Het onderzoek dat in dit proefschrift wordt beschreven gaat over de ontwikkeling van praktijkkennis van ervaren natuurkunde- scheikunde- en biologiedocenten in de context van de invoering van het vak Algemene Natuurwetenschappen (ANW) in de Tweede Fase van het voortgezet onderwijs (SLO, 1996). In tegenstelling tot andere natuurwetenschappelijke vakken is ANW verplicht voor alle bovenbouwleerlingen van havo en vwo, ongeacht hun profielkeuze. ANW is onder andere ingevoerd om leerlingen inzicht te verschaffen in de manier waarop natuurwetenschappelijke kennis tot stand komt, en in de impact van die kennis op de maatschappij. Leerlingen reflecteren op de geldigheid en de gevolgen van natuurwetenschappelijke kennis, waarbij allerlei actuele onderwerpen de revue passeren zoals ‘genetische manipulatie’, ‘klonen’, ‘opwarming van de aarde’ en ‘expansie van het heelal’. Tegelijk met de invoering van de Tweede Fase is een pedagogisch-didactische vernieuwing (het Studiehuis) geïntroduceerd, gebaseerd op een constructivistische visie op leren en onderwijzen. In deze visie is de aandacht verschoven naar onderwijsmethodes waarbij de constructie van kennis en vaardigheden door leerlingen centraal staat, in tegenstelling tot methodes waarbij kennisoverdracht door de docent plaatsvindt (Vermunt & Verloop, 1999).
Het is bekend dat veel onderwijsvernieuwingen in de praktijk anders uitgevoerd worden dan vooraf door onderzoekers en ontwikkelaars is bedacht (Duffee & Aikenhead, 1992). In het verleden heeft deze constatering wel geleid tot verwijten aan het adres van docenten, omdat zij een vernieuwing niet op de juiste wijze zouden implementeren. Tegenwoordig wordt erkend dat docenten zich bij de uitvoering van onderwijs(vernieuwingen) laten leiden door hun kennis en opvattingen over leren, onderwijzen, leerlingen en vakinhoud (Verloop, 1992). De kennis (en opvattingen) van docenten die hun handelen in de praktijk stuurt, wordt praktijkkennis genoemd. Om te weten te komen op welke wijze de praktijkkennis van docenten een rol speelt bij de implementatie van een nieuw vak of een nieuw curriculum is onderzoek naar de inhoud en ontwikkeling van die kennis nodig (Tobin & McRobbie, 1996). Het is echter niet eenvoudig om de kennis van docenten te inventariseren want die kennis is grotendeels onbewust en laat zich niet gemakkelijk expliciteren.
Het doel van deze studie is een bijdrage te leveren aan de instrumentatie en de theorievorming met betrekking tot de ontwikkeling van praktijkkennis van docenten in de context van onderwijsvernieuwing, meer specifiek tijdens de implementatie van het vak Algemene Natuurwetenschappen. De uitkomst van dit onderzoek moet kennis opleveren waarmee curriculumontwikkelaars en onderwijsvernieuwers in de toekomst rekening kunnen houden bij de ontwikkeling en implementatie van innovaties in het onderwijs. De centrale onderzoeksvraag in deze studie is: “Op welke wijzen ontwikkelen ervaren bètadocenten hun praktijkkennis in de context van de implementatie van het vak ANW?”
Uitvoering en resultaten van het onderzoek
Het onderzoek gaat uit van een situatieve en constructivistische visie op kennen en leren. In deze visie construeren docenten kennis tijdens het uitvoeren van individuele en gezamenlijke activiteiten in de context van hun dagelijks werk (in en buiten school). Andersom beïnvloedt deze kennis weer het alledaags handelen in de praktijk. De kennisontwikkeling van docenten wordt in deze studie onderzocht vanuit het perspectief van de docenten zelf, en daarmee kan dit onderzoek vergeleken worden met kwalitatief en interpretatief onderwijsonderzoek, dat gebruik maakt van persoonlijk materiaal van docenten (en leerlingen), zoals gesproken en geschreven verhalen (‘narratives’) en dagboeknotities.
Deze studie kan gekarakteriseerd worden als een longitudinaal, beschrijvend onderzoek.
Vanwege het veelzijdige karakter van de praktijkkennis van docenten (namelijk kennis met betrekking tot leren, onderwijzen, leerlingen, vakinhoud, enzovoort), ontwikkelden we verschillende instrumenten met betrekking tot specifieke, goed omschreven kennisdomeinen van de docenten. Een aantal van de ontwikkelde instrumenten (interviews, metaforen, vragenlijsten, repertory grid techniek, en story-line methodologie) werden diverse malen, op verschillende tijdstippen, in vier deelstudies, afgenomen onder de negen deelnemers aan de studie. Analyse van de data was gericht op het vinden van gemeenschappelijke patronen in de kennis van individuele docenten. De participanten zijn geworven onder de gebruikers van één specifieke ANW onderwijsmethode, namelijk de methode ANtWoord. De negen ANW docenten deden vrijwillig mee aan het onderzoek.
In hoofdstuk 2 (Studie 1) wordt de inhoud van en samenhang tussen drie kennisdomeinen onderzocht, aan het begin van de implementatie van ANW, in het jaar 2002: (1) algemene visie op leren en onderwijzen (algemeen pedagogische kennis); (2) kennis over het leren, onderwijzen, en toetsen van een specifiek onderwerp uit het ANW curriculum, namelijk ‘Modellen van Zonnestelsel en Heelal’ (pedagogical content knowledge; zie Shulman, 1987, 1988); en (3) algemene kennis en opvattingen van docenten over modellen in de natuurwetenschap. In deze studie gebruiken we een semi-gestructureerd interview, metaforen over leren en onderwijzen vanuit verschillende theoretische perspectieven, en een vragenlijst over de aard en rol van modellen in de natuurwetenschap. Het resultaat van de analyses levert twee typen praktijkkennis op: Type A en Type B.
In beide typen vinden we een relatie tussen de algemeen pedagogische opvattingen van de docenten en hun kennis met betrekking tot het leren, onderwijzen en toetsen van ‘Modellen van Zonnestelsel en Heelal’. Meer specifiek: een docentgerichte visie op leren en onderwijzen staat in relatie tot kennis van docenten over het leren, onderwijzen en toetsen van de inhoud van verschillende modellen van zonnestelsel en heelal (Type A). Een leerlinggerichte visie op leren en onderwijzen is gerelateerd aan kennis over het leren, onderwijzen en toetsen van de inhoud van modellen, het vervaardigen van modellen en reflectie op de aard van natuurwetenschappelijke modellen (Type B). In beide typen praktijkkennis zijn de opvattingen van docenten over
modellen in de natuurwetenschap niet erg uitgesproken en is dit kennisdomein niet onderscheidend tussen de docenten.
Hoofdstuk 3 (Studie 2) beschrijft het onderzoek naar de ontwikkeling van persoonlijke kennis van docenten met betrekking tot het onderwijzen van ‘modellen’ in het vak Algemene Natuurwetenschappen. Vanwege de aandacht voor het ontstaan van natuurwetenschappelijke kennis, spelen modellen, het zelf door leerlingen vervaardigen van modellen, en reflectie op de aard van natuurwetenschappelijke modellen een grote rol in het ANW-programma. In deze studie maken we gebruik van de repertory-grid techniek (Kelly, 1955). Een vergelijking en interpretatie van de persoonlijke kennis van de docenten over onderwijsactiviteiten met betrekking tot modellen bij ANW in de jaren 2002 en 2004, levert drie typen kennis op: Type 1, 2 en 3. In Type 1 wordt het leren van de vakinhoud van ANW gecombineerd met reflectie op de aard en de rol van modellen in de natuurwetenschappen. Deze activiteiten worden abstract gevonden, vooral gericht op het verwerven van kennis en inzicht, en meer geschikt voor oudere leerlingen (17/18 jaar) en vwo-leerlingen. Type 2 combineert het zelf door leerlingen vervaardigen van modellen met het leren van de vakinhoud van ANW. Deze activiteiten worden opgevat als concreet en motiverend, met name voor jongere leerlingen (15/16 jaar) en havo-leerlingen. Type 3 verbindt het leren van de vakinhoud met het zelf vervaardigen van modellen (voor jongere leerlingen en havo-leerlingen), en reflectie op de eigenschappen van natuurwetenschappelijke modellen (voor oudere leerlingen en vwo-leerlingen). Voor de meeste docenten geldt dat hun oorspronkelijke kennis en opvattingen in 2004 meer uitgesproken zijn dan in 2002, en dat de doceeractiviteiten behorend bij het kennis Type dat zij vertegenwoordigen beter verlopen, en zelfs min of meer standaard geworden zijn.
Er zijn aanwijzingen dat de ontwikkeling van de persoonlijke kennis over het onderwijzen van modellen bij het vak Algemene Natuurwetenschappen gerelateerd is aan de kennis en/of het gebrek aan kennis van de docenten over het ontwikkelen van modellen, of over de aard en de rol van modellen in de natuurwetenschap. Ook lijkt er een relatie te zijn tussen het type persoonlijke kennis van de docent en de leeftijd en achtergrond van zijn leerlingen. De analyses laten zien dat Type 1 in het algemeen samengaat met beperkte kennis over modelleren (het vervaardigen van modellen) en voldoende kennis over de aard van modellen. Dit kennis Type komt vooral voor bij de docenten met oudere leerlingen en/of vwo-leerlingen. In Type 2 wordt een min of meer adequate kennis met betrekking tot modelleren gecombineerd met een relatief tekort aan kennis over de aard van natuurwetenschappelijke modellen. Dit kennis Type wordt met name aangetroffen bij de docenten met jongere en/of havo-leerlingen. Type 3 blijkt samen te gaan met voldoende kennis over modellen en modelleren, en komt voornamelijk voor bij die docenten die lesgeven aan leerlingen van verschillende leeftijden en met diverse achtergronden.
In hoofdstuk 4 (Studie 3) verlegt het onderzoek zich van de inhoud en de ontwikkeling van de kennis van docenten naar de leeractiviteiten van docenten in de eerste jaren na de introductie van het vak Algemene Natuurwetenschappen. Met
behulp van de Story-line methodologie (Gergen, 1988) is de docenten gevraagd naar (1) activiteiten die zij ondernomen hebben die, in hun ogen, belangrijk geweest zijn voor de ontwikkeling van hun bekwaamheid als ANW docent; (2) het verloop van deze ontwikkeling in de tijd, vanuit hun perspectief; (3) de verandering in bekwaamheid zowel in relevante vakinhoudelijke kennis als in passende werkvormen, zoals zij die zelf ervaren. Analyse van de ‘stories’ van de docenten, leidt tot de constructie van twee typen leren: In Type I is vooral individueel geleerd (door ervaringen op te doen); de bekwaamheid bij de invoering van ANW wordt in het algemeen als onvoldoende geïnterpreteerd; de ontwikkeling van die bekwaamheid was ingrijpend, en had vooral betrekking op contextrijke vakinhoud en concrete werkvormen. In Type II is zowel individueel als collaboratief geleerd (door communicatie en samenwerking in en buiten de school); de bekwaamheid bij de start wordt over het algemeen voldoende gevonden; de ontwikkeling verliep geleidelijk en bestond vooral uit het aanpassen en verbeteren van werkvormen waarbij actualiteit, samenwerking en discussie tussen leerlingen centraal staan.
Hoofdstuk 5 (Studie 4) beschrijft de ontwikkeling van één van de domeinen van de praktijkkennis van de docenten, namelijk de pedagogical content knowledge (PCK), met betrekking tot een specifiek onderwerp uit het ANW programma, ‘Modellen van Zonnestelsel en Heelal’. Uit de resultaten van een semi-gestructureerd interview gehouden in het jaar 2002 worden twee typen van bovengenoemde kennis geïdentificeerd, Type A en Type B, die inhoudelijk verschillend zijn (zie Studie 1). De analyses van 2003 en 2004 tonen aan dat de docenten bij de ontwikkeling van hun kennis niet van Type (A of B) zijn gewisseld. De manier waarop de docenten hun kennis hebben ontwikkeld blijkt kwalitatief verschillend te zijn. Hierdoor is in Type A vooral de kennis over het onderwijzen van ´Modellen van Zonnestelsel en Heelal´ gegroeid, terwijl in Type B de kennis over onderwijzen, de kennis over leren en de kennis over toetsen van dit onderwerp in gelijke mate is ontwikkeld.
Er zijn aanwijzingen dat de inhoud van de pedagogical content knowledge, en de manier waarop docenten dit domein van de praktijkkennis hebben ontwikkeld, gerelateerd zijn aan hun algemeen pedagogische opvattingen, epistemologische opvattingen over modellen, en inhoudelijke kennis over het zonnestelsel en heelal. Zo blijkt uit de resultaten dat in Type A docentgestuurde werkvormen gecombineerd zijn met een visie waarin natuurwetenschappelijke modellen vooral gezien worden als vereenvoudigde reproducties van de werkelijkheid die bedoeld zijn om verschijnselen te kunnen beschrijven en verklaren, en met vakinhoudelijke kennis die vooral toegespitst is op het heliocentrisch model voor het zonnestelsel. In Type B blijkt het gebruik van meer leerlinggestuurde werkvormen verbonden te zijn met een visie op natuurwetenschappelijke modellen als constructies van de werkelijkheid die bedoeld zijn om verschijnselen te kunnen onderzoeken en/of te voorspellen, en met kennis over zowel historische als hedendaagse modellen van zonnestelsel en heelal.
Conclusie en implicaties van het onderzoek
In de vier bovengenoemde studies zijn de resultaten van iedere docent vergeleken met de kenmerken van de geïdentificeerde typen kennis, kennisontwikkeling, of leren. Op grond van deze vergelijking zijn de docenten in de verschillende typen ondergebracht. Om de centrale onderzoeksvraag te kunnen beantwoorden, zijn in hoofdstuk 6 de resultaten uit de studies met elkaar in verband gebracht. Daarbij blijkt dat de docenten in twee groepen in te delen zijn. Uit de beschrijving van de groepen blijkt dat leeftijd noch vakachtergrond van de docenten indicatief zijn voor de inhoud en de ontwikkeling van hun kennis tijdens de implementatie van het vak Algemene Natuurwetenschappen. Als antwoord op de centrale onderzoeksvraag wordt hier beredeneerd dat de kennisontwikkeling van de docenten in de studie is beïnvloed door hun oorspronkelijke kennis en opvattingen (o.a. relevante vakinhoudelijke kennis, pedagogische opvattingen; zie Studies 1, 2, 3 en 4), persoonlijke factoren (o.a. manier van leren; zie Studie 3), en contextuele factoren (o.a. collega’s, schoolorganisatie; zie Studies 2, en 3). Deze conclusie komt overeen met theoretische modellen over de kennisontwikkeling van (science) docenten die ontworpen zijn door Magnusson, Krajcik en Borko (1999), en Grossman (1990).
Docenten lijken op grond van hun kennis en opvattingen, persoonlijke en contextuele factoren, een eigen invulling en aanpak van het vak ANW te hebben ontwikkeld. Het lijkt daarom raadzaam (vergelijk Clark & Peterson, 1986; van der Berg & Vandenberghe, 1995) bij toekomstige vernieuwingen in het bètaonderwijs, net als bij ANW, flexibiliteit in het programma in te bouwen zodat docenten de vernieuwing uit kunnen voeren op een manier die hen past, rekening houdend met kenmerken van hun school. Een dergelijke opzet sluit aan bij de opvatting van het Ministerie van Onderwijs (2003), dat vernieuwingen tussen 2007 en 2010 meer autonomie moeten opleveren voor docenten en scholen.
Een beperkende factor in de studie is dat alleen de perspectieven van de docenten zijn onderzocht. Een andere beperking is dat vanwege het zeer arbeidsintensieve karakter van de instrumenten slechts een klein aantal participanten onderzocht kon worden. De resultaten van de studie hebben inzicht opgeleverd in de kennisontwikkeling van natuurkunde-, scheikunde-, en biologiedocenten in de context van de invoering van het vak Algemene Natuurwetenschappen.
De in de studie ontwikkelde instrumenten zijn nuttig gebleken bij het laten expliciteren van kennis en opvattingen door docenten. Met name metaforen over leren en onderwijzen, de rep-grid techniek en de story-line methodologie kunnen ook gebruikt worden als reflectie instrument bij de professionalisering van docenten (in opleiding).
Referenties:
Clark, C., & Peterson, P. (1986). Teachers’ thought processes. In M.C. Wittrock (Ed.), Handbook of research on teaching (pp. 255-296). New York: Macmillan
Duffee, L., & Aikenhead, G. (1992). Curriculum change, student evaluation, and teacher practical knowledge. Science Education, 76, 493-506.
Gergen, M.M. (1988). Narrative structures in social explanation. In C. Antaki (Ed.), Analysing social explanation (pp. 94-112). London: Sage, Hargreaves.
Grossman, P.L. (1990). The making of a teacher: Teacher knowledge and teacher education. New York, London: Teachers College Press.
Kelly, G.A. (1955). The psychology of personal constructs, Vols. 1&2. New York: W.W. Norton and Co. Inc. [Republished (1999) London: Routledge.]
Magnusson, S., Krajcik, J., & Borko, H. (1999). Nature, sources and development of pedagogical content knowledge. In J. Gess-Newsome, & N.G. Lederman. (Eds.), Examining pedagogical content knowledge (pp. 95-132). Dordrecht, the Netherlands: Kluwer Academic Publishers.
Ministerie van Onderwijs (2003). Ruimte laten en keuzes bieden in de tweede fase van havo en vwo. Den Haag, the Netherlands: Ministry of Education.
Shulman, L.S. (1986). Those who understand: Knowledge growth in teaching. Educational Re-searcher, 15, 4-14.
Shulman, L.S. (1987). Knowledge and teaching: Foundations of the new reform. Harvard Educational review, 57, 1-22.
SLO Voorlichtingsbrochure havo/vwo Algemene Natuurwetenschappen [Information brochure on Public Understanding of Science] (1996). Enschede, the Netherlands: SLO Stichting Leerplan. Tobin, K., & McRobbie, C.J. (1996). Cultural myths and constraints to the enacted science
curriculum. Science Education, 80, 223-241.
Van der Berg, R., & Vanden berghe, R. (1995). Wegen van betrokkenheid: Reflecties op onderwijsvernieuwing. Tilburg, the Netherlands: Zwijssen.
Verloop, N. (1992). Praktijkkennis van docenten: een blinde vlek van de onderwijskunde. [Craft knowledge of teachers: A blind spot in educational research]. Pedagogische Studiën, 69, 410-423.
Vermunt, J.D, & Verloop, N. (1999). Congruence and friction between learning and teaching. Learning and Instruction, 9, 257-280.