Onderzoekend leren (brugproject)

Uit Wiki reken-wiskundeonderwijs

Ga naar: navigatie, zoeken
KNOW Rekenen po en s(b)o Rekenen vo
Getallen Verhoudingen, Procenten, Breuken en Kommagetallen V P B K Meten Meetkunde Verbanden
Vakgebied rekenen
Domein Vakdidactiek
Thema's Mathematiseren
Doelgroep PO S(B)O - VO - MBO
start know

Inleiding
Op deze pagina [1] wordt onderzoekend leren en de rol van de computer besproken op basis van het artikel 'Does Discovery-Based Instruction Enhance Learning?' van Alfieri e.a. (2011) [2]

  • Doelgroep: leerkrachten po en vo
  • Vak: Onderzoekend leren is een vorm van onderwijs die bij allerlei vakken kan worden toegepast. Het besproken artikel is echter het meest relevant voor de vakken wetenschap & techniek en rekenen-wiskunde op de basisschool, en voor de beta-vakken in het vo.

Leeswijzer

  • Wat weten we?
  • In de praktijk
  • Handreikingen

Cirkels

1. Wat weten we?
Iedereen die bij het onderwijs is betrokken gaat er van uit dat leerlingen meer leren wanneer zij een actieve rol hebben in hun onderwijs. Over de manier waarop dat het beste kan worden gerealiseerd verschillen de meningen echter. Voor de ene leraar betekent het dat leerlingen moeten proberen te onthouden wat verteld wordt en dat ze zorgvuldig moeten nadoen wat de leraar voordoet. Voor een andere leraar betekent het dat leerlingen de vrijheid moeten krijgen om zelf op onderzoek te gaan.

Voorstanders van dat laatste gebruiken verschillende termen voor hun visie op onderwijs, bij het vak wetenschap & techniek bijvoorbeeld 'ontdekkend en onderzoekend leren', of 'onderzoekend en ontwerpend leren' (zie van Graft). Bij het vak rekenen-wiskunde verwijst de omschrijving 'Realistisch reken-wiskunde onderwijs' naar een specifieke invulling van die onderzoeksgerichte aanpak. Een omschrijving in het engels is 'inquiry-based learning' (zie het Primas project) of 'discovery learning'. Onderzoekend leren veronderstelt een grote nadruk op probleemoplossen. Er is een relatie met wat de 'constructivistische' benadering wordt genoemd, al is 'constructivisme' een term die op heel verschillende manieren wordt gebruikt. Al deze genoemde termen kunnen naar heel verschillend onderwijs verwijzen, maar gemeenschappelijk is dat de leerlingen een actieve inbreng hebben die uitgaat boven opletten en zorgvuldig nadoen. Waar het vooral om gaat is dat leerlingen eigen keuzes kunnen maken.

De vraag ligt voor de hand of er bewijs is dat onderwijs waarin leerlingen op de een of andere manier zelf op onderzoek gaan tot betere resultaten leidt dan wat wel het 'transmission model' van onderwijs geven wordt genoemd, dat wil zeggen onderwijs waarin de leraar uitlegt en de leerling luistert en nadoet. Omdat het nogal uiteenloopt welke rol men leerlingen geeft en omdat het specifieke vak een belangrijke rol speelt is zo'n algemeen bewijs niet te geven. Tegelijkertijd kunnen we echter vaststellen dat er sinds de jaren '60 heel wat onderzoek is gedaan waarin verschillende onderwijsaanpakken met elkaar werden vergeleken. Het artikel van Alfieri en anderen is een poging om de resultaten van een groot aantal onderzoeken samen te vatten.

Onderzoekend leren en de computer De computer lijkt een ideaal hulpmiddel voor het realiseren van onderzoekend leren. Onderzoekend leren veronderstelt immers dat leerlingen de kans krijgen om zelfstandig te werken aan voor hen onbekende problemen. Vooral het feit dat de computer leerlingen de vrijheid kan geven om van alles uit te proberen lijkt een belangrijk pluspunt. Leerlingen hoeven hun aanpak of oplossing niet ter beoordeling aan een leraar voor te leggen, maar kunnen zelf uitzoeken wat niet werkt en wat wel werkt.

De computerprogramma’s waar wij hierbij aan denken zijn computerprogramma’s waarin probleemoplossen centraal staat en niet de oefenprogramma’s die op dit moment vooral gebruikt worden. Bij oefenprogramma’s gaat het doorgaans om vaardigheden waar al door een leraar instructie over gegeven is, waarbij we ‘instructie’ nemen in de ruimste zin van het woord. Ook computerprogramma’s waarin de computer instructie geeft kunnen we tot de oefenprogramma’s rekenen; doorgaans komt die instructie niet boven het niveau van voordoen en laten nadoen uit.

Programma’s waarin probleemoplossen centraal staat zijn onder andere te vinden op het RekenWeb (www.rekenweb.nl). We geven twee voorbeelden. Het eerste is het bij leerlingen erg populaire programma Bouwen met blokken. Een van de onderdelen daarbinnen is ‘Nabouwen’, waarbij links een voorbeeldbouwsel is gegeven en rechts dat bouwsel moet worden nagemaakt.

2. In de praktijk
Wat Bouwen met blokken bijzonder maakt is dat leerlingen in alle vrijheid kunnen experimenteren. Als ze ergens een blokje hebben neergezet waar dat niet hoort kan het weer worden weggehaald en zo kunnen leerlingen doorgaan tot de twee bouwsels inderdaad identiek zijn. Zowel het voorbeeldbouwsel als het eigen bouwsel kunnen daarbij in allerlei standen worden gedraaid, wat het bouwen net zo flexibel maakt als het werken met echte blokjes. Als leerlingen uiteindelijk klaar zijn geeft de computer met een groen vinkje aan dat het bouwsel klopt.

Een tweede voorbeeld is Treinmachinist. Dit programma is een simulatie waarbij leerlingen een trein - weergegeven als een rode stip - over een treinbaan laten rijden. Tegelijkertijd ontstaat onderaan op het scherm een grafiek. In het afgebeelde plaatje is dat een grafiek van de snelheid van de trein, maar het kan ook een grafiek zijn van de afstand die de trein tot dan heeft afgelegd. Een dergelijke simulatie biedt leerlingen de mogelijkheid om zelfstandig - bij voorkeur in tweetallen - grafieken te onderzoeken. Een opdracht kan bijvoorbeeld zijn om een grafiek na te maken door de trein op de juiste momenten harder en zachter te laten rijden. Ook voor dit programma geldt dat leerlingen de kans hebben om te experimenteren.

Het artikel van Alfieri e.a. (2011) dat we hier bespreken gaat niet specifiek over de rol van de computer, maar over allerlei vomen van onderwijs, met en zonder de computer. We kozen dit artikel omdat het gegevens van heel veel onderzoek probeert samen te vatten.

Onderzoekend leren en discovery learning We gebruiken de term ‘onderzoekend leren’ hier als een breed begrip waar alle vormen van onderwijs onder vallen waarin leerlingen een actieve bijdrage hebben en zelf keuzes mogen maken over hoe ze iets willen aanpakken. ‘Discovery learning heeft over het algemeen een meer specifieke betekenis. In het artikel van Alfieri e.a. wordt ‘discovery learning’ omschreven als onderwijs waarin:

... the learner is not provided with the target information or conceptual understanding and must find it independently and with only the provided materials.

Deze omschrijving beklemtoont wat wordt weggelaten in deze vorm van onderwijs en wat dus aan de leerlingen zelf wordt overgelaten: ze moeten uitzoeken wat belangrijke informatie is en ze moeten zelf begrip van de situatie zien op te bouwen. In de extreme variant - Alfieri e.a. noemen het ‘unassisted discovery learning' - krijgen leerlingen geen enkele ondersteuning in dat proces. Ze worden niet begeleid en moeten grotendeels via trial-and-error uitvinden hoe dingen in elkaar zitten. Wanneer het de leerlingen lukt om in zo’n situatie inzichten te ontwikkelen, dan ligt het voor de hand dat die kennis goed zal beklijven, want de leerlingen hebben er, zou je kunnen zeggen, heel hard voor moeten werken. Tegelijkertijd is duidelijk wat het grote gevaar is van zo’n extreme discovery-aanpak: de kans bestaat dat het leerlingen door het gebrek aan steun simpelweg niet lukt om de bedoelde inzichten te ontwikkelen. In het artikel van Alfieri e.a. komt ook die kritiek op ‘discovery learning’ aan de orde.

Er zijn echter allerlei varianten van ‘discovery learning’ mogelijk, ook varianten waarin leerlingen wel steun krijgen. In het artikel worden verschillende vormen onderscheiden. Onderzocht wordt wat hun effect is op de leerlingprestaties.

Twee meta-analyses Het artikel 'Does Discovery-Based Instruction Enhance Learning?' van Alfieri e.a. (2011) geeft een meta-analyse van onderzoeksliteratuur. Dit houdt in dat artikelen rond een bepaalde onderzoeksvraag verzameld worden en dat de resultaten uit al die onderzoeken worden gecombineerd om de grootte van een effect te schatten. Een deel van het artikel is vrij technisch: uitgelegd wordt hoe de artikelen geselecteerd zijn, in welke categorieën ze zijn ingedeeld en hoe de statistische analyses zijn uitgevoerd.

De auteurs hebben in feite twee verschillende meta-analyses uitgevoerd. In de eerste analyse zijn artikelen opgenomen waarin 'unassisted discovery learning' vergeleken wordt met meer expliciet onderwijs. In de tweede analyse staat ‘enhanced discovery’ centraal. In die laatste vormen van onderwijs hebben leerlingen nog steeds veel vrijheid in hun leerproces, maar ze worden daarin wel op de een of andere manier ondersteund. Dat kan door leerlingen regels, strategieën, tekeningen of antwoorden te laten genereren op vragen (‘generation’). Het kan ook door leerlingen uitleg te vragen over aspecten van de taak (‘elicited explanation’), of door hen te steunen via ‘scaffolding’ (letterlijk: ‘steigers zetten’) of gerichte feedback (samen: ‘guided discovery’).

In de meta-analyse van onderzoeksliteratuur over ‘unassisted discovery’ werden 108 onderzoeken opgenomen. Het aantal vergelijkingssituaties was groter - namelijk 580 - omdat in een onderzoek vaak meerdere vergelijkingen worden gemaakt. De eindconclusie van de analyse is dat deze vorm van discovery learning tot slechtere resultaten leidde dan de meer expliciete onderwijsvormen waar het in de verschillende onderzoeken mee vergeleken werd. De conclusie dat de extreme vorm van discovery learning geen goede leerresultaten oplevert is niet verrassend, want de kritiek op discovery learning bestaat al lang. Het is echter goed dat via een meta-analyse van onderzoeksliteratuur is vastgesteld dat de skepsis ten aanzien van pure vormen van discovery learning terecht is.

In de meta-analyse van literatuur over ‘enhanced discovery’ werden 56 onderzoeken opgenomen met 360 vergelijkingen. De eindconclusie van deze analyse is dat ‘enhanced discovery learning’ juist tot betere resultaten leidt dan de vormen van onderwijs waar het mee vergeleken werd. Jammer genoeg is deze uitkomst lastiger te interpreteren omdat de steun die leerlingen geboden wordt heel divers is binnen de opgenomen onderzoeken. Wat we graag zouden willen weten is welke steun het meest effectief is, maar dat is een vraag die in een analyse waarin verschillend onderzoek wordt samengenomen niet goed te beantwoorden is. Betwijfeld moet overigens worden of algemene uitspraken op dat vlak wel mogelijk zijn, omdat de vraag wat goede ondersteuning is bijna altijd specifiek zal zijn voor het inhoudelijke onderwerp.

De computer als leeromgeving Uit de titels van de in de analyses opgenomen artikelen valt op te maken dat in een flink deel van de onderzoeken de computer een rol speelde in het onderwijs. Ook los daarvan lijken de conclusies uit het artikel toepasbaar op onderwijs waarin de computer de leeromgeving biedt. De belangrijkste conclusie is dat leerlingen steun nodig hebben in hun leerproces. Het is bijvoorbeeld mogelijk, maar waarschijnlijk niet effectief, om leerlingen een simulatie aan te bieden waarin ze via trial en error moeten proberen om een bepaald doel te bereiken. Trial en error hoeft niet persé neer te komen op blind proberen - het resultaat van een poging kan leiden tot nadenken en gericht testen van andere mogelijkheden - maar waarschijnlijk is een dergelijke vorm van onderwijs niet effectief.

De conclusie dat ‘enhanced discovery learning’ wel tot betere resultaten leidt - hoe vaag die uitspraak ook is - kunnen we opvatten we op als steun om de computer in te zetten als een open leeromgeving. Niet open in de zin dat geen enkele structuur wordt geboden, maar wel zo open dat leerlingen de mogelijkheid hebben om te experimenteren en dat ze de vrijheid krijgen om een gegeven probleem op hun eigen manier aan te pakken. We zien het in ieder geval als een argument tegen computerprogramma’s waarin het voor de leerling louter draait om opletten en nadoen, tenminste niet als zulke programma’s de pretentie hebben om meer te zijn dan oefenprogramma’s.

verwijzingen'

2. In de praktijk

3. Handreikingen

4. In gesprek


Verwijzingen

Gerelateerde dossiers

Gerelateerde video's

Links

stop know

Verwijzingen

  1. onderdeel van het Brugproject Ruud de Moor Centrum. Redactie Frans van Galen en Vincent Jonker van het Freudenthal instituut (2011-2012)
  2. Alfieri, L., Brooks, P. J. and Aldrich, N. J. (2011). ico.jpg Does Discovery-Based Instruction Enhance Learning?. Journal of Educational Psychology, 103(1), 1-18


Versies van dit document

  • 20120122, update
  • 20110828, wikiteam, Frans van Galen
Persoonlijke instellingen
GOOGLE