In de wereld van wetenschap en techniek is het niet moeilijk om kinderen met een verschijnsel te confronteren dat ze niet begrijpen. Dit nodigt uit om een verklaring te geven. Als kinderen hierover een vraag hebben, willen ze antwoord. Je kunt kinderen het goede antwoord natuurlijk vertellen als jij dat weet. Dan weten de kinderen het ook en kunnen ze het reproduceren, maar net als in de vorige paragraaf geldt dat er te veel vragen en antwoorden zijn om uit je hoofd te leren. Je kunt kinderen beter op een algemene manier leren hoe door met redeneren van een vraag naar een antwoord te komen. Wat zijn de kenmerken van dit redeneren en de uitspraken die kinderen doen wanneer ze iets willen verklaren?
Een eerste aspect van talent voor wetenschappelijk redeneren is de manier waarop kinderen exploreren. Wetenschap en techniek is ‘empirisch’: ervaring is de belangrijkste bron van kennis (Daston & Galliston, 2007). Die ervaring moet je proefondervindelijk, door empirisch onderzoek, opdoen en op basis daarvan kun je proberen iets te verklaren. Empirisch onderzoek gaat een stuk verder dan de onbewuste zintuiglijke omgang die alle kinderen en mensen met de materiële werkelijkheid hebben. Dit soort exploreren leidt tot een intuïtief verstaan van de wereld:
je kunt leren lopen zonder te begrijpen hoe het zit met zwaartekracht, zwaartepunt en evenwicht. Wetenschappelijk kwam dan de andere toestellen (waarvan de meeste aan
ballonnen hingen) waardoor hij besloot om er een parachute van stof aan vast te maken. Een meisje komt tot de slotsom dat ze het met ander materiaal moet proberen: ‘Hij blijft niet lang in de lucht, hij heeft een slechte vorm. Ik neem iets anders dan karton, want hij is te zwaar.’ Wanneer uiteindelijk aan het eind van de derde workshop de echte test plaatsvindt met de officiële tijdregistratie, zijn er drie winnaars .Volgens sommige kinderen was hun eigen ontwerp zeker beter geworden als ze meer tijd hadden gehad. Of het zweeftoestel nu goed of minder goed bleek te blijven zweven: iedereen heeft zich vol trots op de foto laten zetten met zijn eigen ontwerp.
Vervolg
kan het ook toepassen op de vele verschijnselen die we niet intuïtief verstaan, zoals waarom ijs blijft drijven in plaats van te zinken, of wat een regenboog is.
Sommige kinderen missen de empirische instelling. Ze geven zomaar, ‘ad hoc’, een verklaring zonder te exploreren, nader onderzoek te doen of systematisch te observeren. Ze zeggen maar wat, in de hoop het te raden. Ze filosoferen als het ware met de handen op de rug.
Andere kinderen gaan eerst goed kijken en beschrijven het verschijnsel. Ze experimenteren om te zien wat er gebeurt. Ver-klaren en beschrijven zijn nog niet zo gescheiden. Als je ze vraagt een verklaring te geven, zeggen ze vooral wat ze doen en zien.
Weer andere kinderen proberen bepaalde waarnemingen en ervaringen in te passen in een idee voor een verklaring.
Je zou kunnen zeggen dat ze een theorie hebben. Als ze gaan exploreren, gebruiken ze die ideeën om bepaalde verwachtingen uit te spreken en die te onderzoeken (Tytler & Peterson, 2003).
Een tweede aspect is het niveau waarop kinderen hun waarnemingen en gegevens verwerken. Wanneer ze iets hebben onderzocht, laten sommige kinderen het bij beschrijven van hun waarnemingen. “De robot rijdt rond. De robot botst niet tegen de muren.”. Andere kinderen proberen actief relaties te leggen en patronen te herkennen in wat ze hebben waargenomen. Je hoort dan redeneringen van het type ‘als ... dan ....’: “Elke keer als de robot dicht bij een muur is, draait hij om”.
Nog een stapje verder gaan kinderen die redeneren over oorzaken van de verschijnselen en waarnemingen. Dan hoor je woorden zoals ‘omdat’: “De robot botst niet tegen de muur omdat de sensor de muur ziet”.
Voor verklaren heb je alle drie de niveaus nodig. Talent voor goed waarnemen, talent om de samenhang te zien tussen verschillende fenomenen en talent om een onderliggend principe te zien. Hierin zien we goed dat talent multiplicatief en multidimensioneel is
Een derde aspect is hoe kinderen omgaan met ervaringen en waarnemingen die niet kloppen met hun verwachtingen.
Sommige kinderen negeren onverwachte gebeurtenissen totaal, omdat ze zich concentreren op waarnemingen die hun verwachtingen juist bevestigen. Ze zien die ene zwaluw die, helaas, volgens het spreekwoord nog geen zomer maakt.
Ze kunnen de waarnemingen ook ontkennen, omdat erkennen ervan teveel een conflict in hun hoofd oplevert: “Dat kan niet”.
Punt. Een mooiere manier van ontkennen is om situationele, desnoods bovennatuurlijke verklaringen te opperen: “Sinterklaas kan wél door de schoorsteen”. Hoe Sinterklaas dat precies doet is intrigerend, maar ga je niet verder exploreren, dat hoort niet bij het scenario.
Het is natuurlijk altijd moeilijk om dingen die je niet begrijpt te verklaren. Veel verschijnselen en apparaten zijn een ‘black box’, waarvan je niet weet hoe het eigenlijk werkt. Veel mensen en zeker kinderen, gebruiken onbewust de zogenaamde ‘kabouter-verklaring’: ergens in het apparaat zit een klein mensje dat er voor zorgt dat het werkt. In de motor van een auto zit iets of iemand
Een fossiel onderzoeken
Verschillen benoemen
die de wielen ronddraait; in een robot zit iets of iemand met ogen die de muur ziet en bijstuurt, et cetera. Je moet de black box open durven maken om echt verder te komen met je verklaringen.
Kinderen kunnen ook erkennen dat de waarneming onverwacht en gek is. De zware ijzeren boot zinkt niet, en dat brengt in eerste instantie verwarring met zich mee. In een volgend stadium kunnen ze proberen de bestaande theorie een beetje aan te passen: “IJzer zinkt wel maar niet als je er een boot van maakt, want boten kunnen niet zinken”. Nog iets meer talent tonen kinderen die bereid zijn een nieuw soort verklaring te ontwikkelen. “Als er veel lucht in zit, dan is het lichter en blijft het toch drijven”.
Kinderen zijn hierin niet echt anders dan volwassenen. In december 2011 was het groot nieuws dat onderzoekers elementaire deeltjes hadden gemeten met een snelheid groter dan het licht. Verwarring alom. “Kan niet, want het past niet in de theorie”, zeiden de meeste wetenschappers. “Dat
moet een meetfout zijn”. En dat bleek later ook het geval te zijn.
Nog een aspect is hoe kinderen reageren op verklaringen die andere kinderen aandragen. Ze kunnen deze andere verklaring negeren of zonder reden verwerpen. Ze kunnen de andere ver-klaring accepteren, maar zonder er zelf iets mee te doen. En ze kunnen zich uitgedaagd voelen de verklaringen te vergelijken en nader te onderzoeken welke de beste is.
Globaal kun je het talent voor verklaren van kinderen onderbrengen in drie niveaus.
In het eerste niveau (grondniveau of fenomenen niveau) redeneren kinderen nog niet empirisch. Ze geven ad hoc verklaringen en zijn er niet op gericht waarnemingen met elkaar of met een theorie in verband te brengen. Hier past geduld, want wanneer je deze kinderen teveel onder druk zet om ‘echt’ te gaan verklaren, raken ze misschien in verwarring en haken ze misschien daardoor af.
Je moet echt iets willen begrijpen en je daar bewust van zijn om een stap verder te komen met redeneren.
In het tweede niveau (beschrijvend of relationeel niveau) zijn kinderen op zoek naar patronen en relaties tussen wat ze ervaren en waarnemen. Ze zien en verklaren vooral en proberen dat zo goed mogelijk te beschrijven. Ze zijn vooral gericht op waarnemingen die hun verwachtingen bevestigen. Deze kinderen kun je uitdagen door ze te wijzen op kenmerken of aspecten waar ze nog geen oog voor hebben of hebben gehad en ze vragen daar eens over na te denken.
In het derde niveau (theoretisch of conceptueel niveau) redeneren kinderen vanuit verwachtingen en theorieën. Waarnemingen doen ze ook om te kunnen kiezen tussen verschillende ver -klaringen. Deze kinderen kun je uitdagen door ze te wijzen op dingen die afwijken van hun denkbeelden.
Twee leerlingen onderzochten de volgende vraag: Wat gebeurt er als iets snels of iets langzaams langs een magneet gaat?
Ze hadden de volgende hypothese: een snel balletje gaat langs de magneet en een lang-zaam balletje gaat naar de magneet toe.
Het materiaal dat ze hebben gebruikt was:
een magneet, papier, metalen balletjes, een plank en een liniaal.
Ze legden een papier op een plank en hiel-den een liniaal langs de magneet. De bal-letjes rolden er langs en ze keken wat er gebeurde.
Ze kwamen tot de volgende uitkomsten, die ze wetten noemden:
wet 1: “Als het langzaam gaat, maakt het een scherpe bocht en snel niet zo’n scherpe bocht.”
Wet 2: “Als je snel en dichtbij de magneet gaat, gaat het alsnog tegen de magneet.”