Natuurkunde op de basisschool?!

M. van Graft

In deze lezing is een beeld geschetst van de situatie van natuurkunde in het primair onderwijs. Allereerst is ingegaan op de vraag waarom natuurkunde op de basisschool een plaats dient te krijgen. Daarna komt aan de orde welke plaats natuurkunde heeft binnen het curriculum van het basisonderwijs en wordt de inhoud van natuurkunde zoals die zich de laatste tien jaar in het basisonderwijs heeft ontwikkeld besproken. Daarbij zullen telkens enkele uitwerkingen naar lesactiviteiten worden vermeld. Hierin zijn ook de voorstellen opgenomen over natuurkunde, zoals de Commissie Kerndoelen Basisonderwijs die in januari 2002 heeft geadviseerd aan de toenmalige staatssecretaris van onderwijs, mevrouw Adelmund. Dit onderdeel wordt afgesloten met een vergelijking van het Nederlandse programma met dat van enkele andere landen. Vervolgens wordt ingegaan op de didactische aanpak zoals dat wordt voorgesteld bij natuurkundeonderwijs en op de stand van zaken rond natuurkunde, waaronder de prestaties van kinderen. Tenslotte is er aandacht voor de aansluiting basisonderwijs – basisvorming met betrekking tot natuurkunde.

Natuurkunde is een onderdeel van het curriculum op de basisschool, net als biologie, geschiedenis en aardrijkskunde, (Engelse en Friese) taal en rekenen/wiskunde, kunstzinnige oriëntatie (tekenen en handvaardigheid, muziek, drama), geestelijke stromingen, gezond en redzaam gedrag, verkeerseducatie, samenleving en bewegingsonderwijs. Het programma in het basisonderwijs staat onder tijdsdruk. De meeste lestijd, 50 % of meer, wordt besteed aan taal en rekenen/wiskunde. De gedachte is dat, willen kinderen geen problemen krijgen in het vervolgonderwijs, zij voldoende uitgerust moeten zijn met talige en wiskundige vaardigheden. Het gevolg is dat alle andere vakken in de tijd die overblijft (50% of minder) aan bod moeten komen. De vraag dient zich aan of alle vakken wel moeten worden aangeboden in het basisonderwijs. Ook voor lerarenopleiders en leerplanontwikkelaars op het gebied van natuuronderwijs en techniek, waar natuurkunde onderdeel van is, riep dat de vraag op: waarom moeten natuur- en techniekonderwijs een plaats hebben in het curriculum van de basisschool? Op de Paboconferentie Natuur- en milieueducatie en techniek (november 2001) is Van Geert, ontwikkelingspsycholoog, gevraagd in te gaan op deze vraag.

In zijn antwoord geeft Van Geert aan dat kinderen een adequaat persoonlijk wereldbeeld dienen te construeren. Zij construeren hun eigen wereld aan de hand van dingen en verschijnselen om hen heen. Ze hebben daar in eerste instantie eigen ideeën over en verklaringen voor die zij dienen te toetsen aan ideeën van anderen om zo een adequaat wereld beeld vormen. Kinderen worden in de wereld om hen heen geconfronteerd met techniek. Van Geert geeft aan dat zij bekend moeten raken met de technisch-natuurkundige dimensie van hun wereld. Techniek is overal en techniek is gebaseerd op natuurkundige informatie. Kinderen moeten volgens Van Geert dan ook al vroeg met technisch-natuurkundige informatie in aanraking komen.

Bovendien vindt hij het belangrijk dat kinderen leren problemen kritisch en empirisch aan te pakken. Hij geeft aan dat het belangrijk is dat kinderen leren hun wereld op die wijze tegemoet te treden. Zij zullen kritisch moeten staan tegenover hun verwachtingen en ideeën en deze dienen te toetsen aan observeerbare verschijnselen. Daarbij zullen ze ook moeten leren werken met tegen-intuïtieve begrippen. Natuur(kunde)-en techniekonderwijs zijn bij uitstek geschikt om de methode van het toetsen en kritisch staan tegenover bevindingen spelenderwijs te leren gebruiken.

Volgens Van Geert moet techniek als middel voor denken en handelen worden ingezet. Ons denken en handelen wordt immers bepaald door de middelen waarmee we denken en handelen. Een belangrijk deel van de omgeving van kinderen bestaat uit technische middelen. Leraren zullen kinderen daarmee vertrouwd moeten maken. Ze zullen ermee om moeten leren gaan waardoor ze weten wanneer ze hoe moeten handelen. Ook met betrekking tot het creatief denken is techniek van belang, zowel bij het oplossen van problemen als bij het bedenken van nieuwe dingen: het ontwerpaspect.

Van Geert concludeert dan ook dat natuur-en techniekonderwijs van belang zijn in de ontwikkeling van kinderen bij de constructie van een adequaat wereldbeeld en voor het verwerven van de basismiddelen voor handelen en begrijpen. Hij pleit voor een centrale rol van natuur- en techniekonderwijs in het curriculum en voegt daaraan nog toe dat jonge kinderen meer wetenschapper of technicus zijn dan oudere kinderen.

Eind zeventiger jaren van de vorige eeuw is de Commissie Modernisering Leerplan Biologie (CMLB) gestart met de vernieuwing van wat tot dan kennis der natuur werd genoemd. Toen de CMLB bij de oprichting van de SLO werd opgeheven, werd het project dat daar uitwerking aan moest geven bij de SLO ondergebracht. Met dat project, het project ‘Natuuronderwijs voor de basisschool’ (NOB), werd beoogd ‘een fundamentele en uitvoerbare bijdrage te leveren aan de landelijke invoering van een nieuwe vorm van natuuronderwijs. Kinderen zouden zicht moeten krijgen op de samenhangen in de materiële werkelijkheid, waarmee het leven van mensen onlosmakelijk is verbonden. Daarbij zouden onderzoekende en ontdekkende activiteiten onmisbaar zijn als basis voor kennis, verwondering, een onderzoekende houding en het besef van zorg en verantwoordelijkheid voor zichzelf en de omgeving.’

Een inhoudelijke en didactische uitwerking van deze nieuwe vorm van natuuronderwijs staat beschreven in 'Natuuronderwijs in grote lijnen'(Kramer-Peeters, 1991).

In het primair onderwijs wordt de term ‘natuuronderwijs’ gehanteerd. In natuuronderwijs zijn de volgende vier disciplines vertegenwoordigd: biologie, natuurkunde, scheikunde en fysische geografie. Deze disciplines zijn voor het onderwijs op de basisschool ondergebracht in een zevental aandachtsgebieden: planten, dieren, eigen lichaam, omgeving, verschijnselen uit natuur en techniek, materialen en voorwerpen en weer en seizoenen. Natuurkunde is daarbij vooral te vinden bij het aandachtsgebied ‘verschijnselen uit natuur en techniek’.

In de publicatie 'Natuuronderwijs in grote lijnen' zijn inhoudelijke leerlijnen beschreven en daaruit voortkomende 'kerndoelen' voor natuuronderwijs geformuleerd. De eerste versie van de landelijke kerndoelen uit 1993 (gepubliceerd in Stb. 264, 1993) is gebaseerd op de kerndoelen die in 'Natuuronderwijs in grote lijnen' zijn beschreven. Natuuronderwijs is terug te vinden in het aandachtsgebied 'De natuur, waaronder biologie'. Dit aandachtsgebied is opgedeeld in een aantal domeinen, vergelijkbaar met de hierboven genoemde aandachtsgebieden. Natuurkunde is terug te vinden in het domein 'Materialen en verschijnselen uit natuur en techniek'. In figuur 1 zijn de beschrijvingen opgenomen van de kerndoelen die tot dit domein behoren.

Dit domein bevat inhouden op het gebied van natuurkunde en scheikunde. Opmerkelijk is dat de onderwerpen licht, geluid en magnetisme niet in de kerndoelen zijn opgenomen, terwijl ze wel in ‘Natuuronderwijs in grote lijnen’ zijn beschreven en ook in de uitwerking van de kerndoelen 1993 zijn opgenomen (zie figuur 2).

Sinds 1998 wordt gewerkt met de eerste herziene versie van de kerndoelen (OCenW, 1998). Daarin is voor een andere indeling gekozen. Voor natuur(kunde)onderwijs betekent dat, dat het een onderdeel is geworden van het domein 'Oriëntatie op mens en wereld' (zie figuur 3).

Voor natuurkunde is binnen het subdomein (ook wel leergebied genoemd) natuuronderwijs het domein g: 'Materialen en verschijnselen' relevant. Daartoe behoren drie kerndoelen. Naast kerndoel 34 over het weer en kerndoel 35 over het zonnestelsel in samenhang met het dag/nachtritme en de wisseling van de seizoenen is er het derde kerndoel 33 waarin natuurkundige aspecten genoemd worden (zie figuur 4).

Opvallend aan de kerndoelen 1998 is dat magnetisme, licht en geluid nu wel expliciet vermeld worden, terwijl elektriciteit onvermeld blijft.

In figuur 5 zijn enkele uitwerkingen van kerndoel 33 opgenomen. De uitwerkingen zijn afkomstig uit het document 'Tussendoelen en leerlijnen', kortweg TULE genoemd, waarin voor elk kerndoel per bouw tussendoelen zijn geformuleerd die hebben geleid tot een leerlijn. In TULE zijn ook voorbeelden uitgewerkt (beschrijvingen en korte stukjes video van een klassesituatie) met activiteiten van leerlingen en leraren in de dagelijkse lespraktijk (Greven, 2002).

Opmerkelijk is dat ook nu weer in de voorbeelden het onderwerp elektriciteit wel voorkomt, terwijl het niet expliciet genoemd is in de kerndoelen.

Nieuw voor de versie van de kerndoelen 1998 ten opzichte van die uit 1993 is het subdomein techniek, waarvoor twee kerndoelen zijn geformuleerd. Overigens had techniek in ‘Natuuronderwijs in grote lijnen’ al een plaats gekregen, hetgeen terug te vinden is in de eerste versie van de kerndoelen in 1993 (zie figuur 1). Toen er in het midden van de negentiger jaren via het project 'Stimulering techniek primair onderwijs’ aandacht voor techniek kwam resulteerde dat in twee expliciete kerndoelen voor techniek (figuur 6).

Onderwijs over techniek sluit goed aan bij natuurkunde, omdat bij techniek natuurkundige principes worden toegepast.

Tenslotte heeft de Commissie Kerndoelen Basisonderwijs (2002) een rapport uitgebracht aan de toenmalige staatssecretaris van onderwijs, mevrouw Adelmund. Daarin zijn voorstellen voor kerndoelen opgenomen, waarin tevens een voorstel voor de tijdsindeling voor de verschillende domeinen is opgenomen. Wat betreft dat laatste adviseert de commissie dat scholen in een verplicht deel een kerncurriculum aanbieden, dat 70% van de tijd uitmaakt. In de resterende 30% van de tijd, het differentieel deel, kunnen scholen zich profileren door bijvoorbeeld op vakinhoudelijk gebied extra's aan te bieden, of voor de zwakkere en snelle leerlingen extra leerstof aan te bieden. Het domein 'Oriëntatie op mens en wereld' is opgesplitst in het domein 'Oriëntatie op mens en maatschappij' en het domein 'Oriëntatie op natuur en techniek'. Dit laatste domein zou 15% van de tijd van het kerndeel moeten omvatten, hetgeen neerkomt op ruim twee klokuren per week. Vanuit het perspectief voor natuurkunde zijn in dit voorstel drie relevante kerndoelen opgenomen:

Wederom ontbreekt er een natuurkundig onderwerp en wel krachten, terwijl magnetisme en elektriciteit nu beide genoemd zijn.

In de volgende tabel is de ontwikkeling van natuurkunde in het curriculum van het Nederlandse basisonderwijs samengevat (Bleijerveld & van Graft, 2002). Er is binnen natuurkunde een zevental domeinen onderscheiden. De indeling in deze zeven domeinen is gebaseerd op indeling van het TIMSS Framework.

In vergelijking met ‘Natuuronderwijs in grote lijnen’ komt natuurkunde in de kerndoelen van 1993, 1998 en in het rapport herziening kerndoelen 2002 maar in beperkte mate aan de orde. De corpusculaire benadering is niet aan de orde. Elektriciteit respectievelijk magnetisme komen niet voor in de kerndoelen van 1998 en 1993, maar wel in het advies voor de herziene kerndoelen van 2002. Statische elektriciteit wordt in geen enkel document genoemd, terwijl stroomkring niet wordt genoemd in het advies voor de herziening van de kerndoelen. Krachten en beweging komt in alle documenten behalve het advies voor de herziening van de kerndoelen voor.

In 2002 is een vergelijkende studie gedaan, waarbij de inhoudelijke aspecten van natuuronderwijs in Nederland zijn vergeleken met die in een aantal andere landen op basis van vergelijking van leerplandocumenten (Bleijerveld & van Graft, 2002). Hieronder is in tabel 2 een deel van die studie weergegeven.

Hoewel eerder is geconstateerd dat in Nederland natuurkunde beperkt aan de orde komt, blijkt uit deze tabel dat Nederland een middenpositie lijkt in te nemen. In het curriculum van Bremen komt beduidend minder natuurkunde aan de orde. Dit geldt eveneens voor de Vlaamse leerplandocumenten. Daarin is geen enkel natuurkundedomein aangetroffen. De Angelsaksische landen geven echter een geheel ander beeld. Hoewel bij Engeland energie en energieomzettingen ontbreken evenals warmte en temperatuur, worden de andere domeinen expliciet genoemd. Dat geldt niet alleen voor de in de tabel aanwezige landen, maar ook voor Schotland, Canada en de 'Standards' van de Verenigde Staten.

Uit bovenstaande vergelijkingen kan geconcludeerd worden dat in Nederland in de kerndoelen steeds minder aandacht is voor natuurkundige aspecten en dat in vergelijking met de Angelsaksische landen het natuurkunde aanbod beperkt is.

Ook voor de didactische aanpak kan worden teruggegrepen op 'Natuuronderwijs in grote lijnen'. Zoals eerder is beschreven, beoogde NOB het volgende met natuuronderwijs:

In de bovenstaande doelstelling zijn naast inhoudelijke ook onderwijskundige uitgangspunten opgenomen. Deze uitgangspunten zijn per bouw - kleuterbouw (groep 1 en 2), onderbouw (groep 3 en 4), middenbouw (groep 5 en 6) en bovenbouw (groep 7 en 8) - verder uitgewerkt in inzichten, vaardigheden en houdingen.

Belangrijk is dat kinderen bij natuur(kunde)onderwijs werken met concreet materiaal, dat zij met al hun zintuigen (met name in de kleuter- en onderbouw) kunnen onderzoeken. Het gaat daarbij om onderzoeksmateriaal uit de directe omgeving van de kinderen: planten uit de schooltuin of het park, diertjes onder een tegel of uit de boompjes om het schoolplein, stenen, magneten, lampjes, batterijen en stroomdraadjes. Voor het onderzoek benodigde hulpmiddelen zoals loeps, stopwatches, centimeters en weegschalen, dienen op school aanwezig te zijn.

Wat betreft vaardigheden onderscheidt NOB drie hoofdaccenten: waarnemen en meten, experimenteren, en verwerken en concluderen. NOB heeft daar per bouw beschrijvingen van gegeven, met als resultaat een leerlijn voor de ontwikkeling van vaardigheden. Om een beeld te geven om welke activiteiten het kan gaan volgen hier enkele voorbeelden uit de kleuterbouw en de bovenbouw (de Vaan & Marell, 1999).

Zo gaat het bij kleuters bij het waarnemen om het vaststellen van overeenkomsten en verschillen (figuur 8) en om veranderingen, terwijl het in de bovenbouw bij waarnemen gaat om het classificeren op verschillende niveaus.

Bij meten gaat het bij kleuters om directe vergelijkingen, waarbij in plaats van de internationaal afgesproken meeteenheden eigen meeteenheden worden gebruikt, bijvoorbeeld: dit blad is 5 paperclips lang. In de bovenbouw worden deze internationale meeteenheden wel gebruikt met de benodigde hulpmiddelen (weegschaal, stopwatch, centimeter). Het experimenteren heeft bij kleuters een vrij karakter. Uiteindelijk mondt het experimenteren in de bovenbouw uit in het opzetten en uitvoeren van een doelgericht onderzoek (figuur 9 en 10).

Kleuters doen verslag van hun ervaringen of resultaten door iets voor te doen of iets te vertellen. Dat kan tegen een groepsgenootje, een leraar of in een klassengesprek zijn. In de bovenbouw zullen leerlingen hun resultaten bijvoorbeeld in grafieken verwerken en conclusies trekken. Zij kunnen de resultaten en conclusies (digitaal) verwerken in een (groeps-)verslag. Na afloop kunnen ze voor de andere leerlingen in de groep een groepspresentatie geven over hun onderzoek.

Er kunnen diverse organisatievormen worden gebruikt groep bij natuur(kunde)onderwijs. Enkele voorbeelden zijn de observatiekring en het werken in groepjes. Er kunnen in de klas ook ontdekdozen zijn waarmee leerlingen individueel of in tweetallen aan de slag gaan. De ontdekdozen kunnen deel uitmaken van een ontdekhoek die als vast onderdeel in de klas aanwezig is die na verloop van tijd wat betreft thema gewijzigd wordt. Er kunnen ontdekpaden worden uitgezet, in het klaslokaal of de school, of buiten op het schoolplein of op een specifieke lokatie. Uitgebreide didactische aanwijzingen staan beschreven in Praktische didactiek voor natuuronderwijs (Boersma, 2003).

Deze aanpak bij natuuronderwijs heeft geleid tot het bekende ‘vijf stappen plan’ bij het ontdekkend of onderzoekend leren. Daarin kunnen de volgende vijf stappen worden onderscheiden. Allereerst is er de ontmoeting met het te onderzoeken of het ontdekte materiaal. Deze fase wordt gevolgd door een verkenningsfase, waarbij het de bedoeling is dat leerlingen het materiaal nader bekijken, ontdekkingen doen aan en zich vragen gaan stellen over het materiaal. Om antwoord op de vragen te vinden gaan de leerlingen onderzoek opzetten en uitvoeren, waarna tenslotte de verwerking en verdieping door de leraar plaatsvinden.

Een goede begeleiding door de leraar is daarbij van groot belang. Hetgeen betekent dat de basisschoolleraar ook zelf bekend moet zijn met het concept en de praktijk van het ‘natuurwetenschappelijk’ onderzoeksmodel. Helaas is dat, gezien de (voor-)opleiding van leraren, doorgaans niet het geval. Daarnaast moet de leraar in staat zijn om ruimte te geven aan kinderen om met elkaar in een zekere mate van vrijheid te experimenteren, onderzoeken of problemen op te lossen. Ook dat stuit in de praktijk vaak op problemen waardoor de vrije exploratie niet goed tot zijn recht komt.

Deze aanpak bij natuuronderwijs sluit goed aan bij de ideeën van Van Geert. Hij zegt dat voor de ontwikkeling van kinderen de ecologisch psychologische benadering van belang is. Hij sluit aan bij de ideeën van 'situated cognition', waarbij ervan wordt uitgegaan dat kinderen leren in authentieke situaties en niet 'vanuit schoolboeken'. Leren over elektriciteit en magnetisme is (jonge) kinderen ervaringen laten opdoen door ze te laten werken of experimenteren met elektriciteit en magnetisme (zie nogmaals de voorbeelden van figuur 8, 9 en 10).

Er zijn de afgelopen jaren drie studies uitgevoerd onder leerlingen en leraren in het primair onderwijs waar natuurkunde deel van uit maakte. Het zijn twee nationale studies: de periodieke peilingen wereldoriëntatie van het Cito in 1990/1991 en 1995 (PPON, zie van Weerden, 1995; Wijnstra, 1999). In 2003 komen de resultaten van een derde periodieke peiling beschikbaar. Daarnaast is er in 1995 een internationale studie uitgevoerd, het TIMSS-onderzoek (Third International Mathematics en Science Study), waar Nederland aan deel nam (Martin et al, 1997). In 2003 vindt deze studie opnieuw plaats en zal Nederland wederom deelnemen. Beide studies hebben betrekking op de bovenbouw van het basisonderwijs. In Het PPON-onderzoek betreft het leerlingen uit groep 6, 7 en 8 uit het basisonderwijs. In het TIMSS-onderzoek gaat het om leerlingen uit groep 5 en 6. Hier zijn alleen de resultaten van kinderen uit groep 6 verwerkt.

Uit het PPON-onderzoek van 1990/1991 blijkt dat natuurkunde 19 minuten per week aan bod komt. Ter vergelijking: taalonderwijs heeft een omvang van 420 minuten, terwijl voor rekenen/wiskunde een omvang van 255 minuten en voor biologie 51 minuten wordt aangegeven. Slechts 3,5% van de scholen maakt gebruikt van nieuwe methoden voor natuuronderwijs. Daarin zijn ook enkele natuurkunde lessen opgenomen. 22% van de leraren geeft natuurkunde als zelfstandig vak. De meeste leraren noemen als doel van het vak natuurkunde voor basisschoolleerlingen het kweken van interesse voor het vak.

De prestaties van de leerlingen over de verschillende natuurkunde onderwerpen zijn matig. Van de ‘zwakke’ leerlingen presteert 30-47 % redelijk, terwijl van de ‘goede’ leerlingen slechts 15-36 % tot goede prestaties komt.

Het PPON-onderzoek in 1995 had een iets andere opzet. Uit de gegevens konden geen conclusies worden getrokken over de omvang van het natuurkundeonderwijs. Wel leek de totale omvang van wereldoriëntatie iets te zijn toegenomen. Ook maakte nu ruim 30% scholen gebruik van nieuwe methoden voor natuuronderwijs, die ook enkele lessen over natuurkunde bevatten. Het gebruik van concreet demonstratiemateriaal speelde op de scholen geen rol van betekenis. Het doen van onderzoekjes op het gebied van natuuronderwijs (dus biologie en natuurkunde) kwam slechts incidenteel voor. Als kinderen al onderzoekjes uitvoeren, dan hebben ze betrekking op weersverschijnselen en planten. Van de leraren geeft 14% zelf aan dat zij onvoldoende deskundigheid hebben, met name als het om natuuronderwijs gaat. Dat geeft aanleiding tot een volgend probleem, namelijk dat er meer tijd nodig is voor lesvoorbereiding.

Bijna de helft van de onderwerpen (over (zie tabel 1) fasen en veranderingen, energie, warmte en temperatuur, licht en geluid, elektriciteit magnetisme en kracht en beweging) is op driekwart van de scholen in groep 6, 7 en 8 aan de orde geweest. Aan kracht en beweging wordt relatief weinig aandacht besteed, terwijl energie en energieomzettingen op bijna 90% van de scholen wordt aangeboden.

Geen enkele opgave wordt door de (zeer) zwakke leerlingen goed gemaakt. Bij de meeste opgaven scoren ze matig. De betere leerlingen beheersen een deel van de onderwerpen goed, maar een flink aantal opgaven wordt ook door hen nog onvoldoende gemaakt.

Er blijkt bovendien een verschil te zijn tussen jongens en meisjes. Voor natuurkunde geldt dat jongens significant beter scoren dan meisjes.

In het TIMSS-onderzoek zijn de volgende vier natuurkunde onderwerpen getoetst: eigenschappen van materiaal, energie van fysische processen, kracht en beweging en fysische en chemische processen. De Nederlandse kinderen scoren vergelijkbaar met kinderen uit landen zoals Canada, Engeland, Japan, Korea, Noorwegen, Verenigde Staten en Australië. Bij een aantal onderwerpen (energie) scoorde Nederland beter dan deze landen, terwijl Nederlandse kinderen bij de onderwerpen licht en eigenschappen van materialen beduidend slechter scoorden. Overigens blijkt ook uit deze studie dat jongens bij natuurkunde significant beter scoorden dan meisjes. Nederland is daar niet uniek in. Dit geldt ook voor leerlingen in de VS, Korea, Japan en Australië, maar niet voor leerlingen in Engeland, Canada en Noorwegen.

Kinderen zijn ook gevraagd naar hun mening over ‘science’. Het blijkt dat van alle landen de Nederlandse kinderen het mist positief staan tegenover science. Slechts 33% van de jongen en 33% van de meisjes is positief over ‘science’. Van de leerlingen ontvangt 38% minder dan één uur science per week, terwijl 44% tussen de een en twee uur ontvangt. Naar de omvang van natuurkunde is niet expliciet gevraagd, maar omdat natuurkunde een onderdeel is van science mag worden aangenomen dat er voor natuurkunde beduidend minder dan een uur per week over blijft.

Geconcludeerd kan worden dat Nederlandse leerlingen voor natuurkunde internationaal gezien vergelijkbaar scoren met andere Westerse landen, ondanks de beperkte aandacht voor dit vakgebied in het primair onderwijs en negatieve houding van kinderen ten aanzien van natuurkunde.

Door de kerndoelen van het basisonderwijs te vergelijken met die van de basisvorming (1998) is nagegaan hoe het natuurkundeonderwijs van de basisschool aansluit bij het natuurkundeonderwijs in de basisvorming. Hieronder zijn per domein van de kerndoelen van de basisvorming enkele voorbeelden genoemd die terug te vinden zijn in de kerndoelen voor het basisonderwijs (figuur 11).

Uit het overzicht van figuur 11 blijkt dat in elk domein van de kerndoelen voor natuurkunde van de basisvorming een equivalent te vinden is in de kerndoelen van het basisonderwijs. Dat betekent dat er althans voor natuurkunde en op basis van deze leerplandocumenten een redelijke aansluiting zou moeten kunnen worden uitgewerkt tussen het onderwijs op de basisschool en dat in het voortgezet onderwijs. Gezien de resultaten van het PPON-onderzoeken lijkt onderzoek naar wat er daadwerkelijk aan natuurkundeonderwijs wordt gegeven op de basisschool gerechtvaardigd.

Op basis van het bovenstaande zijn de volgende conclusies getrokken.

• Natuurkunde hoort een plaats te hebben binnen het basisonderwijs
  

  Van geert heeft duidelijk gemaakt dat jonge kinderen een adequaat wereldbeeld dienen op te bouwen. gezien de technisch-natuurkundige wereld om hen heen dient ook in het onderwijs deze technisch-natuurkundige dimensie een belangrijk onderdeel van het curriculum uit te maken. De kerndoelen geven voldoende houvast om dit in de praktijk uit te voeren.

• In Nederland is in de kerndoelen steeds minder aandacht voor natuurkundige aspecten. In vergelijking met de Angelsaksische landen is het natuurkunde aanbod beperkt.
  

  De omgeving van kinderen is een technische omgeving, waarin natuurkundige principes een belangrijke rol spelen. Kinderen moeten om een adequaat wereldbeeld op te bouwen met de technisch-natuurkundige dimensie bekend raken. Daarom is het van belang dat er in het onderwijs tijd en ruimte komt om hiermee aan de slag te gaan. Taal- en rekenen/wiskunde-onderwijs kunnen gekoppeld worden aan natuur(kunde)- en techniekonderwijs. Als onderdeel van wereldoriëntatie zorgen natuur(kunde)- en techniekonderwijs voor taalgebruikssituaties (van Graft, 2002) en realistische situaties waarin ook gerekend kan worden.

  Gezien de vraag naar technici en studenten die kiezen voor techniek of exacte vakken is het ook belangrijk dat kinderen in de basisschool met natuurkunde in aanraking komen, om zich een beeld te vormen. Kinderen in Nederland blijken het minst (TIMSS) gemotiveerd te zijn voor science. Uit onderzoek onder kinderen in het basisonderwijs die met techniek in aanraking zijn geweest (bijvoorbeeld Technika 10) blijkt, dat zij positief denken over techniek als vervolgstudie. Waarom zou dat niet voor andere exacte vakken gelden?

• In de basisschoolpraktijk is minder aandacht voor natuurkunde dan voor biologie
  

  De tijdsbesteding van leraren aan de biologische component is beduidend meer dan van de natuurkundige component van natuuronderwijs. Waarschijnlijk heeft dat alles te maken met hetgeen leraren zelf constateren, nl. dat zij zich te weinig deskundig achten.

• In de uitwerking van de kerndoelen zijn voldoende mogelijkheden voor concrete activiteiten op het gebied van natuurkunde

  De uitwerkingen van de kerndoelen in lesactiviteiten bieden voldoende mogelijkheden voor de leraar om concreet met de leerlingen met de natuurkunde domeinen aan het werk te gaan. Leraren geven aan dat zij daarbij problemen ondervinden omdat leerlingen niet gemotiveerd genoeg zouden zijn. Een ander probleem is dat niet altijd voldoende materialen op school aanwezig zijn. Ook het vermogen van leraren om leerlingen vrij te laten onderzoeken en ontdekken, waarbij onverwachte vragen kunnen opdoemen vinden leraren moeilijk. Tenslotte schiet de opleiding van leraren tekort als het gaat om onderzoeksmatig werken.

• Ondanks beperkte aandacht en negatieve houding van kinderen t.a.v. natuurkunde scoort Nederland internationaal gezien vergelijkbaar met andere Westerse landen

  Kinderen leren kennelijk voldoende over natuurkundige aspecten, maar waarschijnlijk niet in het reguliere onderwijs, maar thuis of elders. Als kinderen in Nederland structureel en op een adequate manier natuurkundeonderwijs aangeboden zouden krijgen op de basisschool dan mag de verwachting worden uitgesproken dat Nederland internationaal gezien beter zal gaan presteren. Ook mag verwacht worden dat kinderen positievere houding krijgen ten aanzien van natuurkunde.

• Natuurkunde in het basisonderwijs kan een voorbereidende functie hebben voor natuurkunde in de basisvorming

  Zoals in het laatste paragraaf is aangetoond sluit de inhoud van natuurkunde in het basisonderwijs goed aan bij de inhoud van natuurkunde in de basisvorming hetgeen kan leiden tot de uitwerking van een redelijke aansluiting tussen het onderwijs op de basisschool en dat in het voortgezet onderwijs.

Bovenstaande conclusies leiden tot de volgende slotopmerkingen. Het is noodzakelijk dat natuur(kunde)onderwijs een plaats krijgt binnen het basisonderwijs. Daarvoor zijn door Van Geert twee redenen aangegeven. De ene reden is dat kinderen zich de technisch-natuurkundige wereld waarin zij opgroeien zich op een adequate eigen moeten maken. Daar is natuurkundeonderwijs voor nodig. De andere reden is dat jonge kinderen vanuit zichzelf onderzoeker zijn. Beide gaan goed samen. Ook moeten kinderen de gelegenheid krijgen om kennis te nemen van natuur(kunde) en techniekonderwijs, waardoor zij een positieve houding ontwikkelen ten opzichte van dit vakgebieden, hetgeen in een aantal situaties zal leiden tot een bewuste keuze voor een vervolgopleiding in deze richting.

Voor de status van het natuurkundeonderwijs in het basisonderwijs is het van belang om de aansluiting tussen basisonderwijs en basisvorming verder uit te werken. Dat daar voldoende mogelijkheden voor zijn is hierboven aangetoond.

Helaas blijkt dat leraren en basisscholen zijn niet geëquipeerd voor het uitvoeren van adequaat natuur(kunde)onderwijs. Leraren geven zelf aan zich niet deskundig te voelen op het gebied van natuuronderwijs. Dit is goed te verklaren als we kijken naar de instroom van het type student naar de lerarenopleidingen voor primair onderwijs. Het zijn doorgaans vrouwelijke studenten zonder een exacte achtergrond, met een MBO of Havo-opleiding. Het percentage mannelijke studenten bedraagt zo'n 10%; VWO-studenten zijn in de minderheid. Verder is er op de lerarenopleiding zeer beperkt aandacht voor natuur(kunde)- en techniekonderwijs. De verschillen per opleiding zijn groot, maar het gaat om enkele modules (dat wil zeggen 2-3 x 40 uur) gedurende de opleiding van 4 jaar. Bedenk daarbij dat natuurkunde daar slechts een klein onderdeel van is!

Om natuurkunde goed tot zijn recht te laten komen in het basisonderwijs is het van belang dat de lerarenopleidingen serieus aandacht gaan schenken aan natuur(kunde)- en techniekonderwijs. De huidige leraren basisonderwijs zouden zich moeten nascholen, zowel inhoudelijk als met betrekking tot vakdidactische aspecten. Ook moeten de materialen en hulpmiddelen die kinderen en leraren nodig hebben bij het doen van proefjes gemakkelijk beschikbaar zijn. Het aangaan van relaties met scholen voor voortgezet onderwijs op het gebied van natuurkunde onderwijs kan hierbij als katalysator werken.

Overigens is het te hopen dat het advies van de Commissie Kerndoelen Basisonderwijs uit 2002 wat betreft de tijd die in het kerndeel besteed mag gaan worden aan het domein 'Oriëntatie op natuur en techniek' wordt overgenomen door de nieuwe minister van onderwijs. Echter, inhoudelijk verdienen de kerndoelen aanscherping.

Misschien is bovenstaande alleen mogelijk als de inspectie bij de kwaliteitsbeoordeling van een school ook natuuronderwijs, inclusief het natuurkundeonderwijs, daarin betrekt.

Tenslotte: om bovenstaande te realiseren vraagt niet alleen tijd, maar ook bemoeienis en actieve bijdragen van verenigingen die de belangen van het vak natuurkunde en natuurkundeleraren behartigen, zoals de VVN en de NVON.