieuw lesmateriaal. Deze stappen volgen logisch op elkaar, maar het is niet noodzakelijk om deze stappen ook in deze volgorde uit te voeren. Bovendien zal je in de praktijk sommige stappen meerdere malen moeten doorlopen, waarbij elke keer het product per stap specifieker wordt geformuleerd. Ontwerpen van lessen is namelijk vaak geen lineair maar een spiraalsgewijs proces. We illustreren de aanpak aan de hand van het onderwerp bestuiving 70 1. 2. 3. 4. Associeer op onderwerp m.b.v. perspectieven en leermateriaal Stel doel(-en) en beginsituatie vast Selecteer fasen en bepaal de volgorde Bedenk activiteiten en controleer op leervoorwaarden 1. Associeer op perspectieven en leermateriaal Je kan eerste ideeën ontwikkelen door op het onderwerp te associëren vanuit verschillende perspectieven en leermateriaal. Beide associaties hoeven niet lang te duren (10 minuten in totaal is vaak genoeg ). Het gaat er om dat je zo een indruk krijgt wat er allemaal mogelijk is met het onderwerp. Bovendien helpt het bij het activeren van relevante voorkennis/ervaringen en middelen die je kan gebruiken bij het ontwerpen van je les(-sen). Zie voor uitgewerkt voorbeeld tabel 1. 2. Stel doelen en beginsituatie vast Op basis van deze associaties is het gemakkelijker om doelen voor de les te formuleren. De aard van het doel wordt bepaald door keuzen m.b.t. perspectieven en type (zie dimensie leerstof uit het biologiedidactisch model). Tegen deze achtergrond kan ook worden nagegaan wat leerlingen al kunnen en kennen en waar je dus bij zou moeten aansluiten bij deze les(-sen). Als je verplicht bent bepaalde doelen te realiseren dan kunnen deze ook in deze fase worden geformuleerd. Doelen en beginsituatie hoeven nog niet meteen vast te worden gelegd in deze fase. Vaak leidt nadere invulling van de les nog tot bijstelling van de doelen. 3. Selecteer lesfasen en bepaal de volgorde Je kan nu gaan bepalen welke fasen (motiveren, vragen stellen, antwoord geven, toepassen) je in je les aan de orde wilt stellen en in welke volgorde. Natuurlijk kunnen bepaalde fasen ook meerdere keren terugkeren. Daarmee bepaal je de globale structuur van je les. In ons voorbeeld zijn we uitgegaan van een leerproces waarin leerlingen vraaggestuurd leren vanuit verwondering. 4.. Bedenk activiteiten Vervolgens kun je de geselecteerde lesfasen gaan invullen met lesactiviteiten. De bouwstenen voor het ontwerpen van deze lesactiviteiten kun je ontlenen aan je associatieblad (perspectieven en leermateriaal). Daarnaast kun je nog variëren door groeperingsvorm en sturingsvorm te kiezen. Bij het ontwerpen van lesactiviteiten ontstaan ook vaak nieuwe ideeën die je nog niet eerder hebt geformuleerd op je associatieblad, dat is uiteraard geen probleem. In ons voorbeeld hebben we ter illustratie drie verschillende lesopzetten uitgewerkt voor het onderwerp bestuiving (tabel 2). Ter afsluiting is het zinvol om je lesopzet nog eens te controleren op de leervoorwaarden. 71 Perspectief Mogelijkheden Vergelijkend vergelijk wind- en insectbestuiving welke verschillende diersoorten zorgen eigenlijk voor bestuiving? heeft elke plant zijn eigen bestuiver? Bouw & werking hoe kan een bloem een insect lokken? bouw kroonbladeren/ stamper / meeldraden / stuifmeel hoe vervoert de bij het stuifmeel? kunnen bloemplanten zich ook ongeslachtelijk voortplanten? Functioneel waarom helpt een insect de bloem? wat zijn nadelen van windbestuiving? wat zijn nadelen van insectbestuiving? wat zijn functie van kroonbladeren, stamper, stuifmeel en meeldraden Evolutionair wat was er eerder wind- of insectenbestuiving? Ontwikkeling hoe ontstaat een bloem? Medisch wat kan er misgaan met de bestuiving? tot welke schade leidt dat bijvoorbeeld bij de appeloogst leidt spuiten van appels er bijvoorbeeld toe dat bestuivende insecten het loodje leggen? Technologisch kun je ook met de hand bestuiven, en wanneer wordt dat gedaan? hoe afhankelijk zijn we eigenlijk van insecten ,voor bestuiven van vruchtbomen biologische bestrijding Ethisch mag je eigenlijk wel genetische gemanipuleerde planten in de vrije natuur ‘uitzetten’? Persoonlijk houden bloemen van mensen of toch niet? eigenlijk zitten bloemen toch wel heel ingenieus in elkaar sta eens stil bij het belang van insecten Leermateriaal Mogelijkheden echt materiaal bloemen meenemen en laten raden wat wind- en wat insectenbestuivers zijn. leerlingen zelf bloemen laten meenemen bezoek brengen aan de imker, zit in de buurt afbeeldingen plaatjes van bloemen laten zien en dan laten raden of het wind- of insectenbestuivers zijn plaatjes van orchideeën met heel bijzondere bloemen in film Microkosmos zitten misschien leuke fragmenten model zelf bloem laten nabouwen van papier en karton zelf bloem laten ontwerpen die zoveel mogelijk insecten lokt plastic model van bloem laten zien beschrijvingen informatie over kernleerstof uit het schoolboek stukje (voor-)lezen uit Erik het kleine insecten boek op internet alle mogelijke informatie bloemen en hun aanpassingen spelvormen quiz maken om kennis toe te passen kruiswoordpuzzel over kernleerstof voor de andere leerlingen laten maken 72 73 Tabel 2: Lesopzetten voor het onderwerp bestuiving Lesopzet 1 persoonlijk / functioneel functioneel/ bouw&werking bouw&werking bouw&werking/ vergelijkend Lesopzet 2 vergelijkend functioneel / bouw&werking bouw&werking vergelijkend Lesopzet 3 bouw&werking bouw&werking functioneel vergelijkend Motiveren Reclame tonen: bloemen houden van mensen. Lln. vraag voor leggen of dat wel waar is? Waar houden bloemen echt van? Als lln antwoord niet weten, dan zelf vertellen; van de wind of van bijen (dat hangt af van de bloemen) (gedeelde sturing/ klassikaal) Neem gras en een boterbloem mee. Beweer dat beide planten prachtig in bloei staan. Leerlingen zullen dit van het gras nauwelijks kunnen geloven. Met loupe bekijken ze vervolgens bloemetjes van het gras (gedeelde sturing/ klassikaal) Laat plaatje zien van de bijenorchis Lln. wordt gevraagd waarom deze plant zo op een bij lijkt. Met enige hints komen lln. waarschijnlijk wel op het idee dat dit is om mannetjes bijen aan te trekken. Vraag door waarom ze dat zouden doen? (Bestuiving -> voortplanting orchidee) (gedeelde sturing / klassikaal) Vraag stellen Waarom houden sommige bloemen van wind en andere van bijen? Gemakkelijker: waarom hebben bloemen bijen of de wind nodig? Voor de bestuiving. En waarvoor is dat weer nodig? Voor de voortplanting van de plant. Centrale vraag wordt nu: hoe gaat wind- en insectenbestuiving in zijn werk? (docentgestuurd / klassikaal) Vraag waarom deze planten bloemen hebben? Indien nodig help leerling bij geven antwoord: voor de voortplanting. Vertel vervolgens hoe gras wordt bestoven door de wind. Stel daarna de vraag: hoe zou bestuiving bij bloemen zoals de roos in zijn werk zou gaan? (docentgestuurd/klassikaal) Vertel dat bestuiving ook door de wind kan plaatsvinden. Kondig aan dat dadelijk lln. in duo's 4 plaatjes van bloemen krijgen voorgelegd. Ze moeten dan vier vragen beantwoorden: Welke bloem wordt door wind en welke door insecten bestoven Waaraan kan je dat zien? Wat hebben alle windbloemen gemeen? En wat alle insectenbloemen ? (docentgestuurd / klassikaal) Antwoord geven Klas wordt verdeeld in groepjes. De groepjes krijgen om en om een plant die door de wind- en door insecten worden bestoven. Ze krijgen opdracht met behulp van flora's uit te zoeken: a. wordt bloem door wind of door bijen bestoven? b. hoe gaat bestuiving bij jouw plant in zijn werk? (gedeelde sturing / groep) Lln. ontwerpen in drietallen de ideale bloem om bijen te trekken. Ze tekenen hun bloem en zetten bij elk kenmerk dat ze belangrijk vinden waarom ze het (zo) hebben getekend. vervolgens worden deze ingeleverd. Daarna lezen ze het stukje insectenbestuiving en aanpassingen van bloemen. (leerlinggestuurd / groep) Lln. voeren bovengenoemde opdracht uit en mogen daarbij het schoolboek gebruiken. Hun antwoorden verwerken ze in een zoektabel waarmee je insectenbloemen van windbloemen kunt onderscheiden Daarna worden de planten doorgegeven aan het andere groepje. Zij moeten zonder gids bedenken hoe de plant bestoven wordt en welke onderdelen van de plant daarbij wat doen. Ze controleren antwoord bij groepje waarvan ze de plant kregen (leerlinggestuurd / groep) Op grond van wat ze gelezen hebben verbeteren ze hun 'ideale' bloem. Lln. moeten nu voor de volgende keer met behulp van hun zoektabel een wind- en insectenbloem meenemen. En aangeven waarom ze dat denken. Toepassen (gedeelde sturing / groep) (gedeelde sturing / groep) (gedeelde sturing / individueel) 74 21 Van kookboek practica naar open practica Veel leerlingen vinden practica leuk, maar leren ze er ook wat van? Uit veel onderzoek blijkt dat de waarde van practicum voor begripsontwikkeling beperkt is. Dit komt hoofdzakelijk door de opzet van het practicum. We geven hieronder eerst een voorbeeld. ♣ Bloed stroomt niet vanzelf. Daar is een sterke pomp voor nodig: het hart. Dat uitpompen van het bloed kun je voelen, bijvoorbeeld aan je pols. Maar ook op andere plaatsen. De pompbeweging van het hart noemen we de hartslag. Met je hand op je borst kun je de hartslag horen. Als je hard gelopen hebt klopt je hart sneller. Dan voel je het in je borst bonzen. Er wordt dan extra veel zuurstof naar de spieren vervoerd. Je hebt nodig: een horloge met secondewijzer. Leg twee vingers op de binnenkant van je pols. Kijk op je horloge, tel het aantal polsslagen in 30 seconden. Hoe vaak is dat in een minuut? …………… Maak tien diepe kniebuigingen. Tel direct daarna op dezelfde manier het aantal polsslagen. Mijn polsslag is nu…. ……………….slagen per minuut Wat is het verschil?………………. Hoe komt dat?…………… Reken uit hoe vaak je hart per dag klopt. Vergelijk met het schema op de volgende bladzijde ‘schoolboek’practica met vraaggestuurde practica,. In het schema herken je de lestypen uit essay 6. Je ziet dat de fase ‘antwoord geven’ verder is uitgesplitst. Deze subonderdelen zijn karakteristiek voor onderzoek: 1 Hypothese bedenken en voorspellingen afleiden; experiment bedenken; experiment uitvoeren en resultaten weergeven; interpreteren de resultaten.. 1 Voor meer uitwerking essay 31. 76 Type practica met de voor onderzoek karakteristieke onderdelen Type Motiveren Vraag stellen Antwoord geven hypothese bedenken en voorspellen 1 2 3 4 5 doc. doc. doc. ged./lln doc. doc. ged./lln. ged./lln. doc. ged./lln ged./lln ged./lln experiment experiment interpreteren bedenken uitvoeren van de en resultaten resultaten weergeven doc. ged./lln doc. doc. ged./lln ged./lln ged./lln. ged./lln ged /lln ged./lln. ged./lln ged./lln ged./lln. ged./lln. ged./lln De meeste practica uit methoden voor het biologieonderwijs zijn van type 1. De practica hebben dan hoofdzakelijk een illustratief karakter. Ze illustreren de theorie die eerder is behandeld (zie voorbeeld van het practicum over het hart). Motiveren, vraag stellen en hypothese bedenken wordt vaak overgeslagen. Het experiment is al beschreven. De leerlingen hoeven het alleen nog maar uit te voeren volgens een vast recept. Dergelijk practica worden daarom ook wel kookboek-practica genoemd. Aan een dergelijke opzet kleven twee belangrijke bezwaren. - Leerlingen vaak geen idee waar ze mee bezig zijn en waarom ze dat doen. Ze volgen wel het recept maar omdat ze niet weten op welke vraag ze een antwoord zoeken kunnen ze alleen maar slaafs het recept opvolgen. - Leerlingen weinig ruimte om zelf na te denken over de verschillende aspecten van het practicum. Hun bijdrage blijft vaak beperkt tot interpreteren van de data. Hierdoor leren ze ook niet hoe ze zelfstandig de andere stappen kunnen uitvoeren. Nu is een dergelijk practicum vrij eenvoudig om te buigen tot een practicum waarbij leerlingen wel gemotiveerd en vraaggestuurd leren. De belangrijkste stap is eenvoudigweg de volgorde omdraaien waarin theorie en practicum aan bod komen. In plaats van eerst de theorie te behandelen en dan het practicum te gebruiken als illustratie, kan ook eerst het practicum worden uitgevoerd en daarna pas de theorie worden behandeld. We zullen dit illustreren aan de hand van het zojuist gepresenteerde practicum uit het biologieboek leefwereld. In het volgende voorbeeld zie je hoe je er een vraaggestuurd practicum van kan maken (type 2). 77 ♣ De docent vertelt de leerlingen dat je hart in rust veel harder werkt dan je beenspieren terwijl je sprint (motiveren). Hij kondigt vervolgens aan dat we gaan onderzoeken hoe hard ons hart werkt bij rust en als je veel beweegt (vraag stellen). Hij vertelt dat hij verwacht dat ons hart harder werkt als jezelf ook hard werkt (hypothese). Nu kunnen we niemand opensnijden dus zullen we dat op een andere manier moeten onderzoeken. We gaan kijken hoe hard je hart klopt in rust en na een aantal kniebuigingen. Je kan dat gewoon voelen. Vervolgens laat de docent de leerlingen werken volgens de instructie uit het boek (zie introductie van deze essay). Na het practicum lezen leerlingen de bij behorende theorie Dit voorbeeld laat zien hoe je een antwoordgestuurd practicum (type 1) eenvoudig kan ombuigen naar een vraaggestuurd practicum (type 2). Je kan nu vervolgens stapje voor stapje leerlingen meer vrijheid geven bij de verschillende onderdelen in het leerproces. Je kan beginnen leerlingen mee te laten bedenken wat een mogelijk antwoord op de vraag zou kunnen zijn (hypothese bedenken) en hun een bijdrage laten leveren bij het bedenken van het experiment (type 3). Weer een stap verder is dat leerlingen ook zelf meedenken bij het formuleren van vragen (type 4). Tenslotte kun je leerlingen ook alleen aangeven dat ze het hart gaan onderzoeken en dat ze zelf vraag en onderzoeksaanpak mogen bepalen (type 5). Natuurlijk wordt hierbij de keuzevrijheid altijd beperkt door de beschikbare materialen en hulpmiddelen. Je kan leerlingen bijvoorbeeld laten zien wat ze mogen gebruiken en op grond daarvan zelf laten bepalen welke vragen ze willen onderzoeken en hoe ze dat gaan doen.1 Samengevat:leerlingen leren met betrekking tot de begripsontwikkeling (meer) van practica als ze er meer bij nadenken. Practica kun je per fase leerlinggestuurder opzetten. Zo kan je vrijheidsgraden opbouwen met je leerlingen. 1 Zie essay 32 voor meer voorbeelden. 78 22 Met (mini-)projecten aan de slag Hoe vaak mogen leerlingen bij jou kiezen? En wat?. Het komt nog wel eens voor dat ze mogen kiezen met wie, waar, hoe en wanneer ze opdrachten maken. In de meeste gevallen bepaalt echter de docent wat ze leren. In (mini-)projecten mogen leerlingen zelf (mee-)bepalen wat ze leren. Die vrijheid kan geleidelijk aan worden opgebouwd. Hieronder worden enkele voorbeelden gegeven. We laten ook zien dat een project niet veel tijd hoeft te kosten dit kan ‘5 minuten’1, tot enkele weken omvatten. Vier vrijheidsgraden 1. De docent bepaalt het thema van het project. De leerlingen kunnen kiezen uit een aantal opties. ♣ Leerlingen krijgen les over de voedselweb. Ze mogen zelf kiezen voor welke van de vijf dieren ze een voedselweb gaan opstellen: vos, ransuil, das, snoek of mol. ♣ De leerlingen gaan een dierentuin ontwerpen. Ze mogen uit de totale collectie zelf hun favoriete dier kiezen. Ze gaan vervolgens opzoeken wat het dier nodig heeft om te kunnen overleven en voort te planten in de dierentuin. 2. De docent bepaalt het thema en leerlingen kunnen zelf deelthema’s kiezen binnen door de docent bepaalde grenzen ♣ 1 Leerlingen krijgen les over het skelet. Ze krijgen drie perspectieven aangeboden (bouw&werking, ontwikkeling en medisch) waarmee ze deelthema’s (vragen) mogen gaan bedenken die ze zelf gaan uitwerken. Het ene groepje leerlingen werkt bijvoorbeeld de vraag uit wat er met je botten verandert van baby tot volwassenheid (ontwikkeling). Een ander Zie essay 14. 79 groepje werkt aan de vraag: hoe komt het dat botten zo sterk zijn? (bouw&werking) 3. De docent bepaalt het thema en leerlingen kunnen zelf deelthema’s kiezen zonder beperkingen ♣ Bij de introductie van de les over vertering mogen leerlingen vanuit alle perspectieven vragen bedenken over vertering. De vragen die ze het meest interessant vinden werken ze uit. 4. De leerlingen bepalen zelf het thema en deelthema’s. Deze situatie komt normaal gesproken vaker voor in het kader van praktische opdrachten of profielwerkstuk. ♣ Een leerling vindt ‘ruiken’ wel een interessant onderwerp Hij gaat met de perspectieven het onderwerp verkennen. waardoor kunnen honden veel beter ruiken dan wij? Functioneel wat zou het nadeel zijn als je helemaal niet zou kunnen ruiken? Bouw&werking kies je je vriendin eigenlijk met je verstand of met je neus Ontwikkeling moet je bepaalde geuren eigenlijk leren ruiken, zoals je sommige dingen moet leren eten? Evolutionair is ons reukvermogen verbeterd of verslechterd gedurende onze evolutie? Medisch zijn er mensen die geurblind zijn (net als kleurenblind) en zo ja hoe komt dat? Zorg kun je door roken je reukvermogen verslechteren en hoe kun je dat dan weer verbeteren? Technologisch zijn er manieren om je eigen reukvermogen te vergroten? (vgl. gehoor verbeteren met gehoorapparaat) Ethisch wanneer wordt eigenlijk iets stankoverlast en wanneer is dit ontoelaatbaar? Persoonlijk wat trekt mij eigenlijk aan in de geur van de parfum van mijn vriendin? Vergelijkend De leerling besluit het onderwerp ‘ruiken en partnerkeuze (bouw en werking) verder te onderzoeken. 80 Vragen oproepen Uit de voorbeelden blijkt al dat de perspectieven leerlingen kunnen helpen bij het formuleren van hoofd- of deelvragen voor hun project. Je kan hiervoor de perspectieven met bij behorende vragen aanbieden.1. Het is ook mogelijk van te voren al een korte oriëntatie op het onderwerp te geven vanuit verschillende perspectieven zodat leerlingen op ideeën worden gebracht (zie voorbeeld voortplanting en erfelijkheid aan slot van dit essay). Ook kan echt materiaal of artikeltjes uit de media leerlingen op ideeën brengen voor een onderwerp. De artikelen en de objecten zijn dan niet in eerste instantie bedoeld om grondig te bestuderen, maar om aan de hand hiervan te associëren en nieuwe vragen op te roepen. Een prachtige bron voor artikelen is de krantenbank: www.lexisnexis.nl/lnn/ln/UvL/. Hier kun je op trefwoorden zoeken in alle artikelen van Nederlandse kwaliteitskranten over een aantal jaargangen. ♣ Een docent wil leerlingen een project laten uitwerken over spieren. Hij zoekt in de krantenbank naar aardige artikeltjes. Hij zoekt daarbij telkens op het trefwoord spieren in combinatie met één van de perspectieven (bv. spieren en evolutie, spieren en ontwikkeling, spieren en ziekten, spieren en technologie etc.). Zo heeft hij in korte tijd over alle perspectieven enige korte artikelen gevonden die leerlingen aan het denken kunnen zetten, en die weer vragen op kunnen roepen voor eigen projectjes. Begeleiden bij bedenken/zoeken van antwoorden Natuurlijk moet voor een project niet alleen een vraag worden geformuleerd, leerlingen moeten daarna ook op zoek naar een antwoord. Of je deze leerlingen nu laat opzoeken of zelf laat bedenken in beide gevallen is het zinvol dat ze eerst hun eigen voorkennis m.b.t. de vraag te laten activeren. Dat kan heel eenvoudig door ze te stimuleren eerst te proberen de vraag zelf te beantwoorden. Dit leidt vaak tot meer specifieke vragen waar ze dan een antwoord op kunnen gaan zoeken. Bij zowel het activeren van voorkennis als bij het opzoeken van het antwoord kunnen de sleutelactiviteiten behorend bij het betreffende perspectief goede diensten bewijzen 2 ♣ 1 2 In de klas wordt de vraag gesteld of er op walvissen mag worden gejaagd. Leerlingen discussiëren in kleine groepjes over deze vraag. Daarbij krijgen ze de sleutelactiviteiten behorend bij het ethisch perspectief op een kaartje Zie bijlage 4. Zie bijlage 1. 81 uitgereikt. De volgorde wordt niet voorgeschreven wel verwacht de docent dat ze het resultaat van elke activiteit vermelden. ♣ De leerlingen krijgen de opdracht om rokers en niet-rokers te interviewen over hun motieven. Ze moeten daarvoor vragen opstellen die ze afleiden van het de sleutelactiviteiten behorend bij het persoonlijk perspectief. Aanvankelijk kan de docent zelf nog de passende sleutelactiviteiten aanbieden, en voordoen hoe je hiermee kan werken. Geleidelijk aan kan leerlingen ook hier meer vrijheid worden geboden bij keuze en uitvoering van sleutelactiviteiten. Zodat ze leren passende sleutelactiviteiten te kiezen en uit te voeren .1 Weergeven van resultaten De resultaten van het project kunnen leerlingen op heel verschillende manieren worden weergeven. Gebruikelijke aanpakken zijn bijvoorbeeld het houden van een korte mondelinge presentatie of een poster presentatie. Als je nu alternatieve vormen wilt bedenken dan kan je als volgt te werk gaan. Eerst ga je na vanuit welk perspectief het project hoofdzakelijk is opgezet. Vervolgens ga je na bij welke maatschappelijke praktijk het project aansluit. Daarna bedenk je op welke wijze binnen een dergelijke praktijk de resultaten worden weergegeven. Een dergelijke vorm kan vervolgens ook door leerlingen worden gehanteerd. ♣ Onderwerp (perspectief) - kanker (medisch) - prenatale diagnostiek (medisch) - fruitvliegjes (ontwikkeling) - proefdiergebruik (ethisch) - eetbare paddenstoelen (technologisch) - natuurbeleving (persoonlijk) Vorm voor weergave resultaten - folder voor patiënten voorlichting - brievenrubriek voor een vrouwenblad - korte paper voor een congres - stellingen en debat voor ethisch commissie - receptenboekje met toelichting - gedicht Ter afsluiting van dit essay volgen de uitwerkingen van de onderwerpen voortplanting en erfelijkheid. Deze voorbeelden kunnen leerlingen (en jou ) helpen voor een ander onderwerp zelf uit te werken. 1 Zie ook essay 24. 82 Voortplanting in Perspectief Ontwikkeling Bouw& werking Wij zijn allen, mannen en vrouwen, in zekere zin als vrouw begonnen. Een embryo groeit uit tot een vrouw, tenzij er mannelijk hormoon wordt aangemaakt. Geslachtsorganen vormen zich bij een embryo al zes weken na de conceptie uit een aantal zwellingen. Indien er geen mannelijk hormoon wordt aangemaakt ontwikkelt zich uit deze zwellingen een vagina. Indien er wel mannelijk hormoon aanwezig is dan ontwikkelt zich uit dezelfde zwellingen een penis. Persoonlijk Daarna ontwikkelen zich nog vele andere geslachtsverschillen, niet alleen lichamelijke maar ook psychische. Deze verschillen tussen mannen en vrouwen beïnvloeden ons hele leven. Freud was zelfs van mening dat vrijwel al ons gedrag direct voortkomt uit dit sekseverschil. Dit is waarschijnlijk nogal overtrokken, maar het is wel een feit dat man-vrouw verschillen aanleiding geven tot de meest hevige gevoelens die mensen kunnen ervaren zoals: liefde, intimiteit, opwinding, maar ook jaloezie en haat. Functioneel Vergelijkend Evolutionair Technologisch Medisch Ethisch Maar waarom zijn er eigenlijk mannen en vrouwen? Het biologische antwoord op deze vraag lijkt vanzelfsprekend: voortplanting. Er is nu eenmaal een man en een vrouw nodig voor de voortplanting. Toch vinden biologen dat geen afdoende verklaring. Zij zitten met de mannen in hun maag. Want zijn deze eigenlijk wel nodig? In de natuur zijn er vele voorbeelden van planten en dieren die het ook wel in hun eentje afkunnen. Dit heet ongeslachtelijke voortplanting. Dit lijkt in biologisch opzicht vele voordelen te hebben. Je kansen op voortplanting nemen namelijk erg toe omdat je geen partner hoeft te zoeken, bovendien hoef je geen kostbare tijd en moeite te verspillen om een partner tot paren te bewegen. Waarom zijn er dan geen vrouwen geëvolueerd die in hun eentje een kind kunnen maken? Evolutiebiologen hebben nog geen definitief antwoord op deze vraag kunnen formuleren. Maar ze hebben er wel vele interessante theorieën over ontwikkeld. In één van de meest gezaghebbende theorieën gaat men er van uit dat parasieten de aanleiding waren voor de evolutie van seks. Onderzoekers zijn druk bezig om mannen overbodig te maken. Zij willen ook bij ons ongeslachtelijke voortplanting mogelijk te maken, ze noemen dit klonen. Dit is de nieuwste ontwikkeling binnen de voortplantingstechnologie. De voortplantingstechnieken waren er aanvankelijk vooral op gericht ongewenste zwangerschappen te voorkomen. Daarna zijn er verschillende manieren ontwikkeld om vrouwen kinderen te kunnen laten krijgen voor wie dit via de normale weg niet mogelijk is. Tot nu toe is daar echter altijd een zaadcel en een eicel voor nodig geweest. Bij klonen hoeft dit niet meer. In 1997 is deze techniek al succesvol toegepast bij een schaap, bekend onder naam Dolly. Dat klonen ook bij de mens in principe al mogelijk is blijkt uit een recent uitgevoerd experiment. Daarbij doet zich natuurlijk de vraag voor of dit wel een gewenste ontwikkeling is. Voorstanders wijzen er onder meer op dat het op deze manier mogelijk wordt mensen vanaf hun geboorte meer gelijke kansen te geven. Tegenstanders zijn daarentegen bang dat de techniek gebruikt wordt om supermensen te kweken, en verwijzen daarbij vaak vol afgrijzen naar Hitler die iets soortgelijks nastreefde. 83 Erfelijkheid in perspectief Het is 2070. Je achterkleindochter Loes en haar man Theo willen samen een kind. De tijd dat je zelf kinderen maakt is voorbij, zij bestellen hun kind bij een daarvoor gespecialiseerd bureau. Ze gaan achter de computer zitten om het bestelformulier in te vullen. Ze zijn het er snel over eens dat het een meisje moet worden met bruin haar. Maar dan wordt het moeilijk, hoe intelligent moet hun dochtertje zijn, moet zij introvert of extravert zijn, muzikaal of niet etc. Allemaal lastige beslissingen, maar uiteindelijk sturen ze toch tevreden hun bestelformulier retour. Bovengenoemd scenario is nu nog science fiction. Maar er zijn mensen die van mening zijn dat dit zeker binnen honderd jaar werkelijkheid kan worden, omdat de kennis over ons DNA snel toeneemt. Een halve eeuw geleden was er nog vrijwel niets bekend over het molecuul dat erfelijke informatie bevat voor het maken van een mens, terwijl nu al het complete menselijke DNA door het Human Genome project in kaart is gebracht. De toegenomen kennis van ons DNA maakt ook het gericht ingrijpen mogelijk, waardoor een baby op bestelling tot de mogelijkheden zou kunnen gaan behoren. Technologisch Voorstanders van deze DNA-technologie wijzen op de bijdragen die het kan leveren aan het oplossen van ongelijkheid, ziekten en andere gebreken. Tegenstanders betogen dat je als mens niet voor God mag spelen. Ook wijzen zij er op dat we de mogelijk nadelige, lichamelijke, psychische en sociale gevolgen van ons ingrijpen niet kunnen overzien. Wat betekent het bijvoorbeeld voor een kind, dat zijn ouders hebben gekozen voor superintelligentie terwijl hij dat zelf niet wil? Niet alleen speelt de vraag of een baby op bestelling wel mag, ook kunnen we ons afvragen of het waarschijnlijk is dat dit in de toekomst kan. Veel onderzoekers menen dat het zeer onwaarschijnlijk is dat we binnen nu en tweehonderd jaar hiertoe in staat zijn. Om dit te begrijpen zal eerst iets worden verteld over het DNA zelf en daarna over de lange indirecte weg van DNA naar een mens van vlees en bloed met allerlei eigenaardigheden. Ethisch Persoonlijk Functioneel Bouw werking & Ontwikkeling Functioneel Bouw werking & In een bevruchte eicel bevindt zich het complete DNA met informatie voor het maken, onderhouden en voortplanten van een mens. De informatiecapaciteit van ons DNA is enorm. Ons complete DNA bevat evenveel informatie als 1000 complete Winkler Prins encyclopedieën. Bovendien bevindt deze informatie zich in de kern van de cel, in een volume dat 1 miljoen keer kleiner is dan een speldenknop. Deze informatie wordt dan ook nog eens miljarden malen gekopieerd. Wij bestaan namelijk uit vele miljarden cellen die alle dezelfde informatie bezitten als de oorspronkelijke bevruchte eicel waaruit we zijn ontstaan. Tijdens dit kopieerproces worden nauwelijks fouten gemaakt. Stel je voor dat je bijna foutloos miljarden keren 1000 complete Winkler Prins encyclopedieën moet overtypen. Mensen die verwachten dat kennis van het DNA snel gebruikt kan worden voor het maken van mensen op bestelling hebben vaak een verkeerd beeld van DNA. Zij beschouwen DNA als een soort plattegrond. Zoals je een raam van je huis kan aanwijzen op de plattegrond van je huis, zo denken zij dat er bepaalde plek op het DNA is dat codeert voor bijvoorbeeld oogkleur of intelligentie. Deze vergelijking gaat niet op. DNA kun je beter vergelijken met een recept voor het maken van een mens. 84 Zoals een brokje uit de rechter bovenhoek van een cake niet correspondeert met een bepaald stukje uit het recept, zo zul je op het DNA geen specifieke code vinden voor oogkleur of intelligentie. Omgeving Bouw werking & Evolutionair Als het DNA is afgelezen en een eiwit is aangemaakt zijn we nog steeds ver verwijderd van complexe eigenschappen van mensen, zoals bijvoorbeeld intelligentie of seksuele opgewondenheid. Dat de weg van DNA naar gedrag lang is wordt duidelijk bij mannen die leiden aan het Kallman-syndroom. Deze mannen zijn niet in staat seksuele opgewondenheid te ervaren door een bepaald genetisch defect. Normaliter zorgt dit gen er voor dat er tijdens de embryonale ontwikkeling een eiwit wordt geproduceerd waardoor cellen in de neusregio van het ontwikkelende embryo een bepaald hormoon kunnen herkennen. Als het betreffende hormoon door deze cellen wordt herkend verhuizen deze naar een bepaald gebied in de hersenen. Daar aangekomen stimuleren ze weer andere cellen tot de productie van hormonen die via aaneenschakeling van reacties er voor zorgen dat er de juiste hoeveelheden mannelijk geslachtshormoon worden gevormd die op hun beurt weer seksuele opgewondenheid veroorzaken. Bij mannen die leiden aan het Kallman-syndroom wordt door een genetisch defect het betreffende herkenningseiwit niet aangemaakt, waardoor de cellen uit de neusregio niet migreren naar de hersenen en er uiteindelijk dus onvoldoende mannelijke geslachtshormoon wordt aangemaakt. Hierdoor kunnen deze mannen niet seksueel opgewonden raken. Dit voorbeeld laat zien dat de weg van DNA naar gedrag lang en complex is en dus ook moeilijk te beïnvloeden is. Medisch Bouw werking Ontwikkeling Daar komt nog bij dat het DNA zelf betrekkelijk hulpeloos is. Net zoals een recept onvoldoende is voor het bereiden van een maaltijd is DNA onvoldoende voor het maken van een mens. DNA codeert voor eiwitten. Deze eiwitten zijn de werkpaarden in een cel, zij doen het eigenlijke werk. DNA bevindt zich in de kern en kan daar niet uit. Maar de eiwitten worden gemaakt in fabriekjes in het cytoplasma van de cel. Er is dus een boodschapper nodig (mRNA) dat de informatie van DNA overbrengt naar het cytoplasma waarna het kan worden vertaald in eiwitten. Tegelijkertijd heb je echter weer eiwitten nodig om te bepalen welk stuk van het DNA moet worden afgelezen. Dus je hebt DNA nodig voor het maken van eiwitten en je hebt weer eiwitten nodig voor het aflezen van het DNA. Een kaal stuk DNA is dus onvoldoende voor het maken van een mens. Dit gegeven leidt overigens bij evolutiebiologen tot de kip-ei-vraag: Wat was er eerst DNA of eiwitten? & Maar ook al zou je deze ingewikkelde routes volledig begrijpen en beheersen dan nog zullen veel eigenschappen van mensen niet (volledig) via ons DNA te beïnvloeden zijn. Naast aanleg worden veel, met name psychische, eigenschappen van mensen ook beïnvloed door de sociale omgeving, in het bijzonder door opvoeding en onderwijs. Zo blijkt bijvoorbeeld uit onderzoek dat weliswaar de ene persoon meer aangeboren aanleg heeft voor muziek dan de ander, maar dat de muzikaliteit van een persoon zich wel degelijk verder kan ontwikkelen door luisteren, muzieklessen en muziek maken. Ons DNA bevat dus wel informatie voor het maken van een mens, maar er zijn vele andere factoren die het eindproduct mede bepalen. Het is dan ook een illusie om te denken dat we op korte termijn onze baby's zelf zouden kunnen ontwerpen en bestellen. 85 23 Een lessenserie voorbereiden met een rode draad Heel vaak worden lessen ‘les voor les’ en ‘paragraaf voor paragraaf’ voorbereid. Dat is jammer omdat hierdoor de rode draad van de lessenserie uit het oog kan worden verloren. Het schoolboek dicteert dan in welke volgorde welke onderdelen worden behandeld. Nu hoeft dat niet een bezwaar te zijn, als die volgorde goed in elkaar zit. Dit is echter niet altijd het geval. Neem bijvoorbeeld de opbouw van lessenserie over wortels, stengels en bladeren uit Biologie voor Jou. Bestaande volgorde in hoofdstuk: 'Wortels, stengels bladeren' 1. bouw van wortels 2. functie van wortels 3. bouw van stengels 4. functie van stengels 5. bouw van bladeren 6. functie van bladeren ♣ Voorstel volgorde van bestuderen: 'Wortels, stengels bladeren' 1. functie van bladeren (6->1) 2. bouw van bladeren (5->2) 3. functie van wortels (2->3) 4. bouw van wortels (1->5) 5. functie van stengels (4->6) 6. bouw van stengels (3->6) De lessenserie in het boek is als volgt opgezet. Eerst worden bouw en functie van de onderdelen van de plant besproken. In de laatste paragraaf, functie van bladeren, wordt leerlingen een kapstok aangeboden. Hier wordt beschreven dat een plant, i.t.t. dieren, zijn eigen voedsel moet maken (=functie van het systeem als geheel) uit koolstofdioxide, water en licht. En dat daarom een plant bladeren nodig heeft om koolstofdioxide en licht 'op te vangen' , wortels om water uit de grond te halen en een stengel om de bladeren te dragen en de stoffen te transporteren (=globale omschrijving van de wijze waarop de functie wordt vervuld). Helaas, wordt deze mooie kapstok pas aan het eind (!) van het hoofdstuk gepresenteerd. Als leerlingen deze paragraaf eerst hadden gelezen dan hadden ze de paragraven waarin de bouw&werking van resp. wortels, stengels en 86 bladeren worden beschreven veel beter begrepen. Nu moeten ze zich eerst door al deze details 'worstelen' voordat ze een samenhangend plaatje krijgen gepresenteerd. Het hoofdstuk uit het boek wordt beter leerbaar als dus eerst met de laatste paragraaf wordt begonnen en daarna de verschillende onderdelen worden behandeld. Bij de behandeling van de onderdelen is het dan bovendien beter om eerst telkens de functie aan de orde te stellen en daarna pas de bouw. Dit voorbeeld laat zien dat het de moeite loont om bij de start van een nieuw thema je te oriënteren op het boek en voor jezelf een rode draad te ontwikkelen. Daarmee is wellicht nog niet helemaal duidelijk geworden hoe je tot zo’n rode draad komt. Je hiervoor eerst moeten vaststellen wat de kern van de lessenserie is. ♣ Voor een lessenserie over de plant in de onderbouw zou je de volgende twee kernen kunnen formuleren: 1. Planten kunnen iets heel bijzonders. In tegenstelling tot mensen zijn planten in staat uit water, lucht, licht en mineralen hun eigen voedsel te maken. Daarvoor hoeven ze niet eens van hun plek af. . 2. Planten zijn ook heel belangrijk. Dieren eten planten, of dieren die weer planten eten. Zonder planten kunnen dieren, inclusief wij mensen, niet leven. Als de kern eenmaal is geformuleerd dan kun je nagaan welke specifiekere leerstof hierbij hoort. ♣ Voor kern 1 vind ik het van belang dat ze weten dat een plant er in wezen eenvoudig uit ziet. Alles wat het nodig heeft zijn bladeren om lucht en licht op te vangen, wortels om water en mineralen op te nemen en een stengel om de stoffen te vervoeren naar de verschillende delen van de plant. Vervolgens kun je nagaan of je met de gekozen leerstof bijdraagt aan het realiseren van de eindtermen m.b.t. het betreffende thema. Dit is, zeker voor de onderbouw, natuurlijk niet altijd nodig, maar het is natuurlijk wel mooi als het wel lukt. Daarna kun je eens kritisch kijken naar de leerstofkeuze van de schoolboekschrijvers. Wat draagt er bij aan de kern, wat is ondersteunend, wat is overbodig, wat ontbreekt? ♣ Als je op deze manier het hoofdstuk over planten doorwerkt, dan blijkt dat veel van de aangeboden stof overbodig is. Bijvoorbeeld nervatuur van de bladeren, of de verschillende typen wortels. Tegelijkertijd ontbreekt er ook wat om leerlingen de kernen goed te laten begrijpen. Zo wordt in het hoofdstuk onvoldoende duidelijk gemaakt dat we allemaal afhankelijk zijn van planten. 87 De kern van de lessenserie is bepaald en de belangrijkste daarbij behorende leerstof vastgesteld. Soms kan het zinvol zijn om deze centrale begrippen weer te geven in een begrippennetwerk. Dit is niet alleen handig bij je eigen voorbereiding maar later ook van belang voor leerlingen. Nu kan een rode draad worden vastgesteld. Je gaat daarvoor eerst op zoek naar de vragen achter de kern. Het kan hiervoor nuttig zijn om na te gaan vanuit welk perspectief de kern is geformuleerd, het is dan eenvoudiger met behulp van de sleutelvragen om de achterliggende vraag op te sporen. Als je nu meerdere vragen hebt vastgesteld dan moet je nog bepalen in welke volgorde deze vragen aan bod komen. Daarbij kan het volgende criterium worden gebruikt: orden de vragen zo dat beantwoording van de ene vraag de volgende vraag oproept Dit wil niet zeggen dat leerlingen altijd zelf de volgende vraag moeten stellen. Het is voldoende als leerlingen ervaren dat deze vraag zinvol en logisch voortvloeit uit het voorafgaande. Als je namelijk op deze manier te werk gaat is de kans groot dat leerlingen inhoudelijk gemotiveerd worden en blijven. Immers, het werken aan de ene activiteit roept de motivatie op voor het werken aan de volgende activiteit. ♣ Kern 1 (bouw&werking perspectief / omgevingsperspectief) is antwoord op de vraag: Hoe komen planten aan hun eten? Kern 2 (omgevingsperspectief) is antwoord op de vraag: Zouden we zonder planten dood gaan van de honger? De vraag van kern 1 zal niet automatisch een vraag voor leerlingen zijn. Als ze echter eerst ontdekken dat we zonder planten niet zouden kunnen overleven (kern 2) dan wordt het opeens de vraag relevant hoe planten dan kunnen overleven. Hoe komen zij aan hun eten? (kern 1). Je kan leerlingen dus waarschijnlijk beter motiveren als je eerst kern 2 behandelt en dan kern 1. Als je nu op deze manier de rode draad van de lessenserie hebt bepaald kun je elke kernvraag nader gaan uitwerken. Daarbij kun je als volgt te werk gaan. Je verplaatst je in de leerlingen en vraagt je af hoe zij de vraag zouden beantwoorden. Afhankelijk van de uitkomst pas je de vraag aan, splits je op in deelvragen, en/of bied je informatie aan (zie ook essay 16). Bij de voorlopige beantwoording van de vragen kun je gebruik maken van sleutelactiviteiten behorend bij betreffende perspectief. 88 Een mogelijke rode draad voor het onderwerp bouw van planten in de onderbouw. Centrale vragen Antwoorden Zouden we doodgaan van de honger als Leerlingen denken eerst van niet, je kan er geen planten zouden zijn? toch ook dieren eten. Maar als ze de voedselketen volgen komen ze altijd weer bij planten uit. Dan zullen ze ontdekken dat wij uiteindelijk volledig afhankelijk zijn planten voor ons eten. Wat hebben planten dan omgeving nodig om te eten? in hun Leerlingen weten waarschijnlijk dat ze licht nodig hebben water en mineralen (pokon). Lucht zal wellicht worden vergeten. Dit kan worden gedemonstreerd of beredeneerd. Wat maakt de plant van licht en deze Van suikers. De suikers kunnen weer als stoffen brandstof en bouwstof worden gebruikt. Wat heeft de plant nodig om stoffen en Bladeren (licht en lucht), Wortels (water licht op te nemen en mineralen). Stengel om bladeren te dragen (transport kan nu of later) Hoe vangen bladeren licht en lucht op Zie betreffende paragraaf in boek Hoe nemen wortels water en mineralen Zie betreffende paragraaf in boek op? Hoe vervoert de stengel de stoffen? Zie betreffende paragraaf in boek Iemand beweert dat wij allemaal uiteindelijk op zonne-energie draaien. Heeft deze persoon gelijk of niet? Licht je antwoord toe. Als leerlingen de twee kernen van de lessenserie hebben opgepikt dan zouden ze deze vraag adequaat moeten kunnen beantwoorden. De rode draad moet natuurlijk nog worden aangekleed. Je moet bedenken welke stof je precies per stap aanbiedt of laat ontdekken, welke werkvormen je daarbij gaat gebruiken, welke toepassingsvragen je ze wilt laten maken, hoe je het in de tijd plant etc. Daarbij kun je natuurlijk telkens aansluiten bij keuzen die door het boek zijn gemaakt of daarvan afwijken. Hoofdzaak is dat je nu een rode draad hebt voor een lessenserie die er voor zorgt dat jij en je leerlingen hoofd-en bijzaken beter kunnen scheiden en die enige garantie biedt dat leerlingen op elk moment van de lessenserie ook weten waar ze mee bezig zijn en waarom. 89 24 Denken kunnen ze leren ♣ Stel je voor dat je een kind leert zwemmen. Je mag kiezen uit de volgende drie aanpakken: 1. Het kind in het diepe gooien en na een tijdje terugkomen of het al zwemt. 2. Het kind zweminstructie geven op het droge en daarna in het diepe gooien. 3. Het kind in het water laten oefenen, eerst met veel hulp (ondiep water en/of met bandjes en instructie) en geleidelijk aan wordt de hulp afgebouwd en leert het kind steeds zelfstandiger zwemmen. Ik neem aan dat iedereen voor aanpak 3 kiest en onmiddellijk aanpak 1 en 2 als onzinnig verwerpt. Nu lijkt leren denken erg op leren zwemmen. Onderzoek toont aan dat leren denken ook het best volgens manier 3 kan worden aangepakt. Toch zie je in de praktijk nog heel vaak aanpak 1 en 2 wordt toegepast. Leerlingen worden vaak in het diepe gegooid. Er wordt eenvoudigweg van de één op de andere dag van hun verwacht dat ze zelf verbanden kunnen leggen, zelf denkvragen kunnen stellen, zelf experimenten kunnen uitvoeren, zelf teksten diepgaand kunnen bestuderen. Ze krijgen hiervoor geen denkgereedschap of andere hulp aangereikt. Als leerlingen op deze manier dan een tijdje zelfstandig hebben proberen te denken, en de resultaten teleurstellend zijn, dan wordt vaak geconcludeerd dat leerlingen deze zelfstandigheid blijkbaar niet aankunnen en neemt de docent het denken weer over. Hij gaat weer veel uitleggen, legt zelf de verbanden, stelt zelf de vragen etc. Ook aanpak 2, oefenen op het droge, zie je regelmatig. Veel scholen bieden leerlingen studielessen aan waar ze leren studeren. In deze studielessen worden dan vaak algemene vaardigheden geoefend die ze dan in het betreffende vak moeten gaan toepassen. Ze leren dus de vaardigheden in een andere context dan waarvoor ze ze gaan gebruiken. Zoals je niet leert zwemmen in het water door te oefenen op het droge zo leer je ook niet goed denken als strategieën worden aangeleerd in een andere context waarin je ze ook gebruikt. Onderzoek laat zien dat je denkvaardigheden het beste kan aanleren in de context waarin je ze ook gaat gebruiken. Dit impliceert ook dat je niet al te hoge verwachtingen mag hebben over transfer van vaardigheden van het ene naar het 90 andere vak. Als leerlingen onderzoek leren doen bij geschiedenis mag je niet verwachten dat ze dat ook kunnen bij biologie. Als ze leren oriënteren op een tekst bij Nederlands dan is de kans groot dat ze dat niet automatisch ook kunnen bij biologie etc. 1 Oefenen in context met afnemende hulp We willen leerlingen leren denken; leren hoe ze bepaalde problemen kunnen aanpakken etc. Daarvoor hebben ze denkgereedschap nodig. En leren met dit denkgereedschap te werken in de gebruikscontext. Dit kan de docent voordoen door hard-op denkend de vaardigheid te demonstreren. Daarbij is het belangrijk dat hij expliciet maakt wat hij doet en waarom. Vervolgens kunnen leerlingen zelf oefenen met het toepassen van dergelijke denkvaardigheden waarbij hulp wordt afgebouwd. Hulp kan op vele manieren worden geboden en afbouwen van hulp kan dan ook verschillende dingen betekenen (zie hieronder) Veel hulp Weinig tot geen hulp Inhoudelijk eenvoudige taken Inhoudelijk complexere taken Veel onderdelen van de aanpak Weinig tot geen onderdelen van aanpak overnemen overnemen Wijze van aanpak voorschrijven Wijze van aanpak meer open laten Denkondersteuning met stappenplannen Weinig denkondersteuning en/of werkbladen Veel feedback bij uitvoering Weinig tot geen feedback bij uitvoering ♣ Een docent wil leerlingen leren om zich beter te oriënteren op een biologietekst. Hij doet eerst hardop voor hoe hij zelf zo’n tekst leest. Hij maakt daarbij gebruik van enkele sleutelactiviteiten behorend bij het bouw&werking perspectief. Hij zegt dat hij eerst snel de schema’s en de kopjes doorkijkt om zich een beeld te vormen van het onderwerp van de paragraaf. ‘Het gaat dus om de nier’. Eerst vraagt hij zich af waarvoor de nier dient. Deze vraag probeert hij te antwoorden en anders zoekt hij hem op. Daarna bedenkt hij zelf een zo eenvoudig mogelijke oplossing voor deze functie. Daarna leest hij de paragraaf en gaat ondertussen na wat wel en niet klopt aan zijn oplossing. Dan vat hij zijn inzicht samen en controleert met een nadeel-vraag voor een aantal onderdelen of hij het heeft begrepen.2 De docent schrijft deze stappen in vraagvorm op een werkblaadje. Leerlingen vullen deze vragen nu in voordat ze de stof van voor tot achter 1 2 Zie essay 47 voor nadere verklaring. Zie essay 19. 91 gaan bestuderen. Hij loopt rond en geeft leerlingen die fouten maken feedback. Daarna praat hij met leerlingen over de resultaten. Wat vond je goed gaan wat vond je minder goed gaan. Hoe kwam dat? Op basis van deze evaluatie passen leerlingen zelf de strategie aan zodat deze bij hen past. Motiveren voor gebruik DENKGEREEDSCHAP Aan bovengenoemde aanpak kleeft nog wel een bezwaar. Er wordt verondersteld dat leerlingen ook hun aanpak willen veranderen. Dit blijkt lang niet altijd het geval te zijn. Het veranderen van je manier van leren en denken is vaak ingrijpend. Dat doen leerlingen alleen als het echt nodig is of als ze merken dat de nieuwe aanpak veel beter werkt. In hun ogen:hogere cijfers of meer vrije tijd. Het zou mooi zijn als je leerlingen eerst in een positie brengt dat ze de vaardigheid in kwestie ook echt willen leren. Er zijn twee manieren waarop je dat kan doen. ♣ De docent laat leerlingen opschrijven wat ze allemaal na elkaar doen als ze voor een proefwerk leren (bijvoorbeeld: tekst lezen, onderstrepen, opdrachten maken, laten overhoren door mijn moeder etc.). Ze noteren ook hoeveel tijd het hen kost om te leren voor een proefwerk. De docent neemt de blaadjes in en maakt op basis van de antwoorden een lijst van dingen die je allemaal kan doen als je voor een proefwerk leert. Hij voegt daar zelf ook nog een aantal activiteiten aan toe. Deze lijst wordt besproken in de klas. Iedere leerling wordt gevraagd op basis van deze groslijst een eigen lijstje samen te stellen wat hij of zij gaat doen voor het nieuwe proefwerk. Na het proefwerk wordt opnieuw geëvalueerd (aanpak in relatie.tot cijfer en tijdsbesteding) en eventueel weer bijgesteld. Het is ook mogelijk leerlingen meer inhoudelijk te motiveren om een strategie te leren of bij te stellen. Je kan bijvoorbeeld leerlingen aan een voor hen interessant inhoudelijk probleem laten werken en er voor zorgen dat ze dit probleem met hun eigen aanpak moeilijk of niet kunnen oplossen. Vervolgens wissel je met hen oplossingsstrategieën uit en voeg je waar nodig elementen toe uit de strategie die je ze wilt leren. ♣ Leerlingen hebben in de klas allemaal een plant die ze verzorgen. Sommige floreren andere hangen slap. Dit roept de vraag op hoe het nu precies komt dat bladeren slap hangen. Leerlingen proberen te bepalen hoe dat komt. Maar weten nog niet zo goed hoe ze een dergelijke vraag moeten aanpakken. Na enige tijd inventariseert de docent de gehanteerde strategieën om tot een antwoord te komen: Je hebt nu geprobeerd de oorzaak van het slap worden van de bladeren van deze plant op te sporen, hoe ben je daarbij te werk gegaan? De door leerlingen gehanteerde 92 strategieën worden dan vervolgens klassikaal besproken, voor- en nadelen afgewogen en verder ontwikkeld. Reflectie op basisaannamen Onderzoek laat zien dat leerlingen een strategie beter kunnen gebruiken als ze ook weten waarom de strategie werkt en wanneer hij wel en niet werkt. De toepassingsmogelijkheden van een strategie worden bepaald door de aannames die aan deze strategieën ten grondslag liggen. In de essays 32 t/m 44 worden deze aannames voor iedere strategie behorend bij een bepaald perspectief kort besproken. ♣ De strategie voor het vaststellen van de functie van een biologisch kenmerk1 is gebaseerd op de aannames dat: 1.een kenmerk een functie heeft; 2.dat de functie van het kenmerk direct of indirect bijdraagt aan het voortplantingssucces van een organisme: 3.de functie van het kenmerk goed worden vervuld, dat wil zeggen met de minste nadelen voor het organisme als geheel. De strategie werkt voor het achterhalen van functies van alle biologische kenmerken die aan bovengenoemde voorwaarden voldoen. Nu voldoen ook heel veel kenmerken aan deze voorwaarden en daarom is de strategie breed toepasbaar. Er zijn echter ook kenmerken die hier niet aan voldoen. Neem de volgende drie voorbeelden: (1) wat is de functie van onze kin?; (2) welke functie heeft de witte kleur van onze botten; (3) wat is de functie van tepels bij een man? Een leerling die de basisaannames kent die achter de strategie ten grondslag liggen zal de strategie niet meteen naar de prullenbak verwijzen als hij een keer niet werkt maar nagaan wat er in de betreffende situaties anders is en wat dit betekent voor de strategie. Reflectie op aannames kan het best plaatsvinden naar aanleiding van gevallen waarbij de strategie niet werkt. Je kan dan met leerlingen nagaan waarom de strategie hier niet werkt en wanneer de strategie dan wel van toepassing is. Hierna volgt nog een voorbeeld van een reflectie op aannames naar aanleiding van de vraag: waarom hebben we benen en geen wielen? ♣ Waarom benen en geen wielen? Organismen zijn vaak tot in de kleinste details aangepast om te overleven in de omgeving waarin ze voorkomen. Een verbluffend voorbeeld hiervan is bepaalde spechtensoort. Zijn snavel, staart en poten lijken te zijn ontworpen om insecten(-larven) onder de schors vandaan te halen. Maar de grootste verrassing is zijn tong. Bij sommige spechtensoorten is 1 essay 36. 93 deze tong zo lang dat hij moet worden opgewonden in ‘hoorntjes’ die pas bij de oogkassen eindigen! Dergelijke bijzondere aanpassingen in de natuur hebben bij veel mensen tot de gedachte geleid dat je in de natuur alleen de best denkbare (perfecte) ontwerpen zal aantreffen. Ook bij leerlingen kom je deze gedachte vaak tegen. Ze kunnen zich moeilijk voorstellen dat iets in de natuur geen functie heeft, of dat deze functie krakkemikkig wordt vervuld. Uitgaan van perfectie is vaak ook nuttig als motor voor het leerproces. Iemand die dit uitgangspunt serieus neemt zal namelijk niet snel tevreden zijn als hij de functie van een structuur nog niet kent en zal twijfelen aan zijn kennis als een structuur deze functie krakkemikkig vervult. Maar perfectie is niet altijd een vruchtbare aanname, omdat soms door verschillende beperkingen het best denkbare ontwerp niet kan zijn ontstaan. Mijn inziens is het zinvol leerlingen in te leiden in dit type beperkingen. Hierdoor worden bepaalde ontwerpen beter begrepen en leren ze meer over de ontstaanswijze van ontwerpen in de natuur. Een geschikte vraag om met leerlingen de verschillende beperkingen te verkennen is de volgende: waarom hebben wij benen en geen wielen? Iedereen die wel eens naast een fiets heeft gerend weet dat rollen veel efficiënter (5x minder energieverbruik!) is dan lopen. Waarom worden mensen dan toch niet met wieltjes geboren? Ten eerste zijn er omgevingsbeperkingen die dit verhinderen. Een structuur moet namelijk de functie in de betreffende omgeving kunnen vervullen. Wielen zijn perfect voor de voortbeweging, maar alleen op een glad en vlak oppervlak zoals de meeste fietspaden en wegen in Nederland. Maar soortgelijke oppervlakten waren nauwelijks aanwezig in de tijd toen wielen zouden moeten zijn geëvolueerd. En ook in onze huidige omgeving zijn veel plekken makkelijker bereikbaar met onze benen dan met bijvoorbeeld een rolstoel. Ten tweede hebben waarschijnlijk structuurbeperkingen het ontstaan van wielen onmogelijk gemaakt. Een structuur moet namelijk ook met de beschikbare middelen kunnen worden gebouwd. Zo kunnen in wielen moeilijk voedingstoffen worden aangevoerd. Bloedvaten zouden dan immers een roterende as moeten passeren. Tenslotte zijn er evolutionaire beperkingen die het ontstaan van wielen hebben verhinderd. Een complexe structuur als het wiel kan niet in één keer zijn ontstaan, ze kan alleen in een geleidelijk stapsgewijs proces tot stand zijn gekomen. Daarbij moet worden voortgebouwd op wat al aanwezig is. De aanleg voor benen is al heel vroeg in onze evolutionaire geschiedenis in ons bouwplan vastgelegd, voor de evolutie van wielen was waarschijnlijk een te grote verandering van dit bouwplan noodzakelijk. Maar ook al zou dit wel mogelijk zijn geweest, dan is het moeilijk voorstelbaar dat tussenstadia van een wiel overlevingswaarde zouden hebben gehad. Tenminste drie soorten beperkingen verhinderen dus dat in de natuur ook altijd het best denkbare ontwerp ontstaat. Dat wil niet zeggen dat perfectie niet een goede eerste werkhypothese blijft. Wanneer echter de werkelijke structuur niet overeenkomt met de ‘perfecte' structuur zal deze aanname stapsgewijs moeten worden bijgesteld. Eerst kunnen eventuele omgevingsbeperkingen worden opgespoord door de vraag te stellen wat het nadeel is van de perfecte structuur. Blijken deze beperkingen geen rol te spelen dan kan op zoek worden gegaan naar eventuele structuurbeperkingen door na te gaan hoe de perfecte structuur zou kunnen worden gerealiseerd. Is de perfecte structuur dan nog steeds mogelijk dan hebben waarschijnlijk evolutionaire beperkingen verhinderd dat deze structuur is ontstaan. Dit essay laat zien dat ‘denken’ een vaardigheid is die leerlingen kunnen leren; door als docent de vaardigheid hardop denkend voor te doen en leerlingen geleidelijk te laten overnemen. Strategiewisselingen in denken, zullen leerlingen alleen dan toepassen als het ze iets oplevert. 94 25 Less is more: onderwijzen van algemene inzichten Het DENKGEREEDSCHAP dat in dit boek centraal staat helpt leerlingen bij het denken. Maar dit betekent niet dat zelfstandig denken zonder kennis kan. Het zijn met name algemene inzichten die belangrijk zijn voor het denken van leerlingen. Hiermee kunnen ze verbanden leggen tussen uiteenlopende verschijnselen. Bovendien geven deze inzichten aan in welke richting ze kunnen zoeken bij het beantwoorden van een bepaalde vraag. ♣ Neem bijvoorbeeld het idee van tropisme. Dit algemene inzicht verwijst naar de aangeboren neiging van veel (lagere) organismen om op een voorspelbare manier naar een externe prikkel toe te bewegen of van de prikkel af te bewegen (zoals het groeien van planten naar het licht, of het wegvluchten van pissebedden naar het donker als je een stoeptegel optilt). Het tropisme idee brengt heel verschillende verschijnselen met elkaar in verband, zoals het zwermen van sprinkhanen en het doodvliegen van vliegen tegen een lamp. Iemand die het tropisme begrip heeft geleerd zal gemakkelijker een antwoord kunnen bedenken voor uiteenlopende problemen zoals: Hoe komt het dat wortels altijd naar beneden groeien?; Hoe kan worden voorkomen dat kamerplanten krom groeien? Algemene inzichten in schoolboeken In schoolboeken wordt er enige aandacht geschonken aan algemene inzichten. Een idee als regulatie wordt bijvoorbeeld in de meeste schoolboeken in veel aansprekende contexten uitgewerkt (diabetes, groei, menstruele cyclus etc.) Leerlingen leren zo ook dat het hier niet zo maar een feitje betreft maar een algemeen idee dat in veel verschillende situaties van toepassing is. Andere algemene inzichten komen er vaak minder goed vanaf. Soms worden ze helemaal niet behandeld. Vaker komt het echter voor dat ze wel worden genoemd maar dat ze onvoldoende in gevarieerde en krachtige voorbeelden worden uitgewerkt. Hierdoor leren de leerlingen het inzicht ook niet kennen als krachtig instrument voor het oplossen van problemen maar als op zich zelf staand feit. 95 Ter illustratie zal ik hier in een aantal korte essays de volgende vijf algemene inzichten met behulp van een krachtig voorbeeld nader uitwerken. 1. 2. 3. 4. 5. organismen maken zichzelf er bestaan geen genen voor eigenschappen, alleen voor eiwitten organismen zijn goede ontwerpen die zonder ontwerper kunnen ontstaan al het leren, van de laagste tot de hoogste vorm, gaat via trial en error organismen vernieuwen zichzelf continu Onderwijzen van algemene inzichten Algemene inzichten kunnen ook op verschillende manieren worden onderwezen. Daarbij is het vooral belangrijk dat het inzicht geen loze abstractie blijft voor de leerlingen maar dat ze de gebruikswaarde ervan in verschillende situaties leren ontdekken. Alleen dan kan het idee leerlingen helpen bij het verder denken. Dat kan in principe op twee manieren. Je kan eerst het algemene inzicht presenteren en daarna voorbeelden geven (of leerlingen voorbeelden laten bedenken). ♣ Algemeen inzicht -> Voorbeelden De docent introduceert het idee van een voedselkringloop. Nadat hij heeft uitgelegd wat het is, geeft hij twee voorbeelden hiervan. Daarna laat hij leerlingen twee voedselkringlopen afmaken die slechts gedeeltelijk zijn weergegeven. De zojuist gepresenteerde aanpak was antwoordgestuurd. Je kan algemene inzichten ook meer vraaggestuurd laten ontwikkelen. In dat geval wordt de volgorde ook omgekeerd (voorbeeld -> algemeen inzicht). Je start dan met een concrete vraag waarvoor leerlingen een antwoord moeten zoeken of waarvoor een antwoord wordt aangeboden. Vervolgens laat je zien dat dit antwoord een voorbeeld is van een algemener idee. Daarna onderzoeken leerlingen nog een aantal andere voorbeelden. Dit wordt ook wel een deductieve aanpak genoemd. ♣ Voorbeelden -> Algemeen inzicht De docent laat leerlingen met behulp van DENKGEREEDSCHAP behorend bij het omgevingsperspectief (zie bijlage 1) eerst zelf enkele voedselkringlopen ontwerpen, zonder deze term expliciet te noemen. Sommige ontwerpen de omgeving van een vos, andere van de beer, weer andere van een bosuil. Aan de hand van deze ontwerpen van leerlingen wordt het idee voedselkringloop geïntroduceerd bij de leerlingen. Leerlingen krijgen vervolgens de opdracht om uitgaande van een bepaald organisme een kringloop te maken. Dit wordt ook wel een inductieve aanpak genoemd. 96 ♣ Organismen maken zichzelf (zelforganisatie) Niet in onze genen? De Amerikaanse geneticus J. Craig Venter heeft bekend gemaakt dat het recept voor het maken van een mens veel minder genen bevat dan aanvankelijk werd aangenomen. We moeten het met slechts 30.000 genen doen. We hebben maar 300 genen meer dan een muis en maar twee keer zoveel genen als een eenvoudige fruitvlieg. Als onze complexiteit niet in onze genen zit, waar zit die dan wel? Leerlingen weten vaak niet zo goed raad met deze vraag. Zij gaan er vaak impliciet vanuit dat alle informatie voor het maken van een mens in de genen ligt opgeslagen. Ook al leren leerlingen dat je onze genen kunt beschouwen als een soort recept, dit misverstand blijft vaak bestaan. Veel leerlingen geloven in de fantasie van Michel Chrichton. Deze auteur beschrijft in zijn ‘Jurassic Park’ hoe wetenschappers een complete dinosaurus verwekten uit enkel dinosaurus-DNA dat bewaard was gebleven in muggen die 65 miljoen jaar geleden waren gefossiliseerd. De impliciete veronderstelling achter Jurassic Park is dat alle informatie voor het maken een organisme, inclusief zijn gedrag, in het DNA zit opgeslagen. Deze veronderstelling is zelfs bij benadering niet waar. Als lang niet alle informatie voor het maken van een mens in onze genen aanwezig is, waar bevindt zich dan de overige informatie? En hoe beïnvloeden deze informatiebronnen elkaar? Een tekening van M.C. Escher kan leerlingen een eerste inzicht verschaffen in deze problematiek. In de tekening zien we hoe een hand een andere hand tekent. Dit lijkt niet vreemd, totdat we zien dat de hand zijn eigen tekenaar (de ander hand) tekent. De handen tekenen dus elkaar! In dit circulaire proces van tekenen en getekend worden is het onmogelijk te bepalen wat nu de belangrijkste hand is. Ze bepalen immers voortdurend elkaar. Iets soortgelijks vindt plaats bij de ontwikkeling van een mens uit een bevruchte eicel. Het DNA kan worden beschouwd als een recept voor het maken van een mens, maar dit recept bevat lang niet alle benodigde informatie. De omgeving van het DNA bevat belangrijke extra informatie voor de ontwikkeling van de bevruchte eicel. Experimenteel embryologen wisten dit al in het begin van de vorige eeuw. Zij toonden het belang van het cytoplasma onder meer aan met behulp van kerntransplantaties. Zij namen twee bevruchte eicellen van twee verschillende diersoorten en verwisselden hun kernen. Dit leidde tot een gestoorde ontwikkeling van beide eicellen. Veel later hebben genetici ontdekt dat het cytoplasma eiwitten bevat die een rol spelen bij het aan- en uitschakelen van genen. Deze eiwitten bepalen dus welk deel van het recept wordt 'uitgevoerd'. De omgeving beïnvloedt dus de genen, maar de genen beïnvloeden op hun beurt weer hun directe omgeving. Immers, de aangeschakelde genen zorgen er voor dat er eiwitten worden aangemaakt die de samenstelling van het cytoplasma veranderen. Deze veranderende omgeving kan er dan weer voor zorgen dat weer andere genen worden aangeschakeld enzovoort, enzovoort. Net zoals de handen in de afbeelding van Escher elkaar tekenen, zo 'tekenen' genen en hun directe omgeving elkaar! De bijna onwaarschijnlijke complexiteit van de menselijke ontwikkeling zit dus niet in onze 30.000 genen 'ingebakken' maar vindt plaats in een wisselwerking tussen genen en omgeving. In dit wonderbaarlijke circulaire proces trekken wij onszelf als het ware aan onze eigen haren omhoog. 97 ♣ Er bestaan geen genen voor eigenschappen, alleen voor eiwitten. Libido-gen ontdekt? Met de regelmaat van de klok wordt er weer een gen voor een bepaalde eigenschap is ontdekt. Een gen voor haarkleur, een agressie-gen en zelfs een libido-gen. Leerlingen denken dan vaak dat een dergelijk gen de ontwikkeling van de betreffende eigenschap volledig controleert. Niets is minder waar. Een defect gen kan een eigenschap ernstig verstoren. Zo blijkt een defect KAL-1 gen te leiden tot verlaagd libido bij mannen. Maar hieruit mag niet worden geconcludeerd dat dit gen volledig verantwoordelijk is voor het libido van de man. We kunnen dit leerlingen laten zien door eens stap voor stap met ze na te gaan hoe een defect gen (i.c. het KAL-1-gen) de ontwikkeling van een eigenschap beïnvloedt. De ziekte die door een defect KAL-1 gen wordt veroorzaakt wordt het Kallmann-syndroom genoemd.. Een patiënt aan het woord: Ik ben 27 maar wordt nooit ouder dan 18 geschat. Ik heb geen baardgroei een hoge stem. Als ik de telefoon opneem denken mensen vaak dat ze een vrouw aan de lijn hebben. Ik kan ook niets ruiken. Elke dag controleer ik wel vijftig keer of ik het gas wel heb uit gedaan. Maar zelf heb ik de meeste moeite met de grootte van mijn geslachtsorgaan, dat is nooit groter geworden dan die van een jongetje van een jaar of zeven. Daar ben ik vroeger veel mee gepest, vooral tijdens het omkleden voor de gymles. Ik durf daarom ook geen contact te maken met meisjes. Ik weet ook niet echt of ik wel een vriendin wil omdat ik nog nooit zin heb gehad in seks”. Wat heeft een kleine penis, weinig zin in seks en niet kunnen ruiken met elkaar te maken? In 1991 is ontdekt dat al deze verschijnselen uiteindelijk veroorzaakt worden door een defect KAL-1 gen. Dit gen codeert voor een eiwit dat cel-cel contact tussen neuronen stimuleert. Indien gedurende de embryonale ontwikkeling dit eiwit niet aanwezig is in de neusregio van het embryo heeft dit dramatische gevolgen. Het zorgt er onder meer voor dat de daar aanwezige neuszenuwen de hersenen niet kunnen bereiken, waardoor de ontwikkeling van het reuksysteem in de hersenen wordt geremd. Maar in de neusregio van het embryo bevinden zich ook bepaalde hormoon producerende neuronen (GnRH-cellen) die een centrale rol spelen bij de ontwikkeling van de geslachtsorganen. Als het eiwit, waarvoor het KAL-1-gen codeert, in de neusregio ontbreekt verhuizen deze GnRH-cellen niet richting de hypothalamus en geven daar dus ook niet hun hormoon af. Hierdoor wordt de hypofyse weer niet gestimuleerd om LH en FSH te gaan produceren. Deze hormonen zijn weer nodig om de testes te laten ontwikkelen. Doordat de testes zich niet goed ontwikkelen wordt er niet voldoende testosteron geproduceerd. Uiteindelijk resulteert dit in een niet goed ontwikkelde penis en een verlaagd libido. Aan de hand van dit voorbeeld kunnen een aantal belangrijke principes over de relatie tussen genen en eigenschappen worden besproken. Het voorbeeld laat zien dat de weg van een gen naar een eigenschap vaak lang en indirect is. Genen coderen niet voor eigenschappen maar voor eiwitten. En die eiwitten spelen een rol bij de ontwikkeling van de eigenschappen. Het eiwit waarvoor het KAL-1 gen codeert is weliswaar onmisbaar bij de ontwikkeling van de geslachtsorganen, maar is tegelijkertijd slechts een schakeltje in een lang complex traject. Elk van genoemde stappen in dit traject worden op hun beurt ook weer door genen beïnvloed. Bij de ontwikkeling van vrijwel elke eigenschap zijn dan ook vaak vele honderden genen betrokken. Bovendien beïnvloedt één gen vaak meerdere, schijnbaar onafhankelijke, eigenschappen. Zoals een kapot kabeltje er voor kan zorgen dat een auto niet meer start, zo kan een defect gen een eigenschap ernstig verstoren. Maar zoals voor het starten van een auto veel meer nodig is dan dat ene kabeltje, zo is er voor de ontwikkeling van een eigenschap veel meer nodig dan één gen. 98 ♣ Organismen zijn goede ontwerpen die zonder ontwerper kunnen ontstaan. De wereld op zijn kop! Geen enkele biologische theorie roept zoveel emoties op als de evolutietheorie. Sommige mensen vinden het de grootste theorie uit de geschiedenis van de natuurwetenschappen. Andere vinden het gevaarlijke onzin. Deze gevoelens en standpunten kunnen alleen door leerlingen worden begrepen wanneer evolutietheorie voor hen in een breder kader wordt geplaatst. Hieronder wordt heel beknopt een mogelijk kader geschetst. Kosmische piramide Vóór Darwin hadden veel mensen het volgende mens- en wereldbeeld. Eerst was daar God. God schiep de materie, toen het leven, en als kroon op de schepping, leven met een geest, de mens. God ‘droeg’ de hele piramide en tussen de lagen van de piramide bevonden zich waterdichte schotten. Uit levenloze materie zou nooit door louter natuurkrachten leven kunnen ontstaan, en uit leven zonder geest zou nooit leven met een geest kunnen ontstaan. Voor dit standpunt werden ook bewijzen aangevoerd. Het godsbewijs van William Paley is een voorbeeld hiervan. Deze theoloog en inspirator van Darwin maakte gebruik van de volgende analogieredenering. Stel je loopt over de heide en vindt een zakhorloge (polshorloges hadden ze toen nog niet). Je opent het horloge en ziet hoe vele tandwieltjes en veertjes onderling zijn verbonden zodat het horloge de tijd aan kan geven. Als je nu gevraagd wordt hoe het horloge is ontstaan, welke verklaring zou je dan geven? Horlogemaker Iedereen, betoogt Paley, zal het uiterst onwaarschijnlijk vinden dat het horloge door toeval tot stand is gekomen, dat regen en wind brokken materie hebben veranderd in een horloge. Daarvoor zit het horloge te doelgericht en te complex in elkaar. Als je een dergelijke ingenieus ontwerp tegenkomt moet je bijna wel concluderen dat het door een intelligente horlogemaker is ontstaan. Welnu, vervolgt Paley, als je het met deze redenering eens bent dan moet je een vergelijkbare conclusie trekken voor de levende natuur. Ontwerpen in de natuur zijn immers vele malen complexer dan een horloge, ze moeten dus wel zijn ontworpen door een heel intelligente ontwerper, God. Hier lijkt geen speld tussen te krijgen (laat leerlingen dit maar eens proberen). Darwin bleek hiertoe echter wel in staat. Hij was het met Paley eens dat een complex ontwerp niet in één keer door toeval kan ontstaan. Hij stelde daarom voor het toeval ‘uit te smeren’. Complexe ontwerpen in de natuur ontstaan volgens Darwin niet in één keer maar geleidelijk in een reeks tussenstadia, waarbij het verschil tussen het ene en het andere stadium zo klein is dat ze door toeval kunnen zijn ontstaan. Dit cumulatieve proces wordt in banen geleid door natuurlijke selectie. Succesvolle variaties worden doorgegeven aan de volgende generatie zodat daar weer op kan worden voortgebouwd, minder succesvolle variaties verdwijnen uit de populatie. Gevaarlijk idee De implicaties van dit eenvoudige idee voor het toenmalige dominante mens-en wereldbeeld waren enorm. De schotten tussen de lagen van piramide leken opeens niet meer waterdicht te zijn. Als uit levensvormen andere levensvormen kunnen ontstaan waarom zou de mens niet zelf kunnen zijn ontstaan uit niet-menselijk leven? Wat heeft dat voor consequenties voor uniek geachte menselijke kwaliteiten zoals vrije wil, bewustzijn, taal etc.? Darwin’s idee leidt ook tot de vraag of leven niet uit materie zou kunnen zijn ontstaan. En uiteraard leidt het tot vragen over de basis van piramide: Als goede ontwerpen in de natuur kunnen ontstaan zonder ontwerper, bestaat God dan eigenlijk wel? De vaak emotionele reacties van voor-en tegenstanders van de evolutietheorie zijn nu voor leerlingen wellicht ook wat beter te begrijpen. Voorstanders vinden het een prachtig idee omdat hiermee voorheen gescheiden domeinen van materie, lichaam en geest worden verbonden. Tegenstanders vrezen het idee omdat het knaagt aan het fundament van hun mens-en wereldbeeld. 99 ♣ Al het leren, van de laagste tot de hoogste vorm gaat via trial en error Wat is de overeenkomst tussen Einstein en een amoebe? Deze vreemde vraag is gesteld en beantwoord door de filosoof Karl Popper. Popper wees er op dat zowel Einstein als de amoebe leren via trial en error, door vallen en opstaan dus. Trial en error mag dan een heel fundamentele vorm van leren zijn, er kunnen wel 'lagere en 'hogere' vormen van trial en error leren worden onderscheiden. Ik zal hier een aantal basisvormen presenteren als treden van een ladder. Deze ladder kan leerlingen helpen het eigen leerproces en het leren van andere organismen beter te begrijpen. Zuigreflex van Albert Albert Einstein, een amoebe en alle andere levende wezens op aarde zijn via een proces van trial en error tot stand gekomen. Omdat hun voorouders door toevallige mutaties of recombinatie van genen succesvoller waren dan hun tijdgenoten waren zij in staat hun genen door te geven aan de nakomelingen. Op deze eerste trede van de ladder is er dus sprake van een evolutionair 'leerproces'. Nu is het maar goed dat we uitgerust zijn met aangeboren eigenschappen waardoor we kunnen overleven in onze omgeving. Zo zou bijvoorbeeld kleine Albert het heel moeilijk hebben gekregen als hij geen aangeboren zuigreflex had gehad. Maar het is ook fijn als gedrag via trial en error kan worden aangepast als de omstandigheden veranderen. De meeste organismen zijn hiertoe ook in staat, overigens dankzij aangeboren instincten. Gokje wagen Zelfs een amoebe kan deze tweede trede van de ladder beklimmen. Een amoebe die een stukje glas krijgt aangeboden zal dit de eerste keer nog opnemen maar de tweede keer al niet meer. Deze amoebe heeft bepaald gedrag uitgeprobeerd en doet dit niet meer als dit 'ongewenste' gevolgen heeft. Kenmerkend voor de pogingen bij deze vorm van trial en error leren is dat ze min of meer blind zijn. Er wordt nauwelijks gebruik gemaakt van informatie over de omgeving. Leerlingen zie je nog wel eens op deze manier een opdracht maken. Ze wagen een gokje en als het niet klopt proberen ze het gewoon nog een keer. Een amoebe kunnen we dit niet kwalijk nemen, deze kan niet veel meer. Deze kan alleen door zijn 'kop' te stoten leren van ervaringen. Maar wij en vele andere diersoorten, kunnen de ladder nog een trede bestijgen. Wij kunnen in ons hoofd, op grond van informatie, al een aantal mogelijke handelingen overwegen alvorens er één uit te proberen. Leerlingen wordt dan ook veelal geleerd eerst na te denken en dan te doen. Lees eerst de opgave goed, ga na welke informatie je al hebt en welke informatie je nog nodig hebt, alvorens de opdracht te maken. Van reflex naar reflectie In het huidige onderwijs vragen we van leerlingen nog een trede hoger te klimmen. We verwachten niet alleen dat ze eerst denken en dan doen, maar ook nog reflecteren op hun eigen denken. Dit leren leren is voor de meeste diersoorten teveel gevraagd. Wij zijn echter in staat effectievere manieren van denken te leren. Ook dit leren leren verloopt via vallen en opstaan. Terwijl onze amoebe al bij de tweede trede blijft steken kunnen leerlingen net als Einstein de ladder bestijgen van reflex naar reflectie. Dit betekent uiteraard niet dat ze alleen maar moeten reflecteren,. Als echter het handelen vastloopt is het zinvol een trede hoger te klimmen zodat productiever met de situatie kan worden omgegaan. 100 ♣ Organismen vernieuwen zichzelf continu Stroomt alles? De Griekse filosoof Heraclites stelde ooit de vraag: Waarom kun je niet twee keer dezelfde rivier oversteken? Zijn eerste verklaring zullen leerlingen wel onderschrijven. Bij de tweede keer stroomt er ander water door de rivier en is het dus niet meer dezelfde rivier. Heraclitus gaf echter nog een tweede verklaring. Net als de rivier verander je ook zelf voortdurend van moment tot moment. Met deze tweede verklaring zullen leerlingen meer moeite hebben. Menselijk lichaam als een auto? Leerlingen beschouwen het menselijk lichaam namelijk vaak als een vrij statisch geheel. Hun beeld van het menselijk lichaam lijkt op hun beeld van een auto. Net als een auto bestaan wij uit een aantal onderdelen die er te samen voor zorgen dat we functioneren. Evenals een auto hebben wij energie nodig voor de voortbeweging. Onze brandstof is alleen geen benzine maar voedsel. Leerlingen weten natuurlijk dat wij, in tegenstelling tot een auto, onze onderdelen zelf maken. Maar ze gaan er veelal vanuit dat als je niet meer groeit, de onderdelen ook niet meer veranderen. Net als bij een auto kunnen ze natuurlijk wel slijten en kapot gaan. Soms kun je hiervoor naar een dokter, zoals je met je auto naar een monteur gaat. Soms kan een vitaal onderdeel niet worden gerepareerd of vervangen en dan ga je dood. Continue verbouwing Het bovengenoemde statische beeld van het menselijk lichaam wordt door veel schoolboeken bevestigd. Zo wordt de verbranding bij de mens vaak expliciet vergeleken met de verbranding bij een auto. Ons lichaam is echter veel dynamischer dan een machine. Neem bijvoorbeeld verbranding. Bij een auto wordt de benzine nooit onderdeel van de auto. Bij ons wel. Veel van wat we eten is in korte tijd al ingebouwd in ons lichaam, in onze zenuwcellen, spiercellen etc. We zijn dus letterlijk wat we eten. Maar als er zoveel wordt ingebouwd moet er toch ook wat uitgaan? Dat gebeurt ook, bestanddelen van je lichaam worden voortdurend vervangen. Dit gebeurt uiteraard bij een auto niet, je zou raar staan kijken als de afgesleten achterband van je auto zich automatisch zou vernieuwen. Ons lichaam wordt dus continue verbouwd. Deze verbouwing is zo ingrijpend dat veel onderdelen van ons lichaam binnen enkele weken geheel zijn vernieuwd. Een winkel wil nog wel eens sluiten tijdens een ingrijpende verbouwing, maar dat kunnen wij ons niet permitteren. Goed geregeld Terwijl de bestanddelen van je lichaam dus voortdurend worden vervangen, blijven we wel dezelfde persoon. Gelukkig maar. Maar hoe kan dat? Wie of wat we zijn wordt niet bepaald door onze bestanddelen, maar door de wijze waarop ze zijn georganiseerd. En die organisatie wordt wel gedurende langere tijd constant gehouden. Regelmechanismen in ons lichaam zorgen er voor dat een bestanddeel dat verdwijnt, op het juiste moment en op de juiste plek weer wordt vervangen door een soortgelijk bestanddeel. Tegen deze achtergrond kunnen we ook veroudering bij de mens beter begrijpen. In tegenstelling tot wat veel leerlingen denken is veroudering niet het gevolg van slijtage. Zowel de huid van een kleuter als van een bejaarde is aan slijtage onderhevig en verandert voortdurend. Een kleuter is echter veel beter en nauwkeuriger in staat zijn huid te vervangen dan een bejaarde. Naarmate we ouder worden, gaan onze regelmechanismen steeds minder nauwkeurig werken. Veranderingen worden minder goed gedetecteerd en gecorrigeerd. Aan de gevolgen hiervan bezwijken we uiteindelijk. Hoewel Heraclites ruim 2500 jaar geleden nog niet wist wat wij nu weten had hij wel gelijk. Wij zijn het resultaat van een onafgebroken stroom van materiaal dat door ons heentrekt en ons tegelijkertijd vormt. Wij zijn een levensstroom. 101 26 De schoolboeken onder de loep Voor docenten die ontevreden zijn met hun schoolboek, blijkt het vaak lastig om hieraan te ontsnappen. Om te kunnen ontsnappen moet je weten waaraan je eigenlijk wilt ontsnappen en waar naar toe wilt ontsnappen. In dit essay wordt de onderliggende structuur van veel biologiemethoden geëxpliciteerd. In de essays 27 t/m31 worden diverse ontsnappingsroutes kort uitgewerkt. De huidige schoolboeken voor biologie kunnen veelal worden getypeerd als M&M-curricula. De Mens staat centraal, en de leerstof wordt vaak Medisch ingekleurd. Bovendien wordt de leerstof, net als de M&M-snoepjes, in gescheiden porties toegediend, meestal worden er 1 of 2 levensverrichtingen per hoofdstuk behandeld. Ter illustratie zijn twee onderbouw boeken (1MHV en 2MHV) van Biologie voor Jou onder de loep genomen. Daarbij hebben we ons beperkt tot een analyse van de basisstof uit de informatieboeken. Uit de analyse blijkt dat de Mens het merendeel van de boeken in beslag neemt: 67%. Verder wordt verreweg de meeste aandacht besteed aan bouw&werking van biologische systemen (35%) op de voet gevolgd door het functionele (24%) en het medische (12%) perspectief (zie cirkeldiagram). Wanneer we ons nu beperken tot de hoofdstukken waarin levensverrichtingen, zoals ademhaling, bloedsomloop etc, centraal staan (cursief gedrukt in onderstaande tabel) dan wordt het M&M karakter van deze schoolboeken nog duidelijker. 86% van de leerstof gaat dan over de mens en 27% van de leerstof is medisch ingekleurd. Overzicht van hoofdstukken uit deel 1MHV en deel 2MHV Biologie voor Jou 1. wat doe je in de biologie? 8. schoolomgeving 2. wortels, stengels, bladeren 9. voeding en vertering 3. ordening 10. verbranding en ademhaling 4. stevigheid en beweging 11. bloedsomloop 5. groei en ontwikkeling 12. voortplanting 6. bloemen vruchten en zaden 13. erfelijkheid en evolutie 7. afval en milieu 14. regeling en gedrag 15. mens en milieu 102 Ook is opvallend dat in deze hoofdstukken niet meer dan 1 of 2 levensverrichtingen per keer worden behandeld en dat er zelden relaties worden gelegd tussen de verschillende levensverrichtingen. Hoewel de exacte percentages zullen verschillen treffen we de bovengenoemde M&M-inkleuring ook in veel andere schoolboeken aan. schimmel 1% plant 14% dier:overig 17% bacterie 1% mens 67% ethisch 3% persoonlijk 3% ontwikkelingsbiologisch 8% functioneel 24% medisch 12% evolutionair 4% vergelijkend 10% bouw& werking 35% 103 Er is ook kritiek gekomen op de inhoud van het huidige curriculum. De inhoud van de kritiek is uiteraard afhankelijk van de visie op de wenselijke inhoud van het biologieonderwijs. In essay 27 t/m 30 wordt de kritiek besproken van vertegenwoordigers van respectievelijk de vakgerichte, maatschappijgericht, persoonsgerichte en perspectiefgerichte visie. Hieronder bespreken we één kritiekpunt meer in detail en laten we zien hoe dit probleem relatief eenvoudig kan worden ondervangen. Vertegenwoordigers van vakgerichte visie hebben onder andere kritiek geuit op de sterke mensgerichtheid en ontbreken van samenhang in het reguliere curriculum. We willen laten zien dat door een eenvoudige aanpassing van de volgorde waarin de hoofdstukken worden behandeld het curriculum meer natuurgericht en meer samenhangend kan worden gemaakt. Bestaande en alternatieve volgorde van behandeling van de hoofdstukken uit 1mhv en 2mhv van Biologie voor Jou. In enkele gevallen hebben we een hoofdstuk opgeknipt in twee delen. Tussen haakjes is vermeld welke basisstof behoort bij het betreffende deel. bestaande volgorde 1. wat doe je in de biologie? 2. wortels, stengels, bladeren 3. 4. ordening stevigheid en beweging 5. 6. groei en ontwikkeling bloemen vruchten en zaden 7. 8. afval en milieu schoolomgeving 9. voeding en vertering 10. verbranding en ademhaling 11. bloedsomloop 12. voortplanting 13. erfelijkheid en evolutie 14. regeling en gedrag 15. mens en milieu alternatieve volgorde 1. schoolomgeving 2. gedrag (uit regeling en gedrag: 8t/m9) 3. groei en ontwikkeling 4. ecologie (uit: afval en milieu: 1t/m2) 5. ordening 6. evolutie (uit: erfelijkheid en evolutie: 3t/m5) 7. wortels, stengels, bladeren 8. voeding (uit: voeding en vertering: 1t/m5) 9. stevigheid en beweging 10. zenuwstelsel en waarneming (uit regeling&gedrag: 1t/m7) 11. vertering (uit: voeding en vertering 6t/m8) 12. bloedsomloop (uit: bloedsomloop 1t/m5) 13. verbranding en ademhaling 14. uitscheiding (uit: bloedsomloop: 6) 15. voortplanting 16. bloemen, vruchten en zaden 17. erfelijkheid (uit: erfelijkheid en evolutie: 1t/m2) 18. mens en milieu 19. afval (uit: afval en milieu: 3t/m5) 104 was -> wordt 8 -> 1 14 -> 2 5 -> 3 7 -> 4 3-> 5 .13-> . 6 2 -> 7 9 -> 8 4 -> 9 14 -> 10 9 -> 11 11 -> 12 10 -> 13 11 -> 14 12 -> 15 6 -> 16 13 -> 17 15-> 18 7-> 19 In de onderbouwboeken van Biologie voor Jou kunnen twee type hoofdstukken worden onderscheiden. Er zijn hoofdstukken waarin levensverrichtingen van dieren (m.n. de mens) en planten worden beschreven op orgaanniveau en lager (de cursief gedrukte hoofdstukken in de linkerkolom van de tabel). Daarnaast zijn er hoofdstukken waarin organismen als geheel in relatie tot hun omgeving centraal staan (organismaal niveau en hoger). Aandacht voor andere organismen dan de mens (natuurgerichtheid) en samenhang vinden we vooral terug in deze laatst genoemde hoofdstukken. Nu is het opvallend dat juist deze hoofdstukken hoofdzakelijk aan het einde van de beide schoolboeken worden behandeld. We stellen voor om juist met deze hoofdstukken te beginnen. Vanwege hun aanschouwelijk karakter kunnen deze hoofdstukken, zoals schoolomgeving, gedrag en ordening, een goede functie vervullen t.b.v. een brede oriëntatie op de biologie. Leerlingen maken zo kennis met een diversiteit aan organismen en krijgen enig inzicht in samenhang tussen enkele levensverrichtingen (bijvoorbeeld bij groei en ontwikkeling) en samenhang tussen organismen in de ruimte (bijvoorbeeld bij de schoolomgeving) en in de tijd (bij evolutie). Bovendien verschaffen deze hoofdstukken leerlingen een kapstok waarmee ze afzonderlijke levensverrichtingen van dieren (inclusief de mens) en planten in de daarop volgende hoofdstukken beter kunnen begrijpen. Ze hebben dan namelijk geleerd dat organismen door evolutie ieder op hun geheel eigen wijze zijn aangepast om te overleven en zich voort te planten in de omgeving waarin ze voorkomen. Ze hebben tevens op een rudimentair niveau geleerd dat planten en dieren ieder op een heel verschillende manier aan hun energie en stoffen komen om te overleven. Dit inzicht is wezenlijk omdat de verschillen tussen de bouwplannen planten en dieren bijna volledig kunnen worden teruggevoerd op het verschil in de wijze waarop planten en dieren aan de benodigde energie en stoffen komen. We zullen dit hieronder heel kort uitwerken en stellen ook voor om de levensverrichtingen van planten en dieren ook in de zo dadelijk te noemen volgorde te behandelen. Planten zitten vrij eenvoudig in elkaar omdat ze niet van hun plek af hoeven te komen om te overleven. Ze hebben genoeg aan bladeren om zonlicht en koolstofdioxide op te vangen, wortels voor het opnemen van eenvoudige stoffen, en een stengel om stoffen te vervoeren. Dieren daarentegen zitten veel ingewikkelder in elkaar omdat ze om te overleven in het algemeen van hun plek af moeten komen om andere dieren of planten te eten voor de benodigde energie en stoffen. De daarbij benodigde levensverrichtingen kunnen worden opgedeeld in twee hoofdgroepen: 1.Levensverrichtingen die nodig zijn om voedsel te vangen, achtereenvolgens: stevigheid en beweging, waarneming en een zenuwstelsel om waarneming en beweging te coördineren. 105 2.Levensverrichtingen om voedsel te verwerken, achtereenvolgens: vertering, bloedsomloop, ademhaling, verbranding, uitscheiding. Nadat leerlingen zo hebben geleerd hoe planten en dieren kunnen overleven kan nader worden uitgewerkt hoe ze zich voortplanten inclusief de erfelijke basis hiervoor. Na deze meer gedetailleerde benadering van bouwplannen van planten en dieren (inclusief de mens) kan dan weer opnieuw worden uitgezoomd naar de plek van de mens in zijn omgeving en hoe deze elkaar wederzijds beïnvloeden. Nadat leerlingen zo hebben geleerd hoe planten en dieren kunnen overleven kan nader worden uitgewerkt hoe ze zich voortplanten inclusief de erfelijke basis hiervoor. Na deze meer gedetailleerde benadering van bouwplannen van planten en dieren (inclusief de mens) kan dan weer opnieuw worden uitgezoomd naar de plek van de mens in zijn omgeving en hoe deze elkaar wederzijds beïnvloeden. 106 27 Hoe maak je lessen biologisch interessant? ♣ Leerlingen krijgen ieder een vijg en de docent vraagt ze er een klein hapje van te eten. Hij vertelt de leerlingen nu dat ze net iets heel bijzonders hebben gegeten: een heel kerkhof. Zo dadelijk zal duidelijk worden waarom. Daarna vertelt hij het volgende verhaal over de vijg. Er zijn meer dan 800 soorten vijgen. Iedere vijgensoort wordt bestoven door zijn eigen soort vijgwespje. Vreemd genoeg kun je aan een vijgenplant geen bloemen ontdekken. Wel zie je groene bolletjes en in deze bolletjes bevinden zich honderden minuscule bloemetjes. Maar hoe kan de vijgwesp dan de bloemetjes bereiken? In het bolletje zit een heel kleine opening. Die opening is zo klein dat het wespenvrouwtje, beladen met stuifmeel, zich naar binnen moeten persen en daarbij zelfs vaak haar vleugels verliest. Men veronderstelt dat op deze manier ongewenste parasieten buiten de 'deur' kunnen worden gehouden. Door al dit gewrik zou ook het kostbare stuifmeel verloren kunnen gaan, maar daar hebben de wespjes wat op gevonden. Ze vervoeren het stuifmeel in speciale uitsparingen in hun borst. Eenmaal binnen begint het wespje de vrouwelijke bloemen te bestuiven met het meegebrachte stuifmeel. Maar dat doet ze niet voor niets. Ze legt met haar legboor tevens een eitje op de bloembodem van deze bloemetjes. Haar larven zullen zich straks gaan voeden met de groeiende zaden. Natuurlijk moet de vijg voorkomen dat in al haar bloemen een eitje wordt gelegd, omdat anders alle zaden door de opgroeiende larven worden opgegeten. Sommige vijgensoorten lossen dit op met twee soorten bloemen: bloemen met lange en korte stampers. Bij bloemen met de lange stampers kan de legboor van het wespje de bloembodem niet bereiken en dat is een signaal voor het wespje om haar eitjes niet af te zetten. Als een wespenvrouwtje haar eitjes heeft gelegd heeft ze haar taak volbracht en sterft ze in de vijg. 107 De wespenmannetjes komen het eerst uit de eitjes en groeien uit tot volwassen wespjes. Zij gaan nu eerst hun zussen zoeken die zich nog in hun capsule bevinden en bevruchten vervolgens deze nog ongeboren maagden. Vervolgens knagen ze gezamenlijk (!) een opening in de vijg, waardoor later de vrouwtjeswespen de vijg kunnen verlaten. Hun eigen taak zit er dan op en ze sterven in de vijg. De inmiddels bevruchte vrouwtjes komen nu ook uit en gaan op zoek naar de mannelijke bloemetjes en verzamelen het stuifmeel. Daarna verlaten ze de vijg op zoek naar een andere vijg met rijpe vrouwelijke bloemen, die ze kunnen bestuiven en waarin ze hun eieren kunnen leggen. De docent vraagt nu aan de leerlingen waarom ze zo juist een kerkhof hebben opgegeten en wie er in dit kerkhof ligt. In bovenstaand lesje probeert de docent bij de leerlingen verwondering te wekken over de voortplanting van de vijg. Deze docent is een vertegenwoordiger van de vakgerichte visie op biologieonderwijs. Hij vindt het belangrijk dat leerlingen geboeid raken door alles wat groeit en bloeit. Tevens wil hij leerlingen biologische kennis en inzichten meegeven zodat ze verschijnselen in de natuur beter kunnen begrijpen. Tenslotte hecht hij veel belang aan het ontwikkelen van biologisch denken. Ze moeten leren als een bioloog naar de natuur te kijken, daar vragen over leren stellen en antwoorden op leren zoeken. Vertegenwoordigers van de vakgerichte visie hebben de volgende kritiek op het reguliere curriculum: Het huidige curriculum is te mensgericht. De mens is slechts één van de tweehonderd miljoen bekende soorten en in het biologieonderwijs zou dit meer moeten worden weerspiegeld. Men vindt het belangrijk dat er ook aandacht is voor andere organismen als de mens. Het curriculum vertoont te weinig samenhang. Doordat in ieder hoofdstuk maar één of enkele levensverrichtingen worden behandeld krijgen leerlingen geen beeld van wat de verschillende levensverrichtingen met elkaar te maken hebben. Er worden teveel feitjes onderwezen en er is te weinig aandacht voor algemene biologische inzichten. Er is te weinig aandacht voor ontwikkeling van biologisch denken. Op welke wijze kan het DENKGEREEDSCHAP nu helpen bij het realiseren van deze vakgerichte visie op het biologieonderwijs? Het zijn met name de biologische perspectieven die hiervoor interessant zijn: vergelijkend, oorzakelijk, functioneel, bouw&werking, omgeving, ontwikkeling en evolutionair perspectief. Verwondering oproepen over biologische verschijnselen kan vooral door ze vanuit andere organismen dan de mens (zoals in voorbeeld van 108 de vijg) of vanuit een ander dan bouw&werking perspectief te behandelen. Zo kan je leerlingen bijvoorbeeld voortplanting laten benaderen vanuit een evolutionair perspectief. Waarom planten wij ons eigenlijk geslachtelijk voort, ongeslachtelijke voortplanting zou toch veel eenvoudiger zijn? De zes biologische perspectieven vormen ook een goede operationalisering van biologisch denken. In veel discussies wordt namelijk wel het belang van biologisch denken onderkend, maar wordt niet geëxpliciteerd wat het precies inhoudt waardoor het ook heel moeilijk is om dit leerlingen te leren. Doordat sleutelvragen en sleutelactiviteiten hier zijn uitgewerkt ben je als docent ook in staat expliciet aandacht te besteden aan het aanleren van biologisch denken. Voor vele voorbeelden en mogelijke toepassingen verwijzen we naar essays waarin de betreffende perspectieven worden behandeld.1 Tot slot willen we hier nog kort ingaan op de vraag hoe je aan leuke biologische weetjes kan komen. Soms kom je die vanzelf tegen in kranten, artikelen of op t.v. Het is zinvol om daar een archiefje van aan te leggen zodat je ze kan gebruiken wanneer je het betreffende onderwerp behandelt. Maar vaak sta je ook met lege handen. In dit geval kan het internet vaak uitkomst bieden. Je kan daarbij als volgt te werk gaan. Bevraag eerst het onderwerp vanuit de verschillende perspectieven. Gebruik daarvoor de bijbehorende sleutelvragen. Enkele perspectieven leveren dan vaak vragen of thema’s op waarvan je vermoedt dat ze potentieel interessant kunnen zijn. Deze vragen en thema’s gebruik je vervolgens als zoektermen waarmee je met google en/of de krantenbank2 vrijwel altijd snel weetjes kan opsporen. ♣ Neem bijvoorbeeld een op het eerste gezicht saai onderwerp als het liedje van de vink. Je gaat dit nu vanuit een aantal perspectieven bevragen. Het bouw&werking perspectief levert bijvoorbeeld de vraag op hoe kan een vink eigenlijk zo’n liedje produceren? Vanuit het ontwikkelingsperspectief komt de vraag bij je op: hoe leert een jong vinkje zingen en van wie leert het dat? Je vermoedt dat dit laatste aspect wel interessant kan zijn en tikt in op google: chaffinch song learning3. Je krijgt een aantal hits waarvan je er enkele snel scant. Je ontdekt twee weetjes die verwondering kunnen wekken: (1) dat vinken bij het leren gebruik maken van een wachtwoord en (2) dat het vrouwtje ook de jonge feedback geeft met haar vleugels. Mijn ervaring is dat je op deze manier over vrijwel elk onderwerp snel (binnen 15 minuten) één of meerdere weetjes op het spoor komt. 1 Zie essay 32 t/m 39. Zie essay 18. 3 Nederlandstalige zoektermen kunnen ook worden gebruikt, maar dat levert vaak veel minder treffers op 2 109 28 Hoe maak je lessen maatschappelijk relevant? ♣ Familie Dommelsvoort uit Cuijk moet worden verhuisd, omdat op hun plek een watersportkantine moet komen. Familie Dommelsvoort is één van de vijf dassenfamilies die wordt bedreigd door watersport recreatie in een grintgat aan de Maas. Er is in de gemeenteraad al besloten dat de kantine er komt. Ook is men wettelijk verplicht om elders voor de dassenfamilie een andere woonplek te creëren. De volgende vragen liggen nu ter tafel: Waar kan de dassenfamilie naar toe? Hoe moet die omgeving eventueel worden aangepast zodat ze daar kunnen leven? Wat kost een dergelijke verhuizing? Wie gaat dat betalen? Leerlingen werken als volgt aan deze vragen. Eerst moeten er een viertal verschillende scenario’s worden ontwikkeld voor de inrichting van het nieuwe gebied voor de dassen. Deze worden door verschillende groepen gemaakt. Daarna wordt een gemeenteraadsvergadering voorbereid waarin een besluit moet worden genomen over vraag 1 en 2. Hiervoor worden de rollen verdeeld. Er zijn biologen bij die werken voor de stichting das en boom en de gemeente adviseren. Er is een burgemeester en enkele gemeente raadsleden van respectievelijk VVD en Groen Links. Er is een exploitatiehouder van het watersportgebied. Tot slot vindt de gemeenteraadsvergadering gesimuleerd en wordt er een besluit genomen. Bovenstaande les past goed in een maatschappijgerichte visie. In deze visie worden maatschappelijke praktijken waarin biologische kennis een rol speelt als vertrekpunt gekozen voor inrichting van het biologieonderwijs. De leerling neemt gedurende zijn leven deel aan verschillende praktijken waarin de levende natuur een belangrijke rol speelt: koken, zorgen voor huisdieren of eigen gezondheid. 110 Het biologieonderwijs dient volgens vertegenwoordigers van de maatschappijgerichte visie leerlingen voor te bereiden op deelname aan of meningsvorming over deze praktijken. Het reguliere curriculum wordt vanuit deze visie op de volgende punten bekritiseerd: De te leren biologische kennis is ontleend aan de biologie als wetenschap. Praktijken dienen als middel deze kennis goed te begrijpen. Deze redenering zou je moeten omkeren. Dat betekent dat je uitgaat van een praktijk en nagaat wat een leerling aan biologische kennis nodig heeft om in de betreffende praktijk te kunnen functioneren. Een dergelijke redenering zal er toe leiden dat veel biologische kennis die nu nog wel wordt behandeld uit het programma zal verdwijnen. Het curriculum is te eenzijdig gericht op verwerven van kennis. Om aan deze praktijken te kunnen deelnemen dienen leerlingen ook diverse vaardigheden te verwerven. Op welke wijze kan het DENKGEREEDSCHAP bijdragen aan de ontwikkeling van meer maatschappijgerichte biologielessen? De centrale perspectieven binnen een maatschappijgerichte visie zijn het zorg, medische, technologische en ethische perspectief. Als je vanuit deze perspectieven biologische onderwerpen belicht dan komen vanzelf de relevante maatschappelijke praktijken ‘bovendrijven’. Spieren bekeken vanuit maatschappelijke perspectieven Zorg Medisch Technologisch Ethisch Relevante praktijken Fitness centra; Fysiotherapie Polikliniek voor sportblessures (Top-)sport; Vleesproductie Dopingcontrole In een maatschappelijke praktijk werken mensen die onder andere biologische kennis gebruiken om de doelen van betreffende praktijk (bv gezondheid, schoonheid, vleesproductie etc.). te realiseren. In het biologieonderwijs kun je nu leerlingen laten oriënteren op deze praktijken door ze hieraan te laten deelnemen (echt of gesimuleerd). Dat betekent dan vaak dat ze aan de hand van een realistische casus één of meerdere rollen simuleren in een aardige werkvorm, bijvoorbeeld debat of rechtbank. Daarbij wordt vaak onvoldoende aandacht besteed aan manieren van denken die bij de betreffende rol horen, waardoor inzichten of meningen relatief oppervlakkig blijven. De sleutelactiviteiten behorend bij de betreffende perspectieven kunnen worden gebruikt om leerlingen te helpen hun rol te verdiepen (zie essay40 t/m 43). Zo kunnen sleutelactiviteiten behorend bij het ethische perspectief leerlingen helpen bij het grondig voorbereiden van een debat over bijvoorbeeld orgaandonatie. 111 29 Hoe maak je lessen persoonlijk relevant? ♣ In een les over evolutie krijgen leerlingen het volgende schema voorgelegd. Mogelijke opvattingen over de relatie tussen evolutie en het bestaan en de invloed van God. Atheïstische Accepteren evolutie en ontkennen dat God bestaat evolutie Nontheïstische Accepteren evolutie en geloven dat God bestaat. God evolutie heeft echter geen invloed op het verloop van de evolutie. Theïstische Accepteren evolutie en geloven God bestaat. God evolutie heeft ergens in de evolutie een rol gespeeld. Als Schepper van beginvoorwaarden, supervisor en/of beïnvloeden van sleutelgebeurtenissen. Creationisme Verwerpen evolutie en geloven dat God bestaat. God heeft in zes dagen de aarde en zijn bewoners heeft geschapen via afzonderlijke scheppingsdaden De docent licht het schema kort toe en vraagt en vervolgens de leerlingen ieder voor zichzelf op te schrijven welke positie hen het meest aanspreekt en waarom. Tevens moeten leerlingen hun persoonlijke visie in een aantal regels proberen te verwoorden. Vervolgens mogen leerlingen zelf trio’s samen stellen. Ze interviewen elkaar over hun positie. Visies mogen niet worden bekritiseerd, alleen worden verhelderd (waarom vind je dat?) Tijdens de klassikale nabespreking worden standpunten met argumenten verzameld en besproken. De docent voegt waar nodig nog argumenten toe. Leerlingen krijgen de opdracht mee om kort op te schrijven wat ze geleerd hebben van deze les. 112 In het bovengenoemde voorbeeld staat niet de evolutietheorie zelf centraal maar de wijze waarop leerlingen deze al dan niet hebben geïntegreerd in hun eigen levensbeschouwing. Niet de theorie zelf maar de persoonlijke betekenis komt daarmee op de voorgrond te staan. Dit sluit aan bij het belangrijkste doel van het onderwijs volgens de vertegenwoordigers van de persoonsgerichte visie: leerlingen begeleiden bij hun persoonlijke ontwikkeling. Bij een persoonsgerichte visie op het schoolvak wordt de inhoud van het onderwijs sterker dan bij de vak- en maatschappijgerichte visie bepaald door de leerlingen. Daarvoor is het van belang dat de docent zich terughoudend opstelt en bij de keuze van leerstof voortdurend aansluit bij de vragen, waarderingen en gevoelens van de leerlingen. Vertegenwoordigers van deze visie hebben ook kritiek op het reguliere curriculum: Er is te weinig aandacht voor de interesses van de leerlingen. Leerlingen zouden idealiter zelf moeten kunnen bepalen waaraan ze zouden willen werken in het biologieonderwijs. In het huidige curriculum is er wel veel aandacht voor het hoofd, maar onvoldoende voor hart (gevoelens en waarderingen) en handen (vaardigheden) Er is te veel aandacht voor objectieve kennis en veel te weinig aandacht voor wat de leerstof voor een leerling betekent. Centraal staan de vragen: Wat doet dit met jou? Hoe beleef jij dat? Welke rol kan het DENKGEREEDSCHAP spelen bij het realiseren van deze meer persoonsgerichte visie op biologieonderwijs? Uiteraard zijn een zorg, ethisch en persoonlijk perspectief heel geschikt om de leerstof te personaliseren. De sleutelactiviteiten die hierbij worden uitgewerkt zorgen er voor dat dergelijk onderwijs niet blijft steken in een oppervlakkige mening of gevoel maar dat keuzen en gevoelens ook daadwerkelijk kunnen worden verdiept en onderzocht. Voor vele voorbeelden en toepassingsmogelijkheden verwijs ik naar de betreffende perspectieven in essay 40, 43, 44. De andere perspectieven zijn echter ook belangrijk voor het realiseren van een persoongerichte visie. Vertegenwoordigers van de persoonsgerichte visie willen namelijk leerlingen zoveel mogelijk betrekken bij het bepalen van de leerstof. Daarbij wordt er impliciet vanuit gegaan dat leerlingen al weten wat ze belangrijk en interessant in de omgang met de levende natuur. In veel gevallen zal echter deze interesse zich nog moeten ontwikkelen. Pas als je enig inzicht hebt in de mogelijke aspecten van een bepaald onderwerp kun je bepalen wat je interessant vindt en wat bij jouw past. Door een onderwerp vanuit verschillende perspectieven benaderen kan een leerling gemakkelijker ontdekken wat hij echt interessant en belangrijk vindt. 1 1 Zie ook essay 50. 113 30 Hoe leer je leerlingen van perspectief wisselen? Vertegenwoordigers van de perspectiefgerichte visie op biologieonderwijs vinden dat in het reguliere biologie curriculum de leerstof veel te eenzijdig wordt benaderd, hoofdzakelijk vanuit bouw&werking, functioneel en medisch perspectief. Zij vinden het belangrijk dat de leerlingen de levende natuur vanuit verschillende perspectieven leren te benaderen. Dit wordt belangrijk gevonden omdat leerlingen zo meer leren zien in een situatie, waardoor de betrokkenheid wordt vergroot en ze beter zelfstandig kunnen kiezen wat ze vinden van of willen doen in een bepaalde situatie. In het reguliere biologieonderwijs wordt de stof niet alleen eenzijdig belicht leerlingen krijgen ook geen gereedschap in handen om zelf de natuur vanuit meerdere kanten te leren bekijken en te bevragen. is cruciaal voor het uitwerken van de bovengenoemde visie op biologieonderwijs. Voor een uitwerking van de perspectieven verwijs ik naar de essays 32 t/m 44. Binnen de perspectiefgerichte benadering ligt het accent op het leren vragen stellen en antwoorden zoeken vanuit verschillende perspectieven. Daarvoor wordt het niet alleen van belang geacht dat leerlingen de strategieën behorend bij de verschillende perspectieven leren kennen. Veel aandacht wordt ook besteed aan de basisaannames die aan de perspectieven ten grondslag liggen, zodat leerlingen ook leren wanneer ze wel of niet een bepaald perspectief kunnen toepassen. Ook wordt van belang geacht dat leerlingen worden ingeleid in de algemene inzichten behorend bij de verschillende perspectieven. Het verwerven van specifieke kennis krijgt minder aandacht. Specifieke kennis is alleen van belang als hiermee algemene inzichten en perspectieven worden geïllustreerd. DENKGEREEDSCHAP Leerlingen leren onderwerpen vanuit verschillende perspectieven te bekijken en te bevragen door ze dit eerst te demonstreren (zie volgende bladzijde Cel in Perspectief). Vervolgens leren ze zelf de sleutelvragen te gebruiken om 114 onderwerpen te bevragen en antwoorden te zoeken. Tot slot reflecteren leerlingen op de gehanteerde strategie en de onderliggende aannames 1 ♣ Histori sch Bouw & Werking Functione el Cel in Perspectief Twee eeuwen geleden wist men nog niet dat wij, net als alle andere levende wezens, uit cellen bestaan. Er waren geen microscopische technieken om deze minutieuze bouwstenen, vaak slechts een duizendste millimeter groot, waar te nemen. Ieder van ons bestaat uit meer cellen dan er mensen op aarde zijn, ongeveer 100.000.000.000.000! Maar niet alleen het aantal cellen is indrukwekkend. Elke cel is weer een wondertje op zich. Elke cel kan miljoenen eiwitten maken die het gebruikt om zelf te overleven en die nodig zijn om zijn specifieke functies voor ons te vervullen: waarnemen van prikkels (zintuigcellen), samentrekken van spieren (spiercellen); geleiden van prikkels (zenuwcellen) etc.etc. Evenals wijzelf worden onze cellen geboren, werken ze voor de kost, planten zich voort en sterven. 14 Ontwikkel ing Medisch Bouw&w erking 1 In een gezond mens gaat dit alles meestal goed, de 10 cellen werken dan netjes samen. Soms echter komt het voor dat cellen zich niet langer opofferen voor ons algemeen belang (i.c. onze eigen voortplanting) maar zich ongebreideld zelf gaan voortplanten ten koste van ons. Deze zelfzuchtige cellen kunnen zorgen voor kankergezwellen. Eén type cellen, de voortplantingcellen, vervullen een heel speciale rol in het geheel. Zij zijn namelijk in staat een heel nieuw mens te vormen, als ze versmelten met een voortplantingscel van het andere geslacht. Moet je voorstellen één bevruchte eicel bevat het recept voor het maken van een compleet mens! Omdat alle cellen van ons lichaam voortkomen uit die ene bevruchte eicel bevatten alle cellen het complete recept. Gedurende de ontwikkeling vindt er echter specialisatie plaatst waardoor de cellen, nog maar één of enkele taken kunnen verrichten. Technolo gisch Onderzoekers experimenteren momenteel met cellen van menselijke embryo’s die nog niet zijn gespecialiseerd en nog alles kunnen worden. Deze cellen kan men gebruiken om verschillende type cellen uit te laten ontstaan (bijv. hartcellen). De zo ontstane cellijnen kunnen dan voor transplantatiedoeleinden worden gebruikt. Deze experimenten hebben echter al tot heftige discussies geleid: Mag je menselijke embryo’s wel voor dit doel gebruiken? Zou jezelf, indien je weefsel nodig hebt, gebruik maken van cellen die volgens deze technologie zijn verkregen? Ethisch Onze complexe cellen die informatie bevatten voor het ontwikkelen van een compleet mens zijn niet in één keer ontstaan. Ze zijn in een lang evolutionair proces tot stand gekomen. De cellen van alle Zie essay 24 en 22. Evolution air 115 Vergelijkend Persoonlijk mensen op aarde stammen uiteindelijk af van een veel eenvoudigere bacteriecel. Volgens de symbiosetheorie stammen we niet alleen van bacteriën af maar dragen we zelfs met ons mee. Eén van de belangrijkste onderdelen van onze cel, onze energiecentrales de mitochondriën, zijn zelf afstammelingen van bacteriën die vroeger vrij rondzwommen maar zijn opgenomen door onze vroege vooroudereencelligen. In onze cellen functioneren deze mitochondriën nu redelijk zelfstandig, ze hebben eigen DNA en kunnen zichzelf voortplanten. Ze vormen een groot deel van ons totale drooggewicht. Dit gegeven kan leiden tot vragen over onze eigen identiteit. Zijn wij de meester en onze mitochondriën de slaven die voor ons werken? Of zijn wij de slaven die naar de pijpen van onze mitochondriën dansen? Bestaan wij als zodanig eigenlijk wel? Kunnen we niet beter worden beschouwd als een grote kolonie mitochondriën? Dit soort ideeën leidt gemakkelijk tot gevoelens van verbazing en verwondering maar ook tot gevoelens van vervreemding en ongemak. 116 31 Het schoolboek : van leidraad tot naslagwerk ♣ 1 2 3 4 5 Cas geeft les aan leerlingen van 4 Havo. In de afgelopen 16 lessen zijn de volgende thema’s ingebracht door leerling(en) of docent: Thema Inbrenger Duur Borstvoeding Leerling n.a.v. discussie met 4 lessen nicht over belang borstvoeding Levenscyclus van vijg en Docent n.a.v. lezing boek van 2 lessen vijgwesp Dawkins Het leven van het Leerling n.a.v. artikeltje 2 lessen vogelbekdier hierover in Quest Is frietvet gezond? Leerling n.a.v. folder bij 3 lessen frietzaak Voortplanting en Docent n.a.v. hoofdstuk uit het 5 lessen sexualiteit boek Een veel voorkomende reactie op bovengenoemd voorbeeld luidt ongeveer als volgt: “Ja, was het biologieonderwijs maar zo leuk en afwisselend, maar helaas laat het huidige programma dergelijk hobbyisme niet toe. Je moet leerlingen immers voorbereiden op het eindexamen”. In dit essay wil ik laten zien het goed mogelijk is om idealisme (onderwerpen behandelen vanuit interesse van leerlingen en docent) en realisme (voldoen binnen de gestelde termijn aan de eindtermen) te verenigen. Thema 1 t/m 4 zijn weliswaar geen hoofdstukken uit het boek, maar dat wil niet zeggen dat er geen stof wordt behandeld die van belang is voor het examen. Die kennis wordt echter in een andere context behandeld. Bovendien wordt in een thema kennis uit meerdere reguliere hoofdstukken aan de orde gesteld. 117 ♣ Hieronder worden enkele vragen genoemd die in de lessen over borstvoeding zijn uitgewerkt met verwijzingen naar het reguliere hoofdstuk waar ze betrekking op hebben Vragen Hoe wordt de hoeveelheid en samenstelling van de melk aangepast als het kind ouder wordt? Is borstvoeding licht verteerbaar en zo ja waarom? Leert het kind drinken of is het aangeboren. Hoofdstuk reguliere boek Regulatie Voeding en vertering Gedrag Het probleem is dus niet dat de stof in het boek niet wordt behandeld, maar het probleem is veeleer dat hoofdstukken niet netjes na elkaar maar kris kras en meerdere keren worden doorkruist. Als je voor een dergelijke aanpak kiest is het dus van belang de leerlingen de verworven kennis ook vasthouden en koppelen aan relevante onderdelen van hoofdstukken uit het boek. Leerlingen een boek laten maken Je kan dit realiseren door leerlingen niet alleen met het reguliere boek te laten werken maar ze tegelijkertijd ook, als klas, een boek te laten maken. Dit boek-inwording heeft dezelfde hoofdstukindeling als het reguliere boek. In dit boek-inwording is per hoofdstuk een lijstje opgenomen met doelstellingen (afgeleid van de eindtermen over het betreffende onderwerp). Als leerlingen nu een bepaald (sub)thema hebben uitgewerkt (bijvoorbeeld regulatie van hoeveelheid en samenstelling van de melk) dan schrijven ze daar een kort stukje over. Dit stukje komt in het boek-in-wording onder het hoofdstuk regulatie. Ze gaan na vervolgens (of vooraf) na aan welke doelstellingen hiermee worden ‘gedekt’. Vervolgens bestuderen ze uit het reguliere schoolboek de pagina’s die op deze doelstellingen betrekking hebben en maken eventueel de daarbij behorende toepassingsvragen. Op deze manier gebruiken ze hun reguliere boek als naslagwerk en maken ze tegelijkertijd soort schaduw-boek waarin onderwerpen uit het reguliere boek worden uitgewerkt aan de hand interessante thema’s. Een uitgewerkt voorbeeld Laten we nu meer in detail kijken hoe dit in zijn werk zou kunnen gaan. Leerlingen of docenten brengen een door henzelf gekozen thema in (bv. borstvoeding). Deelvragen voor het betreffende thema worden geformuleerd door docent en leerlingen en indien interessant nader uitgewerkt door één of meerdere leerlingen. Het formuleren van deelvragen/thema’s kan gebeuren aan m.b.v een lijstje 118 perspectieven maar ook met een lijstje levensverrichtingen (zie voorbeeld hieronder). ♣ De uitwerking van het thema borstvoeding begint bijvoorbeeld met een korte associatie op het thema vanuit de verschillende perspectieven en levensverrichtingen. Dit leverde de vragen op waarvan er een aantal door leerlingen (alleen of in groepjes) zijn uitgewerkt. Resultaten van associatie op het thema borstvoeding Perspectieven Thema : Borstvoeding Vergelijkend Functioneel Bouw&werking Oorzakelijk Omgeving Ontwikkeling Evolutionair Zorg Medisch Technologisch Ethisch Persoonlijk Geven walvissen ook de borst, het zijn toch zoogdieren? Kan iedere vrouw borstvoeding geven? Is borstvoeding geven ook van belang voor kind-moeder band? Hoe wordt een borst eigenlijk groter? Wat zit er in de moeder melk? Wat zorgt er voor dat de melk eruit komt? Is borstvoeding geven niet gevaarlijk met al die giftige stoffen die je inademt? Is de melk vanaf het begin dezelfde samenstelling of wisselt dat? Hoe leert het kind drinken? Of leert het dat niet? Waarom zijn wij eigenlijk gaan zogen? Is het goed of beter voor het kind dan flessenmelk? Wat gebeurt er bij een borstontsteking en hoe kan je dat voorkomen? Hoe krijg je de melk eruit als er geen baby is? Als het beter is, mag en kan je het vrouwen dan verplichten, met borstvoeding te beginnen? Is het fijn borstvoeding geven? Hoe voelt dat eigenlijk? Levensverrichtingen Thema : Borstvoeding Ademhaling Bescherming Beweging Erfelijkheid Gedrag Regulatie Stevigheid Hoe kan het kindje ademhalen als het aan de borst ligt? Wordt het kind minder snel ziek als het moedermelk krijgt? Is de zuigreflex aangeboren of aangeleerd? (zie boven) Hoe wordt bepaald hoeveel melk wordt gegeven, en hoe zorg je er voor dat je meer aanmaakt als het kindje groter wordt? Worden je botten zwakker als je borstvoeding geeft? 119 Stofwisseling Transport Uitscheiding Vertering Voeding Voortplanting Waarneming Kan een vrouw van al het eten goede borstvoeding maken? Waar wordt eigenlijk de melk gemaakt en hoe komt het bij de tepel? Is borstvoeding licht verteerbaar? Wat zijn verschillen tussen borstvoeding en kunstvoeding voor wat betreft samenstelling Hoe weet een pasgeboren kindje waar het moet zijn, is dat op reuk? Bij de beantwoording van de vragen maken de leerlingen gebruik van het bij het betreffende perspectieven behorende sleutelactiviteiten. Elk groepje leerling schrijft een stukje voor het boek in wording. De bijdragen kunnen worden gecontroleerd door de docent en/of een roulerende redactie van leerlingen. Na afloop reflecteren leerlingen ook op de gehanteerde sleutelactiviteiten. De docent houdt middels een lijst van inhoudelijke doelen en een lijst van vaardigheden (sleutelactiviteiten bijlage 1 voor overzicht) of de uitgewerkte thema’s de inhoudelijke doelen en vaardigheden voldoende dekken. Voordelen Een dergelijk aanpak heeft een aantal voordelen ten opzichte van de reguliere behandeling van levensverrichtingen hoofdstuk na hoofdstuk. Docenten en leerlingen kunnen nu meer hun eigen interesse volgen bij het kiezen van een thema. De media en de natuur in en om ons reiken vaak boeiende stof aan. Verhoogde interesse leidt op zichzelf al vaak tot verhoogde leerwinst. Als je ergens voor gemotiveerd bent leer je immers effectiever en efficiënter. Maar de leerwinst kan ook om een andere reden hoger zijn. Doordat leerlingen kris kras en meerdere malen door de stof gaan leren ze verschillende levensverrichtingen op verschillende manieren met elkaar te verbinden. Bovendien leren ze de stof in heel veel verschillende contexten te gebruiken waardoor de kans aanzienlijk wordt vergroot dat leerlingen de kennis ook later nog kunnen gebruiken in nieuwe contexten. Moeilijkheden en oplossingen hiervoor Tot slot wil ik nog enkele moeilijkheden van de aanpak en mogelijke oplossingen bespreken. Leerlingen en docenten zullen aan een dergelijke aanpak moeten wennen. Daarom is het belangrijk de aanpak stapsgewijs te introduceren. Je kan het reguliere boek en hoofdstukvolgorde helemaal loslaten maar dat hoeft natuurlijk niet. Hieronder volgen enkele suggesties voor het stapsgewijs loslaten van de hoofdstukvolgorde. Deze suggesties kunnen ook worden beschouwd als zinvolle varianten van de aanpak. 120 De docent volgt grotendeels het boek maar laat leerlingen grotere (eventueel zelfgekozen toepassingsopdrachten uitwerken waar af en toe ook stof van andere hoofdstukken bij wordt gebruikt. Bijvoorbeeld uitwerken van een sportblessure naar aanleiding van het hoofdstuk stevigheid en beweging De docent kiest zelf, of laat leerlingen onderwerpen kiezen die betrekking hebben op enkele van te voren geselecteerde hoofdstukken (bijvoorbeeld het moet gaan over voeding en vertering en/of ademhaling verbranding en/of genetica. Leerlingen of docent kiest zelf kris kras uit thema’s behorend bij het betreffende leerjaar. De docent laat keuze helemaal vrij over de biologiestof van het totale programma. Als hij merkt dat bepaalde doelstellingen onvoldoende aan bod komen dan beperkt hij tijdelijk de keuzevrijheid en laat leerlingen subthema’s kiezen behorende bij de doelstellingen die nog moeten worden uitgewerkt. Een andere moeilijkheid betreft de beoordeling. Normaal toets je de stof behorend bij een hoofdstuk. Nu kun je de stof toetsen behorend bij het behandelde thema. Op gezette tijden kan een docent een toets samen stellen op basis van de bijdragen die tot nu toe zijn aangeleverd voor het boek-in-wording en rekening houdend met reeds behandelde inhoudelijke doelen voor de respectievelijke hoofdstukken. Beoordeling van vaardigheden kan plaatsvinden aan de hand van checklists aangevuld met reflecties van leerlingen op de gehanteerde sleutelactiviteiten. 121 DENKGEREEDSCHAP nader uitgewerkt 122 32 Biologisch perspectief Het biologisch perspectief is het meest gebruikte perspectief binnen het biologieonderwijs. Ik heb het opgedeeld in zes deelperspectieven: vergelijkend, oorzakelijk, bouw&werking, functioneel, omgeving, ontwikkeling en evolutionair perspectief. Gemeenschappelijk aan de zes deelperspectieven is dat er geprobeerd wordt van een stukje van de natuur te begrijpen hoe het in elkaar zit. Dit gebeurt door middel van onderzoek waarbij het ontwikkelen en toetsen van hypothesen met behulp van experimenten een belangrijke rol speelt. We beschrijven het ontwikkelen en toetsen van hypothesen hier eerst in algemene zin. Daarna wordt dit voor ieder deelperspectief nader uitgewerkt (essay 33 t/m 39). We illustreren het Biologisch perspectief aan een onderzoek naar het trekken van zalmen. ♣ Hoe vinden zalmen de weg terug? Zalmen worden geboren in ondiepe smalle beekjes en zwemmen daarna naar zee, soms wel meer dan 2500km (!) van hun geboorteplek vandaan. Na ongeveer 4 jaar zijn ze geslachtsrijp en keren dan weer terug naar het zoete water om daar zelf eitjes te leggen. Opvallend daarbij is dat ze altijd precies terugzwemmen naar de plek waar ze geboren zijn. Hoe herkennen ze deze lange weg terug? Ze kunnen namelijk gemakkelijk verdwalen. Misschien kunnen ze het ruiken? In een experiment heeft men dit getoetst. Men heeft neusopeningen van de zalmen afgesloten die zich bevonden vlak voor de riviermonden. Je verwacht dan dat ze niet hun weg terugvinden. Dit bleek ook het geval. De zalmen met dichtgestopte neusopeningen zwemmen in het 'wilde' weg naar 'verkeerde' rivierarmen. Reuk heeft er dus mee te maken. Maar dit resultaat leidde weer tot nieuwe vragen. Het reukvermogen van zalmen moet wel heel goed zijn, beter dan dat van de beste speurhonden, hoe kunnen ze anders sporen van hun geboortewater ruiken terwijl het zo sterk wordt verdund. En hoe vinden ze in eerste instantie de weg. Ze moeten immers van open zee eerst bij de riviermonden zien te komen. Ook roepen deze resultaten functionele vragen op. Waarvoor zwemmen die zalmen eigenlijk helemaal terug naar hun geboorte water, er zijn toch veel meer plekken waar ze hun eitjes succesvol zouden kunnen afzetten? Waarom al die moeite? 123 Hoe zit het in elkaar? 1. observeer/beschrijf verschijnselen 2. formuleer een biologische vraag 3. bedenk een hypothese 4. toets de hypothese 5. interpreteer de resultaten Bovenstaand onderzoek laat zien hoe binnen het biologisch perspectief antwoorden worden gezocht op gestelde vragen. We zien dat de onderzoekers eerst een hypothese (voorlopig antwoord) formuleren op de gestelde vraag: misschien vinden zalmen de weg terug door middel van de reuk. Vervolgens bedenken ze een experiment waarmee ze kunnen toetsen of hun hypothese klopt. De hypothese geeft zelf richting bij het bedenken van een experiment. Als je vermoedt dat zalmen de weg terugvinden op het zicht dan bedenk je een ander experiment dan als je denkt dat zalmen de weg terugvinden op de reuk. Om er nu zeker van te zijn dat je met het experiment ook je hypothese kan toetsen, formuleer je voorspellingen: als de hypothese juist is, dan moet ik de volgende waarnemingen kunnen doen. Als zalmen de weg terugvinden op de reuk, dan zouden ze de weg niet moeten vinden als we de neusgaten dichtstoppen. Vervolgens wordt het experiment uitgevoerd en verzamel je de gegevens. Je moet vervolgens je gegevens interpreteren in licht van je voorspelling en je hypothese. Je gaat dan na of er is gebeurd wat je had voorspeld. Als dit niet het geval is weet je in ieder geval dat je hypothese niet klopt en moet je een nieuwe bedenken. Als je voorspelling wel uitkomt is de kans aanwezig dat je hypothese klopt maar dat weet je nooit helemaal zeker. Het is namelijk altijd mogelijk dat er andere hypothesen zijn die leiden tot dezelfde voorspelling. Het is dus zinvol om alternatieve hypothesen op te stellen en deze ook te toetsen. Stel dat vissen zich oriënteren op magnetische velden of op het zicht zou dat dan leiden tot andere voorspellingen? In het onderzoek uit het voorbeeld worden voor het beantwoorden van een vraag hypothesen opgesteld en experimenteel getoetst. Dat hoeft niet altijd. Neem de vraag: Waar staan meer soorten planten op veldje a of veldje b? Om deze vraag te beantwoorden hoef je geen hypothese en een experiment uit te voeren je kan eenvoudigweg de natuurlijke situatie bekijken. Bij bespreking van het bouw&werking perspectief gaan we hier nader op in. Het voorbeeld van het zalmenonderzoek laat goed zien dat met het beantwoorden van een vraag een onderzoek vaak niet is afgelopen. In de meeste gevallen leidt het antwoord opnieuw tot verwondering en nieuwe vragen: Hoe kan de zalm ruiken waar hij geboren is? (bouw&werking perspectief) ; Hoe oriënteert de zalm zich als hij nog te verder verwijderd? (bouw&werking perspectief); Waarvoor gaat de zalm helemaal terug naar zijn geboortewater om eieren te leggen (functioneel perspectief)? 124 Toepassingsmogelijkheden Bij bespreking van inrichting van het practicum hebben ik al een aantal niveaus onderscheiden voor onderzoek (essay 21). Onderzoeken op 5 niveaus Niveau Motiveren Vraag stellen Antwoord geven hypothese bedenken en voorspellen 1 2 3 4 5 doc. doc. doc. ged./lln doc. doc. ged./lln. ged./lln. doc. ged./lln ged./lln ged./lln experiment experiment interpreteren bedenken uitvoeren van de en gegevens resultaten weergeven doc. ged./lln doc. doc. ged./lln ged./lln ged./lln. ged./lln ged /lln ged./lln. ged./lln ged./lln ged./lln. ged./lln. ged./lln Ik heb daar laten zien dat je bestaande practica (niveau 1) geleidelijk kan ombouwen naar meer leerlinggestuurde practica waarin leerlingen vraaggestuurd leren. Hier willen ik er slechts aan toevoegen dat het uiteraard niet noodzakelijk is om telkens met leerlingen de gehele cyclus van verwonderen, vraag stellen, hypothese bedenken en toetsen te doorlopen. Daarvoor ontbreekt het vaak aan tijd en middelen. Toch kunnen er vaker korte momenten van onderzoek worden ingebouwd in reguliere lessen zonder dat dit veel extra tijd of middelen kost. We geven hier enkele mogelijkheden. ♣ hypothese laten bedenken. Meestal geeft de docent of het boek antwoord op een gestelde vraag. Het is vaak zinvol om leerlingen zelf een bijdrage te laten leveren aan bedenken van een voorlopig antwoord (hypothese). Ze leren hierdoor niet alleen zelf hoe ze bepaalde type vragen kunnen bentwoorden. Het is tevens vaak ook motiverend en zorgt er bovendien voor dat hun voorkennis wordt geactiveerd, waardoor ze veel gerichter en meer vraaggestuurd de stof verder zullen gaan bestuderen en/of het verhaal van de docent beluisteren. Bij de bespreking van de deelperspectieven worden activiteiten besproken die leerlingen kunnen helpen bij het formuleren van hypothesen. ♣ gebeurtenissen laten voorspellen 125 Van een hypothese kan een voorspelling worden afgeleid. Dit kan je ook leerlingen laten doen. Het is ook mogelijk om voorspellingen te formuleren onafhankelijk van eerder geformuleerde hypothesen. Wat denk je dat pissebedden onder de tegel zullen doen als je de tegel optilt? Wat zou er gebeuren er met de groeisnelheid van je haar als je vaker gaat knippen? Als je een hartje in een boom kerft op 1 meter hoogte waar denk je dan dat het hartje zich bevindt ongeveer 10 jaar later als de boom 3 meter is gegroeid? Dergelijke ‘wat gebeurt er als..’ vragen zorgen er ook voor dat leerlingen hun voorkennis activeren en tevens met meer interesse de feitelijke resultaten zullen beluisteren/bestuderen. Het is daarbij vaak zinvol om leerlingen niet alleen te vragen wat ze denken dat er zal gebeuren maar hen tevens toe te laten lichten waarom ze denken dat dit gebeurt. Aan gelijke voorspellingen kunnen namelijk verschillende verwachtingen (hypothesen) ten grondslag liggen. Een leerling kan een goede voorspelling doen op grond van een verkeerde verwachting, en omgekeerd. Voor jou als docent is het belangrijk om te weten welke ideeën een leerling (al) heeft gevormd, omdat dit het startpunt is voor een (nieuw) leerproces. ♣ experimentje bedenken en/of uitvoeren Ook deze activiteit dient een dubbel doel. Leerlingen leren dat je kennis kan toetsen met behulp van een experimentje en hoe je dat kan doen. Bovendien biedt het zowel leerlingen als de docent een goede mogelijkheid inzicht te krijgen in wat leerlingen tot dan toe hebben geleerd of weten over de betreffende verschijnselen. Daarbij hoeven ze niet altijd eerst een hypothese en/of voorspelling te formuleren en daarna pas een proefje te bedenken. Het is ook mogelijk de omgekeerde weg te behandelen. Leerlingen eerst een proefje laten bedenken, en vervolgens leerlingen te vragen wat ze nu met dit proefje willen aantonen. Nu stuit het uitvoeren van experimentjes vaak op praktische bezwaren. Tijd en middelen ontbreken vaak. Toch is het heel goed mogelijk om leerlingen zinvolle experimentjes te laten doen die niet veel tijd kosten en nauwelijks extra materiaal vragen. Ten eerste kunnen leerlingen heel veel experimentjes doen met hun eigen lichaam. Dat hebben ze gewoon altijd bij zich. We formuleren hier een aantal vragen die leerlingen eenvoudig experimenteel kunnen toetsen: Welke kanten kunnen je gewrichten op bewegen? Hoeveel lucht heb je in een uitademing (m.b.v. ballon) ;wat gebeurt er met je middenrif als je ademhaalt?; Wanneer wordt je pupil groter en kleiner; hoe lang doet je spijsvertering er over? (m.b.v. onderzoeken door stukjes paprika te eten) etc. Bijna alles wat in de methodes staat over het menselijk lichaam kan door leerlingen zelf worden uitgeprobeerd. Een andere makkelijk toegankelijke bron van echt materiaal is gewoon de supermarkt (of groenteman en slager). Bijna alles wat daar in de schappen ligt kan voor 126 practica worden gebruikt. Denk bijvoorbeeld aan kippenvleugeltjes, vis, mosselen, bloembollen, fruit, groente etc. Tot slot kunnen er veel leuke (en diervriendelijke) experimentjes gedaan met ongewervelde dieren die gemakkelijk in de schoolomgeving te vinden zijn of eenvoudig te koop zijn (als voedseldieren) bij een dierenspeciaalzaak. Denk bijvoorbeeld aan slakken, spinnen, vlinders, regenwormen, vliegen etc. ♣ gegevens interpreteren In plaats van leerlingen zelf een experimentje te laten uitvoeren kun je ze ook resultaten van experimenten van andere voorleggen en ze zelf deze gegevens laten interpreteren. Leerlingen zullen dan ontdekken dat resultaten lang niet altijd zo eenduidig zijn en dat het soms nog moeilijk is om goede conclusies te verbinden aan resultaten. 127 33 Vergelijkend perspectief Het vergelijkend perspectief gebruik je eigenlijk voortdurend, vaak onbewust. Je bent namelijk de hele dag bezig je ervaringen in te delen en te benoemen. We moeten ook vergelijken en indelen omdat we anders niet over dingen zouden kunnen praten en denken. Ordenen zorgt er ook voor dat je weer iets terug kan vinden. Denk maar aan boeken in een bibliotheek. Omdat het aantal soorten organismen gigantisch is (meer dan tweehonderd miljoen soorten nu bekend) zijn biologen al eeuwen bezig deze organismen in te delen van en van een naam te voorzien. Alleen zo is het mogelijk om kennis die we over soorten verkrijgen (bijvoorbeeld welke zijn giftig en welke niet) te bewaren voor anderen. Indelen is echter niet zo gemakkelijk als het lijkt. Dat blijkt uit het volgende voorbeeld. ♣ Wat is dit voor vreemd beest? In 1799 kreeg George Shaw een wonderlijk beest in zijn bezit. Eerst dacht hij dat het flauwe grap was van de Chinezen. Die naaiden namelijk wel eens koppen van apen en staarten van vissen aan elkaar om Europese zeelieden in verwarring te brengen. Maar Shaw kon bij nadere inspecties geen naden vinden. Toen werd hij pas echt nieuwsgierig. Hij vergeleek het dieren met dieren die hij al kenden. Het dier had de beharing van een zoogdier, de bek leek op een snavel van een eend en het bezat eileiders en een uitgang (cloaca) die ook bij vogels voorkomen. Alle belangrijke biologen die zich met classificatie bezig hielden uit die tijd stortte zich op deze vondst. De Duitser Meckel meende dat het gewoon een zoogdier was en ging daarom op zoek naar melkklieren die hij later ook vond. Alleen in tegenstelling tot alle bij hem bekende zoogdieren vond hij geen tepels. De fransman Geoffroy daarentegen voorspelde op grond van de eileiders dat het dier eierleggend zou zijn en dus geen zoogdier. In 1884 werden voor het eerst vogelbekdieren met jongen gevangen. Toen bleek dat Meckel en Geoffroy allebei een beetje gelijk hadden. De jongen worden uit eieren geboren en vervolgens gezoogd. Uiteindelijk werd het vogelbekdier ondergebracht in een aparte orde binnen de zoogdieren: de monotremata. Later is daar nog de mierenegel aan toegevoegd. 128 Waarmee vertoont het verschillen en overeenkomsten? 1. 2. 3. 4. bepaal criterium voor indeling inventariseer relevante kenmerken vergelijk met standaard of ander item uit de mogelijke groep stel groep en naam vast Het bovengenoemde voorbeeld laat zien dat niet iedereen dingen op dezelfde manier indeelt. De eerste vraag die zich meestal voordoet is welke verschillen en overeenkomsten eigenlijk van belang zijn. Dit is afhankelijk van het criterium waarop je indeelt. Als je dieren wilt indelen op geschiktheid als huisdier zul je op andere kenmerken letten dan wanneer je ze wilt indelen op eetbaarheid. Biologen delen organismen in op verwantschap. Daarbij maken ze gebruik van een systeem bestaande uit 7 hiërarchische groepen (soort, geslacht, familie, orde, klasse, fylum en rijk). We kunnen dit aan de hand van de mens illustreren. Wij zijn de enige nog levende soort in het geslacht Homo. Wij behoren samen met bijvoorbeeld chimpansee tot de familie van de mensapen, tot de orde van aapachtigen, de klasse van de zoogdieren, het fylum gewervelden en het rijk van de dieren. Als biologen organismen in groepen in delen dan gaan ze er vanuit dat organismen die meer verwant zijn ook meer op elkaar lijken. Ze delen dus organismen in groepen in op grond van gelijkenis. Maar zoals het voorbeeld laat zien is het dan nog niet zo eenvoudig te bepalen welke kenmerken cruciaal zijn voor vergelijking. Het vogelbekdier had kenmerken van verschillende groepen. In het algemeen is het verstandig om niet op één of enkele kenmerken af te gaan maar er zoveel mogelijk kenmerken in de vergelijking te betrekken. Daarbij maak je natuurlijk wel altijd een selectie, je kan niet alles vergelijken. Die selectie vindt plaatst op grond van een hypothese die je hebt tot welke groep het dier behoort. Volgens Meckel was het een zoogdier en daarom ging hij op zoek naar melkklieren. Volgens Geoffroy was het meer een soort reptiel en daarom ging hij op zoek naar eieren. Hun hypothese bepaalde dus welke kenmerken ze belangrijk vonden en waar ze verder naar gingen zoeken. Uiteindelijk bleek het beestje zowel eieren te leggen als te zogen en op grond daarvan werd besloten er een nieuwe orde te creëren binnen de zoogdieren: de eierleggende zoogdieren. Dit voorbeeld laat zien dat ook vergelijken een proces is waarbij je niet eenvoudigweg kijkt, maar dat dit gebeurt op basis van hypothesen die vervolgens worden getoetst. Toepassingsmogelijkheden In het bestaande biologieonderwijs wordt het vergelijkend perspectief vaak op een heel andere manier gebruikt dan in bovengenoemde voorbeeld. Leerlingen krijgen dan eerst kenmerken van een of meerdere groepen aangeboden en moeten daarna, 129 met of zonder zoekkaart, vast stellen tot welke groep een plant of een dier behoort. Hierdoor zijn ze in feite alleen bezig met determineren en leren ze niet hoe je organismen kan indelen en welke moeilijkheden zich hierbij voordoen. Het is zinvol hen hier ook kennis mee te laten maken. In het algemeen maakt dit de activiteit voor leerlingen ook veel spannender. Hieronder noemen we een aantal toepassingsmogelijkheden waarbij de gehele of gedeelten van de strategie worden uitgevoerd. ♣ (on-)bekende dieren of planten laten indelen. Voor de hand liggend is natuurlijk een voor leerlingen (on-)bekend plant of dier te laten indelen, binnen het bestaande planten- of dierenrijk. Daarbij moeten leerlingen vooraf wel enige kennis hebben verworven van een aantal hoofdgroepen. Tot welke groep behoort de walvis? ♣ fantasiedier indelen. Een aardige variant hierop is leerlingen een fantasiedier laten indelen in het bestaande dierenrijk. Bijvoorbeeld een tekenfilmfiguur of een knuffeldier. Zo kun je bijvoorbeeld een smurf meenemen en leerlingen vragen deze in te delen. Er ontstaat dan vaak een geanimeerde discussie waarbij leerlingen meestal eerst maar op grond van éên kenmerk in delen ("hij kan praten dus het is een mens", "nee het is een vogel want hij heeft een eendekontje"). Ze ontdekken dan dat je meerdere kenmerken moet bekijken om te kunnen indelen en dat het lastig is te bepalen wat nu echt kritische kenmerken zijn of niet ("zoogt het de jongen of niet"). Ook zullen ze merken dat ze op grond van hypothesen over wat het zou kunnen zijn weer vaak nieuwe kenmerken aan hun fantasiedier zullen ontdekken. Uiteindelijk kun je leerlingen ook vragen op basis van hun indeling hun fantasiedier een 'wetenschappelijke' naam te geven. ♣ indelen naar andere criteria dan verwantschap. Biologen delen in op grond van verwantschap maar er zijn meer type indelingen mogelijk die ook voortdurend worden gebruikt bijvoorbeeld naar: giftigheid, aantrekkelijkheid, geschiktheid als huisdier, eetbaarheid etc. Je kan leerlingen zelf een aantal organismen (op afbeeldingen of echt) voorleggen en ze vragen ze in te delen waarbij ze een criterium naar eigen keuze mogen gebruiken. Eventueel maken leerlingen nadat ze hun indeling hebben gemaakt ook een zoekkaart waarmee andere leerlingen organismen kunnen determineren volgens hun indeling. ♣ wie hoort er niet in het rijtje thuis Leerlingen krijgen een aantal organismen (of onderdelen er van) of leefgebiedjes aangeboden waarbij ze vervolgens moeten bepalen welke er 130 niet bij hoort. Om dit te kunnen bepalen moeten ze bedenken op basis van welk criterium de groep is ingedeeld, welke kenmerken daarbij belangrijk zijn ,en welk ding dan op grond van zijn kenmerken hier niet aan voldoet. ♣ zoek de overeenkomsten en de verschillen Leerlingen zoeken overeenkomsten en/of verschillen tussen een aantal aangeboden organismen (of onderdelen hiervan) of leefgebiedjes. Bijvoorbeeld vergelijkend onderzoekje naar waterdiertjes in sloot of vennetje. Of leerlingen bijvoorbeeld op grond van een plaatje laten zoeken naar overeenkomsten en verschillen tussen hand van een mens en een vleermuisvleugel. Dergelijke oefeningen zijn zinvol omdat ze leerlingen hierdoor vaak weer anders gaan kijken naar dingen om hun heen en daar vaak weer nieuwe kenmerken aan ontdekken. Dit kan ook een opstapje zijn voor verder onderzoek vanuit functioneel en bouw&werking perspectief. In dat geval laat je leerlingen verschillen en overeenkomsten niet alleen vaststellen maar ook verklaren. Hoe komt het dat er in deze sloot veel meer waterdiertjes voorkomen dan in dit vennetje (bouw&werking). Waarom hebben wij een dubbele bloedsomloop nodig en kunnen vissen het met een enkele bloedsomloop af (functioneel perspectief). ♣ maak een zoekschema Meestal determineren leerlingen met behulp van een kant en klaar zoekschema. Maar je kan leerlingen ook een zoekschema laten maken voor een gegeven indeling. ♣ raden wat het is door vragen stellen Een leerling of een docent neemt in gedachten wat hij of zij voor organisme is. De leerlingen moeten dan door middel van vragen proberen er achter te komen wat hij/zij is. 131 34 Oorzakelijk perspectief Omdat niets in de natuur gebeurt zonder oorzaak gaan we vaak op zoek naar oorzakelijke verklaringen voor onverwachte gebeurtenissen. ♣ Stel een baby huilt vaak, voornamelijk overdag, en de ouders willen weten hoe dat komt. Ze bedenken de volgende mogelijke oorzaken: misschien heeft de baby honger of heeft hij het te koud? Nu gaan we er even vanuit dat een baby direct na de voeding geen meer honger heeft. Toch blijkt de baby ook na de voeding nog te huilen. Het lijkt er dus op dat het honger als mogelijke oorzaak ‘afvalt’. We gaan nu op dezelfde manier na of kou misschien de oorzaak kan zijn. Het blijkt dat de baby 's nachts als met een kruikje slaapt niet huilt. Misschien staat de wieg overdag op een te koude plaats in de kamer. Koude zou dus een oorzaak kunnen zijn. We bespreken nu detailleerder hoe je de oorzaak van een opvallend verschijnsel kan achterhalen (hoe komt het?). Bij oorzaken-onderzoek ga je er vanuit dat: (1) geen enkele gebeurtenis kan plaatsvinden zonder oorzaak; (2) dat de oorzaak moet liggen in voorwaarden die aan de gebeurtenis voorafgaat. Voor het zoeken van oorzaken kan je de volgende vuistregel hanteren: als een factor altijd aanwezig voordat een effect optreedt, en afwezig is in verder vergelijkbare situaties waarin het effect niet optreedt, dan is dit vermoedelijk de oorzaak. Hoe komt het? 1. 2. 3. 4. bepaal wanneer het verschijnsel optreedt maak een lijstje van mogelijke oorzaken ga na of oorzaak altijd aanwezig is als het verschijnsel optreedt bepaal of oorzaak altijd afwezig is als het verschijnsel afwezig is 132 Het voorbeeld van de huilende baby laat zien dat bovenstaande vuistregel kan helpen bij zoeken naar de oorzaak door andere mogelijke oorzaken te elimineren. In combinatie met experimenten kan deze vuistregel heel krachtig zijn. Door middel van experimenten kan je een factor variëren en de andere factoren proberen zoveel mogelijk constant te houden. In ons voorbeeld is dit experiment heel eenvoudig. Als je vermoedt dat koude de oorzaak zou kunnen zijn, dan kun je eenvoudigweg de baby overdag eens op een andere plek in de kamer leggen (waar het minder koud is) en dan voorspel je dat het kind minder zal huilen. Blijkt het kind dan nog steeds overdag te huilen dan zou het kunnen zijn dat huilen dus toch niet de oorzaak is. Je zult dan dus nieuwe mogelijke oorzaken moeten bedenken en daarop de vuistregel met of zonder experiment op toepassen. Het is echter ook mogelijk dat kou wel een oorzaak is maar dat het niet de enige oorzaak is. Een gebeurtenis kan natuurlijk ook meerdere oorzaken hebben die elkaar oproepen of versterken. In dit geval zul je ook nog op zoek moeten gaan naar andere mogelijke oorzaken. Stel de baby heeft last van een verkeerd zittende nekwervel die vooral pijn doet als het beweegt (overdag) en als het koud is. Bij het opstellen van mogelijke oorzaken zullen altijd ook globale verwachtingen over mogelijke mechanismen een rol spelen. Een persoon die in wateraders gelooft die zal dit wellicht als mogelijke oorzaak voor huilen van de baby in zijn lijstje opnemen om nader te onderzoeken. Terwijl een persoon die daar helemaal niet in gelooft het ook niet zal onderzoeken. Toepassingsmogelijkheden ♣ zoek oorzaak voor een gebeurtenis (gedrag/proces) In dit geval zijn de effecten bekend en wil je leerlingen oorzaak hiervan laten opsporen. Waarvan word je verkouden? Hoe vindt een duif zijn hok terug? Hoe komt het dat dit plantje harder groeit dan het plantje dat daar in de vensterbank staat? ♣ zoek oorzakelijk verband tussen twee verschijnselen In dit geval worden leerlingen twee verschijnselen aangeboden en moeten leerlingen zelf onderzoeken of en zo ja welk oorzakelijk verband er bestaat tussen de verschijnselen. Bijvoorbeeld tussen hoogspanningsmasten en hoofdpijn? Of tussen ademsnelheid en hartslagfrequentie etc. 133 35 Bouw- en werking perspectief Het bouw&werking perspectief is het meest voorkomende perspectief in het biologieonderwijs. Dit is zo dominerend dat leerlingen (en docenten) zo leren dat dit de enige manier is om naar de natuur te kijken. ♣ Hoe vinden bijen de bloemen? Als een bij een veldje bloemen heeft gevonden dan blijken andere bijen dat snel te kunnen vinden. Hoe kan dat? De meest eenvoudige oplossing is dat de bij de andere bijen er naar toe gidst. Maeterlinck heeft deze hypothese al tegen het einde van de 19e eeuw getoetst. Je zou dan verwachten dat als je een bij wegvangt nadat hij in de korf is geweest de andere bijen de weg niet meer kunnen vinden. Dit bleek niet het geval te zijn. Maar hoe kunnen bijen dan wel het goede veldje vinden? Vanaf 1919 ging Karl Von Frisch zich met deze vraag bezighouden. Hij meende dat de dans van bijen hier iets mee te maken zou hebben. Hij had ontdekt dat bijen bij terugkomst een dansje maakte op de raat in de vorm van een achtje. Von Frisch bestudeerde de dansjes van de met een stip gemarkeerde bijen die op kunstmatige voedselbronnen (schaaltjes met suikerwater) vlogen. Hij merkte dat hoe verder de voedselbron verwijderd was hoe meer de bijen met hun achterste kwispelden op het rechte stuk van hun achtje dat ze danste. Elke kwispel bleek ongeveer te staan voor 50 meter. Nu wist Von Frisch hoe bijen de afstand tot de voedselbron kunnen communiceren. Maar hoe bepalen ze richting waarop ze moeten vliegen? Deze component ontdekte Von Frisch toen hij gelijktijdig twee groepen bijen uit dezelfde kast trainde op twee verschillende locaties. Het viel toen op dat de twee groepen in een andere richting danste op de raat. De opwaartse lijn (bijen dansen op een verticaal staande raat in de korf) bleek daarbij de richting van de zon te zijn. Als de voedselbron zich bijvoorbeeld 30 graden links van de zon bevond dan week de dans van de bijen ook 30 graden af ten opzichte van deze opwaartse lijn. Von Frisch bleek zo goed 134 bedreven te zijn in het interpreteren van de dans dat hij door alleen naar een bijendans te kijken kon voorspellen op 20 meter nauwkeurig waar de voedselbron zich bevond. Dit onderzoek riep vervolgens de vragen op: Hoe 'weten' bijen hoever ze gevlogen hebben; Hoe vinden bijen de weg als het bewolkt is; Wordt in de dans de hoogte van voedselbron aangegeven? etc. Wat is de bouw&werking? 1. 2. 3. 4. 5. bepaal de functie herformuleer functie (of nadeel) in een ontwerpprobleem bedenk een eenvoudige oplossing formuleer nadeel van de oplossing kies de oplossing met minste nadelen (ga naar 2) Onderzoek vanuit een bouw&werking perspectief begint vaak zoals we in het voorbeeld ook zien met een opvallende waarneming, bijen blijken gemakkelijk de weg naar een goede voedselbron te vinden. Vervolgens wordt er een mogelijke oorzaak gezocht voor de betreffende waarneming. In dit voorbeeld probeert Von Frisch een oorzakelijk verband te vinden tussen de dans van de bijen en hun vermogen de weg te vinden.1 Het zoeken naar een dergelijk verband is vaak een opstapje naar een nauwkeurigere onderzoek naar de werking van het betreffende verschijnsel. Nadat Von Frisch had vastgesteld dat bijen communiceerden met een dans, probeerde hij op te helderen hoe die dans precies in zijn werk ging en op welke wijze bijen hiermee richting en afstand tot de voedselbron kunnen communiceren. Onderzoek binnen het bouw&werking perspectief kent dus vaak de volgende volgorde: opvallende waarneming (wat zie ik?) -> oorzakelijk verband vaststellen (hoe komt het?) -> werking ophelderen (hoe werkt het?). Dit betekent echter niet dat verwachtingen over de werking geen enkele rol spelen in de eerste twee fasen van het onderzoek. Veel onderzoekers voor von Frisch hadden bijendans nooit in verband gebracht met oriëntatie omdat ze er vanuit gingen dat deze kleine 'domme' insecten nooit op deze manier elkaar de weg zouden kunnen 'vertellen'. Waarnemingen van opvallende verschijnselen en het zoeken naar oorzaken vindt dus altijd plaatst tegen de achtergrond van (vaak nog globale) verwachtingen over een mogelijke werking. Bij bespreking van oorzakelijk perspectief hebben we al kort nagegaan hoe je oorzaak van iets kan opsporen, daarom zullen we hier vooral stil staan bij opheldering van de werking. 1 Zie essay 34. 135 De werking van iets kan worden onderzocht door een hypothese daarover op te stellen en daar een voorspelling over te doen.1 Maar de moeilijkheid is nu vaak een goede hypothese te bedenken. Von Frisch kreeg dit inzicht door combinatie van observaties en experimenten. Door twee groepen op verschillende locaties te trainen ontdekte hij dat de lange kant van het achtje de richting aangaf. Nu zou je kunnen denken dat hij dat voor dit experiment ook wel had kunnen vermoeden. Maar toen wist hij nog niet waar hij op moest letten en daardoor 'zag' hij het niet. Hij wist toen nog niet dat dát element van de dans van belang was en hoe je dat kon interpreteren. Door de situatie te manipuleren zag hij verschillen tussen beide groepen toen wist hij waar hij naar moest kijken. Door combinaties van observaties en experimenten kunnen dus hypothesen worden opgesteld die vervolgens indien nodig nog nader kunnen worden getoetst. Er is echter nog een andere manier om hypothesen over kenmerken van organismen (structuren, gedrag of processen) op te stellen. Daarbij wordt gebruik gemaakt van het gegeven dat de meeste kenmerken van organismen een functie hebben Je kan nu een hypothese over de werking van iets opstellen door het opnieuw te ontwerpen. In eerdere essays zijn al voorbeelden van deze aanpak besproken: immuunsysteem en bloedstolling2 en het hart.3 Die voorbeelden laten zien dat je een hypothese kan bedenken over de werking van een structuur, proces of gedrag door het opnieuw te ontwerpen. Een dergelijke aanpak werkt voor de meeste onderdelen en gedrag van organismen omdat ze een functie hebben en omdat deze functie goed wordt vervuld. Goed vervullen betekent in dit geval dat er een oplossing is geselecteerd die de minste nadelen heeft voor het organisme als geheel).4 Uiteraard maakt een dergelijke aanpak experimenteel onderzoek niet overbodig. Je zult middels experimenteel onderzoek immers moeten nagaan of je hypothese ook klopt. Een biologisch systeem herontwerpen zorgt er echter voor dat je maximaal gebruik maakt van relevante voorkennis bij het ontwikkelen van slimme hypothesen die ook de moeite waard zijn om te toetsen. Toepassingsmogelijkheden Ik maakte een onderscheid in drie fasen in onderzoek naar bouw&werking van iets: (1) opvallende waarnemingen (wat zie ik?) -> (2) oorzaken zoeken (hoe komt het?) -> (3) werking ophelderen (hoe werkt het?/hoe wordt de functie vervuld?) De meeste onderzoekjes in het biologieonderwijs blijven in de eerste fase steken. Leerlingen zijn vooral bezig met waarnemen van structuren of gedrag van 1 Zie essay 32. Zie essay 11. 3 Zie essay 16. 4 Zie essay 36 voor nadere toelichting. 2 136 organismen. Teken de bouw van een bloem. Welke insecten komen voor in de vijver? etc. Er worden af en toe onderzoekjes gedaan waarin leerlingen een oorzakelijk verband moeten opsporen. Onderzoek naar de werking van onderdelen of gedrag van organismen komt daarentegen niet of nauwelijks voor. Veel docenten denken dat dit te moeilijk is voor leerlingen, en verwachten bovendien dat hiervoor veel experimenten voor nodig zijn die eenvoudigweg in een klas niet kunnen worden uitgevoerd, omdat tijd en middelen ontbreken. Beide problemen doen zich niet of veel minder voor als leerlingen de werking ophelderen door herontwerpen. Leerlingen zijn dan prima in staat interessante hypothesen te ontwikkelen over vragen (van het type: hoe wordt functie x vervuld?): Hoe maakt een spin een web?; Hoe kan een vleermuis de weg vinden in het donker?; Hoe wordt het licht geregeld?; Hoe kun je bloed rond pompen?; Hoe kun je er voor zorgen dat je niet opvalt in de woestijn?; Hoe kan een boom er voor zorgen dat de zaden worden verspreid? etc. We geven hier nu nog enkele toepassingsmogelijkheden van de gehele strategie en van onderdelen ervan. ♣ stel vast hoe een kenmerk (structuur/proces/gedrag) werkt door ontwerp Zie hierboven voor voorbeelden. ♣ ga na hoe een leefomgeving in elkaar zit Natuurlijk kunnen leerlingen ook de bouw&werking van een leefomgeving onderzoeken. Ze kunnen daarbij bepaalde biotische (planten en dieren) en abiotische factoren (licht, temperatuur etc.) onderzoeken en vervolgens nagaan hoe deze factoren met elkaar samenhangen. Het is ook mogelijk om de omgeving rondom een dier te ontwerpen ♣ ontwerp een dier/plant voor een bepaalde leefomgeving Het is tevens mogelijk leerlingen een bepaald omgeving 'aan te bieden', bijvoorbeeld een woestijn, het strand, de zee etc.. Leerlingen krijgen dan vervolgens de opdracht om een dier of plant te ontwerpen dat kan overleven (en eventueel zich ook kan voortplanten) in de betreffende omgeving. Van de belangrijke kenmerken van hun plant en dier geven ze op hun 'bouwtekening' aan waarvoor het dient. ♣ waarnemen en beschrijven van een kenmerk van organismen Leerlingen krijgen opdracht om gedrag, structuur of processen goed te bekijken en te beschrijven. De waarneming kan worden aangescherpt door leerlingen het betreffende onderwerp te laten tekenen, het na te bouwen (bijvoorbeeld van klei) of door het proberen op nieuw te ontwerpen. 137 ♣ bedenk een nadeel als het kenmerk ontbreekt Leerlingen hoeven niet altijd een structuur helemaal te herontwerpen om een beter beeld te krijgen van de bouw&werking. Als de werking van iets gegeven is, is het vaak al heel zinvol om na te gaan wat het nadeel zou zijn als een onderdeel ontbreekt. Wat is het nadeel als je geen trommelvies, longblaasjes, haarvaten, rode bloedcellen etc. zou hebben? Leerlingen ontdekken dan vaak dat ze een systeem nog niet helemaal goed begrijpen en kunnen dan gericht informatie gaan opzoeken om hun voorkennis aan te vullen. 138 36 Functionele perspectief Al eeuwenlang verbazen mensen zich over de functionaliteit van organismen. Het lijkt wel alsof ze zijn ontworpen om een bepaalde functies te kunnen vervullen in een bepaalde omgeving. Denk bijvoorbeeld aan: de vinnen van vissen waarmee ze uitstekend kunnen zwemmen; de bek van een specht waarmee hij holen kan maken in een boom; de kleuren en vorm van een orchidee waarmee insecten worden aangetrokken voor de bestuiving etc. Vaak is echter niet onmiddellijk duidelijk waarvoor iets dient. Onderzoek vanuit een functioneel perspectief is er nu op gericht de functie van structuren of gedrag op te helderen. ♣ Waarom heeft de ponyvis een lampje? Er bestaat een bijzonder visje, het ponyvisje, dat leeft in vrij donker water, en een lampje heeft aan de buikzijde. Dit lampje schijnt alleen overdag en zorgt voor een zwak verlichte buik. Waarvoor zou dit lampje nu dienen? Hasting dacht eerst dat het lampje gebruikt zou worden om soortgenoten beter te kunnen zien. Daarvoor bleek het lampje niet geschikt te zijn omdat het maar heel zwakjes schijnt en bovendien aan de buikzijde zit. Zou het lampje de ponyvisje kunnen beschermen tegen roofvissen? Roofvissen kunnen de ponyvis normaal gesproken niet goed zien omdat het vrij donker water is. Maar roofvissen kunnen de ponyvis in principe makkelijk opmerken als ze onder de ponyvis doorzwemmen. Bij het minste licht van boven zien ze namelijk de schaduw (het silhouet) van de ponyvis tegen dit licht bewegen. Behalve als dit silhouet wordt uitgewist door een verlichte buik! Hasting stelde een aantal eisen op waaraan het lampje zou moeten voldoen om deze functie te vervullen: 1. het lampje vlakt precies de schaduw uit; 2.het is 's nachts niet aan; 3.het is aan als er gevaar dreigt. Gedragsonderzoek toonde aan dat het lampje van de ponyvis aan deze eisen voldeed. Daarbij werd een ponyvis in een aquarium gezet in een 139 donkere kamer. Zijn licht zou dan uit moeten zijn. Dat bleek het geval. Toen er vervolgens een lichtje boven het aquarium aan werd gedaan bleek de ponyvis ook zijn 'lampje' aan te doen, waarbij het silhouet onder hem volledig werd uitgewist. Hasting concludeerde op grond van dit onderzoek dat het lampje dus waarschijnlijk als een vorm van camouflage fungeert. Hij ontdekte verder dat het licht werd geproduceerd door bacteriën. En dat er zich in de zwemblaas bepaalde kristallen bevinden die als een soort reflector fungeren zodat het licht wordt verspreid. Ook dit onderzoek leidde ook weer toe nieuwe vragen over de bouw&werking van het lichtproducerende orgaan zoals bijvoorbeeld: hoe zorgt de ponyvis er voor dat het lampje alleen schijnt als het nodig is, de bacteriën produceren immers dag en nacht licht? Waarvoor dient het? 1. 2. 3. 4. beschrijf het onderdeel en zijn omgeving bedenk een mogelijke functie bedenk hiervoor een zo eenvoudig mogelijke oplossing vergelijk bedachte met feitelijke oplossing, indien beide niet overeenkomen ga naar 2 Ook aan onderzoek vanuit een functioneel perspectief liggen een aantal veronderstellingen ten grondslag: (1) alle complexere onderdelen van een organismen hebben een functie; (2) die functie wordt vaak goed vervult (i.c. de oplossing is geselecteerd die de minste nadelen heeft voor het organisme als geheel). Op basis van deze uitgangspunten kun je de functie achterhalen door het te herontwerpen. We zien dat Hasting zijn onderzoek volgens deze stappen heeft uitgevoerd. Na een eerste inventarisatie van hoe het lampje werkt en waar de ponyvis voorkomt bedacht hij een hypothese over de mogelijke functie van het lampje. Zijn eerste hypothese (communicatie tussen soortgenoten) werd op deze manier weerlegd. Voor deze functie voldeed het lampje niet aan verwachte eisen. De tweede hypothese werd voorlopig bevestigd. Het lampje voldeed aan alle eisen die je er aan zou kunnen stellen als het voor camouflage zou dienen. Uiteraard zal deze hypothese ook nog experimenteel moeten worden getoetst. In dat geval wordt bijvoorbeeld bij een aantal ponyvisjes het lampje afgeplakt of operatief verwijderd en dan zou je kunnen voorspellen dat deze dieren eerder prooi worden van roofvissen dan ponyvisjes die nog wel een intact lampje hebben. Een dergelijke experimentele opzet kan ook meteen gebruikt worden voor het vaststellen van de functie. Je verwijdert de betreffende structuur of zorgt dat het 140 niet functioneert en gaat vervolgens na welke verschillen in activiteit je waarneemt t.o.v. van een organisme dat nog wel over de betreffende structuur bezit. Deze activiteit kan ook in een gedachte-experiment worden uitgevoerd. Je gaat dan wat er zou gebeuren als de betreffende structuur niet aanwezig zou zijn. Deze beide benaderingen zijn echter vaak pas goed hanteerbaar als je al meer weet over de werking en omgeving van de structuur of als je al een vaag vermoeden hebt wat de functie zou kunnen zijn. Anders weet je niet goed waar je op moet gaan letten. Wanneer de kennis over de structuur of betreffende gedrag beperkt is is het dus zinvol om eerst een hypothese hierover te ontwikkelen op basis van herontwerp (zie stappen hierboven). Nu werkt deze strategie alleen als bij structuren en gedrag die daadwerkelijk een functie hebben en waarbij de functie ook goed wordt vervuld. In de meeste gevallen kloppen deze aannames, er zijn echter bij organismen nu nog structuren aanwezig die tijdens evolutie hun functie hebben verloren. Zo treffen we bij een walvissenskelet nog resten van hun viervoetige voorouders die op het land leefde. Bij ons tref je bijvoorbeeld enkele losse pezen in onze hand en in de kuit, en in onze hals bevinden zich resten van kieuwweefsel die verwijzen naar verre voorouders. Deze evolutionaire geschiedenis verhindert soms ook dat functie optimaal wordt vervuld. Zo verslikken we ons af en toe, doordat de kruising tussen ademhalingsweg en slokdarm niet ideaal is (zie voor meer voorbeelden bijlage 2 en 3). Deze vreemde kruising kan echter worden verklaard vanuit de evolutionaire geschiedenis. Het feit dat sommige structuren geen functie hebben en dat sommige functie niet goed worden vervuld is geen reden om de strategie van herontwerp niet te gebruiken voor het achterhalen van een functie. Als een structuur een functie heeft dan vind je hem op deze manier. Als een structuur onverhoopt geen functie blijkt te hebben dan merk je dat ook en dan kan bestudering van evolutionaire geschiedenis van structuur opheldering bieden. Je bent dan echter overgestapt van een functioneel naar een evolutionair perspectief (essay 39). Toepassingsmogelijkheden In het reguliere biologieonderwijs wordt bij behandeling van onderdelen van planten en dieren (incl. de mens) vaak ook de functie vermeld. Er wordt echter zelden door leerlingen onderzoek verricht naar de functie van een gegeven structuur of gedrag. Dat is jammer omdat dit type onderzoek door leerlingen vaak als heel motiverend wordt ervaren. Bovendien verschaft onderzoek naar de functie altijd ook weer meer inzicht in de bouw&werking van de betreffende structuur inclusief de omgeving waarin de structuur zijn functie moet vervullen. Bij de toepassingsmogelijkheden die we zo dadelijk bespreken is het belangrijk met het volgende rekening te houden. Structuren, gedrag en processen binnen organismen dragen allemaal uiteindelijk (direct of indirect) bij aan: overleven en 141 voortplanten van het organisme. Binnen een functioneel perspectief wordt er tegen deze achtergrond naar functies en nadelen van structuren en gedrag gezocht. Leerlingen willen in dit verband het technisch perspectief nog wel eens verwarren met het functionele perspectief. Bijvoorbeeld. Wat is de functie van een bloem? Als leerlingen dan antwoorden: staat leuk in een vaas, ze ruiken lekker etc., dan praten ze over doelen waarvoor wij bloemen kunnen gebruiken (technologisch perspectief). Binnen een functioneel perspectief betekent de vraag ‘wat is de functie van een bloem altijd: welke bijdrage levert de bloem aan overleven en voortplanting van plant. Hieronder worden enkele toepassingsmogelijkheden beschreven. ♣ functie vaststellen van een gegeven kenmerk (structuur, gedrag of proces). Laat leerlingen bijvoorbeeld onderzoeken waarom baby's altijd een wipneus hebben. Waarom hebben we wenkbrauwen? Waarvoor knipperen we met onze ogen? Waarvoor hebben we oorschelpen? Waarom heeft een pauw zo'n grote staart? etc. ♣ functie vaststellen op basis van kennis van de leefomgeving. In dit geval is omgeving bekend en moeten leerlingen nagaan welke functies moeten worden vervuld in de betreffende omgeving. Wat moet je kunnen om te overleven in de woestijn? Wat moet een walvis kunnen om lang onder water te blijven? Welke functies moet een de vacht van een poolkonijntje vervullen? etc. ♣ ga na of het niet eenvoudiger kan / wat het nadeel is als het ontbreekt Wat zou er allemaal misgaan als je niet kan ruiken? Waarom planten we ons eigenlijk geslachtelijk voor, klonen zou toch veel gemakkelijker zijn? Waarom hebben we eigenlijk antistoffen een eetcel zou toch genoeg kunnen zijn? Het stellen van deze vragen leidt er niet alleen toe dat je meer inzicht krijgt in de functie van gedrag of een structuur, het helpt ook bij het verhelderen van werking ervan.1 In de meeste gevallen zal een dergelijke vraag door middel van een gedachtenexperiment (moeten)worden beantwoord. Soms is het ook mogelijk om door middel van een experimentje (tijdelijk) de structuur/gedrag uit te schakelen. Denk bijvoorbeeld heel eenvoudig aan een tijdje je neus dicht houden als je aan het eten bent. Smaakt het dan anders? Wat concludeer je hieruit over de functie van ruiken? 1 Zie essay 35. 142 37 Omgevingsperspectief Structuren en gedrag van een organisme zijn aangepast om functies te vervullen in de omgeving waarin het voorkomt. Een vis kan bijvoorbeeld voortbewegen met vinnen in het water. Voortbewegen op het land is daarentegen voor een vis onmogelijk. Als je nu weet welke functie(-s) een organisme moet vervullen kun je kennis verkrijgen over de omgeving door na te gaan te gaan wat een organisme nodig heeft in zijn omgeving om deze functie te vervullen. Wat heeft een vos nodig in zijn omgeving? Een vos moet eten, daarvoor heeft hij in zijn omgeving onder andere konijnen nodig. Maar dit konijn moet zelf ook weer kunnen eten. Hij eet onder meer bladeren van de paardenbloem. Maar waar leeft de paardenbloem dan weer van? Deze heeft op zijn beurt weer lucht, zonlicht, water en heel eenvoudige stoffen uit de grond (mineralen) nodig om te kunnen overleven. Waar haalt nu de paardenbloem de mineralen vandaan? Deze mineralen kunnen worden ontleend aan resten van dode planten en dieren. Maar een plant kan niet zelf deze mineralen vrijmaken uit plantenen dierenresten. Bacteriën en schimmels kunnen dit wel. Zij kunnen hun benodigde energie en stoffen voor de groei onttrekken aan planten- en dierenresten. Als afval produceren zij mineralen. Deze vrijgemaakte mineralen kunnen weer worden opgenomen door de paardenbloem. Wat heeft het in zijn omgeving nodig? 1. bepaal welke functies het moet vervullen 2. ga na voor elk van de functies na wat het in zijn omgeving hiervoor nodig heeft 3. ga na of functies van alle organismen in de omgeving zijn vervuld 143 Toepassingsmogelijkheden ♣ ontwerp de omgeving om een organisme Je kan uitgaande in feite twee kanten op ontwerpen. Naar binnen en naar buiten. Bij het naar 'binnen' ontwerpen ga je uit van een functie en bedenk je hoe deze functie door het organisme zelf kan worden vervuld (zie essay 35) Bij het naar buiten ontwerpen ga je uit van de functie die door een organisme moet worden vervuld en bedenk je de omgeving er bij die nodig is om deze functie te kunnen vervullen (zie casus) Het is ook mogelijk om met behulp van deze aanpak bijvoorbeeld de sociale structuur van een volk bijen of mieren te ontwerpen. Je start dan met de koningin en gaat vervolgens na welke taken allemaal moeten worden vervuld om er voor te zorgen dat zij ongestoord eitjes kan blijven leggen en dat je jongen te eten krijgen. Op deze manier kun je met leerlingen alle rollen in een volk ontwerpen (soldaten voor de verdediging; werksters voor het verzamelen van voedsel etc..). ♣ bedenk wat er nodig om een product te maken Deze aanpak kan niet alleen toegepast voor het ontwerpen van een omgeving rondom dieren. Op deze manier kun je leerlingen ook producten van dierlijke, plantaardige of microbiële oorsprong laten verkennen. Leerlingen zullen dan ontdekken dat bij al vrij eenvoudige onbewerkte producten zoals een melk of een ei er al een 'wereld' achter zit (kip -> maïs -> maïsplant -> etc). Dit wordt uiteraard nog duidelijker wanneer je wat ingewikkeldere producten laat verkennen bijvoorbeeld een boterham met honing. Je kan er voor kiezen om leerlingen alleen na te laten gaan welke dieren, planten of micro-organismen er bij betrokken zijn, maar de aanpak kan ook worden uitgebreid naar de menselijke activiteiten (hoe maak je van tarwe meel voor brood) die nodig zijn om de betreffende (producten) van organismen te maken. Ook is het mogelijk dat leerlingen niet alleen nagaan wat er nodig is maar ook waar het vandaan komt. Ze zullen dan vaak ontdekken dat de ingrediënten van een enkel product uit vele verschillende landen komen. ♣ waarom komt het daar voor? Een andere aanpak waarbij de omgeving van organisme centraal staat is meer bekend in het reguliere biologieonderwijs. Een plant of dier wordt gepresenteerd in zijn natuurlijke omgeving en leerlingen proberen er achter te komen waarom het organisme vooral voorkomt in deze omgeving. Waarom komt een cactus voor in de woestijn? Waarom tref je veel insectenlarven onder boomschors aan? etc. 144 ♣ omgeving bedenken bij bestaand organisme. Er is nog een variant op de bovenstaande aanpak mogelijk. In dit geval presenteer je alleen het organisme en laat je leerlingen bedenken in welke omgeving dit organisme vermoedelijk voorkomt en waarom juist daar. Leerlingen krijgen bijvoorbeeld een (plaatje van) poolkonijntje te zien. Vervolgens moeten ze proberen functies van belangrijke kenmerken van organismen op te sporen en daarna nagaan in welk type omgeving deze functie goed zouden kunnen worden vervuld. 145 38 Ontwikkelingsperspectief Organismen komen niet in één keer als volwassen individu ter wereld. Ze ontwikkelen zich geleidelijk in een aantal stadia van ei tot volwassen individu. Vanuit het ontwikkelingsperspectief worden deze stadia bestudeerd. Hoe leren vinken zingen? Volwassen mannelijke vinken staan bekend om hun 'vinkenslag'. Elk liedje duurt 2.5 seconden en bestaat uit twee frasen en een duidelijk eind. Thorpe vroeg zich af hoe mannelijke vinkjes leren zingen. Als vinkjes het van volwassen mannetjes zouden leren dan zou je verwachten dat met de hand grootgebrachte jongen die geïsoleerd zijn van soortgenoten niet typisch als een vink leren zingen. Dat bleek ook zo te zijn. De vinkjes die geïsoleerd van soortgenoten opgroeide ontwikkelde alleen een heel eenvoudig liedje bestaande uit een frase en zonder duidelijk eind. Nu Thorpe wist waarvan ze het liedje leren probeerde hij uit te zoeken wanneer ze leren zingen. Uit isolatie-experimenten op verschillende leeftijden van de vinkjes bleek dat vinkjes vrij vroeg in hun leven de zang van volwassen vinken moeten horen, als dat niet gebeurt dan kunnen ze het later ook niet meer leren. Onderzoekers na Thorpe hebben nog een aantal andere aspecten van zangleren bij vinken opgehelderd. Hoe 'weet' een vinkje bijvoorbeeld waar hij naar moet luisteren. Hij moet immers geluid van zijn ouders imiteren en niet naar de zang van andere vogelsoorten die zich vlak bij het nest bevinden? Hiervoor moeten vinkjes in ieder geval de vinkenslag kunnen herkennen. Maar waaraan herkent een vinkje de vinkenslag? Is het mogelijk dat vinkjes een soort akoestisch wachtwoord in hun brein hebben opgeslagen: alles wat je na dit piepje hoort, moet je kunnen reproduceren. Dit idee is getoetst bij vinkjes die in isolement opgroeiden en die geluiden van verschillende vogelsoorten te horen kregen. Ze vertoonde daarbij duidelijk voorkeur voor het leren van het soorteigen 146 liedje. Totdat de beginklank werd weggelaten, dan leerden ze ook stukken van het liedje van andere soorten. Onderzoek naar ontwikkeling van kenmerken van organismen volgt in grote lijnen het onderzoek naar bouw&werking van kenmerken (zie essay 35): waarnemen -> oorzaken zoeken -> werking ophelderen. Onderzoek naar ontwikkeling van kenmerken van organismen begint veelal met waarnemen en beschrijven van observatie van de ontwikkeling van het kenmerk dat men wil bestuderen. Zo heeft Thorpe eerst in een natuurlijke situatie de ontwikkeling van vinkenzang bestudeerd. Hoe is het ontwikkeld? 1. verzamel gegevens over begin-, tussen, - en tussenstadia 2. als gegevens ontbreken ontwerp tussenstadia (zie b&w perspectief). 3. ga na hoe overgangen tussen stadia worden veroorzaakt (zie oorzakelijk perspectief) Om vervolgens te kunnen bepalen wat de overgang tussen verschillende ontwikkelingsstadia bepaalt is er vaak experimenteel onderzoek nodig. Het onderzoek is daarbij veelal eerst gericht op het opsporen van oorzaken die overgang van ene naar andere stadium kunnen verklaren. Zo blijkt uit isolatie experimenten dat het zingen van mannelijke soortgenoten invloed heeft op zangleren van de vinkjes. Daarna richt het onderzoek is veelal op de opheldering van de precieze werking. Hoe leren vinkjes nu precies van volwassen vinken (wanneer precies en hoe precies)? Onderzoek naar zangleren bij vinken heeft zo meer inzicht opgeleverd over perioden waarin zingen wordt geleerd en de wijze waarop vinkjes leren van volwassen vinken. Bij onderzoek naar de werking kan weer gebruik worden gemaakt van de functie van een bepaald (ontwikkelings-) kenmerk. Kennis van die functie stelt je in staat om de werking te ontwerpen zodat je gericht hypothesen kan ontwikkelen (het 'wachtwoord' principe), die vervolgens experimenteel kunnen worden getoetst. Toepassingsmogelijkheden Er worden binnen het reguliere biologieonderwijs wel onderwerpen aangeboden vanuit een ontwikkelingsperspectief. Denk bijvoorbeeld aan ontwikkeling van planten, ontwikkeling van insecten en van de mens. In de meeste gevallen wordt de ontwikkeling dan eenvoudigweg beschreven of moeten leerlingen ontwikkeling van iets bij houden en beschrijven/tekenen. Daarmee blijft het onderzoek hoofdzakelijk steken in de eerste fase: waarnemen van de ontwikkeling. Opsporen 147 van oorzaken van ontwikkeling en opheldering van werking komt veel minder voor. Een soortgelijke situatie hebben we al beschreven voor het bouw&werking perspectief. Wij denken dat er meer mogelijk is met het ontwikkelingsperspectief en zullen hier eerst enkele voorbeelden geven van toepassing van de gehele strategie (ontwikkeling waarnemen -> overgangen oorzakelijk verklaren -> werking ophelderen) beschrijven gevolgd door enkel toepassingsmogelijkheden voor onderdelen van de strategie. ♣ ontwikkeling beschrijven en overgang tussen stadia verklaren Planten zijn hiervoor natuurlijk heel geschikt. Leerlingen kunnen zaden of bollen planten en vervolgens de ontwikkeling van de plant volgen en beschrijven. Hiermee kunnen ook heel goed experimentje worden gedaan waarmee oorzaken voor de overgang van het ene naar andere stadium kunnen worden onderzocht. Deels gebeurt dit al in het reguliere biologieonderwijs bijvoorbeeld door kiemexperimentjes onder verschillende omstandigheden. Daarna kunnen leerlingen ook kennis van oorzaken verdiepen door ook inzicht in de werking hieraan te koppelen. Nu wordt er vaak wel in de methoden aandacht geschonken aan de werking (bijvoorbeeld wat een plant met licht kan doen of hoe water wordt gebruikt) maar dit wordt vaak niet gekoppeld aan de experimentjes waarbij oorzakelijke verbanden worden opgespoord. Een andere geschikte groep organismen om de gehele strategie aan te illustreren zijn insecten. Fruitvliegjes, vlinders, huisvliegen, kunnen gemakkelijk worden gekweekt onder verschillende omstandigheden. Tot slot kan de strategie goed worden doorlopen voor aspecten van ontwikkeling van dieren inclusief de mens. Experimentjes zijn hierbij vaak niet mogelijk en onwenselijk. De natuur en/of cultuur heeft echter (helaas voor de betreffende dieren en mensen) vaak al voor ons 'geëxperimenteerd'. Denk bijvoorbeeld aan de bekende casus van Kasper Hauser een jongen die aan het begin van de negentiende eeuw in Duitsland ineens uit een kelder te voorschijn kwam. Hij was bijna in volledig isolement opgegroeid. Hij kon niet of nauwelijks praten, maar kon bijvoorbeeld wel een perfecte imitatie geven van vallende waterdruppels in een emmer. Dergelijke casi kunnen worden gebruikt om leerlingen te laten afleiden welke oorzaken een belangrijke rol spelen bij de ontwikkeling van een bepaald kenmerk (bijvoorbeeld in dit geval m.b.t. taalontwikkeling). ♣ ontwerp ontbrekende ontwikkelingsstadia. We illustreren deze activiteit aan de hand van het hart. Voor de geboorte werken de longen van het kindje nog niet, omdat de moeder dan nog zuurstof levert. Het hartje werkt echter al wel. Na de geboorte moeten de 148 longen uiteraard wel gaan werken. Hoe verandert de werking van bloedsomloop (incl. het hart) in de periode net voor de geboorte tot het moment dat het kindje zelfstandig gaat ademhalen? Er moet voor de geboorte weinig bloed naar longen stromen omdat die nog niet werken, terwijl na geboorte er wel voldoende bloed van en naar de longen moet gaan. Dit kan worden gerealiseerd door een kortsluiting te maken tussen de slagader die bloed naar voert. Bloed stroomt dan niet naar longen maar naar het lichaam. Deze kortsluiting moet verbroken worden door ademhaling ♣ reconstrueren van tussenstadia Leerlingen leren veel over de ontwikkeling wanneer ze een begin- en eindstadium van een ontwikkeling krijgen voorgelegd en vervolgens tussenstadia moeten reconstrueren. Je geeft leerlingen bijvoorbeeld een plaatje van appelbloesem en je geeft ze een appel. Vervolgens moeten leerlingen proberen te reconstrueren hoe de appel uit de appelbloesem is ontstaan. Welke delen van appel vind je bijvoorbeeld nog bij de bloem terug? Dit type activiteit kan nog worden vergemakkelijkt indien een leerling ook plaatjes krijgt van tussenstadia en deze moet ordenen in de goede volgorde. 149 39 Evolutionair perspectief Sinds Darwin heeft de biologie er een perspectief bij gekregen. Organismen en hun kenmerken kunnen ook vanuit een evolutionair perspectief worden benaderd. Complexe organismen zijn niet in één stap ontstaan maar in een geleidelijk stapsgewijs evolutionair proces tot stand gekomen. Evolutiebiologen proberen deze stapsgewijze evolutie te reconstrueren. ♣ Hans Banziger ontdekte bij toeval een bijzondere mottensoort. Er landde op een dag een mot op zijn hand. De mot klom naar zijn vingers en stak zijn monddelen in zijn vinger en zoog bloed op. Dit deed weliswaar pijn maar Banziger genoot ook. Hij had namelijk de eerste mottensoort ontdekt die een intacte huid kan doorboren en bloed zuigt. De meeste bekende mottensoorten zuigen nectar uit bloemen. Banziger had dus te maken met een unieke soort en vroeg zich af hoe deze bloedzuigende soort zou kunnen zijn geëvolueerd. Hij beredeneerde dat de soort moet zijn ontstaan uit een nectar zuigende voorouder. Deze redenering berust op twee vuistregels van de vergelijkende methode: 1. als een kenmerk veel voorkomt (i.c. nectar zuigen) bij verwante soorten dan is het waarschijnlijk ook aanwezig geweest in de gemeenschappelijk voorouders van deze soorten 2. als een kenmerk slechts voorkomt bij één of enkele soorten is het waarschijnlijk recent geëvolueerd. Vervolgens stelde Banziger zich de vraag: Via welke tussenstadia kan uit een nectar-zuigende mottensoort een bloed-zuigende mottensoort zijn ontstaan? De overgang kon zeker niet in een stap tot stand zijn gekomen omdat daarvoor de monddelen van de bloed- en nectar zuigende motten teveel verschillen. Banziger ging binnen nu levende motten soorten op zoek naar kenmerken die zouden kunnen fungeren als tussenstadia in de evolutie van nectar- naar bloedzuigende vorm. Nu blijken er mottensoorten 150 te zijn die suikerhoudende sap halen uit zacht fruit. Ook zijn er motten die in staat zijn om ook harder fruit te doorboren en vervolgens het sap hiervan te nuttigen. Naast de behoefte aan suikers hebben motten ook behoefte aan bepaalde zouten. Deze zouten ontlenen ze niet aan nectar maar aan brakwaterpoeltjes, dierlijke urine, of direct aan levende of dode dieren. Sommige mottensoorten drinken zelfs krokillentranen voor hun zoutbehoefte. Bloed is een ideale voedingsbron omdat het zowel suikers als zouten bevat. Op grond van dit vergelijkend onderzoek kwam Banziger tot de volgende hypothese over de evolutie van bloedzuigende motten uit nectar zuigende motten. Mogelijke stadia in de evolutie van een bloedzuigende mot Stadium Bron voor suikers 1. Mot haal suikers uit nectar bloemen en zouten uit urine, bloeddruppels op dode dieren etc. 2. Mot haalt suikers uit beschadigd fruit en zouten uit bovengenoemde bronnen 3. Mot haalt suikers uit zacht fruit en zouten uit bovengenoemde bronnen 4. 5. Mot haalt suikers uit hard fruit door het te doorboren en zouten uit bovengenoemde bronnen Mot haalt suikers en zouten uit bloed door intacte huid te doorboren Hoe is het geëvolueerd? 1. 2. 3. 4. verzamel gegevens over stadia bepaal stadia(- volgorde) door ontwerp (zie b&w p) bepaal stadia (-volgorde) door vergelijking (zie hiernaast) ga waarom het eerstvolgende stadium een verbetering is t.o.v. voorafgaande stadium. 151 Evolutiebiologen proberen gebeurtenissen te reconstrueren die al heel lang geleden hebben plaatsgevonden. Dit betekent dat de veronderstelde stadia vrijwel nooit met zekerheid kunnen worden vastgesteld. Er zijn echter wel een aantal strategieën die kunnen worden gebruikt bij het opstellen en voorlopig toetsen van hypothesen over evolutie van een kenmerk. De meest bekende strategie is onderzoek naar gefossiliseerde tussenstadia. Zo probeert men bijvoorbeeld te reconstrueren hoe de mens op twee benen is gaan lopen op grond van onderzoek naar gefossiliseerde (resten van) skeletten van onze voorouders. In heel veel gevallen is er echter heel weinig of niets overgebleven van tussenstadia. Zeker als het gaat om evolutie van bepaald gedrag, dit fossiliseert uiteraard niet. In dit geval kan soms vergelijkend onderzoek naar nu levende organismen aanwijzingen verschaffen voor het mogelijke verloop van de evolutie van een kenmerk. Het voorbeeld dat we zojuist hebben beschreven over de bloedzuigende mot laat dit zien. Bij dit vergelijkend onderzoek worden de vuistregels gehanteerd die we in het voorbeeld ook kort hebben aangeduid. Door middel van meer gedetailleerd taxonomisch onderzoek en genetisch onderzoek bij nu levende soorten kan meer zekerheid worden verkregen over de relatieve ouderdom van de verschillende tussenstadia. Er is ook nog een derde (meest speculatieve) manier om de evolutie van een kenmerk te reconstrueren. Kenmerkend voor evolutie is dat de meeste huidige complexe kenmerken zijn geëvolueerd van eenvoudig naar complex in een reeks van tussenstadia. Het verschil tussen het ene stadium en het eerstvolgende moet zo klein dat de verandering door toeval (mutatie) moet kunnen zijn ontstaan. Bovendien dient elk tussenstadium de bezitter er van in staat te stellen om te overleven en voortplanten en een selectief voordeel op te leveren (in de betreffende omgeving) ten opzichte van het voorafgaande stadium. We kunnen nu zicht krijgen op een mogelijke evolutie van een kenmerk door het te herontwerpen. In dit geval ontwerpen we het betreffende kenmerk (bijvoorbeeld het oog) van eenvoudig naar complex uitgaande van de functie van het kenmerk als geheel. We bedenken daarbij telkens een zo eenvoudig mogelijke manier om de functie te vervullen en gaan daarna na wat de nadelen zijn van deze aanpak. De tussenstadia die we op deze manier ontwikkelen hebben weliswaar geen overlevingswaarde voor het huidige bezitter van het kenmerk, maar kunnen dit wel hebben gehad voor onze voorouders (of nu levende organismen) waarbij de functie in een andere omgeving moest worden vervuld. We hebben hiervan al eerder voorbeelden gegeven van het hart en van het immuunsysteem. Hieronder geven we 152 een voorbeeld van het oog, bij elk stadium geven we aan welke nu levende organismen nog over dit type oog beschikken. ♣ Ogen hebben we nodig om ons te oriënteren op de wereld om ons heen. Een eenvoudige manier van oriëntatie kan al plaatsvinden met behulp van een lichtgevoelig organel, zoals we dat vaak aantreffen bij eencelligen, zoals b.v. het oogdiertje. Met dit organel kan echter niet goed worden bepaald waar het licht vandaan komt. Slakken ondervangen dit probleem door een aantal lichtgevoelige cellen in een kommetje plaatsen. Dit is een stap vooruit, maar als wij de ogen van een slak zouden hebben zouden we niet in staat zijn een scherp beeld te vormen van onze omgeving. Dit kan worden gerealiseerd door het kommetje zo ver te krommen dat het licht slechts door een kleine gaatje naar binnen kan, zoals bij het raadselachtige weekdier nautilus. Maar als de opening kleiner wordt het beeld niet alleen scherper, maar ook donkerder. Dit kan worden opgelost door een lens te plaatsen achter een relatief grote opening. Nadeel van dit type oog is dat niet elk voorwerp even scherp kan worden waargenomen. Voor voorwerpen die dichtbij zijn heb je een sterkere lens nodig dan voor voorwerpen die ver weg gelegen zijn. Wij lossen dit probleem op doordat we middels spiertjes in ons oog de bolling van de lens kunnen aanpassen. Het herontwerpen leidt zo tot een hypothese over de mogelijke stadia in de evolutie van het oog: 1) lichtgevoelig organel; 2) een komoog; 3) oog met gaatje; 4) oog met vaste lens; 5) oog met variabele lens. Toepassingsmogelijkheden In het huidige biologieonderwijs wordt de leerstof nauwelijks vanuit een evolutionair perspectief benaderd. In de meeste gevallen wordt er in schoolboeken slechts een hoofdstuk gewijd aan de evolutietheorie. Dit is jammer omdat de hierboven genoemde drie strategieën ook geschikt zijn voor gebruik in biologielessen. Bestudering van een onderwerp vanuit evolutionair perspectief leidt veelal tot twee type inzichten. Enerzijds krijgen leerlingen inzicht in de evolutie van een kenmerk, anderzijds leren ze hierdoor vaak ook heel veel over de functie, werking en omgeving van het betreffende kenmerk. Hieronder beschrijven we een aantal toepassingsmogelijkheden van het evolutionair perspectief voor het biologieonderwijs. ♣ evolutionaire reeks vaststellen m.b.v. fossielen Leerlingen krijgen dan bijvoorbeeld afbeeldingen van een aantal fossielen te zien en moeten dan proberen de fossielen op volgorde in de tijd te leggen en beargumenteren waarom ze voor de betreffende volgorde hebben gekozen. Dit kan bijvoorbeeld met platen van mensenschedels of foto’s van onderbenen van paarden uit verschillende perioden. 153 ♣ evolutionaire reeks vaststellen m.b.v. vergelijkend onderzoek Leerlingen kunnen voor heel veel verschillende kenmerken middels vergelijkend onderzoek (zie voorbeeld van de bloedzuigende mot) nagaan volgens welke evolutionaire reeks het kenmerk vermoedelijk is geëvolueerd. ♣ evolutionaire reeks opstellen d.m.v. herontwerp Een dergelijk aanpak zoals we voor het oog presenteerde is het meest geschikt in het biologieonderwijs, omdat leerlingen met relatief weinig voorkennis al een plausibele hypothese kunnen opstellen. Zoals we eerder aangaven kan herontwerp zowel worden gebruikt voor het verwerven van inzicht over functie en bouw&werking van een kenmerk als voor ontwikkelen van kennis over mogelijk evolutie van een kenmerk. ♣ evolutionaire geschiedenis van dysfunctionele kenmerken achterhalen. Evolutie bouwt voort op wat aanwezig is en kent geen doel. Dit leidt in heel veel gevallen tot optimale ontwerpen, maar soms komen in organismen onderdelen voor die geen functie meer hebben of waarvan de functie niet optimaal wordt vervuld. Denk bijvoorbeeld aan de bevalling bij vrouwen. Dit is een uiterst pijnlijke aangelegenheid en dat had wellicht gemakkelijker kunnen verlopen met minder complicaties als het kind via een andere uitgang ter wereld zou kunnen komen. Een minder problematische ontwerpfout, maar die toch jaarlijks nog enkele mensen het leven kost, is dat we ons regelmatig kunnen verslikken doordat lucht- en voedingswegen elkaar kruisen. Voor leerlingen kan het interessant zijn om de evolutionaire geschiedenis van dergelijke kenmerken te ontrafelen zodat duidelijk wordt waarom we met deze mankementen kampen. ♣ functie, bouw&werking en/of omgeving van tussenstadia reconstrueren. Zoals we functie, bouw&werking, ontwikkeling en omgeving van kenmerken van nu levende organismen kunnen onderzoeken zo kun je ook een of meerdere van deze aspecten onderzoeken aan gegeven tussenstadia van een bepaalde evolutionaire reeks. Je kan bijvoorbeeld leerlingen laten reconstrueren waarvoor vleugels dienden toen ze nog niet geschikt waren om er mee te vliegen. Je kan leerlingen de leefomgeving rondom een bepaalde dinosauriër laten reconstrueren etc. Daarbij kunnen grotendeels de zelfde strategieën worden gebruikt als die we eerder bij het functioneel en bouw&werking perspectief hebben beschreven. 154 40 Zorgperspectief Binnen de hiervoor besproken biologische perspectieven (vergelijkend, functioneel, bouw&werking en ontwikkeling), staat de vraag centraal hoe een stukje natuur in elkaar zit. Vanuit een zorgperspectief verschuift de aandacht naar het wel en wee van een stukje natuur. De vraag staat dan centraal hoe je goed voor de natuur kan zorgen. ♣ Wat verwacht een papegaai van zijn baasje? Veel mensen hebben papegaaien. Ze worden vaak beschouwd als leuke huisdieren. Toch worden bij veel mensen papegaaien naar verloop van tijd minder verdraagzaam. Ze gaan veel schreeuwen en bijten en plukken zichzelf kaal. Hoe kun je er nu voor zorgen dat je papegaai zich weer wat beter gaat voelen? Daarvoor is het belangrijk meer te weten over hoe papegaaien leven in de natuur. Veel soorten papegaaien soorten zijn van nature strikt monogaam. Nadat ze met zorg een partner hebben uitgezocht deelt een paartje vaak levenslang lief en leed. Ze zijn dan ook letterlijk onafscheidelijk, zijn altijd samen, strijken elkaars veren, voeden elkaar en vliegen soms zo dicht bij elkaar dat hun vleugels elkaar bijna raken. Een papegaai beschouwt zijn baasje dan ook primair als zijn levenspartner, met alle daarbij behorende verwachtingen. Een papegaai verwacht dat zijn baasje er bijna altijd voor hem is, dat hij niet wordt genegeerd en wordt betrokken bij de vele aspecten van gezinsleven, zodat hij zich onderdeel voelt van de groep. Tegen deze achtergrond zijn de wandeldagen voor baasjes met hun papegaaien, die papegaaienstichting SPPW organiseert, opeens wat minder vreemd. Hoe kan je er voor zorgen? 1. 2. 3. 4. verplaats je ga na wat het nodig heeft bedenk een aanpak ga voor- en nadelen van aanpak na 155 Bovenstaand voorbeeld laat zien dat ook verzorgen kennis veronderstelt. Je moet namelijk eerst weten wat een plant of dier nodig heeft voordat je het adequaat kan verzorgen. Hiervoor moet je je verplaatsen in de ander, het andere. Waar zou dit dier (bijvoorbeeld papegaai) of plant (mijn cactus op de vensterbank) nu behoefte aan hebben? Je inleven in het ander maakt je gevoelig voor de situatie van de ander. Maar inleven garandeert niet automatisch dat je het goede doet. Het is verleidelijk om jezelf te verplaatsen in de situatie en je af te vragen wat zou ik nu willen. Soms leidt dit tot adequate antwoorden maar vaak zul je zo ook de plank misslaan. Dieren en planten hebben andere behoeften als jij. Die kun je alleen leren kennen door nadere bestudering van de betreffende dieren en planten. Vaak is bestudering van de natuurlijke situatie waarin dieren en planten voorkomen dan heel nuttig. Het papegaaien voorbeeld illustreert dit. Als we weten wat ze in de vrije natuur eten, hoe ze wonen en hoe ze met elkaar omgaan dan verschaft dat vaak ook inzicht in hoe we met papegaaien in gevangenschap moeten omgaan. Als we dieren en planten optimaal willen verzorgen dan zullen we namelijk in het algemeen de natuurlijke omstandigheden zoveel mogelijk moeten benaderen. Als we daar erg van afwijken leidt dit vaak tot afwijkend gedrag bijvoorbeeld zichzelf kaalplukken bij papegaaien of staartbijten bij varkens. In het geval van dieren zal deze algemene soortspecifieke kennis over levenswijze van planten en dieren moeten worden aangevuld met specifieke kennis over het betreffende individu. Zo zal de ene poes het heel fijn vinden om aangehaald te worden terwijl een andere poes daar weer niks van moet hebben. Dergelijke specifieke kennis kan alleen worden opgebouwd door ervaring met het betreffende dier op te doen en je daarbij regelmatig de vraag te stellen wat vind het dier fijn en wat vind het minder fijn. Natuurlijk kan je ook voor dieren en planten in het wild zorgen; van het bijvoeren van vogels in je tuin in de winter tot het strijden voor het behoud van de leefomgeving van de reuzenpanda. Ook in deze gevallen is soortspecifieke kennis over welzijn van planten en dieren in 'ideale' omstandigheden onontbeerlijk. Toepassingsmogelijkheden In het biologieonderwijs wordt er relatief weinig aandacht besteed aan het verzorgen van planten en dieren, en het eigen lichaam. Dat is jammer omdat dit een heel goede manier is om betrokkenheid van leerlingen bij de natuur en bij hun eigen lichaam te bevorderen. Bovendien vraagt verzorging vaak weer om ontwikkeling van kennis waardoor de ontwikkeling van betrokken en begrip vanuit dit perspectief vaak heel goed hand en hand gaan. We schetsen hier toepassingsmogelijkheden voor de gehele strategie waarbij we tevens zullen aangeven welke onderdelen ook zinvol apart kunnen worden uitgevoerd. 156 ♣ dier/plant (inclusief het leefgebied) laten verzorgen Vaak hebben leerlingen dieren of planten in huis. In bepaalde biologieonderwijs lessen kunnen deze dieren of planten ook de hoofdrol spelen. Ook is het goed mogelijk om in de klas bepaalde planten of dieren (bijvoorbeeld wandelende takken, vlinders, vissen, een vogel etc. ) te laten verzorgen. Alternatieven zijn bijvoorbeeld beheer van stukje groen in de buurt de school, het aanleggen van een minivijvertje (bijvoorbeeld in cementbak) etc. In al deze situaties kunnen leerlingen eerst een plan bedenken hoe ze de verzorging gaan aanpakken, en daarbij behorende informatie verzamelen, vervolgens kan het plan worden uitgevoerd, geëvalueerd en bijgesteld. Bij het verzamelen van informatie voor het opstellen van een goed verzorgingsplan kunnen de biologische perspectieven een belangrijke rol spelen. Als het gaat om dieren of planten die leerlingen niet zelf kunnen verzorgen (bijvoorbeeld dierentuin dieren) dan is het nog steeds wel mogelijk om een verzorgplan op te stellen (bijvoorbeeld op basis van informatie over leefwijze van dieren in het wild een plan maken voor de inrichting van een dierentuin) en/of bestaande verzorgmaatregelen te evalueren. Ook kan de aandacht gericht worden op ontwikkelen van een maatregelen voor instandhouding of bevordering van leefomgeving van een bepaald dier (denk aan acties van Wereld Natuur fonds). Wat moeten we doen om bijvoorbeeld walvissen, de reuzenpanda of de ijsbeer te behouden? ♣ verzorgen van het eigen lichaam Leerlingen kunnen niet alleen uitzoeken hoe ze het welzijn van dieren en planten kunnen bevorderen, ook zorgen voor je eigen lichaam kan een belangrijk onderdeel zijn van lessen biologieonderwijs. De vraag staat dan telkens centraal wat is eigenlijk goed voor mij(-n lichaam)? Het gaat dan niet alleen om eten, drinken, kleden maar ook bijvoorbeeld om slapen etc. Daarbij is het belangrijk dat leerlingen niet alleen 'soortspecifieke informatie' verzamelen (de gebruikelijke informatie van voedingscentra etc.) maar dat ze juist ook nagaan wat voor hen persoonlijk goed werkt (zie ook persoonlijk perspectief). Het is in dit verband van belang dat ze ook signalen van hun eigen lijf leren interpreteren. Wat voelt goed en wat voelt niet goed. 157 41 Medisch perspectief Vanuit een zorgperspectief zijn we bezig met het preventief bevorderen van welzijn. We kunnen echter vaak niet helemaal voorkomen dat mensen, dieren en planten ziek worden, we kunnen dan proberen ze te behandelen (medisch perspectief). De maagzweer van Barry Marshall In 1984 dronk de 32-jarige arts-in-opleiding Barry Marshall een infecterende cocktail. Waarom deed hij dat? Wat zat er in de cocktail? En hoe liep het af met Barry? Als je in de jaren zeventig en tachtig een maagzweer had, dan schreef de dokter veelal rust voor en zuurproductie remmende medicijnen. Men ging er vanuit dat maagzweren hoofdzakelijk worden veroorzaakt door stress. Stress leidt tot verhoogde zuurproductie wat op zijn beurt weer leidt tot aantasting van de slijmvlieslaag die de maagwand beschermt, met een verhoogde kans op maagzweren als gevolg. De ontdekking van Marshall zou echter een volledig ander licht laten schijnen op ontstaan en behandeling van maagzweren. In 1982 was de artsin-opleiding Marshall op zoek naar een interessant onderzoeksproject. Hij hoorde dat Robin Warren, een patholoog, kort daarvoor had ontdekt dat bij patiënten met maagzweren ook vaak vreemde spiraalvormige bacteriën (Heliobacter pylori) worden aangetroffen in maaginhoud en maagslijmvlies. Hoe kan je het behandelen als het misgaat? 1. 2. 3. 4. 5. ga na wat de klachten zijn stel op basis van de klachten de ziekte vast bepaal oorzaken van de klachten/ziekte bedenk een behandelingsplan bepaal voor-en nadelen van de behandeling 158 Marshall startte een grootschalig beschrijvend onderzoek bij 100 patiënten waarin hij onder meer naging in hoeverre Heliobacter en maagzweren gelijktijdig voorkwamen. Heliobacter bleek voor te komen bij 77% van de patiënten met maagzweer en bij 50% van de patiënten zonder maagzweer. Deze bevindingen versterkte bij Marshall in zijn vermoeden dat Heliobacter maagzweer zou kunnen veroorzaken. Met de resultaten van dit onderzoek kon hij echter niet bewijzen of de bacterie oorzaak of gevolg was van de maagzweer. Gezaghebbende maagdarmspecialisten uit die tijd vonden zijn hypothese "volkomen belachelijk". Ten eerste geloofde ze niet dat een bacterie kan overleven in het zure maagmilieu waarin zelfs nagels oplossen. Ten tweede was men overtuigd van de alternatieve 'stresshypothese' omdat behandeling door rust in combinatie met zuur remmers redelijk goede resultaten liet zien. Maar Marshall zette door. Een krachtig bewijs voor de hypothese zou natuurlijk geleverd worden als je bij gezonde personen maagzweren zou kunnen 'opwekken' door infectie met Heliobacter en dat je deze personen vervolgens weer kan laten genezen door behandeling met antibiotica. Het 'opwekken' van maagzweren bij gezonde personen is uiteraard niet toelaatbaar. Daarom besloot Marshall zichzelf als proefpersoon te nemen. Hij maakte een cocktail met een bacteriecultuur van drie dagen oud. Na zeven dagen kreeg hij symptomen van een ernstige maagontsteking (vaak de voorloper van een maagzweer). Hij moest erg overgeven, had hoofdpijn en kreeg een stinkende adem. Een maagonderzoek toonde aan dat Heliobacter ook aanwezig waren. Op de veertiende dag nam hij antibiotica en binnen twee etmalen waren de symptomen verdwenen. Na deze 'succesvolle' interventie werd een grootschaliger (dubbel blind) experiment opgezet waarin 100 maagzweer patiënten, waarbij Heliobacter was aangetoond, willekeurig werden toegewezen aan drie type behandelingen: placebo, antibiotica en zuurremmers. Behandeling met antibiotica bleek verreweg de beste resultaten op te leveren. Bij bespreking het functionele perspectief hebben we laten zien dat veel kenmerken van organismen een functie hebben. Als alle functies goed worden vervuld dan noemen we vaak een organisme gezond, als niet alle functies door bepaalde oorzaken goed worden vervuld dan is het organisme ziek. Dit uit zich dan vaak in klachten (bijvoorbeeld hoofdpijn, stinkende adem en overgeven bij een ernstige maagontsteking). Het zou natuurlijk mooi zijn als je geheel of gedeeltelijk verloren functies weer kan herstellen. In het geval van maagzweer blijkt dit nu redelijk te lukken. Daarvoor is het wel nodig dat je de oorzaak van functieverlies op het spoor 159 komt (i.c. de Heliobacter) en deze succesvol weet te verwijderen (in dit voorbeeld door antibiotica). Maar zelfs als dat mogelijk is kan de schade die zijn aangericht zo groot zijn dat volledig functie herstel niet meer mogelijk is. Bij veel ziekten komen we echter niet eens aan verwijderen van oorzaak toe omdat we eenvoudigweg nog niet weten hoe het precies wordt veroorzaakt. Van ziektes als bijvoorbeeld reuma, multiple sclerose en schizofrenie zijn bijvoorbeeld de oorzaken nog grotendeels onbekend. In dergelijke gevallen kunnen we alleen proberen de klachten enigszins te verminderen. Veel medische behandelingen pakken dan ook niet zozeer de oorzaak van een ziekte aan maar zorgen slechts voor vermindering van de klachten. De behandelingen die worden toegepast hebben bijna altijd naast de bedoelde effecten, vervelende bijwerkingen (zie bijvoorbeeld bijsluiters van medicijnen). Zo kunnen bloeddrukverlagers vaak ook leiden tot kramp in de benen. Daarom hoort het kiezen van een behandeling altijd gepaard te gaan met een zorgvuldige afweging van voor- en nadelen. Toepassingsmogelijkheden Aan het medisch perspectief wordt binnen het biologieonderwijs regelmatig aandacht geschonken. In veel gevallen wordt dan eerst iets verteld over bouw&werking van een onderdeel (bijvoorbeeld over de longen) van ons lichaam en wordt daarna verteld welke klachten er op treden als er iets misgaat met het betreffende onderdeel (bijvoorbeeld astma). Aan leerlingen wordt dan soms gevraagd op grond van kennis van werking uit te leggen hoe de klachten kunnen worden veroorzaakt en/of behandeld. Het medisch perspectief wordt dus vooral gebruikt om verworven kennis over bouw&werking toe te passen. Voor leerlingen kan het echter veel interessanter zijn om deze volgorde om te draaien. Veel van de hieronder geschetste toepassingsmogelijkheden zijn hier een voorbeeld van. ♣ ziekte vaststellen en behandelen Bij dit type activiteiten start een leerproces bijvoorbeeld met een ziek organisme. De leerlingen verplaatsen zich hierbij in de rol van een arts die ziekte moet vaststellen (bij bijvoorbeeld een nierpatiënt) en een behandeling moet opstellen. In een dergelijk leerproces wordt het medisch perspectief niet alleen ingezet voor het toepassen van bouw&werking kennis maar worden er juist geprobeerd hiermee verwondering en vragen op te roepen (vgl. situatie van Marshall uit het voorbeeld). Om die vragen te kunnen beantwoorden moeten leerlingen onder meer inzicht verwerven in bouw&werking. Leerlingen kunnen de strategie die we hebben beschreven bij bouw&werking perspectief onder onderzoek naar oorzaken vaak goed gebruiken om mogelijke oorzaken op het spoor te komen. Experimenteel onderzoek bij mensen is natuurlijk niet mogelijk (bij planten soms wel). Eventueel kan de docent hier gegevens voor aanleveren. 160 ♣ zoekkaart maken voor vaststellen van ziekten Leerlingen kunnen op grond van kennis van ziekten, oorzaken en klachten een zoekkaart opstellen waarmee een of meerdere ziekten kunnen worden vastgesteld. Meestal kunnen dergelijke zoekkaarten worden weergegeven in de vorm van een 'belastingformulier'. Bijvoorbeeld (1) wanneer is de diarree begonnen? Indien de laatste drie dagen ga dan naar 2. Langer dan drie dagen geleden ga dan naar 3. (3) heeft uw kind tegelijkertijd last van verstopping en diarree? Ja, ga dan naar 4; nee ga dan naar 5. (4) mogelijke oorzaak: overloopdiarree als gevolg van chronische verstopping. Maatregelen:… ♣ oorzaak van klachten of ziekte opsporen Leerlingen kunnen zelf vaak al met behulp van de oorzaken-strategie die onder bouw&werking beschreven staat een eerste vermoeden uitspreken over mogelijke oorzaken van hun klachten (of ziekte). Ik moet overgeven hoe zou dat komen? ♣ klachten voorspellen op grond van kennis van bouw&werking Op grond van kennis van bouw&werking van een orgaan kun je leerlingen ook laten voorspellen welke klachten je kan krijgen als er iets misgaat. ♣ behandeling bedenken Leerlingen kunnen op grond van kennis van klachten en/of oorzaken van een ziekte ook zelf een behandeling bedenken. Als je weet dat ontlasting van huisstofmijten allergische reacties kan veroorzaken wat kun je daar dan tegen doen? Hoe zou je een verstuikte voet het beste kunnen behandelen. ♣ behandeling evalueren en verbeteren Leerlingen kunnen ook (bestaande) behandelingen evalueren op voor- en nadelen en op basis daarvan verbeteringen voor stellen. 161 42 Technologisch perspectief Bij een zorg- en medisch perspectief ben je nog gericht op het bevorderen van welzijn van of beter maken van een bepaald plant, dier of mens. Je kan echter andere organismen of hun leefomgeving ook gebruiken voor je eigen doeleinden. Zo eten wij bijvoorbeeld ook andere planten en dieren. In dit geval benader je andere organismen vanuit een technologisch perspectief. ♣ Nestkastje van Floor. Floor heeft vaker koolmeesjes in de tuin gehad. Het lijkt haar leuk als deze beestje ook eens in haar tuin zouden broeden. Ze heeft gehoord dat je hier nestkastjes voor kan ophangen. Ze wil echter graag vaak kijken hoe het met de jonge vogeltjes gaat en heeft ze gehoord dat als je vaak in het kastje kijkt je de oudervogels kan verjagen. Dat wil ze in ieder geval zien te voorkomen. Hoe kan ze nu toch regelmatig in het kastje kijken zonder de oudervogels te storen? Als ze nu eens de achterkant van het kastje van glas maakt, dat stoort misschien minder dan de deksel optillen. Nadeel daarvan is natuurlijk dat er te veel licht binnenkomt, dus misschien moet ze er dan toch weer een deurtje voor maken. Maar dan bedenkt ze dat ze er niet goed bij kan. Een kastje moet vrij hoog hangen en ze kan toch niet telkens op een ladder gaan staan. Dan komt ze op een ander idee. Ze hangt het kastje gewoon voor haar slaapkamerraam. Dan kan ze er vanuit haar slaapkamer gewoon inkijken. Maar hoe zorgt ze nu dat het niet te vaak licht is in het kastje? Ze realiseert zich dan dat ze er gewoon haar gordijn voor kan schuiven. Ze besluit nu eerst een tekeningetje te maken zodat ze weet hoeveel hout ze nodig heeft voor het kastje. Samen met haar vader wordt het kastje daarna in elkaar gezet. Het eerste jaar bezoeken de koolmeesjes het kastje wel maar leggen ze geen eitjes. Gelukkig gebeurt dit het tweede jaar wel. Floor heeft vanuit haar slaapkamer de hele ontwikkeling van bebroeden van de eitjes tot het uitvliegen van de jongen gevolgd. 162 Wat kun je er mee doen? 1. 2. 3. 4. 5. 6. stel (gebruiks-) doel vast ga na aan welke eisen het moet voldoen maak een ontwerp ga voor- en nadelen van ontwerp na maak en gebruik het product ga voor-en nadelen van gebruik na Terwijl je vanuit een biologisch perspectief in eerste instantie geïnteresseerd bent hoe een stukje natuur in elkaar zit ben je vanuit een technologisch perspectief vooral gericht op veranderen/gebruiken van een stukje natuur voor eigen doeleinden. Je stelt in dit geval een gewenste situatie vast (bijvoorbeeld het kunnen volgen van de ontwikkeling van mezen) en vergelijkt dit met de huidige situatie (er broeden nu geen mezen in de tuin) vervolgens ga je bedenken hoe je uitgaande van de bestaande situatie de gewenste situatie kan bereiken. Soms is het vrij eenvoudig om de gewenste situatie te bereiken. Als je gewoon honger hebt en je hebt een appel in een fruitschaal liggen dan hoef je hem maar te pakken en op te eten. Je hoeft dan de natuur niet te bewerken en het is dan ook niet nodig om eerst een ontwerp te maken. Soms zijn echter je behoeften complexer (zoals die van Floor) en dan moet je iets nieuws ontwerpen alvorens dat je het kan gebruiken. Ontwerpen is een proces van vallen en opstaan. Je bedenkt en/of probeert wat je evalueert nadelen en voordelen en stelt je ontwerp bij. Daarbij gaat het uiteindelijk om dat je een ontwerp maakt dat voldoet aan de eisen die je eraan hebt gesteld. Het voorbeeld van Floor laat zien dat gebruiken van de natuur en zorgen voor de natuur ook samen kunnen gaan. Toepassingsmogelijkheden Het technologisch perspectief komt in reguliere biologieonderwijs regelmatig voor. Vaak gaat het dan niet om ontwerpen maar om gebruiken van stukjes van de natuur. Met name het ontwerpen zou meer aandacht kunnen krijgen in reguliere biologieonderwijs. Hieronder worden enkele toepassingsmogelijkheden op een rijtje gezet. ♣ ontwerpen en gebruiken van natuurlijke materialen Leerlingen kunnen bijvoorbeeld planten gebruiken om te eten maar bijvoorbeeld ook om mee te verven. In de meeste gevallen zullen er nog bewerkingen moeten worden toegepast die in de vorm van bijvoorbeeld een recept kunnen worden beschreven. Zo'n recept kan ook worden uitgevoerd en geëvalueerd. Daarvoor kunnen planten van de groenteboer maar ook planten uit 'het wild' worden gebruikt. Ook is het mogelijk dat leerlingen eerst zelf in een schooltuin bijvoorbeeld planten opkweken. Ook 163 met micro-organismen zijn er veel gebruiksmogelijkheden: denk maar aan maken van kaas, brood etc. Andere toepassingen van het technologisch perspectief hebben te maken met natuurontwikkeling. Denk aan het maken van een vijvertje, nestelgelegenheid voor vogels verschaffen, voedselplanten voor bijvoorbeeld vlinders aanplanten etc. Tenslotte kunnen leerlingen ook aan de slag gaan met onderdelen van hun eigen lichaam. Bijvoorbeeld haar- en huidverzorging etc. ♣ behoeften onderzoek Je hoeft alleen iets te ontwerpen als daar ook behoefte aan is. Als je dingen gaat maken voor andere mensen is het zinvol om een behoeften onderzoek te verrichten. Dergelijk onderzoek kan je helemaal aan het begin van technisch ontwerpen verrichten, zodat je op het spoor komt van eventuele behoeften. Welke problemen komt u nu tegen met afvalscheiding? Maar het behoefte onderzoek kan ook worden verricht als er al globale plannen voor producten bestaan. Leerlingen kunnen bijvoorbeeld een aantal manieren bedenken om duurzaam om te gaan met energie in je eigen huis. Ze kunnen dan daarna bijvoorbeeld een aantal mensen uit de buurt interviewen van wat ze van hun plannen vinden. ♣ ontwerpen Het is lang niet altijd mogelijk dat leerlingen ook maken wat ze ontwerpen. Dat wil niet zeggen dat ontwerpen alleen geen zinnige activiteit kan zijn. Denk bijvoorbeeld aan het ontwerpen van een dierenwinkel, of het ontwerpen van een dierentuin. ♣ herontwerpen Bij het functionele perspectief lieten we zien dat je door herontwerp inzicht kan krijgen in de functies die en bepaald kenmerk van een organisme vervuld. Herontwerpen kan ook heel zinvol zijn om inzicht te krijgen in de functies van nog slecht begrepen door de mensen gemaakt ding. Neem bijvoorbeeld een olijfontpitter. Leerlingen zullen vaak niet weten waar het ding voor is bedoeld. Leerlingen kunnen daar achter komen door het opnieuw te ontwerpen volgens de strategie die we bij het functionele perspectief hebben beschreven (zie functioneel perspectief voor verschillen en overeenkomsten tussen functionele en technische perspectief). ♣ gebruiken, evalueren en verbeteren Leerlingen hoeven niet altijd zelf iets te ontwerpen of te maken het kan ook zinvol zijn om leerlingen een bestaand ontwerp te laten gebruiken, voor- en nadelen hiervan na te gaan en het grond daarvan bij te stellen. 164 43 Ethisch perspectief We kunnen op verschillende manieren met de natuur omgaan: onderzoeken, verzorgen, behandelen en gebruiken. Maar niet alles wat kan is ook wenselijk. Vanuit een ethisch perspectief staat de vraag centraal of wat kan ook wenselijk is. ♣ Walvisjacht Een tijd geleden is er een conferentie geweest waarin een aantal landen vertegenwoordigd waren. De centrale vraag daar was: hoe behoren we in de toekomst met walvisjacht om te gaan? Hieronder worden de standpunten van een paar deelnemende landen weergegeven. Japan: Dit land wil op alle walvissen blijven jagen. - Walvissen leven van de vis die de Japanners zelf nodig hebben om te leven. Op Japan is geen veeteelt mogelijk. - Er komt werkeloosheid in de walvisindustrie als er een vangstverbod wordt ingesteld. - Er zijn veel meer walvissen dan er geschat worden. De schattingen kloppen niet. Rusland Dit land wil alleen op walvissen jagen die niet beschermd worden of ten dele beschermd worden. - De Inuit die in Siberië wonen moeten op alle walvissen kunnen blijven jagen. Het is nodig voor hun levensonderhoud. - De Russische fabrieksschepen zullen niet op beschermde walvissen jagen, uitgezonderd de potvis. Zij zullen gaan jagen op de kleinere walvissen. 165 Engeland Dit land jaagt niet op walvissen, maar voert veel walvisvlees in. a. Vangst op walvissen stopgezet, maar de invoer van walvisvlees is noodzakelijk. Dit wordt gebruikt als voedsel voor onze huisdieren: katten en honden. b. De mensen van de Faeröer eilanden moeten dezelfde rechten krijgen als de Inuit. De mensen verdienen er zo ook nog wat extra bij. c. De walvisvangst moet beperkt worden. Er mogen niet meer walvissen worden geschoten dan er jaarlijks bijkomen. Nederland Dit land jaagt niet op walvissen, en heeft de invoer van walvisvlees verboden. a. Er mag helemaal niet op walvissen worden gejaagd. De aantallen walvissen moeten zich eerst weer uitbreiden. b. De invoer van walvisvlees moet worden verboden. Pas dan kunnen andere landen geen geld meer verdienen aan de walvisjacht. c. Men moet voor het voer van katten en honden maar andere dieren gebruiken. Wat mag je er mee doen? 1. 2. 3. 4. inventariseer keuzemogelijkheden ga na met wie er rekening moet worden gehouden onderzoek waarden en consequenties van keuzemogelijkheden maak een beargumenteerde keuze Vanuit een biologisch perspectief willen we weten wat het geval is, vanuit een technologisch perspectief vragen we ons af van wat kan, vanuit een ethisch perspectief gaan we na wat mag. Mogen we bijvoorbeeld wel op walvissen jagen? Een ethische vraag wordt vaak pas gesteld als er keuzemogelijkheden zijn. Toen we nog niet op walvissen konden jagen omdat we niet over middelen beschikten, vroegen we ons ook niet af of het wel mocht. Binnen de ethiek spelen feiten een rol maar uiteindelijk gaat het om het vormen en beargumenteren van een mening: welke van de keuzemogelijkheden is wenselijk en waarom? Bij het beargumenteren van een mening spelen drie zaken een belangrijke rol: belanghebbenden, consequenties en waarden. We zullen deze achtereenvolgens kort bespreken. 166 Bij elke ethische kwestie zijn er meerdere belanghebbenden. Dit zijn partijen voor wie de betreffende keuze gevolgen heeft. In ons voorbeeld van de walvisjacht zijn dit bijvoorbeeld: de walvissen, de walvisjagers, mensen die werken in de walvisverwerkende industrie etc. Bij het kiezen dien je rekening te houden met de verschillende belanghebbenden. Dat betekent uiteraard niet dat je besluit altijd voor alle belanghebbende positief zal uitvallen, maar je dient op zijn minst je te realiseren wat de consequenties van een beslissing is voor de verschillende belanghebbenden zijn en deze af te wegen. Bij dat afwegen spelen waarden een belangrijke rol. Waarden zijn dingen die je belangrijk vindt in het leven. Denk bijvoorbeeld aan vrijheid, andere geen pijn doen, geluk, eerlijk delen etc.. etc. Uiteindelijk kies je voor iets omdat dit de waarden die jij het belangrijkst vindt het best dient. Als je het leven van walvissen het allerbelangrijkst vindt, veel belangrijker dan het inkomen van mensen die leven van de walvisindustrie dan kies je dus voor afschaffen van walvisjacht. Mensen brengen dus een rangorde aan in waarden, van minst naar meest belangrijk. Bij het bepalen van je mening over een ethische kwestie is het dus van belang dat je overzicht hebt over keuzemogelijkheden, dat je de gevolgen van een keuze voor verschillende belanghebbenden in je overweging betrekt, en dat je bij het vormen van een mening de waarde het zwaarste laat wegen die ook voor jou ook het zwaarste weegt. Toepassingsmogelijkheden Ook in het biologieonderwijs wordt er af en toe met leerlingen gediscussieerd over ethische kwesties. Mag je dieren eigenlijk wel eten? Mag je spinnen doodtrappen? Mag je kippen in legbatterijen houden? Mag je een keer per jaar met vliegtuig op vakantie? etc. Vaak leiden deze vragen tot veel emoties maar ook vaak tot een ontevreden gevoel bij de docent en bij (sommige) leerlingen na afloop van de discussie. Er wordt niet altijd goed naar elkaar geluisterd, een mening wordt niet altijd beargumenteerd, men gaat niet op elkaars argumenten in,en lang niet alle leerlingen doen aan de discussie mee etc. Het gebruik van het ethisch perspectief kan vreemd genoeg vaak worden verbeterd als er juist minder worden gediscussieerd. In plaats van verdedigen van meningen in een discussie zou er meer aandacht moeten zijn voor het vormen van meningen door inventariseren van: (a) keuzemogelijkheden (b) belanghebbenden; (c) consequenties (d) van waarden dien aan keuzen ten grondslag liggen. Natuurlijk kan er dan nog steeds worden gediscussieerd maar dit krijgt dan een andere plek. Zo is het bijvoorbeeld zinvol om bij de introductie van een ethische kwestie de meningen middels een korte discussie te peilen. Daarna volgt een fase van meningsvorming waarvoor een strategie hieronder wordt beschreven. Na deze fase 167 kan er opnieuw een groeps- of klassikale discussie plaatsvinden waarin leerlingen hun mening nu met argumenten kunnen verdedigen. Hieronder wordt een strategie voor meningsvorming kort besproken. Elk van de onderdelen van deze strategie kan ook afzonderlijk worden toegepast. ♣ inleven in verschillende belanghebbenden Neem als voorbeeld de kwestie: Mag je kippen in een legbatterij houden? Leerlingen zullen het in eerste instantie vaak snel eens zijn over deze kwestie: Mag niet want dat is zielig voor de kippen. Ze bekijken dan echter de kwestie vanuit één belanghebbende (de kip) en vanuit één waarde (welzijn van de kip). Je kan hen echter stimuleren meerdere belanghebbende in deze kwestie op te sporen en hen vervolgens vragen in te leven in de positie van deze belanghebbenden: wat zou die kiezen en waarom? Wat zou de boer willen, wat willen de meeste mensen die eieren eten? etc. In veel gevallen zullen leerlingen dan tot de ontdekking komen dat ze eigenlijk helemaal niet weten wat bepaalde belanghebbenden willen en dat ze daar dus meer informatie over moeten gaan (op-)zoeken. ♣ keuzemogelijkheden op een rijtje zetten Inleven in belanghebbenden leidt vaak al tot een eerste inzicht in keuzemogelijkheden. Je kan kippen in legbatterijen houden, maar ook buiten gewoon vrij in de wei, of ze binnen laten scharrelen etc. Het is belangrijk om leerlingen stimuleren creatieve alternatieve keuzemogelijkheden te laten bedenken. Ook hier is vaak extra informatie noodzakelijk om te kunnen beoordelen of een keuze wel echt mogelijk is (of het dus technisch kan). De vraag of het ook wenselijk is wordt kan later aan de orde worden gesteld. ♣ consequenties van keuzen verhelderen Elke keuze heeft bepaalde consequenties voor de verschillende belanghebbenden. Deze consequenties kunnen door leerlingen worden verkend. ♣ verhelderen van waarden en beargumenteerd kiezen Elke keuze heeft zijn consequenties en deze consequenties waardeer je, wat vind je belangrijk en wat vind je minder belangrijk. Op grond van deze afweging kunnen leerlingen kiezen wat ze het meest wenselijk vinden. 168 44 Persoonlijk perspectief Onderzoeken, behandelen, gebruiken en verzorgen draagt bij aan de ontwikkeling van persoonlijke betrokkenheid bij de planten, dieren en je eigen lichaam. Die betrokkenheid kan nog worden vergroot indien leerlingen hun ervaringen met de natuur vanuit een persoonlijk perspectief verder verdiepen en verkennen. We illustreren het persoonlijke perspectief met een opdracht die je ook zelf kan doen. ♣ Teken midden op een vel papier een cirkel en zet het woord Ik in het midden. Teken er nu drie steeds groter wordende cirkels omheen. Schrijf nu in de cirkel die dichtst bij ‘Ik’ die onderdelen/ of aspecten (bijvoorbeeld gewicht, of grootte) van je lichaam die voor jou het meest betekenis hebben. Schrijf in de cirkel hier omheen enkele onderdelen/aspecten van je lichaam die voor jou iets minder belangrijk zijn. En in cirkel daar om heen schrijf je de onderdelen/aspecten van je lichaam die jou het minst bezighouden. Ga nu gemakkelijk zitten en stuur je adem (bij een inademing) eerst 1 minuten naar die onderdelen van je lichaam die je het belangrijkst vindt. Daarna stuur je je adem 1 minuten naar onderdelen die je het minst belangrijk vindt. Hoe voelde je je? Wat viel je op toen je deze oefening deed? Teken nu op een nieuw vel papier jezelf waarbij je die onderdelen die je het belangrijkst vindt erg uitvergroot en de onderdelen die je onbelangrijk vindt heel klein houdt. Licht je tekening toe aan een ander. Welke voornemens heb je het afgelopen jaar genomen met betrekking tot je lichaam? Waarom vind/vond je dat belangrijk om te doen? Heb je die voornemens al kunnen uitvoeren? Zo ja, hoe voel jij je daaronder? Zo niet, wat heeft je belemmerd om je voornemens ook te realiseren? Als je deze 169 vraag moeilijk vindt om te beantwoorden kun je ook nagaan wat de voordelen voor je zijn om deze voornemens niet uit te voeren, en welke nadelen je ziet in het wel uitvoeren van je voornemens. Hoe beleef je het? 1. 2. 3. 4. 5. neem aandachtig waar bepaal wat jij belangrijk vindt aan het onderwerp welke gevoelens roept het bij je op? welk gedrag roept het bij je op? ga na of je feitelijk gedrag in overeenstemming is met je gewenste gedrag Met bovenstaande oefening proberen we bewustwording van je eigen lichaam, wat je daarvan vindt en hoe dat voelt te vergroten. Het gaat niet om leren over het lichaam, maar om leren over en van jouw lichaam. Binnen het persoonlijk perspectief gaat het om ervaringen die een persoon zelf belangrijk vinden. Dat wat iemand belangrijk vindt noemen we in navolging van Hermans waarderingen. Bijvoorbeeld: ik heb een lelijke huid; mijn hond is mijn vriend; die boom heb ik zelf met mijn vader geplant etc. Persoonlijke waarderingen zijn heel concreet en kunnen positief en negatief zijn. Daarmee onderscheiden ze zich van ethische waarden zoals vrijheid, rechtvaardigheid die vaak abstracter zijn en altijd positief zijn. Iets wat je belangrijk vindt, je waarderingen, zijn aan de 'binnenkant' gevoelens verbonden en aan de 'buitenkant' verbonden met bepaalde gedragingen. We zullen de gevoels- en gedragskant van een waardering kort bespreken. Een waardering kan zowel gepaard gaan met positieve als negatieve gevoelens en die gevoelens kunnen meer of minder intens zijn. Neem bijvoorbeeld als waardering: mijn hond is mijn vriend. De persoon die deze waardering uit associeert dit met de volgende gevoelens: trots, blij, angst, verbondenheid, bezorgdheid, tederheid, stoer etc. De gevoelens verschaffen ons informatie over de betekenis die iemand geeft aan een waardering. Deze persoon is enerzijds trots op zijn hond en heeft hiermee een goede band, maar is anderzijds bijvoorbeeld ook bang dat de hond iets zal overkomen omdat hij al heel oud is. Aan waarderingen zijn naast gevoelens ook veelal gedragingen gekoppeld. De eigenaar van de hond geeft uiting aan zijn waardering voor de hond, doordat hij om goed te eten geeft, vaak uitlaat, af en toe wat extra's geeft, vaak met hem speelt etc. In dit geval komt gedrag overeen met zijn waardering. Maar stel nu dat iemand van mening is dat zijn hond heel belangrijk voor hem is maar ondertussen zijn hond verwaarloost, dan is er reden dit verder te onderzoeken. Hoe komt het dat hij dan toch niet goed voor de hond zorgt? Hoe belangrijk is die hond echt voor hem? Wat is er belangrijker? Of wat belemmert hem om goed voor de hond te zorgen? 170 Daarmee komen we op een ander aspect van waarderingen. Waarderingen staan nooit alleen maar maken deel uit van een persoonlijke waarderingssysteem. Zo hebben mensen niet alleen waarderingen op gebouwd met betrekking tot zichzelf, of andere mensen maar ook ten opzichte van de natuur. De ene waardering kan belangrijker zijn dan de andere, er zijn dan meer en intensere gevoelens mee verbonden en heeft vaak dan ook meer invloed op het handelen. Zo kan iemand het belangrijk vinden om veel te sporten, maar het tegelijkertijd nog belangrijker vinden om met vrienden uit te gaan. Hij besluit dan ook niet naar de sportavond te gaan maar een avondje te gaan stappen. Nu vindt in de alledaagse omgang van mensen het waarderingsproces tamelijk ongestructureerd plaats. Mensen doen bepaalde ervaringen op en geven op enigerlei wijze uitdrukking aan wat ze belangrijk vinden door bijvoorbeeld over deze ervaringen nog eens na te praten. Je kan nu op twee manieren persoonlijke waarderingsproces verdiepen. Enerzijds kan je de ervaring zelf proberen te verdiepen. Dit kan door meer te ontspannen, alle zintuigen te gebruiken, de aandacht te richten op wat je voelt in het hier en nu. Anderzijds kun je deze ervaringen ook systematischer onderzoeken op hun persoonlijke betekenis. Dit kan (a) door waarderingen te expliciteren, dus door uitdrukking in woord of tekening te geven (wat vind je er belangrijk aan?) (b) gevoelens te expliciteren die aan een ervaring verbonden zijn (wat voel je erbij?); (c) waarderingen te toetsen aan je gedrag (welke gedrag hoort er bij? en je feitelijke en gewenste gedrag in overeenstemming?) Toepassingsmogelijkheden In het reguliere biologieonderwijs is er vaak wel regelmatig aandacht aan het opdoen van ervaringen met alle zintuigen maar er is vaak minder aandacht voor onderzoeken van deze ervaringen vanuit een persoonlijk perspectief. Toch is ook dit laatste aspect heel belangrijk omdat dit de betekenis van ervaring sterk kan beïnvloeden. Stel een docent laat een spin zien en een aantal leerlingen vinden dat eng en gaan gillen. De docent zegt vervolgens dat ze niet bang hoeven te zijn omdat hij ze niet uit het potje laat en stelt vervolgens de vraag waarin spinnen zich onderscheiden van insecten. In deze situatie ervaren een aantal leerlingen wel iets, dat in dit voorbeeld, in negatieve zin van belang voor hen is maar er wordt verder weinig meer mee gedaan door de docent. De docent zou leerlingen ook hebben kunnen vragen wat ze van spinnen griezelig vinden, of ze al lang daar bang voor zijn, wat ze doen als een spin tegen komen etc. Allemaal vragen waarmee de leerlingen worden uitgenodigd hun persoonlijke beleving van spinnen verder te onderzoeken en met elkaar te delen. Vaak leidt het verwoorden van deze beleving er al toe dat 171 deze verandert. Een leerling realiseert zich dan bijvoorbeeld dat hij vooral bang is voor harige spinnen omdat hij die ooit in een enge film heeft gezien, terwijl hij juist kleine spinnetjes in de tuin met hun webben juist wel mooi vindt vooral ‘s ochtends vroeg als die webben nog zo mooi glinsteren. Hieronder volgen enkele toepassingsmogelijkheden van het persoonlijke perspectief. Tezamen vormen ze een gehele strategie maar de onderdelen kunnen ook afzonderlijk worden toegepast. ♣ zorg voor ontspanning Een natuur- of lichaamservaring opdoen die ook persoonlijke betekenis voor iemand heeft gaat vaak beter als de leerlingen de tijd hiervoor krijgen en redelijk ontspannen zijn. Dat betekent onder meer dat leerlingen de tijd moeten krijgen het onderwerp rustig te verkennen. Bij dit verkennen is het van belang dat er niet teveel moet, maar dat ze, indien mogelijk, hun eigen interesse kunnen volgen. ♣ verdiep de ervaring door meerdere zintuigen en het lichaam te gebruiken Voor verdieping van de ervaring is van belang dat leerlingen niet alleen met de ogen iets verkennen,maar daarbij ook gebruik maken van bijvoorbeeld geur, smaak, tast etc. Je kan leerlingen een dode tak geven en gewoon vragen deze te tekenen, maar je kan ook ze vragen deze tak te voelen, te ruiken etc. Leerlingen kunnen een boom op een afstandje bekijken maar ze kunnen ook hem eens proberen te omvatten, er tegenaan duwen etc. Dit geldt niet alleen voor de natuur om hen heen maar ook voor het ervaren van onderdelen van hun eigen lichaam. ♣ inleven De ervaring kan soms ook worden verdiept door je in te leven in je onderwerp. Nemen we bijvoorbeeld een regenworm. Hoe zou het zijn om een regenworm te zijn, wat zou je dan voelen, wat zou je doen etc. Je kan daarbij ook proberen leerlingen in "gesprek" te brengen met het onderwerp. Wat zou je die regenworm willen vragen en wat zou die dan antwoorden. Of bijvoorbeeld: Leef je eens in die grote boom. Wat heeft die allemaal al meegemaakt? Hoe zou jij het vinden om altijd op een plek te staan etc. Het inleven kan worden vergemakkelijkt door geleide fantasieoefeningen. De docent vertelt dat een verhaaltje waar de leerling zich bevindt en wat hij achtereenvolgens gaat doen, de leerling beweegt zich vervolgens in deze 'verzonnen' wereld. Je kan bijvoorbeeld leerlingen in gedachten een reis laten maken door hun eigen lichaam. Waar kom je dan langs, waar zou je willen blijven en waar wil je snel weer weg etc. 172 ♣ geef aan wat je belangrijk vindt en welke gevoelens dit bij je oproept Als leerlingen een ervaring hebben opgedaan kan vervolgens de betekenis van deze ervaring voor de leerlingen worden verkend. Dit kan door leerlingen de belangrijke aspecten van een ervaring en hun gevoelens daarbij te laten verwoorden. Open vragen en een gesprek zijn hiervoor geschikt, maar leerlingen kunnen de persoonlijke betekenis ook weergeven op andere manieren. Denk bijvoorbeeld aan een verhaaltje, een gedicht, een tekening, een toneelstukje etc. ♣ toets je waardering aan je gedrag Aan waarderingen zijn ook altijd gedragingen verbonden. Als een waardering niet in gedrag tot uiting komt is het van belang dat de leerling onderzoek hoe dat komt. Wat zou je eigenlijk willen doen en waarom heb je dat nog niet gedaan of waarom lukt dat je niet. Hierbij kan als vuistregel worden gehanteerd een leerlingen vaak goede redenen heeft om bepaald gedrag wel of niet te vertonen. Je kan leerlingen helpen om deze redenen te achterhalen. 173 Controversen over denken 174 45 Kopiëren of construeren? Veel mensen gaan er impliciet vanuit dat hun geest werkt als een soort emmer. Via onze zintuigen stroomt de informatie uit de omgeving de emmer binnen. Op deze manier wordt informatie natuurgetrouw gekopieerd in onze geest. Deze emmertheorie is al heel oud en heeft opvattingen over onderzoek (wetenschapsfilosofie) en leren (leerpsychologie) lange tijd sterk bepaald. In de wetenschapsfilosofie heeft de emmertheorie geleid tot het voorschrijven van de inductieve onderzoeksmethode. De beginselen hiervan zijn al in de 16e eeuw door Bacon uiteengezet. Onderzoek begint in deze opvatting met nauwkeurig waarnemen. Daarbij is het van belang dat de onderzoeker alle voorkennis en vooroordelen uitschakelt. Op basis van dit fundament van feiten kunnen vervolgens heel voorzichtig algemenere uitspraken worden opgesteld die dan weer getoetst worden door weer nieuwe feiten te verzamelen. Op deze manier is de kans het grootst dat we ware kennis verzamelen over de wereld om ons heen. In de leerpsychologie is de emmertheorie van de geest nader uitgewerkt door de behavioristen. Behavioristen zoals Skinner beschouwen mensen als een soort stimulus-respons machines. Leren is dan het ontstaan van associaties tussen informatie uit de omgeving (stimuli) en bepaalde (denk-)handelingen van de leerling (responsies). Door oefening kunnen de verbindingen worden versterkt. Op basis van deze visie op leren zijn ook onderwijsprogramma’s opgesteld. Kenmerkend voor dit type onderwijs is dat de leerstof in heel kleine stapjes wordt aangeboden. Na elke eenheid krijgen leerlingen vragen voorgelegd, waarna ze onmiddellijk feedback krijgen op het gegeven antwoord. Op deze manier wil men de kans verkleinen dat er fouten inslijpen. Een behavioristische visie op leren en een inductieve visie op onderzoek zijn de laatste decennia in diskrediet geraakt. De emmertheorie van de geest die aan deze beide visies ten grondslag ligt blijkt namelijk niet houdbaar te zijn. Deze 175 emmertheorie is al tweehonderd vijftig jaar geleden door Kant bekritiseerd, maar Popper heeft de onhoudbaarheid hiervan het krachtigst aangetoond. Dit kan met een eenvoudige opdracht worden gedemonstreerd. ♣ Pak een papiertje en schrijf op wat je observeert De meeste mensen zullen dit een onzinnige of moeilijke opdracht vinden. Zij zullen zich afvragen wat ze eigenlijk moeten observeren, anders is er geen beginnen aan. Observeren is namelijk altijd selectief. Waar je naar kijkt is afhankelijk van je doelen en verwachtingen. ♣ Een bosbouwer, een schilder en verliefd stelletje lopen door het bos. Alledrie zien ze een bepaalde boom. De bosbouwer ziet een boom die binnenkort moet worden omgehakt. De schilder valt de boom op omdat de lichtinval zo mooi is. Het verliefde stelletje valt voor de boom omdat er mooi mos ondergroeit waar ze op kunnen gaan zitten. Onze geest kan dus beter niet worden voorgeteld als een emmer maar als een zoeklicht. Doelen en verwachtingen bepalen je zoeklicht. In dit schijnsel neem je de wereld om je heen waar. Het bepaalt wat je ziet en hoe je het ziet. De zoeklichttheorie heeft ook geleid tot andere opvattingen over onderzoeken en leren. Inductief onderzoek is onmogelijk en onwenselijk. Het is onmogelijk om onbevooroordeeld waar te nemen, je zoeklicht bepaalt immers wat je ziet en hoe je het ziet. Het is ook onwenselijk omdat je zonder zoeklicht niet meer weet waarnaar je moet kijken. Popper stelt dan ook voor verwachtingen juist niet te onderdrukken maar deze juist te expliciteren en vervolgens kritisch te toetsen. Denk goed na over je vraag en formuleer verwachte antwoorden (hypothesen) en toets deze kritisch. Anders gezegd: in plaats van fouten proberen te voorkomen moet je bereid zijn ze eerst maken en ze vervolgens op te sporen. Nu liggen aan specifieke vragen en verwachtingen altijd weer algemenere vooronderstellingen (perspectieven) ten grondslag. Je vraagt je alleen af wat de functie van de nier is als je verwacht dat een organen zoals nieren een functie hebben. Wetenschapsfilosofen als Kuhn en Lakatos en de onderwijsfilosoof Schwab hebben er al ongeveer vijftig jaar geleden op richtinggevende karakter van deze perspectieven voor het stellen en beantwoorden van onderzoeksvragen. Met behulp van de zoeklichttheorie kunnen ook behavioristische leertheorieën worden bekritiseerd. Behavioristen zijn er onrechte vanuit gegaan dat de stimulus voor iedereen hetzelfde betekent. De voorkennis en doelen van leerlingen bepalen 176 echter wat ze zien en hoe ze het waarnemen. Die voorkennis blijkt over bijna elk onderwerp wel al aanwezig te zijn ook al hebben leerlingen hier niet eerder onderwijs over gehad. Met name in de jaren tachtig is veel onderzoek gedaan naar leerling denkbeelden over uiteenlopende onderwerpen. Dit onderzoek kan als volgt worden samengevat. Voorkennis van leerlingen is soms goed, vaak gefragmenteerd en soms ook verkeerd. Bovendien blijken deze denkbeelden vaak hardnekkig te zijn, als je hier niet expliciet aandacht aan wordt besteed. ♣ Zo blijken bijvoorbeeld veel leerlingen zowel voor als na afloop van evolutieonderwijs nog steeds Lamarckiaanse denkbeelden te hanteren. Zij zijn van mening dat eigenschappen die tijdens het leven zijn verworven kunnen worden doorgegeven aan de nakomelingen. In het onderstaande fragment wordt dit geïllustreerd. Het betreft hier een eerstejaarsstudent medische biologie aan een Amerikaanse universiteit. Question: If this fairskinned girl grew up in Africa what would you predict would happen to the color of her skin? Student: She'd get sunburnt, then tanned. Question: If she then married someone of her own race and they lived in Africa and had children born in Africa, what would you predict their children's skin would be like at birth? Student: (Pause). The kids could be slightly darker at birth. Leren wordt nu dan ook beschouwd een constructief proces waarbij leerlingen telkens voortbouwen op wat ze al weten en kunnen. Het onderwijs dient dan ook zo te worden ingericht dat leerlingen voortdurend in een positie worden gebracht dat ze hun voorkennis uitbreiden of bijstellen (in de gewenste richting). Nu moeten leerlingen niet alleen daartoe in staat worden gesteld ze moeten het ook willen. Vraaggestuurd onderwijs is een vorm van onderwijs waarbij leerlingen ook inhoudelijk gemotiveerd worden om hun kennis uit te breiden of bij te stellen. Leren is weliswaar een constructief proces maar dat betekent niet dat leerlingen ook automatisch kennis kunnen construeren. Terwijl wetenschapsfilosofen al lang geleden hebben gewezen op belang van perspectieven voor kennisconstructie, is hier binnen de constructivistisch traditie nog nauwelijks aandacht voor. Ik hoop dat de essays in dit boek laten zien dat perspectieven een centrale rol kunnen spelen bij het construeren van biologische kennis door leerlingen 177 46 Biologisch of cultureel bepaald? Is het denken van mensen biologisch of cultureel bepaald? Deze controverse houdt al heel lang de gemoederen bezig, omdat wordt verwacht dat de uitkomst van deze controverse consequenties heeft voor belangrijke menselijke waarden, zoals vrijheid en gelijkheid. Als denken biologisch wordt bepaald zijn we dan nog wel vrij in ons doen en laten en zijn mensen dan nog wel gelijk? De gangbare opvatting over deze kwestie kan als volgt worden samengevat: Dieren beschikken over instincten. Hierdoor is hun vrijheid beperkt. Mensen daarentegen worden met veel minder instincten of reflexen geboren. Dit maakt ons vrij. Hoe wij denken en handelen wordt vooral bepaald door de cultuur waarin we opgroeien. In deze opvatting wordt een baby min of meer beschouwd als een onbeschreven blad. Het hangt af van de cultuur af waar het kind groeit hoe het ‘boek’ wordt volgeschreven. Deze opvatting blijkt echter onhoudbaar te zijn. Zonder doelen en verwachtingen is leren van ervaring niet mogelijk. Leren van ervaring veronderstelt namelijk selectie en ordening, maar selectie en ordening is niet mogelijk zonder selecterend of ordenend principe (zie essay 45). Mensen moeten dus al vanaf de geboorte beschikken over zeer algemene verwachtingen waarmee ze informatie uit hun omgeving kunnen ordenen en structureren. Kant formuleerde dit vermoeden al tweehonderdvijftig jaar geleden. Darwin ging nog een stap verder en vermoedde dat deze algemene verwachtingen evenals onze organen zijn geëvolueerd. Deze vermoedens hebben de laatste decennia psychologen geïnspireerd onderzoek te verrichten naar het denken van baby’s. Dit onderzoek laat zien dat kinderen worden geboren met heel algemene verwachtingen over objecten, personen, taal, dieren, getallen, rechtvaardigheid etc. 178 ♣ Uit onderzoek naar baby's van twee maanden oud blijkt bijvoorbeeld dat zij al heel verschillende verwachtingen hebben over het gedrag van objecten en personen. Baby’s zijn zeer verbaasd als ze zien dat een balletje uit zichzelf begint te bewegen. Blijkbaar verwachten ze dit niet van objecten. Ze vinden het echter helemaal niet vreemd als personen uit zichzelf gaan bewegen. Dit wil natuurlijk niet zeggen dat baby's niets meer hoeven te leren. Baby’s hebben bijvoorbeeld een intuïtief besef van zwaartekracht, ze vinden het bijvoorbeeld heel vreemd als een blokje dat van de tafel wordt gestoten in de lucht blijft hangen. Maar ze vinden het weer heel gewoon als het blokje op de tafel blijft liggen terwijl nog maar 1/10 van zijn oppervlak op de tafel rust. Instinctieve kennis maakt leren dus niet overbodig. Maar omgekeerd is het leren van meer gedetailleerde kennis niet mogelijk zonder deze instinctieve algemene kennis. ♣ Dit geldt ook voor het leren van een taal. Hiervoor is luisteren en oefenen niet voldoende. Je dient ook over een aangeboren set van basale regels te beschikken waarmee taal kan worden geconstrueerd. Het gaat dan niet om de grammatica voor het Nederlands, maar om de onderliggende regels die voor elke taal gelden, de zgn. Universele Grammatica. Als deze regels aangeboren zijn, dan moet er ook genetische variatie zijn voor deze regels. Voor een bijzondere taalafwijking is dit ook gedemonstreerd. Mensen die hieraan lijden zijn niet in staat om te leren hoe woorden moeten worden veranderd naar de meervoudsvorm of van tegenwoordige naar verleden tijd. Deze mensen hebben verder een normale intelligentie en geen andere taalproblemen. Opzienbarend is dat familieonderzoek uitwijst dat deze afwijking wordt veroorzaakt door één dominant allel. We worden dus niet als een onbeschreven blad geboren maar hebben over verschillend zaken al heel algemene verwachtingen. Deze verwachtingen begrenzen niet onze vrijheid. Integendeel, ze zijn juist noodzakelijk om van ervaringen te kunnen leren. Evolutionair psychologen gaan er dan ook vanuit dat wij juist flexibel zijn omdat we over meer instincten beschikken dan dieren. Deze aangeboren verwachtingen zijn soortspecifiek. Dat wil zeggen dat alle mensen hierover beschikken. De mate waarin verschilt echter. Hierdoor heeft de ene persoon bijvoorbeeld een grotere aanleg op het mathematisch-logische terrein terwijl een ander weer meer aanleg blijkt te hebben op inter-persoonlijk gebied. Aanleg betekent echter uiteraard niet dat je bij je geboorte alles al weet en kan het betekent dat je plafond (dus wat je kan bereiken) met veel oefening en leren hoger ligt dan mensen die niet beschikken over dit talent. 179 We worden niet alleen met algemene verwachtingen geboren over oorzakelijkheid, objecten, getallen, ruimte, rechtvaardigheid etc., deze verwachtingen ontwikkelen zich ook gedurende onze ontwikkeling van het kind. Jean Piaget was de eerste die de ontwikkeling van kinderen veel van deze domeinen systematisch heeft onderzocht. ♣ Taima zes jaar Piaget: Je ziet hier twee balletjes van boetseerklei een rode en witte. Zit er in alle twee de balletjes evenveel klei? Taima: Ja Piaget: Oke dan gaan we nu doen of het taart is. Jij hebt de rode taart en ik de witte. Als we nu allebei de taart opeten hebben we dan hetzelfde gegeten. Taima: Ja Piaget maakt nu van het witte balletje een soort stokje. Piaget: Als we nu het zouden opeten hebben we dan allebei hetzelfde Taima: Nee, dan heb jij meer te eten als ik Piaget: Waarom Taima: Omdat het langer is. Voor ons is dit een vreemde conclusie. Er gaat namelijk niets af of bij dus het blijft hetzelfde ongeacht de veranderde vorm. Jonge kinderen zien ook dat er niets afgaat of bijkomt maar dat is voor hen nog geen argument. Ze richten zich op één dimensie en zien dan de andere niet. Nog niet, want als kinderen twee jaar ouder zijn geven ze wel de goede argumentatie. Piaget ging er vanuit dat ontwikkeling van algemene verwachtingen het gevolg is van rijping en interactie met fysieke omgeving en dat je deze ontwikkeling nauwelijks door onderwijs kan beïnvloeden. Op basis van dit idee hebben veel mensen destijds de conclusie getrokken dat het onderwijs ook zou moeten aansluiten bij deze vaste ontwikkelingsstadia. Het heeft namelijk weinig zin andere dingen aan te bieden dan waar het kind vanuit zijn spontane ontwikkeling aan toe is. Het onderwijs moet met andere woorden de ontwikkeling van kind volgen (volgend onderwijs). Dit verklaart ten dele waarom er tot op de dag van vandaag in het basisonderwijs en de onderbouw van het voortgezet onderwijs weinig aandacht wordt besteed aan hypothese vormend en toetsend onderzoek. Er wordt namelijk veronderstelt dat leerlingen nog concrete denkers zijn en nog niet in staat zijn tot hypothetisch denken. Ook leidt het er toe dat meer abstractere algemene inzichten zoals regulatie, erfelijkheid, etc. niet of nauwelijks worden geïntroduceerd Een leeftijdsgenoot van Piaget, Vygotskij heeft er op gewezen dat Piaget onvoldoende aandacht had voor de rol die cultuuroverdracht speelt bij de 180 ontwikkeling van het denken. Vygotskij benadrukte dat denken altijd gemedieerd is, we denken niet met ons blote hoofd maar gebruiken hiervoor gereedschappen die door mensen zijn ontwikkeld. Onderwijs heeft dan ook de taak om leerlingen deze cognitieve gereedschappen aan te bieden en ze te leren hiermee te werken. Onderwijs moet volgens hem dan ook niet volgend zijn maar ontwikkelend. Dat wat een leerling zelfstandig, zonder hulp, op een bepaalde leeftijd kan zegt nog niet zoveel over de ontwikkelingsmogelijkheden van de leerling. Het gaat Vygotskij dan ook niet om het feitelijke ontwikkelingsniveau van een kind maar om de zone van nabije ontwikkeling. Dat is het scala aan activiteiten die een leerling aan kan met hulp van een docent of medeleerling. Die hulp bestaat dan uit het aanbieden van begrippen, strategieën, hints, feedback etc. Geleidelijk aan kan dan de hulp worden afgebouwd en kan de leerling steeds zelfstandiger de betreffende activiteiten verrichten (zie essay 24). Onderzoek heeft aangetoond dat leerlingen op deze manier, ook al op jonge leeftijd hypothesen kunnen leren formuleren en toetsen. Ook blijkt het mogelijk te zijn reeds op basisschool abstractere inzichten te onderwijzen, alleen moeten deze dan wel goed worden geconcretiseerd en in veel verschillende situaties worden uitgewerkt. Laten we de balans opmakend de beginvraag opnieuw proberen te beantwoorden: Is denken nu biologisch of cultureel bepaald? We worden allemaal met heel algemene verwachtingen geboren. Deze verwachtingen zijn in een lang evolutionair proces tot stand gekomen. Zonder deze verwachtingen zouden we niet van ervaring kunnen leren. Deze instinctieve ideeën ontwikkelen zich door rijping en door contact met onze fysieke omgeving. Maar gelukkig is er voor de ontwikkeling van denken nog een heel belangrijke rol weggelegd voor cultuuroverdracht in het algemeen en onderwijs in het bijzonder. Nu lijkt deze laatste conclusie triviaal. Denken kan je leren, dat wisten we toch al, alle onderwijsinstellingen gaan hier immers vanuit. Deze triviale conclusie heeft echter een aantal verrassende consequenties. Deze consequenties zijn vooral krachtig verwoord door Simon, één van de grondleggers van de cognitieve psychologie. Hij illustreert de consequenties aan de hand van de volgende analogie. Als je wilt voorspellen hoe een vlaflip zich zal gedragen als je hem in een bakje giet, dan hoef je vrijwel niets te weten over de vlaflip zelf, kennis van de vorm van het bakje volstaat. De vlaflip past zich immers volledig aan aan de vorm van het bakje. Het denken van de mens kan je nu vergelijken met het gedrag van de vlaflip. Denken van mensen is uitermate flexibel (niet ondanks, maar dankzij bepaalde aangeboren mentale structureren). Het denken is in staat zich aan te passen aan de eisen die de (probleem-)taak stelt. Als je dus wilt weten hoe iemand een bepaalde taak zal aanpakken dan is kennis van de taak vele malen belangrijker dan kennis van intrinsieke eigenschappen van de menselijke geest. Natuurlijk moet je wel iets weten over de persoon. Je moet vooral weten welke doelen de persoon nastreeft, en 181 over welke voorkennis en strategieën de persoon beschikt. Deze relevante persoonskenmerken zijn echter allemaal veranderbaar en leerbaar. Als je leerlingen dus een bepaalde manier van denken wilt leren, dan moet je eerst uitpluizen op welke manier je een bepaald type taak/vraag kan aanpakken. Daarbij kun je inspiratie opdoen bij onderzoekers en praktijkmensen die al lang op een bepaalde manier een bepaald type vragen aanpakken. Tevens kun je veel ideeën ontlenen aan het werk van vakfilosofen die de vooronderstellingen (grondslagen) van bepaalde type taken en vragen hebben verkend en geëxpliciteerd. Op basis van deze informatie kun je een efficiënte strategie voor het aanpakken van bepaalde vragen/taken construeren. Daarbij moet je natuurlijk wel rekening houden met de toekomstige gebruiker, de leerlingen. Het is vooral belangrijk dat de leerling in staat wordt gesteld om met behulp van de strategie zijn relevante voorkennis over een bepaalde taak maximaal te benutten. De strategie moet dan ook zo worden aangepast dat dit mogelijk wordt. Op deze manier heb ik voor dit boek 13 DENKGEREEDSCHAPPEN uitgewerkt (zie essay 32 t/m 44). Dit alles is in principe mogelijk zonder je te verdiepen in de eigenschappen van de menselijke geest. Uiteraard betekent dit niet dat onderzoek naar eigenschappen van de menselijk geest onzin zou zijn. Dit onderzoek zorgt er vooral voor dat we kunnen begrijpen waarom het denken van mensen zo flexibel is en geeft inzicht in mogelijke grenzen van ons denken. Maar deze kennis is nauwelijks relevant voor het maken van onderwijs waarbij we het denken van leerlingen willen bevorderen. 182 47 Algemeen of specifiek? Als je denken van leerlingen wilt stimuleren wat moet je ze dan aanbieden? Of anders gezegd: Wat is eigenlijk de werkzame stof van het denken? De volgende drie visies hebben lange tijd het debat bepaald. Visie A: Denken kan niet zonder kennis van zaken. Als je veel weet kan je beter denken. Visie B: Denken is vooral een algemene vaardigheid. Het is een kwestie van gedegen oriëntatie vooraf, goede vragen stellen, een plan op stellen voor het zoeken naar antwoorden, dit plan uitvoeren, hierop reflecteren en de aanpak bijstellen als dat nodig is. Visie C. Er bestaat niet één manier van denken. De wijze waarop je vragen stelt en antwoorden zoekt is afhankelijk van het domein. Je zult leerlingen dus moeten inleiden in deze vakspecifieke manieren van denken. Kortom, als we het denken van leerlingen willen bevorderen, moeten ze dan gewoon veel weten, moeten we ze algemene denkvaardigheden leren of moeten we ze vakspecifiek DENKGEREEDSCHAP aanbieden? Onderzoek naar denken heeft laten zien dat alle drie de ingrediënten van belang zijn voor leren denken. Elk speelt echter wel een andere rol. Kennis is het meest krachtige instrument om mee te denken. Sterker nog, als je veel kennis hebt over een probleem dan hoef je bijna niet meer te denken dan is het een kwestie van herkennen. Nadeel van kennis is echter dat het vaak specifiek is en dus beperkt toepasbaar. Bovendien bevinden leerlingen zich in het onderwijs meestal juist een positie dat hun kennis nog maar beperkt aanwezig is en er juist nog veel 183 moet worden bijgeleerd. De vraag wordt dan waarmee de leerlingen deze kennis kan verwerven. Algemene denkvaardigheden, zoals die ook in het studiehuis worden gepropageerd, kunnen leerlingen helpen om kennis op een bepaald gebied te verkrijgen. Ze hebben als voordeel dat ze breed toepasbaar zijn, ze kunnen immers worden gebruikt voor alle vakken en dus voor heel veel verschillende taken. Er kleeft echter ook een groot nadeel aan. Ze geven weinig richting bij het uitvoeren van een specifieke taak. Natuurlijk is het belangrijk om goede vragen te stellen, maar hoe kom je aan die vragen bij een tekst over biologie? Natuurlijk is het belangrijk om kritisch te evalueren. Maar hoe weet de leerling wat voor soort argumenten tellen binnen een bepaald vakgebied? Onderzoek laat dan ook zien dat leerlingen het vaak heel moeilijk vinden om deze algemene vaardigheden te vertalen naar een bepaald vakgebied, waardoor de waarde hiervan ook beperkt is. Algemene denkvaardigheden kun je vergelijken met je handen. Met je handen kun je heel veel verschillende objecten vastpakken: pennen, ballen, spelden, schroevendraaiers etc. Alleen de vorm van je hand zal voor ieder object weer opnieuw moeten worden aangepast om een goede grip te krijgen. Hoe kun je nu algemene denkvaardigheden aanpassen aan de eisen die een taak stelt? Hierbij speelt vakspecifiek DENKGEREEDSCHAP een belangrijke rol. Zij bevat informatie over het domein in kwestie geeft dus meer richting. Leerlingen wordt niet alleen geleerd dat ze vragen moeten stellen en antwoorden moeten zoeken. Het DENKGEREEDSCHAP geeft ook inzicht in welke type vragen kunnen worden gesteld en hoe een antwoord op dergelijke vragen kan worden gevonden. Samenvattend kunnen we concluderen dat algemene denkvaardigheden als vragen stellen, antwoorden zoeken, toepassen en evalueren belangrijk zijn, maar alleen goed bruikbaar zijn als ze contact maken met de kennis die je al hebt over het domein. Het is het vakspecifiek DENKGEREEDSCHAP die dit contact mogelijk maakt. Met behulp van dit gereedschap kunnen vervolgens weer specifieke en algemene inzichten worden ontwikkeld die weer kunnen worden gebruikt bij het beantwoorden van vragen binnen het betreffende vakgebied. 184 48 Dom of nog niet goed begrepen? ♣ Jos heeft al drie proefwerken achter elkaar een onvoldoende voor biologie gehaald. De docent van Jos begint zich nu zorgen te maken. Hij vraagt zich eerst af of Jos wel genoeg doet aan biologie. De inzet van Jos tijdens de les en thuis, blijkt echter prima te zijn, gezien het huiswerk dat hij inlevert. Als zijn inzet goed is dan kan hij waarschijnlijk het niveau toch niet aan, concludeert de docent. Hij besluit dit de volgende leerling bespreking eens aan de orde te stellen. Dergelijke diagnoses komen veel voor in het onderwijs. Als prestaties van leerlingen onvoldoende zijn wordt vaak eerst gekeken naar de inzet. Als de inzet goed genoeg is dan volgt vaak de conclusie dat leerling waarschijnlijk het niveau niet aan kan en dus te dom is. Er wordt dus eerst een verklaring gezocht op het niveau waar de leerling nog wat aan kan doen (inzet) en als dit in orde is wordt er al snel getwijfeld aan de intellectuele capaciteiten van een leerling. Daarmee verschuift de verklaring naar het biologische niveau. Een niveau waar zowel de leerling als de docent niet zoveel aan kan veranderen. Het enige wat je dan kan doen is de leerling op een lager niveau laten werken. Nu is het goed mogelijk dat de diagnose terecht is maar vaak is er nog wat anders aan de hand. Je hebt geen ingewikkelde methode nodig om dit te achterhalen. Een aanpak die je ook in dagelijks leven gebruikt voor het begrijpen van mensen volstaat. Je loopt daarbij als het ware een denkbeeldige ladder af. We geven hiervan eerst een voorbeeld. ♣ Als je iemand in een pak de straat over ziet rennen, dan ga je er waarschijnlijk vanuit dat hij ergens naar toe moet, wellicht een afspraak (doel). Waarschijnlijk realiseert de persoon dat het al laat is (kennis) en dat hij daarom rent om nog op tijd te komen. Als dezelfde persoon een trainingspak aan zou hebben zou de verklaring wel wat veranderen maar 185 nog steeds worden geformuleerd in termen van doelen en kennis. Je gaat er vanuit dat hij graag wil of moet rennen (doel) en dat hij daarom de straat rennend oversteekt. Stel je nu voor dat de man in het pak achteruit de straat over zou rennen. Daar zou je waarschijnlijk heel vreemd van opkijken. In eerste instantie zou je dan wellicht nog proberen goede redenen te verzinnen voor dit gedrag. Is het bijvoorbeeld een opdracht in het kader van een ontgroening of vrijgezellenfeest? Als je echter nergens toeschouwers ziet kom je wellicht tot de conclusie dat bij de jongeman wel een steekje los moet zijn. Een aanpak voor het begrijpen van denken en handelen van mensen kan dus als volgt worden gesystematiseerd. Je begint (naïef) te veronderstellen dat de persoon net zo zou handelen als jij dat in die situatie zouden doen. Pas tegen deze achtergrond valt ook vaak ‘vreemd’ gedrag op. Wanneer je dan een gedachte of handeling vanuit deze aanname niet kan begrijpen, probeer je de handeling te begrijpen vanuit de aanname dat de persoon adequaat handelt in de situatie zoals hij die ziet. Je gaat er vanuit dat de persoon zijn kennis en strategieën adequaat gebruikt om zijn doelen te realiseren in de betreffende situatie. Als je echter vervolgens geen goede redenen voor het gedrag kan vinden stap je over naar een verklaring op biologisch niveau. De achteruitlopende man uit bovenstaand voorbeeld weet bijvoorbeeld (tijdelijk) niet meer wat hij doet omdat hij onder invloed is van alcohol of drugs of omdat hij er gewoon iets anders (structureel) mis is met zijn hersenen. Wat er nu in het onderwijs vaak gebeurt is dat bij verklaren van denken of doen van leerlingen vrij snel wordt overgestapt naar het biologische niveau (zoals bij voorbeeld van Jos), terwijl de bovenste sporten van de ladder nog onvoldoende zijn verkend. Onderzoek naar probleem oplossen bij leerlingen en volwassenen laat zien dat in de meeste gevallen de beperkingen niet liggen op het biologische niveau. Veelal kunnen mindere prestaties worden toegeschreven aan doelen, kennis, en/of strategie. Anders gezegd vaak zijn leerlingen niet te dom maar heb je eenvoudigweg nog niet goed begrepen waarom ze een bepaalde taak niet goed kunnen volbrengen. ♣ Neem we als voorbeeld Jos die drie keer slecht presteert op een toets. Je kan dan eerst nagaan of Jos wel de goede doelen stelt bij het leren van proefwerk. Wellicht dat Jos alleen maar leert op reproductie terwijl de docent inzicht verwacht. Als Jos al de goede doelen stelt dan kun je afvragen of Jos wel over de vaardigheden beschikt om de stof inzichtelijk te leren. Ook kun je nagaan of het Jos het wellicht aan bepaalde kennis ontbreekt waardoor hij bepaalde zaken niet goed kan begrijpen of waardoor 186 hij een strategie niet goed kan gebruiken. Pas als al deze factoren zijn verkend is het zinvol om over te stappen op het biologisch niveau en je af te vragen of het niveau van Jos wel hoog genoeg is. ♣ Een brugklas leerling kijkt door een microscoop naar zijn eigen wangslijmvlies. Hij tekent zowel plantencellen als dierlijke cellen. Je vraagt aan de leerling of hij planten- en dierencellen ziet. De leerling meent van wel. Is de leerling nu gewoon dom of is er wat anders aan de hand? Je vraagt vervolgens de leerling hoe die plantencellen daar dan kunnen komen. De leerling is van mening dat plantencellen gewoon in de groente zitten die je opeet. Die plantaardige cellen komen dan vervolgens overal in je lijf. Je hebt dus planten en dieren cellen in je lijf. Natuurlijk is dat niet correct maar je begrijpt nu beter waarom een leerling een plantencel kon zien en tekenen en je begrijpt nu wat de leerling nog niet begrijpt en kan daar aan gaan werken. Het komt natuurlijk voor dat we denken en handelen van leerlingen niet rationeel kunnen verklaren. Als we geen goede redenen kunnen vinden voor een gedachte of handelen kun je overschakelen naar een oorzakelijk verklaring op het biologische niveau. De leerling kan bijvoorbeeld het niveau niet aan (is te dom). Of een leerling krijgt een proefwerk telkens niet op tijd af omdat hij heel langzaam leest vanwege zijn dyslexie. Of een leerling raffelt zijn proefwerk af omdat hij zich niet zo lang achter elkaar kan concentreren door zijn ADHD. De hierboven geschetste aanpak voor het begrijpen van leerlingen kan ook worden gebruikt tijdens de lesvoorbereiding om gedrag / denken van leerlingen in te schatten. Als je een opdracht of vraag hebt gemaakt, kan je eerst nagaan hoe je het zelf zou doen. Je krijgt dan enig inzicht in de kennis en vaardigheden die nodig zijn om de opdracht uit te voeren. Vervolgens ga je na of leerlingen over de vereiste kennis en vaardigheden beschikken. Op basis van deze inschatting pas je waar nodig de opdracht of vraag aan. (zie ook essay 16 voor concrete handvatten) Nu heb je als docent natuurlijk niet altijd de tijd om gedrag of gedachten van al je leerlingen echt te begrijpen. Dit is ook niet altijd nodig. Het is echter belangrijk dat je juist bij leerlingen die helemaal niet gemotiveerd zijn en/of regelmatig slecht presteren nagaat of het niet ligt aan hun doelen, kennis en/of vaardigheden. Hiermee wordt voorkomen dat te snel (en onterecht) wordt geconcludeerd dat een leerling te dom is of gewoon lui. Een dergelijk oordeel heeft immers grote gevolgen. Leerlingen kunnen hierdoor onterecht een niveau lager worden geplaatst of zelfs van school verdwijnen. 187 49 Docentgestuurd of leerlinggestuurd? Tessa: Ideaal onderwijs is leerlinggestuurd. Leerlingen bepalen zelf aan welke vragen ze werken en hoe ze dat doen. Op deze manier raken ze echt gemotiveerd en leren ze dus ook veel meer. De docent dient de leerlingen vooral te stimuleren zelfstandig te leren. Casper: Leerlinggestuurd leren is echt onzin. Je vraagt van leerlingen dingen die ze helemaal niet aan kunnen. Leerlingen kunnen en willen niet duizenden jaren beschaving herontdekken. Het is bovendien verspilde tijd om dit dunnetjes over te doen. Tessa en Casper verwoorden hiermee twee standpunten die je vaak tegenkomt in een discussie over docent- of leerlinggestuurd onderwijs. Tessa is helemaal voor leerlinggestuurd onderwijs. Casper is van mening dat het zowel onmogelijk als onwenselijk is. Laten we proberen de discussie te nuanceren door de argumenten van Casper onder de loep te nemen. Leerlinggestuurd onderwijs onmogelijk? Als docenten leerlinggestuurd onderwijs uit proberen zijn hun ervaringen lang niet altijd positief. Leerlingen blijken het vaak heel moeilijk te vinden om een eigen vraag te bedenken. Ook vinden leerlingen het vaak lastig om zelf goed na te denken over de vraag, vaak komen ze niet veel verder dan het overtypen van teksten van internet. Dat leerlingen het niet meteen kunnen wil echter niet zeggen dat het niet kunnen leren. Zelf vragen stellen en zelf antwoorden bedenken binnen een bepaald vakgebied moeten leerlingen leren. Het denkgereedschap dat in dit boek wordt aangereikt kan hen hierbij helpen. Leerlinggestuurd onderwijs onwenselijk? Maar waarom zou je leerlingen alles laten ontdekken als je ze het ook gewoon kan vertellen? Zelf ontdekken of opzoeken van kennis kost immers meer tijd. Dit is 188 ook niet altijd nodig. Het is afhankelijk van je doelen die je op een bepaald moment met je onderwijs nastreeft. Als je leerling gewoon bepaalde specifieke kennis wilt laten verwerven dan is het helemaal niet verkeerd omdat dit gewoon goed uit te leggen. Een vraaggestuurde aanpak verdient daarbij wel de voorkeur omdat leerlingen dan meer worden gemotiveerd en geactiveerd om met je verhaal mee te denken (zie essay 11). Als je leerlingen bepaalde (moeilijke) algemene inzichten wilt laten verwerven dan kan juist een meer leerlinggestuurde aanpak heel zinvol zijn (zie essay 25 voor een uitwerking). Tot slot is een leerlinggestuurde aanpak ook van belang als je leerlingen bepaalde denkvaardigheden wilt aanleren. Leerlingen leren alleen zelfstandig denken als ze daar ook de kans voor krijgen. Mits geleidelijk aan opgebouwd biedt leerlinggestuurd onderwijs de gelegenheid hiervoor (zie essay 24). 189 50 Leerlinggericht of leerstofgericht? Carl: We onderwijzen leerlingen - geen vakken! Leerlingen moeten vooral ontdekken wat ze willen en kunnen. Dat kan alleen maar in een sfeer waarin de leerlingen zich geaccepteerd voelt. Het bevorderen van een goede relatie tussen leerlingen onderling en met de docent is dan ook belangrijker dan de vakkennis die wordt aangeboden. Eva: Zonder kennisoverdracht wordt onderwijs navelstaarderij. We willen ze voorbereiden op de maatschappij, daarvoor zullen ze wel wat moeten leren. Duizenden jaren beschaving worden anders verkwanseld. Uiteindelijk is onderwijs toch cultuuroverdracht zodat we op de schouders van onze voorgangers kunnen gaan staan. Al sinds dat er onderwijs bestaat is er discussie tussen mensen die van menig zijn dat het vooral gaat om ontwikkeling van zelfkennis (leerlinggericht) en andere die vinden dat het gaat om verwerven wereldkennis en vaardigheden (leerstofgericht). Ik ben van mening dat het hier niet echt gaat om twee alternatieven, maar om twee zijden van dezelfde medaille. Gemeenschappelijk doel van beide benaderingen is mensen leren om zelfstandig richting te geven aan hun eigen leven. Zelfstandig keuzen maken veronderstelt enerzijds dat je je bewust bent wat er mogelijk is in een situatie, anderzijds moet je weten wat je echt wil en kan. Pas als aan beide voorwaarden is voldaan ben je niet langer speelbal van machten en krachten, maar ben je (meer) in staat het roer in eigen handen te nemen. Ik wil nu beide voorwaarden wat verder uitwerken. De vertegenwoordigers van de leerstofgerichte benadering wijzen op het belang van kennis voor de ontwikkeling van leerlingen. Kennis is belangrijk omdat zonder kennis je nauwelijks mogelijkheden ziet in een situatie en er dus vaak geen sprake is van een keuze. 190 Daarbij moet wel worden opgemerkt dat niet alle kennis even geschikt is voor dit doel. Feitenkennis is onvoldoende. Vooral in de traditie van liberal education is nader uitgewerkt om welke kennis het gaat. Zij onderstrepen het belang van brede en diepe kennis. Met het breedte kenmerk wordt bedoeld dat een leerling moet worden ingeleid in de belangrijkste vormen van denken en ervaren die door de mensheid zijn ontwikkeld. Deze denk- en ervaringsvormen hebben ik eerder aangeduid met de term perspectieven. Leerlingen dienen te worden ingeleid in een breed scala aan manieren van denken en ervaren zodat hij situaties vanuit verschillende invalshoeken kan benaderen en inzicht krijgt in wat er in situatie mogelijk is. Kennis moet niet alleen breed maar ook diep zijn. Hiermee wordt bedoeld dat een leerling de verworven kennis ook kan verantwoorden. Het gaat dus om meer dan weten dat maar ook om weten waarom. Kennis als kennis (i.p.v. als dogma’s) verwerven betekent dat je iets gaan geloven op grond van redenen die je er voor hebt. In dit geval kan een overtuiging niet vast en onwankelbaar zijn. Als je van andere en betere redenen op de hoogte raakt, kan dat er toe leiden dat je jouw overtuiging gaat herzien. Dit betekent dat aan kennisontwikkeling ook een bepaalde houding is verbonden: een instelling van het geven, vragen en beoordelen van redenen. Als je weet wat er in een situatie mogelijk is, weet je nog niet automatisch wat je zelf wil en kan in de betreffende situatie. Dit aspect, de ontwikkeling van zelfkennis krijgt vaak weinig aandacht in het onderwijs. Voor een nadere invulling van dit aspect kunnen waardevolle inzichten worden ontleend aan therapeutische benaderingen, daar staat immers ontwikkeling van zelfkennis centraal. Binnen deze benaderingen wordt benadrukt dat het helemaal niet vanzelfsprekend is dat iemand daadwerkelijk weet wat hij (ten diepste) wil en kan. Het is dus ook niet vanzelfsprekend dat iemand in een situatie de keuzen maakt die het beste bij hem passen. Dit wordt duidelijk als we ons realiseren dat mensen naast een behoefte tot zelfstandigheid ook altijd een behoefte hebben aan waardering van belangrijke anderen. Zolang een persoon gewaardeerd wordt om wat hij ten diepste denkt, wilt en voelt liggen beide behoeften in elkaars verlengde en zal een persoon in een situatie dat doen wat bij hem past. Als echter een persoon vermoedt of merkt dat wat hij wil of denkt niet gewaardeerd wordt door belangrijke anderen, of zelfs wordt afgewezen dan ontstaat er een intern conflict. Als dit vaak gebeurt kan dit er toe leiden dat een persoon niet alleen zijn gedrag maar ook zijn denken, en zelfs zijn gevoelens gaat aanpassen aan de wensen van de anderen. Dit alles vanuit de behoefte gewaardeerd te worden door deze belangrijke anderen. Geleidelijk aan kan zo een discrepantie ontstaan tussen wat je moet doen om waardering van andere te krijgen en wat je vanuit jezelf zou willen. Hierdoor wordt ook open ervaren van je interne en externe werkelijkheid steeds moeilijker. Een persoon gaat 191 steeds selectiever waarnemen, onwelgevallige ervaringen worden vervormd (naar omgevingseisen) of afgeweerd. Zelfstandig richting geven aan je eigen leven wordt nu moeilijk omdat je feite contact bent verloren met wat je nu echt wil en kan. Om er nu voor te zorgen dat een persoon dicht bij zichzelf blijft (of komt) wordt binnen de humanistisch psychologie het belang van de relatie benadrukt. Onvoorwaardelijke positieve waardering van de persoon is essentieel om de persoon (opnieuw) in contact te laten komen wat hij echt is, wil en kan. Iemand die met zijn eigen centrum in contact staat is zelfstandig en voelt zich ook verantwoordelijk voor zijn eigen doen en laten. Bovendien zal deze persoon zich meer open stellen voor ervaringen zowel binnen in hem als om hem heen. Leerstof- en leerlinggericht onderwijs mits goed ingericht werken dus ieder een ander voorwaarde van zelfstandigheidbevordering uit. De leerstofgerichtheid zorgt er voor dat leerlingen mogelijkheden leren zien in een situatie. Leerlinggerichtheid zorgt er voor dat leerlingen leert kiezen wat hij eigenlijk zelf wil en kan in de situatie. Beide aspecten zijn essentieel zijn voor het ontwikkelen van zelfstandigheid. Iemand die weet wat er mogelijk is in een situatie maar niet weet wat hij zelf wil is stuurloos. Omgekeerd kan eenzijdige aandacht voor ontwikkeling van zelfkennis ook gemakkelijk leiden tot navelstaarderij. Zelfkennis ontstaat namelijk niet alleen door introspectie maar ook door interactie met de situatie. Vaak ontdek je pas wat je in een situatie wilt als je de mogelijkheden hebt verkend. Zo beschouwd wordt ook duidelijk dat zelfstandigheid als overkoepelend doel van onderwijs niet iets is wat ophoudt als leerlingen de school hebben verlaten. Zelfstandigheid heeft namelijk een gradueel karakter. Je kan op steeds meer levensterreinen steeds zelfstandiger worden in de zin dat je steeds meer weet wat er mogelijk is in de betreffende situaties en dat je steeds beter en dieper jezelf leert kennen in de betreffende situaties. Dit proces van verzelfstandiging is een proces waarvan je je zelfs kan afvragen of een mens hier ooit volleerd in kan zijn. Het gaat namelijk uiteindelijk om leren leven. De filosoof Otto Duintjer heeft geprobeerd heel beknopt weer te geven waar het bij die te leren levenskunst tenminste op aan komt: “Stapje voor stapje en telkens weer opnieuw: je meer leren blootstellen aan de werkelijkheid, zoals die zich per situatie manifesteert, om ons en in ons, zonder afweer en verdringing enerzijds en zonder vastklampen anderzijds (....) tot je laten doordringen wat er per situatie te zien, te horen te voelen en te overwegen valt. En dan afgaande op wat zich toont (niet op wat je denkt, wenst of vreest dat zich toont), per situatie antwoorden (met heel je hart en heel je verstand)” 192 Bronnen voor verder lezen Hieronder zijn bronnen opgenomen met voorbeelden, uitwerkingen, en onderbouwing van ideeën die in dit boek zijn gepresenteerd. Rol van perspectieven bij het denken Popper, K.R. (1972). Objective Knowledge. Oxford: Clarendon Press. De wetenschapsfilosoof Popper laat in dit werk zien dat we niet zonder verwachtingen kunnen waarnemen of denken. Deze verwachtingen gaan in laatste instantie terug aangeboren verwachtingen die in een lang proces zijn geëvolueerd. Chalmers, A.F. (1999) .What is this thing called science? Milton: Open University Press Plaatst het werk van Popper in een breder kader en laat zien hoe filosofen na Popper verder hebben gedacht over de rol en consequenties van het idee dat denken en waarnemen door algemene verwachtingen wordt bepaald. Pinker, S (1997). How the mind works. NY: Penquin Putnams Inc. Pinker, S. (2002) The blanke slate. The modern denial of human nature. NY. Penquin books In deze boeken laat Pinker op basis van recent onderzoek zien dat we niet als een blanco blad worden geboren, maar dat mensen met algemene verwachtingen worden geboren die evenals onze organen zijn geëvolueerd. Pinker toont ook aan dat de angst voor een dergelijke visie op de menselijke natuur ongegrond is. Simon, H.A. (1996). The sciences of the artificial (3 nd ed.). Cambridge MA: MIT-press. Simon laat zien dat ons denken nauwelijks door biologische eigenschappen van de hersenen wordt begrensd en dat het verloop van het denken met name wordt bepaald door de aard van de taak, de doelen, kennis en strategie waarover de persoon beschikt. Een groot deel van het denken is dus leerbaar. Hij beargumenteert vervolgens overtuigend dat voor het ontwerpen van krachtig denkgereedschap analyse van de taak (i.c. het vak) en voorkennis van personen veel belangrijker is dan analyse van de mentale architectuur van de persoon. Boer, Th, de (1997). Pleidooi voor interpretatie. Amsterdam: Boom. Als doelen, kennis en strategie van de persoon zijn denken en handelen grotendeels bepalen, dan kan je denken en handelen van personen begrijpen en voorspellen door hier rekening mee te houden. In de sociale wetenschappen heet een dergelijke aanpak interpreteren. De Boer schets de grondslagen en methodiek van het interpreteren. De ladder van begrijpen uit essay 48 wordt in zijn boek uitvoerig besproken. Duintjer, O. (2002). Onuitputtelijk is de waarheid. Budel: Damon. Verhoeven, C. (1999). Inleiding tot de verwondering. Budel: Damon. (Leren) denken wordt door deze beide filosofen gezien als een proces waarbij voortdurend vanzelfsprekendheden worden doorbroken door wisseling van perspectief. Beide benadrukken ook dat dit proces onuitputtelijk is omdat er telkens weer vanuit nieuwe gezichtspunten nieuwe dingen over de werkelijkheid en jezelf kunnen worden ontdekt. 193 Rol van perspectieven bij bevorderen van denken van leerlingen Janssen, F.J.J.M. & Verloop, N. (2003). De betekenis van perspectieven voor leren leren. Pedagogische studiën, 5, 375-391. Terwijl het binnen de filosofie al bijna vijftig jaar min of meer een open deur is dat denken en waarnemen perspectiefgebonden is, is er binnen theorieën over leren onderwijzen nog nauwelijks aandacht voor dit fenomeen. De laatste twee decennia wordt weliswaar onderkend dat vakspecifiek denkgereedschap naast kennis en algemene vaardigheden belangrijk zijn voor het leren, maar dit gereedschap is nog niet of nauwelijks voor schoolvakken uitgewerkt. Het artikel biedt een beknopt historisch overzicht van de discussie en verwijst weer naar relevante bronnen. Perkins, D. (1995). Outsmarting IQ. The emerging science of learnable intelligence New York: The Free Pres Perkins geeft een goed toegankelijk overzicht van de discussie over intelligentie en in hoeverre deze leerbaar is en zo ja welke ingrediënten daarbij essentieel zijn (zie essay 47). Westbury, I. & Wilkof, N.J. (1978) Joseph J.Schwab. Science, curriculum and liberal education. Selected Essays. Chicago: The university of chicago press. Joseph Schwab was eind jaren vijftig de eerste didacticus die wees op het belang van perspectieven voor het inrichten van onderwijs. Hij gebruikte daarbij ook voorbeelden uit de biologie. Helaas heeft zijn benadering nauwelijks navolging gevonden. Bailey, C. (1985). Beyond the present and the particular: A theory of liberal education. London: Routledge & Kegan Paul. In bepaalde versies van liberal education wordt het belang van perspectieven als leerstof voor leerlingen uitvoerig beargumenteerd. Dit boek geeft een overzicht van de belangrijkste vertegenwoordigers van deze perspectiefgerichte visie. Het blijft echter bij het aanreiken van argumenten waarom perspectieven belang zijn, de perspectieven zijn niet of nauwelijks voor de verschillende schoolvakken uitgewerkt. Perspectieven nader uitgewerkt Het DENKGEREEDSCHAP dat in dit boek is besproken is grotendeels gebaseerd op een analyse van (grondslagen van) manieren van denken over en omgaan met de natuur. Hieronder worden voor elk van de perspectieven enkele boeken genoemd die: (1) grondslagen van het betreffende perspectief goed weergeven (aangeduid met een (g); en/of (2) algemene inzichten en krachtige voorbeelden aanreiken (aangeduid met een (a)); en/of vakdidactische proefschriften waarin lesmateriaal is beschreven dat theoretisch en empirisch is onderbouwd (aangeduid met vd). Voor toegang tot ander lesmateriaal verwijs ik naar de methode die wordt beschreven in essay 18. De beste ingang voor Nederlandstalig lesmateriaal en andere relevante sites (eindtermen, educatieve uitgeverijen, examens etc.) biedt de digitale school: http://www.digischool.nl/bi/ Biologisch perspectief Alberts, B. (e.a.). (2002) Moleculair biology of the cell. New York: Garland Publishing, Inc (a) [standaardwerk dat ook didactisch goed is opgezet] Campbell, N.A. & Reece, J. (2001). Biology. Redwood City: The Benjamin/ Cummings publishing Company.(a) [uitstekend naslagwerk voor alle aspecten van de biologie] Duve, de. C. (2002). Life evolving. Molecules, mind and meaning. Oxford. OxfordUniversity Press (a) [met name de chemie van het leven wordt hier boeiend en begrijpelijk in aantal algemene inzichten uitgewerkt] Halsema, M & A.Moes (2001). Bronnenboek biologie. Alphen aan den Rijn: Kluwer (vd) [lessen(-series) over vele biologische onderwerpen] 194 Kamp, M. (2000). Centrale concepten in het curriculum. Het voorbeeld homeostase In het curriculum biologie van de bovenbouw vwo. Proefschrift. ILS.Nijmegen. Klinckmann, E. (Ed.) (1970). Biology teachers' handbook (2nded.). New York: Wiley (vd). [onder leiding van Schwab geschreven. Interessant zijn vooral de Invitations To Inquiry waarin leerlingen middels proeven worden geïntroduceerd in drie biologische perspectieven] Mayr, E. (1997). This is biology. Cambridge. The Belknapp Press of Harvard University Press (g) [mooi (vaak historisch) overzicht van grondslagen van de biologie en algemeen biologische inzichten] Schaffner, K.F. (1993). Discovery and Explanation in Biology and Medicine. Chicago: The University of Chicago Press (g). [standaardwerk voor filosofie van de biologie met aandacht voor methodologie en type verklaringen] Schalk, H (in voorbereiding). Begrip van bewijs. IDO-VU. Vrije Universiteit Amsterdam (vd) [proefschrift over leren onderzoeken met speciale aandacht voor toetsingsfase] Steen, van der (1993). A practical philosophy for the life sciences. Albany: State University of New York Press. (g) [toegankelijke inleiding in de filosofie en methodologie van de biologie, met veel voorbeelden] Wilson, E.O. (1999). Consiliences. The unity of knowledge. New York: Vintage Books (a) [een poging de verschillende domeinen van de wetenschap met elkaar te verbinden via de biologie. Geeft een goed overzicht van algemene inzichten] Zwiers, J, Janssen, F, Bork, J & Hagenaars, P. (e.a) (2005). Natuur is overal. Een Praktijkgericht didactiekboek natuuronderwijs met bouwstenen voor een competentiegerichte werkwijze. Heeswijk Dinther: Esstede (vd). [hierin worden onder andere de perspectieven en vraaggestuurd leren uitgewerkt voor natuuronderwijs op de basisschool] http://newton.physics.wwu.edu:8082/jstewart/scied/bioindex.html: [een portal met heel veel nuttig links voor behandeling van biologische onderwerpen] http://www.nap.edu/readingroom/books/nses/html/ & http://www.project2061.org/publications/bsl/online/bolintro.htm: [Op beide sites tref je de Amerikaanse eindtermen voor onderwijs in de natuurwetenschappen aan, waaronder biologieonderwijs. Een goede bron om algemene biologische inzichten aan te ontlenen. Tevens worden leerlingdenkbeelden voor de meeste algemene inzichten besproken] http://pespmc1.vub.ac.be/ [geeft een goed overzicht van de vele aspecten van het systeemdenken] Vergelijkend perspectief Buter, E.M. (1963) Cybernogenese. Groningen: Wolters (vd) [lessenserie waarin leerlingen vraaggestuurd leren classificeren] Dawkins, R. (2004). The ancestor’s tale. A pilgramage to the dawn of life. London: Phoenix. (a) [elke groep organismen uit de levensboom wordt hierin exemplarisch uitgewerkt] Judson, O. (2002). Dr. Tatjana weet raad. Alles over evolutie en seks bij dier en mens. Utrecht. Spektrum (a) [in de vorm van een brievenrubriek passeert het vaak bizarre seksleven van vele soorten de revue, toont de kracht van vergelijkende benadering aan] Mayr, E. (1997). This is biology. Cambridge. The Belknapp Press of Harvard University Press (g) [met mooi hoofdstuk over taxonomie in historische context] Weelie, D.& A. Wals (1998). Biodiversiteit als leergebied van natuur- en milieueducatie. Wageningen. IKC (vd). http://tolweb.org/tree/phylogeny.html (a): [een site waarop enorm veel informatie over nu levende soorten overzichtelijk bijeen is gebracht]. 195 Oorzakelijk perspectief Buddingh, J. (1996). Regulatie en homeostase als onderwijsthema: een biologie-didactisch onderzoek. Vakgroep Didactiek van de Biologie. Utrecht: CDβ press (vd). Schaffner, K.F. (1993). Discovery and Explanation in Biology and Medicine. Chicago: The University of Chicago Press (g). Steen, van der (1993). A practical philosophy for the life sciences. Albany: State University of NewYork Press (g). Functioneel perspectief / bouw&werking perspectief Beeftink, C. (2000). Met het oog op integratie. Een studie over integratie van leerstof uit de natuurwetenschappelijke vakken in de tweede fase van het voortgezet onderwijs. Vakgroep Didactiek van de Biologie. Utrecht: CDβ press (vd). Collin, A., M. Bekoff & Lauder, G. (1998). Nature’s Purposes. Analyses of function and design in biology. Cambridge: MIT Press (g). [belangrijke artikelen over het functie begrip in de biologie bijeengebracht] Dawkins, R. (1996). Het toppunt van onwaarschijnlijkheid. Amsterdam: Contact (a). Dennett, D.C. (1995). Darwin's dangerous idea. Evolution and the meanings of life. New York: Simon & Schuster (g/a). [benadrukt en verdedigt de centrale rol van functioneel denken in de biologie] Janssen, F. (1999). Ontwerpend leren in het biologieonderwijs. Uitgewerkt en beproefd voor immunologie. Vakgroep Didactiek van de Biologie. Utrecht: CDβ press (vd). [hier tref achtergronden en nadere uitwerking aan van een aanpak van biologieonderwijs waarbij leerlingen kennis ontwikkelen over een biologisch systeem door het opnieuw te ontwerpen] Knippels, M.C.P.J. (2002). Coping with the abstract and complex nature of genetics in biology education. The yo-yo learning and teaching strategy. Vakgroep Didactiek van de Biologie. Utrecht: CDβ press. (vd) [laat belang zien van voortdurend op en neer denken tussen de verschillende organisatieniveau om genetica beter te begrijpen] Roebertsen, H. (1997). Integratie en toepassing van biologische kennis rond het thema‘lichaamsprocessen en vergift Vakgroep Didactiek van de Biologie.Utrecht: CDβ press. (vd) Verhoeff, R.P. (2003). Towards systems thinking in cell biology education. Vakgroep Didactiek van de Biologie. Utrecht: CDβ press. (vd) Williams, G.C. (1997) De natuur als ontwerper. Amsterdam: Contact (a) Illustreert aan de hand van vele goede voorbeelden de kracht en beperkingen van de aanname dat organisme als goede ontwerpen kunnen worden beschouwd. Wouters, A.G. (1999). Explanation without a cause. Utrecht-Leiden: Zeno (g) [originele benadering van het functie begrip in de biologie. Een benadering van functionaliteit die ten grondslag ligt aan ontwerpend leren] Omgevingsperspectief Tinbergen, J. (red.) (2000). De onvrije natuur. Verkenningen van natuurlijke grenzen. Utrecht: KNNV Uitgeverij. (a) [bundeling van ook voor leerlingen geschikte korte artikelen over ecologisch onderzoek] Wilson, E.O (1992). The diversity of life. Cambridge: Harvard University Press. http://kidnet.roadside.nl/?tree[1]=5&tree[2]=92: (vd) [lessenseries over ontwerpen van levensgemeenschappen en bijen-en mierenvolken] http://www.cdbeta.uu.nl/vo/modelleren/leerling/biologie.php: (vd) [lessenserie over modelleren van ecosystemen met bijbehorende 196 computersoftware] http://team.bk.tudelft.nl/Publications/2006/SunWind.htm: (a) [een heel originele introductie op de ecologie, waarin veel algemene inzichten aan de hand van goede voorbeelden worden geïllustreerd] Ontwikkelingperspectief Aegerter-Wilmsen, T. (2005). Digital learning material for experimental design and model building in molecular biology. Proefschrift:Vakgroep Moleculaire biologie. Wageningen (http://mbedu.fbt.wur.nl/demo_thesis). (vd) Bateson, P. & P. Martin (2000). Design for a life. How behaviour develops. London: Vintage (a) [laat aan de hand van vele krachtige voorbeelden zien hoe gedrag ontstaat uit interactie van genen met omgeving Dekkers, M. (2002). De larf. Over kinderen en metamorfose. Amsterdam: Uitgeverij Contact (a) Wolpert, L. (2002) Principles of development. Oxford: Oxford University Press [standaardwerk](g/a) Evolutionair perspectief Behe, M (2006). Darwin’s black box. New York: Free Press [kritiek op evolutietheorie van een van de belangrijkste vertegenwoordigers van de intelligent design beweging] (g) Boersma, K, Gearardts, C. , Hullu, E. & F. Janssen (in druk). Evolutie in het biologieonderwijs. NVON (vd) [met (opzetten voor) lessenseries over natuurlijke selectie, evolutionair leren denken en relatie evolutie en levensbeschouwing] Dawkins, R. (1988). The blinde horlogemaker. Amsterdam: Contact. (g/a) [een inspirerende inleiding in evolutionair denken] Haring, B. (2001). Kaas & evolutietheorie. Baarn: Fontein. (a) [introductie in evolutietheorie die leerlingen ook zelf met veel plezier zullen lezen] Maynard-Smith, J. & E. Szathmary (1995). Major transitions in evolution. Oxford: W.H. Freeman Spektrum. (a) [in de loop van de evolutie zijn er nieuwe manieren ontstaan om informatie over te dragen, aan de hand van deze overgangen wordt bijna de hele biologie in een evolutionair perspectief behandeld] Ridley, M. (2004). Evolution. Oxford: Blackwell Scientific Publications. (a) [standaardwerk] Steen, van der (2000). Evolution as natural history. A philosophical analysis. Greenwood. Pub Group (g). Strien, W. Van (red.) (1999). Evolutie betrapt. Utrecht: Knnv uitgeverij (a) [serie korte artikelen waarin toegankelijk verslag wordt gedaan van recent evolutionair onderzoek] Tallon, I., Briga, M., Moens, G., Monbaliu & Woensel, C. Van (red.) (2005). Evolutie vandaag. Hoe de dingen ontstaan en waarom ze veranderen. Brussel: VuBpress. (a) [niet alleen wordt een goed overzicht gegeven van moderne ontwikkelingen binnen evolutietheorie, tevens worden toepassingen van evolutietheorie op andere levensterreinen besproken] http://cogweb.ucla.edu/ep/EP-primer_contents.html (g/a) [goede introductie in de evolutionaire psychologie] http://www.stephenjaygould.org/books.html.(g/a) [hier kun je een aantal belangrijke boeken over evolutietheorie gratis downloaden] 197 Zorg perspectief Janssen, F.J.J.M. (1993). Zorg voor de natuur. Een ethische, psychologische en didactische fundering. Utrecht: Vakgroep Didactiek van de Biologie. (g/a/vd) Vorstenbosch, J. (2005). Zorg. Een filosofische analyse. Uitgeverij Niewezijds.(g) Medisch perspectief Boersema, J & Lucas Reijnders (Eds.) (2005) Principles of Environmental Science. Kluwer Academic Publishers, Dordrecht/Boston MA. (g/a) [standaardwerk op gebied van milieukunde]. Brunsting, A (e.a.). (1990). Handboek NME-VO. Den Haag: SDU-uitgeverij (vd) [met een goed kader en veel beproefd lesmateriaal voor natuur-en milieueducatie in de klas] Diamond, J. (2004). Collapse. How societies choose to fail or succeed. New York: Pinquin press. (g/a) [Originele en omvattende diagnose van onder meer de milieuproblemen] Fanu, J. Le (1999). The rise and fall of modern medicine. London: Abacus. [ontwikkelingen in de medische wetenschap worden hier aan de hand van krachtige voorbeelden besproken, tevens bevat het boeiende bespiegelingen over de toekomst van de geneeskunde] Roos, R. & Bekker, R. & ’t Hart, J. (2000). Het milieu van de natuur. Herkennen van verzuring, vermesting en verdroging in de natuur. Stichting Natuur en milieu. (a) Steen, W. van der. (1991). Denken over geneeskunde. Een praktische filosofie voor De gezondheidszorg. Lochem, Tijdstroom. (g) Technologisch perspectief Boerwinkel, D.J. (2003). Leren kijken door een ontwerpersbril. Het vorm -functieperspectief als leerdoel van natuuronderwijs. Vakgroep Didactiek van de Biologie. Utrecht: CDβ press. (vd) [lesmateriaal waarin leerlingen van de basisschool leren zowel biologische als technische systemen met een ontwerpersbril te bekijken] Procee, H. (1997). De nieuwe ingenier. Over techniekfilosofie en professioneel handelen. Amsterdam: Boom (g) Jong, T.M. De & D.J.M. van de Voordt (ed.) (2005). Ways to study and research urban, architectural and technical design. Amsterdam: IOS press (g/a) [originele visie en methodologie van ontwerpen wordt hierin grondig uitgewerkt] http://www.ncbi.nlm.nih.gov/ (g/a/vd) hier tref je vele interessante links aan over technische, biologische en maatschappelijke en ethische aspecten van biologietechnologie Ethisch perspectief Beauchamp, T. en J. Childress (1999). Principles of biomedical ethics. New York: Oxford University Press (g) [standaardwerk waarin aan de hand van vier morele principes: zelfbeschikking, rechtvaardigheid, weldoen, niet schaden biomedische kwesties worden benaderd]. Korthals, M. (2002). Voor het eten. Filosofie en ethiek van voeding. Amsterdam: Boom. (g/a) [ethische kwesties m.b.t. productie en consumptie van voedsel worden hierin toegankelijk uitgewerkt] Mepham, B. (2005). Bioethics. An introduction for the biosciences. Oxford: Oxford University Press (g/a) [standaardwerk, zie voor eerste kennismaking zijn www.ethicalmatrix.net 198 Ven, van der, J. A. (1999). Het morele zelf. Kampen: Kok (g/a/vd) [standaardwerk op het terrein van ethische vorming] Waarlo,A.J. (2005). Weten en wegen. Communicatie over erfelijkheid en gezondheid. Universiteit Utrecht. (vd) [integreert een persoon-, maatschappij-en vakgerichte benadering van gezondheidseducatie] Willigenburg, van T., van den beld, A. & Heeger, F.R. (1998). Ethiek in praktijk. Assen: van Gorcum (g/a) [veel interessante casi worden hier uitgewerkt] Persoonlijk perspectief Alblas, A. (1999). Onderwijzen voor een natuurbetrokken bestaan. Proefschrift.Vakgroep Onderwijskunde: Wageningen Universiteit (g) [bied achtergronden en handreikingen voor de inrichting van persoonsgericht natuur en milieu-educatie] Delhaas, R. & Koekkoek, H. (1994):Tot achter de horizon. Lessen in waardenvorming, een scholingsgids voor NME-docenten. Enschede,SLO/ Groningen, ULO-biologie RuG. (vd) [uitstekend bronnenboek voor lessen over waardenvorming] Ford, D.H. & H.B. Urban. (1998). Contemporary models of psychotherapy. New York: John Wiley and Sons (g/a) [geeft een gedegen overzicht van belangrijkste psychotherapeutische stromingen] Hermans, H.J.M & Hermans, E. (1995). Self-Narratives. New York: Gillford Press. (g/a) [een verdere uitwerking van de persoonlijkheidstheorie die ten grondslag ligt aan de in dit boek beschreven persoonlijke perspectief] Hermans, H.J.M. (2000) Het verdeelde gemoed. Baarn: H. Nelissen (g/a) [in dit boek wordt zijn persoonlijkheidstheorie voor iedereen toegankelijk uitgewerkt] Lemaire, T. (2002). Met open zinnen. Natuur, landschap en aarde. Amsterdam: Ambo (g/a) [Lemaire onderzoekt onze verhouding tot de natuur, het landschap en de aarde. De nadruk ligt daarbij op de rol van de zintuigen en zintuiglijkheid] Rogers, C. (2000). Mens worden. Een visie op persoonlijke groei. Utrecht: Bijleveld.(g/a) [schetst op inspirerende wijze de basisvoorwaarden voor persoonlijke groei) Schoots-Wilke, H & G.A. Wijers (2001) Handboek leerlingbegeleiding. Alphen aan den Rijn: Kluwer.(a) [dit losbladig handboek bevat een goed overzicht van theorieën en praktische handreikingen gericht op meer persoonsgerichte benadering van leerlingen] http://www.seksuelevorming.nl/ (vd) [Een site met goede informatie en lesmateriaal voor seksuele vorming in het biologieonderwijs] Theoretische bronnen over algemene didactiek Bereiter, C. (2002). Education and mind in de the knowledge age. Mahwah, New Jersey: Lawrence Erlbaum Associates. [plaatst zijn eigen benadering van leren denken in relatie tot vele andere benaderingen en is daarmee tevens een goede terreinverkenning] Berliner, D.C. & R.C. Calfee (1996). Handbook of educational psychology. New York: Simon & Schuster MacMillan. [standaardwerk] Boekaerts, M. & Simons, P.R.J. (1995). Leren en instructie. Psychologie van de leerling en het leerproces. Assen: Dekker& van deVegt. 199 [met veel aandacht voor motivationele, persoonlijkheids- en sociale aspecten van het leren ] Brophy, J. (2004). Motivating students to learn. London: Lawrence Erlbaum Associates. [hierin wordt een gedegen maar ook praktisch overzicht gegeven van motivatietheorieën] Carr, A. (2004). Positive psychology. The sciences of happiness and human strengths. New York: Routledge [toegankelijk overzicht van recent psychologisch onderzoek naar de wijze waarop je kwaliteiten van mensen kan benutten voor leren en ontwikkeling] Creemers, H.P.M. (red.) Onderwijskundig lexicon. Editie III. Alphen aan den Rijn: Samson [losbladig lexicon, met goede overzichten van onderwijskundige en algemeen didactische problematieken] DeBoer, G.E. (1991). A history of ideas in science education. New York: Teachers College Press. [verhelderend historisch overzicht van ontwikkeling in denken over natuurwetenschappelijk onderwijs met ook specifieke aandacht voor ontwikkeling in Amerikaans biologieonderwijs] DeCorte, E. & F.E.Weinert (Eds. (1996) International Encyclopedia of developmental and instructional psychology. Oxford: Elsevier Science ltd. [standaardwerk, bied beknopte theoretische overzichten over de belangrijkste onderwerpen binnen de onderwijs- en ontwikkelingspsychologie] Egan, K. (1997) The educated mind. How cognitive tools shape our understanding. Chicago: The university of Chicago press. [goed toegankelijk boek over drie belangrijke curriculumvisies. Egan schetst tevens een alternatief] Eschenhagen, D., Kattman, U., Rodi, D. (2003) Fachdidaktik Biologie. Köln: Aulis Verlag Deubner [het belangrijkste Duitse biologiedidactisch handboek] Fraser, B. J. & K.G. Tobin (1998). International Handbook of science education. Dordrecht. Kluwer. [met beperkt aandacht voor biologiedidactiek] Ford, D.H. & H.B. Urban. (1998). Contemporary models of psychotherapy. New York: John Wiley and Sons [standaardwerk] Jackson, P.W. (Ed.) Handbook of Research on Curriculum. New York: Macmillan Publishing Company. [standaardwerk op terrein van curriculumtheorie] McInerney, D.M. & Etten, S (2004). Big theories revisited. Volume 4 in research on sociocultural influences on motivation and learning. Greenwich: Imformation Age Publishing. [goede introductie van belangrijkste theorieën op gebied van motivatie en zelfregulatie] Miedema, S. (red.). (1997) Pedagogiek in meervoud. Wegen in het denken over onderwijs en opvoeding. Houten: Bohn Stafleu van Loghum [uitstekende inleiding in de grote pedagogische denkers] Oers, B. van (1987). Activiteit en begrip. Amsterdam, VU uitgeverij. [bied zeer gedegen overzicht in grondslagen van begripsontwikkeling] Reigeluth, C.M. (Ed.) (1999). Instructional-design theories and models. A new paradigm of instructional theory. Volume II. Mahwah, New Jersey: Lawrence Erlbaum Associates. [overzicht van belangrijke, vaak vraaggestuurde, onderwijsaanpakken] Schoots-Wilke, H & G.A. Wijers (2001) Handboek leerlingbegeleiding. Alphen aan den Rijn: Kluwer. Verloop, N. & Lowyck, J. (red.) (2003). Onderwijskunde. Groningen: WoltersNoordhof [standaardwerk op het brede terrein van de onderwijskunde, met heel veel goede verwijzingen] Wardekker, W.L (1986). Wetenschapstradities en onderwijsvernieuwing. Amsterdam: VU uitgeverij. [zeer gedegen onderzoek naar grondslagen van en verbanden tussen visies op (sociaalwetenschappelijk) onderzoek en visies op leren en onderwijzen. 200 Relevante wetenschappelijke tijdschriften International Journal of Science Education Journal of Research in Science Teaching Pedagogische studiën. Review of educational research Science education Tijdschrift voor didactiek van wiskunde en de natuurwetenschappen Praktische bronnen over algemene didactiek Ebbens, S., S. Ettekoven, & J. Rooijen van (2005). Effectief leren. Basisboek Groningen: Wolters-Noordhoff Ebbens, S. & Ettekoven, S. (2005). Samenwerkend leren. Praktijkboek. Groningen: Wolters-Noordhoff. Geerlings, T. & Veen, van der T. (1996). Lesgeven en zelfstandig leren. Assen: Van Gorcum. Handboek Vaardigheden (1997). Loenen aan de Vegt: Edumedia. Hoogeveen, P. & J. Winkels (1996). Het didactisch werkvormen boek. Variatie en differentiatie in de praktijk. Assen: Van Gorcum. Marzano, R. & Miedema, W. (2005) Leren in vijf dimensies. Moderne didactiek voor het voortgezet onderwijs. Assen: Van Gorcum Ahem Moust, J.H.C. & P.A.J. Bouhuijs, H.G, Schmidt (2000). Probleemgestuurd leren. Groningen: Wolters--Noordhoff. Reehorst, E. (2004). Verhalend ontwerpen. Groningen; Wolters-Noordhof Schoots-Wilke, H & G.A. Wijers (2001) Handboek leerlingbegeleiding. Alphen aan den Rijn: Kluwer. Relevante tijdschriften American Biology Teacher Bio-aktueel (krantenartikelen met opdrachten) Journal of Biological Education Niche (recent opgeheven maar oude jaargangen bieden veel praktische lesideeen) NVOX (blad voor onderwijs in de natuurwetenschappen) Bionieuws (met onderwijskatern) 201 Bijlage 1 Overzicht DENKGEREEDSCHAP voor het biologieonderwijs Perspectief & Sleutelvraag Voorbeeld Sleutelactiviteiten Biologisch Zalmen keren als ze geslachtsrijp zijn terug naar de geboorteplek. Hoe vinden ze deze terug? Het zou kunnen zijn dat ze de geboorteplek kunnen ruiken. Je verwacht dan dat zalmen met dichtgestopte neusopeningen de weg niet terug kunnen vinden. Dit blijkt ook het geval te zijn. Onderzoeken 1. observeer/beschrijf verschijnselen 2. formuleer een biologische vraag 3. bedenk een hypothese 4. toets de hypothese 5. interpreteer de resultaten In 1799 vond George Shaw beest met de beharing van een zoogdier, de bek leek op een snavel van een eend en het had eileiders. De Duitser Meckel dacht dat het zoogdier was en ging op zoek naar melkklieren die hij ook vond. De Fransman Geoffroy dacht dat het eierleggend was en dus geen zoogdier. Beide bleken gelijk te hebben. De jongen worden uit eieren geboren en daarna gezoogd. Het vogelbekdier werd uiteindelijk ondergebracht in een aparte orde: de monotremata. 1. Hoe zit het in elkaar? Vergelijkend Waarmee vertoont het verschillen en overeenkomsten? Oorzakelijk Hoe komt het? 2. 3. 4. Een baby huilt vaak, vooral overdag. Zijn 1. ouders denken aan honger of koude. De baby blijkt echter na de voeding ook te huilen. 2. Honger lijkt dus niet de oorzaak te zijn. Als de baby in zijn bed ligt met een kruikje huilt het 3. nooit. Koude zou de oorzaak kunnen zijn. 4. Functioneel Waarvoor dient het? Het ponyvisje heeft een lampje aan de buikzijde. Het visje leeft in vrij donker water en wordt door roofvissen bejaagd. Waarvoor zou dit lampje dienen? Zou het er soortgenoten beter mee kunnen zien? Daarvoor schijnt het lichtje te zwak en zit het op een onhandige plek. Zou het wellicht dienen voor camouflage? Roofvissen kunnen bij minste licht van boven in principe makkelijk het silhouet van het ponyvisje zien. Behalve als deze schaduw door het lichtje van het lampje wordt uitgewist! Daarvoor moet het wel precies de schaduw uitvlakken en ‘s nachts niet schijnen. Dit blijkt het geval te zijn. 202 1. 2. 3. 4. bepaal criterium voor indeling inventariseer relevante kenmerken vergelijk met standaard of ander item uit de mogelijke groep stel groep en naam vast bepaal wanneer het verschijnsel optreedt maak een lijstje van mogelijke oorzaken ga na of de oorzaak altijd aanwezig is als het verschijnsel optreedt bepaal of de oorzaak altijd afwezig is als het verschijnsel afwezig is beschrijf het onderdeel en zijn omgeving bedenk een mogelijke functie bedenk hiervoor een zo eenvoudig mogelijke oplossing vergelijk bedachte met feitelijke oplossing, indien beide niet overeenkomen ga naar 2 Wij worden allemaal belaagd door ziekteverwekkers. We moeten eenmaal ziekteverwekkers Wat is de bouw & binnengedrongen onschadelijk maken. Hoe kunnen we werking? bijvoorbeeld bacteriën onschadelijk maken? Speciale cellen zouden ze kunnen lekprikken maar dan kunnen schadelijke stoffen uit bacterie vrijkomen. Het zou ook mogelijk zijn om ze op te eten, dit heeft dan wel als nadeel dat moet worden voorkomen dat lichaamseigen materiaal wordt opgevreten. Hoe kan dit worden voorkomen? Bouw&Werking 1. 2. 3. 4. 5. bepaal de functie herformuleer functie (of nadeel) in een ontwerpprobleem bedenk een eenvoudige oplossing formuleer nadeel van de oplossing kies de oplossing met minste nadelen (ga naar 2) Omgeving Een vos moet o.a. eten, zich kunnen 1. voortplanten en zich kunnen beschermen. Een Wat heeft het in vos eet onder andere konijnen. Deze konijnen 2. zijn omgeving hebben weer bladeren en wortels van bepaalde planten nodig als voedsel. De planten hebben nodig? op hun beurt voor hun energievoorziening lucht, licht en mineralen nodig. Micro-organismen zijn 3. weer nodig als mineraalleverancier. Microorganismen hebben op hun beurt weer dierlijk en/of plantaardig materiaal nodig om zelf in hun voedsel te kunnen voorzien. bepaal welke functies het moet vervullen ga na voor elk van de functies na wat het in zijn omgeving hiervoor nodig heeft ga na of de functies van alle organismen in de omgeving zijn vervuld Ontwikkeling Volwassen vinkenmannetjes zingen een liedje 1. bestaande uit 2 frasen met een duidelijk eind. Thorpe vroeg zich af hoe mannelijke vinken leren zingen? Als vinkenmannetjes geïsoleerd 2. opgroeien van soortgenoten blijken ze alleen maar een eenvoudig liedje te produceren bestaande uit 1 frase. Isolatie-experimenten op 3. verschillende leeftijden wees uit dat vinken vrij vroeg in hun leven de zang van een volwassen vink moeten horen, omdat ze het anders daarna ook niet meer kunnen leren. verzamel gegevens over begin-, tussen, - en tussenstadia als gegevens ontbreken ontwerp tussenstadia (zie b&w perspectief). ga na hoe overgangen tussen stadia worden veroorzaakt (zie oorzakelijk perspectief) Banziger ontdekte een mottensoort die bloed zuigt. De meeste mottensoorten zuigen nectar. Hij vroeg zich af hoe deze bloedzuigende variant is geëvolueerd. Daarbij ging hij er vanuit dat als een kenmerk slechts voorkomt bij een of enkele verwante soorten dit kenmerk waarschijnlijk recent is geëvolueerd. Dit betekent dat de voorouder waarschijnlijk nectar zoog en via een aantal tussenstadia is geëvolueerd tot een bloedzuigende soort. Banziger ging op zoek naar mogelijke tussenstadia. Op grond van vergelijking van nu levende soorten kwam hij tot de volgende hypothese over tussenstadia: 1) nectarzuigend; 2) zacht fruit doorborend; 3) hard fruit doorborend; 4) bloedzuigend. 1. verzamel gegevens over stadia bepaal stadia(- volgorde) door ontwerp (zie b&w p) bepaal stadia (-volgorde) door vergelijking (zie hiernaast) ga waarom het eerstvolgende stadium een verbetering is t.o.v. voorafgaande stadium. De papagaaienstichting SPPW constateert dat er veel papegaaien bij mensen thuis na verloop van tijd veel gaan schreeuwen, bijten en zichzelf kaalplukken. Hoe kun je er nu voor zorgen dat de papegaai zich weer beter gaat voelen? Papegaaien leven in de natuur Verzorgen 1. verplaats je 2. ga na wat het nodig heeft 3. bedenk een aanpak 4. ga voor- en nadelen van aanpak na Hoe is het ontwikkeld? Evolutionair Hoe is het geëvolueerd? Zorg Hoe kan je er voor zorgen? 203 2. 3. 4. levenslang in vaste koppeltjes. De papegaai ziet zijn baasje ook als levenspartner. De papegaai ‘verwacht’ dan ook dat zijn baasje er altijd voor hem is. Tegen deze achtergrond is SPPW wandeldagen voor baasjes met hun papegaaien gaan organiseren. Veel mensen lijden aan maagzweren. Bij een ernstige maagzweer moet je vaker overgeven, krijg je hoofdpijn en een stinkende adem. Lange tijd dacht men dat stress de belangrijkste oorzaak was van maagzweer. Barry Marshall trof echter bij patiënten spiraalvormige bacteriën aan in hun maag. Om zijn hypothese te toetsen dronk hij zelf een cocktail van deze bacteriën. Hij kreeg inderdaad een maagzweer. Hij slikte vervolgens antibiotica en de maagzweer verdween weer. Sindsdien worden bij maagzweer ook antibiotica voor geschreven. Behandelen 1. ga na wat de klachten zijn 2. stel op basis van de klachten de ziekte vast 3. bepaal oorzaken van de klachten/ziekte 4. bedenk een behandelingsplan 5. bepaal voor-en nadelen van de behandeling Technologisch Het lijkt Floor leuk als koolmeesjes in haar tuin zouden broeden. Ze wil daarom een nestkastje Wat kun je er mee ophangen. Ze wil echter ook graag de doen? ontwikkeling van dichtbij volgen. Ze heeft gehoord dat je niet te vaak deksel van het nestkastje moet optillen omdat je anders de koolmezen verstoord. Ze wil daarom de achterkant van glas maken. Nadeel daarvan is dat er te veel licht binnenkomt, bovendien kan ze er niet goed bij. Dan bedenkt ze zich dat ze het nestkastje voor haar slaapkamerraam kan hangen met een gordijn er voor. Dit laatste ontwerp maakt ze ook. Een jaar later heeft ze jonge koolmeesjes. Ontwerpen en gebruiken 1. stel (gebruiks-) doel vast 2. ga na aan welke eisen het moet voldoen 3. maak een ontwerp 4. ga voor- en nadelen van ontwerp na 5. maak en gebruik het product 6. ga voor-en nadelen van gebruik na Ethisch Kees krijgt een donorcodicil in de bus. Hij vraagt zich af wat hij moet doen. Hij kan kiezen Wat mag je er mee of en zo ja welke organen hij ter beschikking wil doen? stellen. Wat hem betreft mogen ze alles van hem hebben. Hij is dan toch dood en je kan er levens mee redden. Hij realiseert zich echter dat het voor zijn vrouw wellicht heel anders ligt. Je moet vrij snel geopereerd worden wat heel ingrijpend kan zijn voor haar in die omstandigheden. Hij besluit een beslissing nog even op te schorten en eerst met zijn vrouw hierover te overleggen. Kiezen 1. inventariseer keuzemogelijkheden 2. ga na met wie er rekening moet worden gehouden 3. onderzoek waarden en consequenties van keuzemogelijkheden 4. maak een beargumenteerde keuze Persoonlijk Beleven 1. neem aandachtig waar 2. bepaal wat jij belangrijk vindt aan het onderwerp 3. welke gevoelens roept het bij je op? 4. welk gedrag roept het bij je op? 5. ga na of je feitelijk gedrag in overeenstemming is met je gewenste gedrag Medisch Hoe kan je het behandelen als het misgaat? Hoe beleef je het? Ga ergens rustig zitten en stuur je adem naar de verschillende delen van je lichaam. Maak daarna een tekening van jezelf waarbij je onderdelen van je lichaam die jij het meest belangrijk vindt het meest uitvergroot en de onderdelen die je het minst belangrijk vindt klein houdt. Wat voor gevoelens roept je tekening bij je op? Wat zou je je willen voornemen m.b.t. de omgang met je eigen lichaam? Wat heeft je tot nu toe belemmerd om deze voornemens uit te voeren? Bijlage 2 204 Leren van je succes: voortbouwen op wat je wilt en kunt Dit boek laat zien dat je DENKGEREEDSCHAP op heel veel verschillende manieren kan gebruiken voor het inrichten van je biologielessen. Als je nieuwe dingen wilt uitproberen in je lessen is het vaak het meest motiverend als die nieuwe mogelijkheden aansluiten bij wat je graag wilt en kunt. In dit essay wordt een aanpak besproken die je hierbij kan helpen: leren van je succes. Als je lesgeeft zijn er altijd dingen die goed gaan (succeservaringen) en die fout gaan (probleemervaringen). Nu wordt er in het algemeen relatief veel aandacht besteed aan analyse van probleemervaringen. Van je fouten kun je immers leren. Een goede analyse van succeservaringen komt echter veel minder vaak voor. Dat is jammer, omdat juist analyse van succeservaringen je inzicht geeft in wat je echt wilt en wat je kunt en hoe je daarop kan voortbouwen. Leren van je succes De eerste stap in leren van je succes bestaat uit het inventariseren van (recente) succeservaringen. Dit kunnen hele lessen zijn maar ook onderdelen van een les. Een succeservaring is een ervaring waar jezelf achteraf goed bij voelde, waar je dus best tevreden over was. Je beschrijft de succeservaring en waarom je de betreffende ervaring succesvol vond (zie onderstaand voorbeeld). ♣ Succeservaring: Slak in de klas In een brugklas heb ik tijdens de introductieles biologie ieder duo een levende slak gegeven op een klein glasplaatje. Ze moesten de slak goed bekijken en de vragen die bij hen opkwamen noteren. Na ongeveer 15 minuten heb ik vragen geïnventariseerd, daarna hebben we samen geprobeerd de vragen te beantwoorden. Vragen waar we geen antwoord op wisten heb ik weer aan leerlingen in de klas teruggespeeld, zij kregen de opdracht het antwoord op een bepaalde vraag op te zoeken voor de volgende les. In die les heb ik de slakkenles in verband gebracht met werkwijze van biologen en levenskenmerken van organismen. Ik vond deze les om een aantal redenen succesvol: a) De les riep heel veel vragen op bij leerlingen; b) Ze vonden het in het algemeen ook leuk om 205 zelf antwoorden te zoeken op deze vragen; c) Ze maakten zo ook zelf mee wat biologie is. Vervolgens ga je na wat je van je succeservaring kan leren. Je kunt datgene wat je hebt geleerd formuleren in de vorm van een vuistregel. De vuistregels geven aan wat je in nieuwe lessituaties moet doen om ze tot een succes te maken ♣ Vuistregels bij: Slak in de klas Introduceer een onderwerp aan de hand van echt materiaal Laat leerlingen vragen stellen aan het begin van het onderwerp Laat leerlingen zelf proberen de vragen te beantwoorden (c.q. op te zoeken) Leg principes uit aan de hand van een krachtig voorbeeld. Op basis van deze vuistregels kun je nu voornemens gaan formuleren. Bij het realiseren van deze voornemens kan je, indien nodig, relevante essays uit dit boek raadplegen. ♣ Voornemen naar aanleiding van: Slak in de klas Ik wil vooral vragen stellen door leerlingen verder verkennen. Ik vind vragen stellen door leerlingen heel belangrijk maar heb gemerkt dat bij veel onderwerpen leerlingen niet veel vragen kunnen bedenken. Ik ben dus op zoek naar een manier die leerlingen helpt bij het formuleren van vragen. In essay 6 (overzicht) vind ik enige interessante verwijzingen. Ik wil nu gaan proberen om leerlingen sleutelvragen aan te bieden, wellicht dat ze zo gemakkelijker zelf vragen kunnen formuleren. Ik wil nu voor het onderwerp skelet leerlingen van havo brugklas enkele van dergelijke sleutelvragen aanbieden om hen zo te stimuleren specifieke vragen over het skelet te formuleren voordat ze het boek gaan bestuderen. De docent in het voorbeeld heeft nu op basis van zijn eigen succeservaring enkele vuistregels een voornemen geformuleerd die hij in de volgende lessen wil gaan uit proberen. Hij is gemotiveerd om dit voornemen uit te voeren omdat het aansluit bij wat hij belangrijk vindt (i.c. vragen stellen door leerlingen) en omdat hij inschat dat hij dit nieuwe voornemens ook succesvol kan gaan uitvoeren. Deze inschatting is gebaseerd op zijn eerdere succeservaring (slak in de klas) waarin leerlingen ook zelf vragen mochten stellen en hij in staat bleek hier goed mee om te gaan. Als je nu vaker leert van je succes kan het zinvol zijn om zowel je succeservaringen als de daaruit voortkomende vuistregels en voornemens overzichtelijk bij elkaar te zetten (zie hieronder). Dit overzichtje kan je gebruiken 206 bij zowel de voorbereiding je lessen als evaluatie van je lessen. Bij de voorbereiding van je lessen kun je af en toe je eigen lijst met vuistregels gebruiken als een soort kwaliteitscontrole vooraf. Je kan ook af en toe jezelf (of anderen laten) evalueren in hoeverre je al in staat bent je eigen vuistregels toe te passen in je lessen. Je merkt dan welke vuistregels nog extra aandacht vragen. Succeservaringen 4. Slak in de klas In een brugklas ben ik een introductieles over biologie begonnen met het uitdelen van levende slakken. Ieder duo kreeg een slak en een klein glasplaatje waar ze de slak op konden zetten. Ze moesten vervolgens goed de slak bekijken en de vragen die bij hen opkwamen noteren. Na ongeveer 15 minuten heb ik vragen geïnventariseerd, daarna hebben ik met de klas geprobeerd de vragen te beantwoorden. Vragen waar we geen antwoord op wisten heb ik weer aan leerlingen in de klas teruggespeeld, zij kregen de opdracht het antwoord op een bepaalde vraag op te zoeken voor de volgende les. In die les heb ik de slakkenles in verband gebracht met werkwijze van biologen en levenskenmerken van organismen (de kern van dit hoofdstuk). Ik vond deze les om een aantal redenen succesvol: a) De les riep heel veel vragen op bij leerlingen; b) Ze vonden het in het algemeen ook leuk om zelf antwoorden te zoeken op deze vragen; c) Ze maakten zo ook zelf mee wat biologie is. Vuistregels: Introduceer een onderwerp aan de hand van echt materiaal Laat leerlingen vragen stellen aan het begin van het onderwerp Laat leerlingen zelf proberen de vragen te beantwoorden (c.q. op te zoeken) Leg principes uit aan de hand van een krachtig voorbeeld. Etc. 207 datum nr. vuistregel 13-11 10tm13 datum Vakdidactische vuistregels (o=onvoldoende; v=voldoende; g=goed) 1. Schrijf doelen en lesoverzicht op het bord 12-9 2. Formuleer lesdoel in de vorm van een vraag Zelfevaluatie s o n e k o p t v t b d e c O nr. se V G G 1 1-10 O V V 2 3. Behandel eerst de functie en de structuur 1-10 O V G 3 4. Zorg voor tenminste een goede toepassingsvraag waarmee je kan nagaan of ze het hebben begrepen 1-10 V V O 3 5. Geef andere leerling een beurt als een leerling het niet weet 12-10 V V V 4 12-10 O O V 4 16-10 O V V 5 7. Maak ook zelf de moeilijke huiswerkopdrachten 19-10 V G G 6 8. Illustreer waar mogelijk de stof met echt materiaal 25-10 V G G 7 9. Geef indien mogelijk voorbeelden uit dagelijks leven van de leerlingen 13/11 V G 8 6. Bedenk van te voren welke antwoorden leerlingen zouden kunnen geven 13/11 O O 8 10. Introduceer een onderwerp aan de hand van echt materiaal 13/11 O V 8 11. Laat leerlingen vragen stellen aan het begin van het onderwerp 13/11 V O 8 12. Laat leerlingen zelf proberen deze vragen op beantwoorden (c.q. op te zoeken) 13. Werk exemplarisch (leg principes uit aan de hand van een krachtig voorbeeld). Vakdidactische voornemens / vragen datum formul. datum realis. Vraag: Hoe leer je leerlingen vragen stellen, want vaak hebben ze geen vragen bij het begin van een hoofdstuk? Ik vind vragen stellen door leerlingen heel belangrijk maar heb gemerkt dat bij veel onderwerpen leerlingen niet veel vragen kunnen bedenken. Ik ben dus op zoek naar een manier die leerlingen helpt bij het formuleren van vragen. 13-11 2-12 nr. vuist regl 11 Antwoord: In de syllabus van vakdidactiek vond ik een mogelijk antwoord op deze vraag. Leerlingen kunnen worden geholpen om vragen te stellen door hen algemene vraagtypen aan te bieden. Bijvoorbeeld: waarvoor dient het?; hoe werkt het?; hoe is het ontwikkeld?; wat kan je er mee doen? etc. Voornemen: Ik wil nu voor het onderwerp skelet leerlingen van havo brugklas enkele van dergelijke vraagtypen aanbieden om hen zo te stimuleren specifieke vragen over het skelet te formuleren voordat ze het boek gaan bestuderen. 208 2-12 11 Naar modelgestuurd leren van je succes Nu werkt leren van succes alleen goed als je in staat bent goede vuistregels te ontlenen aan een succeservaring en vervolgens deze vuistregels weer kan vertalen naar nieuwe lessen. Dit is niet altijd eenvoudig. Ik heb daarom de aanpak leren van succes uitgebreid tot modelgestuurd leren van je succes (zie figuur). In deze aanpak maak je gebruik je het eerder gepresenteerde biologiedidactisch model (zie essay 20 en bijlage 4) voor het analyseren van je succeservaringen zodat je gemakkelijker de onderliggende essentiële kenmerken op het spoor komt. Tevens is er na formulering van vuistregels aandacht voor het expliciteren en aanpakken (of omzeilen) van mogelijke belemmeringen bij het toepassen van de betreffende vuistregel(-s)expliciet in nieuwe situaties. Modelgestuurd leren van je succes Les(-activiteiten) ontwerpen en uitvoeren Belemmeringen analyseren en aanpakken Biologiedidactisch model Theorieën (Succes-)ervaringen beschrijven en typeren Vuistregels formuleren en beargumenteren Hieronder tref je een voorbeeld aan van een docent die een succeservaring met behulp van de beschreven aanpak analyseert. Succeservaringen beschrijven en typeren Tijdens mijn les over genetica heb ik een werkblad uitgedeeld met een aantal vragen die leerlingen in duo’s moesten maken. Ik vond het om de volgende redenen een succes: (1) leerlingen waren heel gemotiveerd er mee bezig; (2) er was veel onderling overleg; (3) het werd zo goed zichtbaar wat ze wel en niet snapten. 209 Typering met biologiedidactisch model Leerstof Leerproces Leervorm medisch bouw&werking specifieke kennis vraag antwoord -> vraag antwoord-> vraag beschrijvingen groep gedeelde sturing Vuistregels formuleren Op basis van deze typering komt de docent tot de volgende vuistregels: 1. Zorg dat de beantwoording van ene vraag weer een nieuwe vraag oproept die ze vervolgens moeten gaan beantwoorden (zo blijven ze inhoudelijk gemotiveerd). 2. Laat leerlingen veel met elkaar overleggen over de stof aan de hand van vragen. 3. Plaats de stof af en toe in een medische context. Belemmeringen opsporen en aanpakken Bij het realiseren van vuistregel 1 voorzag de docent de volgende moeilijkheden. Hoe kom je eigenlijk aan een structuur waarbij beantwoording van de ene vraag de andere vraag oproept. Dit werkblad was namelijk al door iemand anders gemaakt. Hij leest essay 10, 11 en 23 door en komt tot de conclusie dat hij daarvoor eerst zelf de stof moet reconstrueren en dat hij daarvoor de sleutelactiviteiten behorend bij het betreffende perspectief kan gebruiken. Ontwerpen en uitvoeren van les(-sen) De docent begint deze week aan een nieuw thema ‘regulatie’. Hij wil de hierboven geformuleerde vuistregels hierbij gaan toepassen. Daartoe herontwerpt hij eerst zelf het systeem voor regulatie van glucose (zie essay 11 voor aanpak). Hij besluit het onderwerp in context van diabetes aan te bieden, en de centrale vragen telkens aan duo’s voor te leggen, waarna telkens weer een plenaire bespreking volgt. Bovengenoemd voorbeeld laat zien dat de docent met behulp van biologiedidactisch model enkele belangrijke kenmerken van zijn lesaanpak op het spoor komt. Zo realiseerde hij zich bijvoorbeeld dat niet alleen het werkblad zelf, 210 maar (vooral) de wijze waarop hij het werkblad had gestructureerd bijdroeg aan het succes van deze les. Het biologiedidactisch model kan niet alleen worden gebruikt voor het analyseren en ontwerpen van lessen. Het kan je ook helpen een overzicht te krijgen van je reguliere lesaanpak en bij het bepalen van je gewenste manier van lesgeven. In het biologiedidactisch model zijn namelijk de belangrijkste keuzemogelijkheden voor het inrichten van je biologielessen overzichtelijk weergegeven. Je kan vanuit drie invalshoeken deze keuzemogelijkheden ‘nalopen’ (zie voorbeeld): - welke mogelijkheden komen vooral voor in je reguliere lessen (in voorbeeld aangegeven met een X); - voor welke mogelijkheden heb je al succeservaringen opgedaan (in voorbeeld aangegeven met een S); - welke mogelijkheden vind je interessant om verder te verkennen (voornemens) (in voorbeeld aangegeven met een V). Als je op deze wijze globaal nieuwe voornemens hebt bepaald kun je vervolgens essay 6 raadplegen voor verwijzingen naar relevante essays voor de betreffende voornemens. En leren van problemen dan? In het bovenstaande heb ik veel aandacht geschonken aan leren van je succes maar dit betekent uiteraard niet dat je niets zou kunnen leren van je problemen. Leren van problemen blijkt echter beter te gaan als je daarbij gebruikt maakt van relevante succeservaringen. De volgende aanpak kan hierbij helpen. Als je een probleemsituatie hebt beschreven ga je eerst na hoe je de situatie eigenlijk zou willen hebben (gewenste situatie). Vervolgens ga je op zoek naar eerdere succeservaringen waarin je een dergelijke gewenste situatie hebt gerealiseerd of deze werd benaderd. Daarna kun je nagaan wat je van deze relevante succeservaringen kan leren voor het oplossen van de probleemervaring. 211 Bijlage 3 Ontwikkelingsonderzoek Ontwikkelingsonderzoek is een onderzoeksmatige manier van lessen ontwerpen en analyseren. Binnen ontwikkelingsonderzoek kunnen een aantal stappen worden onderscheiden, we zullen deze stappen kort beschrijven en met een voorbeeld illustreren. 1. 2. 3. 4. 5. Praktische en theoretische oriëntatie Formulering van doelen en vuistregels Lesmateriaal en evaluatie-instrumenten ontwikkelen Uitvoeren van onderwijs en verzamelen van gegevens Analyse van de resultaten 1. Praktische en theoretische oriëntatie ♣ Oscar, docent biologie, vindt meningsvorming een belangrijk doel voor het biologieonderwijs. Hij is niet helemaal tevreden over de wijze waarop meningsvorming in zijn 4 havo klas verloopt. Discussies verlopen geanimeerd en soms ook heftig maar meningen worden hoofdzakelijk verdedigd en nauwelijks gevormd. Oscar blijkt hierin niet alleen te zijn. Navraag leert dat ook bij zijn collega’s niet echt meningsvormende discussies worden gevoerd. Hij bestudeert het ethisch perspectief (zie essay 43) uit dit boek verkent vervolgens op literatuur op het gebied van ethische vorming (zie bronnen voor verder lezen voor verwijzingen) In de eerste fase verken je o.a. de praktijk m.b.t. het onderwerp van je ontwikkelingsonderzoek. Je gaat na wat er volgens jou precies niet goed gaat aan de lessen en/of wat je graag zou willen. In deze fase kun je ook leerlingen, ander lesmateriaal en andere docenten raadplegen. Ook ga je na welke relevante theorie over het betreffende onderwerp voor handen is. Het biologiedidactisch model en de uitwerking van de verschillende componenten hiervan in dit boek kan je helpen om te komen tot nadere formulering van je vraag en soms al helpen bij een eerste 212 beantwoording hiervan. Soms is er over je onderwerp al veel geschreven in de vakdidactische literatuur dan maak je hier uiteraard gebruik van. Het komt echter ook voor dat er over jouw onderwerp nog geen vakdidactische theorievorming voor handen is. In dat geval zul je vuistregels zelf moeten ontwikkelen door raadpleging van relevante literatuur uit de betreffende vakdiscipline (i.c. de ethiek) en de algemene didactiek (zie bronnen voor verder leren). 2. Formulering van doelen en vuistregels ♣ Doelen: Leerlingen kunnen een ethische matrix1 invullen voor de kwestie: legbatterij vs. scharrelkippen.. Leerlingen zijn in staat hun eigen mening te geven en te beargumenteren met behulp van de ethische matrix. Ontwerpregels Verwachting Hanteer de volgende volgorde: motiverend voor leerlingen om meteen introductie ethische kwestie -> snel hun mening te mogen geven vervolgens mening geven -> meningen leidt dit tot vraaggestuurd en dus meer onderzoeken -> opnieuw mening doelgericht en gemotiveerd zoeken bepalen en verantwoorden naar relevante informatie voor beargumenteren van de mening Laat leerlingen een ethische matrix leerlingen worden zo gestimuleerd te invullen verplaatsen in belanghebbenden leerlingen worden gestimuleerd een kwestie vanuit meerdere ethische principes te benaderen er ontstaat een behoefte naar meer informatie ze kunnen hun eigen mening beter onderbouwen 1 Het idee van een ethische matrix is afkomstig van bio-ethicus Mepham (voor meer informatie en voorbeelden zie www.ethicalmatrix.net en zijn boek (bronnen)). In een dergelijke matrix worden belanghebbenden uitgezet tegen ethische principes. Voor de besproken ethische kwestie wordt hieronder de matrix weergegeven. Welzijn Rechtvaardigheid Kippen Boer Consumenten Kipverwerkende industrie Slager 213 Keuzevrijheid De verworven relevante inzichten kunnen vervolgens worden geformuleerd in duidelijke doelen en concrete ontwerpregels (inclusief verwachtingen) waarmee je denkt de doelen te bereiken. 3. Lesmateriaal en evaluatie-instrumenten ontwikkelen ♣ Lesopzet (beknopt) Activiteit 1 2. 3. 4. 5. ♣ Omschrijving Docent introduceert de kwestie: legbatterijkip v.s. scharrelkip Leerlingen mondeling en schriftelijk kort hun mening laten formuleren Docent licht matrix toe de hand van andere biologische kwestie Kwestie laten onderzoeken door ethische matrix schriftelijk in groepjes te laten invullen Opnieuw mening laten geven (klassikaal) Mening schriftelijk laten verantwoorden m.b.v. ethische matrix Evaluatie-instrument Aspect Doel 1 Evaluatie-instrument Matrix innemen (activiteit 3) Doel 2 Werkbladen (activiteit 5) innemen Enkele leerlingen na afloop van de les hun mening in interview laten toelichten Vuistregel 1 Zelfrapportage leerlingen m.b.v. korte enquête met vragen over motivatie, verschillen overeenkomsten meningsvorming nu en ‘normaal’. Bij twee groepjes gesprek (activiteit 3) op bandje opnemen Idem als bij vuistregel 1 Werkblad activiteit 2 vergelijken met werkblad activiteit 5. Vuist Regel 2 Nadat doelen en vuistregels zijn vastgesteld ga je onderwijs ontwikkelen volgens deze vuistregels waarmee de doelen kunnen worden gerealiseerd. Tevens ga je na hoe je doel en effectiviteit van ontwerpregels zou kunnen vaststellen (evaluatieinstrumenten). Daarbij is het belangrijk dat je de informatie die je vastlegt ook kan worden gebruikt om na te gaan waarom iets al dan niet effectief was. Uiteraard is 214 het mogelijk dat je in deze fase nog besluit om vuistregels en doelen enigszins bij te stellen. 4. Uitvoeren van onderwijs en verzamelen van de gegevens In deze fase wordt het door jou ontwikkelde onderwijs gegeven en worden de gegevens voor de analyse verzameld. 5. Analyse van de resultaten ♣ Oscar is na afloop de les redelijk tevreden. Leerlingen blijken de ethische matrix met enige hulp te kunnen invullen (doel 1). Ook zijn ze in staat hun eigen mening veel beter te onderbouwen dan aan het begin van de les. Ze gebruiken daarbij ook argumenten die ze hebben ontleend aan de matrix die ze eerder hebben ingevuld (doel 2). De verwachtingen ten aanzien van ontwerpregel 1 en 2 zijn ook grotendeels uitgekomen. Eén resultaat valt Oscar echter wel erg tegen. Leerlingen gaven aan dat ze er wel meer van geleerd te hebben dan normaal maar ze vonden het invullen van de matrix wel wat saai. Dat zouden ze liever een volgende keer niet meer willen doen. Oscar kan zich dat wel voorstellen, dat leerlingen er wat tegenop zagen al deze hokjes in te gaan vullen. Oscar vraagt zich vervolgens af hoe hij leerlingen enerzijds kan ‘dwingen’ rekening te houden met andere belanghebbenden en ethische principes maar tegelijkertijd hen meer hiervoor te motiveren. Hij gaat op zoek in de literatuur naar meer speelse werkvormen. Zo komt hij terecht bij verhalend ontwerpen (zie bronnen). Hierin krijgen leerlingen elk een rol toebedeeld en volgen ze een bepaalde verhaallijn. Oscar besluit de volgende keer onderdelen van de matrix in de vorm van rollen leerlingen te laten uitspelen. Op grond van analyse van verzamelde gegevens probeer je nu eerst vast te stellen in hoeverre de doelstellingen zijn bereikt en in hoeverre de vuistregels de verwachtte resultaten hebben opgeleverd. Je probeert ook met behulp van de verzamelde gegevens en de eventueel raadplegen van de literatuur de resultaten van het werken met de vuistregels te verklaren. Vervolgens stel je doelen en/of vuistregels op grond van de resultaten bij. 215 216
