Qualitative modelling as systems thinking
enhancer
MATTY OUWEHAND-HULS
Student number: 11241152
University of Amsterdam Faculty of Science
Thesis Master Information Studies: Business Information Systems
Final version: July 10
th, 2017
Supervisor: Bert Bredeweg
Examiner: Toon Abcouwer
Abstract. Systems thinking belongs to the set of skills known as 21st century skills. Qualitative
modelling is a method to train systems thinking skills. In this evaluation study skill acquisition is researched during lessons in which learners construct models of ecosystems. The transfer of systems thinking skills across domains is measured as well. The results suggest that qualitative modelling leads to better systems thinking skills. Transfer of this skill is found to be higher in the experiment group, compared to the control group. Both groups acquired substantial domain knowledge. Further research should be focused on extending the curricula and examine the gains of using qualitative modelling for a longer period.
Keywords. Systems thinking, dynamic systems, qualitative modelling,
2
Introduction
The contemporary society requires education on new skills and competencies
(Ananiadou & Claro, 2009). These skills are often labelled as ‘the 21
stcentury skills’.
Systems thinking is part of this group of skills. The popularity of systems thinking, is
growing in many scientific fields. One of the shared motivations is the need to change
the way of thinking. Because, as some argue, a different (systems thinking) perspective
on problems could lead to better solutions for difficult problems (Cabrera, Colosi, &
Lobdell, 2008).
The training of systems thinking skills is promising, but the evidence of actual skill
acquisition and transfer of this skill is scarce. One way of training on systems thinking
is by learning to construct models of systems. Qualitative models fit in particular, when
the goal is to gain conceptual understanding of a system (Bredeweg et al., 2013). As
learning to model requires extra investments (time, effort, budget), evidence for positive
results in actual classrooms are necessary to substantiate the decision to introduce
(qualitative) modelling in high school education. Furthermore, both modelling and
systems thinking are part of the current exam programs for biology VWO (subdomain
A7 and A14) in the Netherlands (Ministerie van Onderwijs, Cultuur en Wetenschap,
2016). Although the importance of these skills is acknowledged by the Dutch
government, there are signals that schools do not actually teach these skills.
The first question of this research is to find out if qualitative modelling has a positive
effect on the acquisition of systems thinking skills. Another question is whether there is
transfer of these skills across domains. The last question is about domain knowledge
acquisition; do students obtain domain knowledge while they construct models? The skill
learning is done in the subdomain ecosystems, which is part of the domain biology. The
transfer is measured in economy, after a lesson in which an economic system is discussed.
This paper starts with a short literature review on 21
stcentury skills, systems
thinking, modelling and previous research. Subsequently the methodology for this
evaluation study is described. The results and discussion follow after that. The paper
ends with the conclusion.
1. Literature review
1.1. 21
stCentury Skills
The 21
stcentury skills are named, pictured, summed, categorized and described in
different ways, although the core competences stay the same. Griffin, McGaw & Care
(2012) mentioned ten different 21
stCentury skills and grouped them as shown in Table
1.
3
Table 1. 21st Century skills (Griffin et al., 2012)Ways of Thinking
1. Creativity and innovation
2. Critical thinking, problem solving, decision making
3. Learning to learn, Metacognition
Ways of Working
4. Communication
5. Collaboration (teamwork)
Tools for Working
6. Information literacy
7. ICT literacy
Living in the World
8. Citizenship – local and global
9. Life and career
10. Personal and social responsibility – including cultural
awareness and competence
The skills mentioned above share all one important characteristic: they are not
domain-specific, what makes them domain independent. When it comes to relevance for
education, some argue that generic problem solving is most prominent discussing
cross-curricular skills (Demetriou et al., 2014). Systems thinking is seen as an important skill
that falls under the umbrella of skill 2: Critical thinking, problem solving, decision
making (Griffin et al., 2012).
1.2. Systems thinking
There are several definitions used to define systems thinking. One definition considers
systems thinking as an approach to generate knowledge and understand phenomena in
terms of cause and effect (Rakbamrung, Thepnuan, & Nujenjit, 2015). It is used to help
students to understand phenomena in terms of cause and effect by examining the linkages
and interactions between components as an array of interactions. White (1995) focusses
more on the holistic aspect of systems thinking because it deals with the wholes and not
with the parts, and it is useful in solving ill-structured problems. Cabrera, Colosi &
Lobdell (2008) emphasize that systems thinking is both complex and conceptual. They
suggest to understand and apply four conceptual patterns: Distinctions, Systems,
Relationships and Perspective (DSRP). Forrester (2009) claims that systems thinking is
different from system dynamics modelling. He describes systems thinking as ‘lecturing
about systems’, while system dynamics modelling is ‘learning by doing’.
Although the exact definitions differ, there is consensus that systems thinking
is an important higher order cognitive skill, one which is difficult to master (Hung, 2008).
One of the factors mentioned as an obstacle when it comes to systems thinking, is the
abstractness and imperceptibility of inter-causal relationships (Hung, 2008). Modelling
a system and its behavior can be a way to overcome this obstacle and come to a greater
conceptual understanding. As Hung (2008) states, the possibility to simulate the
behaviour of a system gives a greater understanding of the underlying mechanism.
In this research, the approach of Forrester (2009) is followed. Modelling is seen
as a distinctive and active process, that through learning by doing has the potential to
increase the systems thinking skill.
4
1.3. Modelling
Modelling can be separated into quantitative and qualitative modelling. In quantitative
modelling, the underlying equations are important. Quantitative models use numbers as
input and calculate the output, based on the models structure. Stock-flow diagrams are a
common example of these kind of models (Wolstenholme, 1999). Qualitative models
have a more conceptual nature and strongly depend on causal- and feedback loops
(Wolstenholme, 1999). To construct knowledge and understand systems behaviour,
qualitative models are claimed to be more appropriate to use (Bredeweg et al., 2013).
1.4. Research on systems thinking and modelling
Several experiments have been done on teaching systems thinking skills to different
kinds of participants.
During 40 days, managers (n = 30) were educated with systems thinking skills. The
researchers wanted to know if the instruction on systems thinking skills would improve
the managers’ beliefs. The researchers found a significant affect which indicates that
systems thinking skills instruction positively affect their managing capabilities (Ali,
Zohreh, & Keshavarzi, 2012).
Another experiment was done with 8 students varying in age from 27-55 who took
a master course. The research focused on the effects of constructing system models and
simulations on the students’ systems-thinking patterns and modelling skills. The students
showed a statistically significant increase in their utilization of systems thinking by
reasoning through the interrelationships, causal relationships and feedback processes
(Hung, 2008).
With 28 female undergraduate students, an experiment was done to find out if there
would be learning and transfer from a simple dynamic system. Significant transfer was
found in half of the group; the other half showed hardly any learning (Jensen, 2005).
Jensen gave no explanation for her finding that 50% seems to be resistant to learning
about dynamic tasks (Jensen, 2005; Jensen & Brehmer, 2003).
2. Methodology
In this section, the methodology followed for the research presented in this is explained
and described.
2.1. Participants
The evaluation study was done with 59 students of two third year VWO classes. The
classes were from the same school, but from different locations. The students had the
same curricula and learning methods. Variations between the classes were that they have
different teachers and other local communities.
5
Table 2. Participants split in gender and schoolParticipants
School 1
School 2
Total
Male
14
11
25
Female
17
17
34
Total
31
28
59
Table 2 gives an overview of the participants, split in gender and participating
schools. The participants were split in equal halves, based on location, gender, math
grade and biology grade. This was done to establish two equal groups of which the results
would not be influenced by other correlation factors. Earlier research shows that gender
has the ability to influence the results when it comes to systems thinking (Jensen, 2005;
Jensen & Brehmer, 2003).
2.2. Evaluation study design
The evaluation study was executed in the students’ regular environment and classroom.
Per class, 3 lessons of 45 minutes each where spend on the research. Table 3 shows what
was done in which lesson. The first two lessons were executed during the biology class.
Besides their teacher, the researchers where there as well to guide the execution of the
evaluation study. In the third lesson, the teacher taught the topic about the prisoners
dilemma, a dilemma from game theory about the effects of cooperating, without the
attendance of the researcher. This was done to avoid influence on transfer triggered by
the presence of the researcher. During the last part of the lesson, the researcher would
enter the classroom and have the students perform the last test.
Table 3. Structure of lessons
Lesson 1
Lesson 2
Lesson 3
Pre-test biology
Treatment: lesson 2
Lesson by economy teacher
Treatment: lesson 1
Post-test biology
Post-test economy
Test situational interest
2.3. Materials
2.3.1. Treatment
For the biology classes, lessons were adapted from Schlatter (2017) and modified to fit
the specific needs of the new research. The lessons were about the ecosystem of Yellow
Stone, a National park in the United States of America. Both lessons taught the students
general (domain) knowledge about ecosystems, but most important was the explanation
and the processing of the trophic cascade that occurred when the wolves disappeared. In
both lesson 1 and 2, systems thinking skills were addressed. The control group received
lessons in which they had to process the information by making a PowerPoint
presentation and search for additional information on the internet. The experimental
group received lessons in which they had to model a part of the ecosystem in
Dynalearn-web and simulate several scenarios.
6
Figure 1. Learner-constructed model after lesson 22.3.2. Modelling tool
As a modelling tool Dynalearn-web (https://dynalearn.nl/) was used. Dynalearn is a web
based tool in which qualitative models can be created to simulate systems behaviour.
Entities are created with one or more quantities (quantifiable properties). These
quantities can have causal relations, between each other. A relation can be either negative
or positive. Furthermore, directions of the change can be set. When the parts are in place,
simulations can be run to see what a certain change might cause. All students in the
experiment group received a personal login with which they could create their own
models. The model shown in Figure 1 is an example which is created with
Dynalearn-web.
2.3.3. Measures
To construct comparable pre- and posttests and ask questions at different levels, the
taxonomy of Bloom (Ramirez, 2017) was used. In both the pre-test and the post-test for
biology 3 domain questions were asked, additional to the systems thinking questions.
7
Table 4. Structure of questions in tests (D = domain; ST = systems thinking)Taxonomy of Bloom Pre-test Post-test biology Post-test economy ST D ST D ST Knowledge 1 1 1 1 1 Insight 1 2 1 2 1 Application 2 2 2 Analysis 1 1 (simulation) 1 (simulation)
Synthesis 1 (model) 1 (model)
Evaluation 1 (advice)
Total 5 3 6 3 7
The test on situational interest contained 8 questions with a 5-point Likert scale. These 8
questions cover in fact 4 topics that where asked twice, but with different phrasings.
The topics are:
Interesting lessons
Endless during lessons
Looking forward to second lesson
Learned new things
3. Results
The results of the test were scored and transformed into a score on a scale of 1 to 10. The
scores of all 59 participants were analyzed using IBM SPSS (IBM Corp., 2013). The
significance of the tests executed are determined with an α-level of 0.05. The results of
the intern validity of the tests, measured with Cronbach’s alpha, are listed in table 5.
Since most of the tests existed of a domain (D) part and a systems thinking (ST) part,
these parts are graded separately.
8
Table 5. Cronbach’s alpha per test (D = domain; ST = systems thinking)Pre-test biology D
Cronbach’s α = .483
Pre-test biology ST
Cronbach’s α = .111
Post-test biology D
Cronbach’s α = .742
Post-test biology ST
Cronbach’s α = .697
Post-test economy ST
Cronbach’s α = .746
Test situational interest
Cronbach’s α = .855
3.1. Development of systems thinking skill within the same domain
Figure 2 and 3 visually present the results of the pre- and post-test biology systems
thinking (ST) part.
Figure 2. Boxplot with grades on pre-test biology ST Figure 3. Boxplot with grades on post-test
biology ST
Table 6 shows the means and standard deviations for the control and experiment
group, split by school. Further analysis with an independent samples t-test of the test
scores for post-test biology ST, led to a significant difference between the experiment
and control group. The test showed a significant difference for systems thinking on the
post-test biology (p = 0.017). Further, Cohen’s effect size value (d = .65) suggested a
moderate practical significance (Cohen, 1992). On the pre-test, the differences are not
significant (p = 0.77).
Table 6. Means and standard deviations of test scores for the systems thinking parts of the pre-test
and post-test biology (D = domain; ST = systems thinking)
N
Pre-test ST biology
Post-test ST biology
Mean
SD
Mean
SD
School 1
Experiment 16
Control
15
5.18
4.86
1.93
1.85
5.72
5.28
1.59
1.21
School 2
Experiment 12
Control
14
3.99
4.09
1.38
1.45
5.67
4.25
1.46
1.15
9
The t-test on the difference between the pre-test ST grades and the post-test biology
ST grades, does not show a significant result (p = 0.16). T-tests were also done on the
total of gained points (instead of grades) and on the differences between the systems
thinking parts of the pre-test and post-test biology. These outcomes do not show
significant differences.
3.2. Transfer of systems thinking skills to another domain
The post-test economy consisted of
only questions that involved systems
thinking. The grades overall were lower
than the grades on both the pre-test and
post-test biology on Systems Thinking.
The differences between the control and
experiment groups are shown in Figure
4. Table 7 presents the means and
standard deviations of the grades for the
post-test economy.
Figure 4. Boxplot with grades on the
post-test economy
Table 7. Means and standard deviations of test scores for the post-test economy
N
Post-test economy
Mean
SD
School 1
Experiment 16
Control
15
4.17
2.55
2.00
1.41
School 2
Experiment 12
Control
14
2.54
2.45
0.84
1.23
The t-test executed to compare the means of the experiment group with the control group
show a significant result of p = 0.029. Further, Cohen’s effect size value (d = .59)
suggested a moderate practical significance (Cohen, 1992). Again, the t-test which was
done on the differences between the pre-test biology ST and post-test economy ST does
not show a significant result (p = 0.2). The correlation between the grades of the
post-test bio ST and the post-post-test economy ST is significant with a r (56) = 0.422 p = 0,001.
This supports the validity of the systems thinking parts in both tests.
10
3.3. Domain knowledge acquisition
Besides measuring the systems thinking skills, the acquiring of domain knowledge on
biology, more specifically ecosystems, was measured as well. Both the pre-test and the
post-test biology contained a part with domain questions. The results on these parts are
discussed in this paragraph.
Table 8. Means and standard deviations of test scores for the systems thinking parts of the pre-test
and post-test biology (D = domain; ST = systems thinking)
N
Pre-test D biology
Post-test D biology
Mean
SD
Mean
SD
School 1
Experiment 16
Control
15
4.43
5.27
1.84
1.84
6.87
7.43
2.00
2.26
School 2
Experiment 12
Control
14
4.28
4.35
1.18
1.43
5.93
5.71
1.89
2.18
Table 8 shows the results for the domain parts of the tests in biology. T-tests on both
grades shows no significant differences.
3.4. Other variables
3.4.1. Gender differences
Whereas earlier evaluation studies sometimes report significant gender differences, no
significant deviations where found in this research. The only significant difference in
gender was registered in the average biology grade (p = 0.009).
3.4.2. Location differences
The schools show quite some difference in results on the tests. A test to compare the
means between the schools shows the results as listed in table 9. Three out of five are
significant with an α-level of 0.05. However, this difference between schools did not
significantly influence the in- or decrease in grades on systems thinking or domain
knowledge.
Table 9. Significant differences on tests between school 1 and school 2 with effect size reported
in Cohen’s d
Test
Significance (2-tailed)
Cohen’s d
Pre-test ST
0.02
0.60
Post-test biology ST
0.12
Post-test economy ST
0.03
0.58
Pre-test D
0.22
Post-test biology D
0.02
0.65
3.4.3. Grades math and biology
For all students, average grades of this schoolyear for math and biology were obtained.
Table 10. Significant correlations between math grades and other test results11
Correlations math grade
Correlation (r)
N
Significance (p)
Post-test biology ST
0.303
57
0.022
Interest in lessons
0.332
53
0.015
Endless during lessons
-0.368
53
0.007
Looking forward to second
lesson
0.324
53
0.018
Table 10 shows the significant correlations that were found between the average
math grade and several test results.
Table 11. Significant correlations between biology grades and other test results
Correlations biology grade
Correlation (r)
N
Significance (p)
Pre-test D
0.355
57
0.006
Post-test biology D
0.340
57
0.010
Post-test economy ST
0.324
59
0.012
Interest in lessons
0.389
53
0.004
Endless during lessons
-0.500
53
0.000
Looking forward to second
lesson
0.306
53
0.026
Table 11 shows the significant correlations that were found between the average
biology grade and several test results.
3.5. Situational interest
After the post-test biology, the situational interest of the participants was measured with
8 questions on a 5-points Likert-scale. The results listed in table 12 show some
differences between the control and the experiment groups, but none of these are
significant.
Table 12. Mean and standard deviations for situational interest test
Test
Group
N
Mean
Standard
deviation
Interesting
lessons
Experiment
Control
25
28
2.82
2.53
1.15
0.92
Endless during
lessons
Experiment
Control
25
28
3.26
3.23
1.23
1.00
Looking forward
to second lesson
Experiment
Control
25
28
2.42
2.30
1.13
0.88
Learned new
things
Experiment
Control
25
28
4.08
3.79
0.80
0.91
Between the schools, several significant differences were found. Table 13 gives an
overview of the means and standard deviations per school.
12
Table 13. Mean and standard deviations for situational interest testTest
School
N
Mean
Standard
deviation
Interesting
lessons
School 1
School 2
29
24
2.983
2.292
1.013
0.955
Endless during
lessons
School 1
School 2
29
24
2.069
3.583
0.623
0.985
Looking forward
to second lesson
School 1
School 2
29
24
2.741
1.896
1.058
0.691
Learned new
things
School 1
School 2
29
24
4.052
3.771
0.823
0.897
The scores for interesting lessons were significant different (p = 0.014) with Cohen’s
effect size value (d = .70) suggesting a moderate practical significance (Cohen, 1992).
Endless during lessons was scored significantly different as well (p = 0.000) with
Cohen’s effect size value (d = .74) suggesting an extremely high practical significance
(Cohen, 1992). Also ‘Looking forward to second lesson’ was significantly different (p =
0.001) with Cohen’s effect size value (d = .95) suggesting an large practical significance
(Cohen, 1992).
4. Discussion
4.1. Systems thinking skill acquisition
The significant differences between the control and experiment group regarding the
post-test biology ST suggests that the experiment group benefited from the modelling lesson.
The post-test shows higher scores for the experiment group, while there was no
significant difference on the pre-test biology ST. The latter gives an indication that there
was no relevant difference between the groups before they started this experiment. A
relatively high internal consistency and a reasonable effect size support these findings.
This leads to the conclusion that significant more was learned regarding the systems
thinking skill in the experiment group, who learned to use qualitative models as a
enhancer to process the learning material.
4.2. Transfer across domains
The results on the post-test economy ST overall were low, but nevertheless a significant
difference was found between the experiment and control group. This finding supports
the idea that modelling has the potential to enhance systems thinking. Furthermore, it
proves that transfer of systems thinking skills occurred more in the experiment group.
After only 1,5 hours of modelling, this method showed the capability to function as a
cross-curricular skill.
4.3. Domain knowledge
Although the results on the domain parts of the pre-test and post-test on biology do not
show significant differences between the two groups, it is encouraging to notice that the
13
experiment group gains as much domain knowledge as the control group. Learning to
model can be quite challenging at first, which may shift the focus from the domain
knowledge to model construction. However, the results show that the information did
not get lost, but is processed and remembered as well as it was by the control group,
whom had a more traditional way of processing the information.
4.4. Circumstances
This evaluation study was conducted in actual classroom settings and as such also part
of the regular program. This makes the study more prone to uncontrolled circumstances
influencing the results. Particularly, in school 2 unforeseen (and uncontrollable) events
may have interfered. The experimental lessons for this school were scheduled on the
Friday afternoons, as the last lessons of the day and the week. The temperature on these
days turned out being much higher than usual (>25 C
o). Further, before the start of lesson
1, the students had a class in which they had a little birthday party which resulted in the
students having to stay longer and cleaning the classroom. This caused the students to
come in class later than planned, and stay longer than usually. All these factors may have
affected the motivation and interest of the students from school 2. The lessons for school
1 were in the middle of the week, in the morning. These different circumstances are
reflected in the scores on the situational interest test, which are significant lower for
school 2 on three out of four categories.
These differences affected, in some cases significant, the test scores. However, no
significant difference was found between the in- or decrease of the grades. This indicates
that the lessons had the same effects in both classes. This is in important finding, because
it can be argued that this is an indicator of the possibility to expand and use this learning
method in different high schools and classes.
4.5. Grades
The average grades on both math and biology have a strong correlation with how
interesting the lessons were according to the students. The students with higher grades
tend to be more interested in the lessons, both in the experiment as in the control group.
Besides that, the students with higher previous grades score, on average, higher on all
different tests. This however, does not mean that they learned more than the students
with lower grades. The results report no significant difference on the in- or decrease of
grades. It can be argued that all students learned from the lessons, not just the ‘smarter
kids’.
4.6. Instruments
There is room for improvement of this evaluation study when it comes to the instruments.
Some of the test had a low internal consistency, measured with Cronbach’s alpha. This
was mainly the case for the pre-test, both the biology and the systems thinking part. A
possible explanation is that no model was asked to construct in the pre-test, while this
was incorporated in the post-test biology ST and post-test economy ST. The models are
graded on several parameters, which tend to be consistent amongst each other. Strong
correlations are found between the parameters which are used to evaluate the models.
For future research, it would be good to add a question on model construction to the
pre-test as well.
14
5. Conclusion
This evaluation study gives interesting and promising answers to the question how
students would benefit from instruction on systems thinking skills by using qualitative
modelling. Using qualitative modelling during biology classes taught the students better
systems thinking skills. The students were able to simulate behaviour and construct good
models, even without the software. This gain in skills was also transferred more to
another domain by the experiment group, than by the control group. Both groups
however gained domain knowledge about ecosystems in a more theoretical way. By
participating in the evaluation study, almost all students claimed that they learned new
things.
The results of this research give sufficient reasons to extend this evaluation study
and start pilots. A good test case would be to integrate qualitative modelling during a
whole year and measure the differences after that year with a more traditional teaching.
In future research it is recommend to schedule experiments with high school students,
preferably, on the earlier hours of a school day. This is important to prevent from fatigue
and a decrease in motivation. Another interesting approach would be to train students on
modelling and systems thinking as a cross-curricular skill. Research should be focused
on what triggers the students to use that skill in the different domains.
References
Ali, K., Zohreh, S., & Keshavarzi, R. (2012). The effect of system thinking skills ’ instruction on improvement of managers ’ irrational beliefs, 46, 1002–1005. https://doi.org/10.1016/j.sbspro.2012.05.238 Ananiadou, K., & Claro, M. (2009). 21st Century Skills and Competences for New Millennium Learners in
OECD Countries, (41).
Bredeweg, B., Liem, J., Beek, W., Linnebank, F., Gracia, J., Lozano, E., … Mioduser, D. (2013). DynaLearn — An Intelligent Learning Conceptual Knowledge.
Cabrera, D., Colosi, L., & Lobdell, C. (2008). Systems thinking, 31, 299–310. https://doi.org/10.1016/j.evalprogplan.2007.12.001
Cohen, J. (1992). A Power Primer. Psychological Bulletin, 112–1(July), 155–159.
Demetriou, A., Hautamäki, J., Greiff, S., Wüstenberg, S., Graesser, A. C., & Martin, R. (2014). Domain-general problem solving skills and education in the 21st century, 13, 74–83. https://doi.org/10.1016/j.edurev.2014.10.002
Forrester, J. W. (2009). Learning through System Dynamics as Preparation for the 21st Century by, 1–24. Griffin, P., McGaw, B., & Care, E. (2012). Assesment and teaching of 21st Century Skills.
Hung, W. (2008). Enhancing systems-thinking skills with modelling, 39(6), 1099–1120. https://doi.org/10.1111/j.1467-8535.2007.00791.x
Jensen, E. (2005). Learning and transfer from a simple dynamic system, 119–131.
Jensen, E., & Brehmer, B. (2003). Understanding and control of a simple dynamic system †, 19(2), 119–137. https://doi.org/10.1002/sdr.267
Ministerie van Onderwijs Cultuur en Wetenschap. (2016). Examenprograma biologie vwo (Vol. 2014). Retrieved from https://www.examenblad.nl/examen/biologie-vwo-2/2017/vwo
Rakbamrung, P., Thepnuan, P., & Nujenjit, N. (2015). Use of a System Thinking Learning Force and Motion Concept in Physics for Nurse Course. Procedia - Social and Behavioral Sciences, 197(February), 126– 134. https://doi.org/10.1016/j.sbspro.2015.07.068
Ramirez, T. V. (2017). On Pedagogy of Personality Assessment : Application of Bloom â€TM s Taxonomy of
Educational Objectives On Pedagogy of Personality Assessment : Application of Bloom ’ s Taxonomy of, 3891(June). https://doi.org/10.1080/00223891.2016.1167059
Schlatter, E. (2017). The effect of modelling on learning subject-specific content : an experimental approach. University of Amsterdam.
White, D. (1995). Application of systems thinking to risk management : a review of the literature, (1), 35–45. Wolstenholme, A. E. F. (1999). Qualitative vs Quantitative Modelling: The Evolving Balance. Palgrave
Vragenlijst 1
1
Appendix 1: Pre-test
Naam: ……….
Klas: ……….
Datum: ………..
Vragenlijst 1
Neem maximaal 15 minuten de tijd voor deze vragenlijst. Als je klaar bent, kun je verdergaan met de
les die klaarligt.
1.
Verbind de dieren met de categorie waar ze in vallen.
Let op: bij sommige categorieën horen meerdere dieren.
Beer
Omnivoor
Wapiti
Wolf
Herbivoor
Bever
Vogel
Carnivoor
2.
Wat is een ecosysteem?
………..
………..
………..
3.
Welke gedragingen van de wapiti (soort hert) zijn relevant voor de opeenvolgende
veranderingen (trofische cascade) binnen het ecosysteem van Yellowstone?
Let op: er zijn meerdere antwoorden mogelijk.
A. Wapiti’s blijven het liefst op dezelfde plek rondhangen.
B. Mannelijke wapiti’s verliezen hun gewei elk jaar.
Vragenlijst 1
2
C. Het grootste deel van het jaar leven wapiti’s in kuddes van hetzelfde geslacht.
D. Als wapiti’s worden opgejaagd, splitsen ze zich op in kleinere kuddes.
E. Wapiti’s eten dagelijks bijna 10 kilo aan planten.
4.
Wat is het effect van een negatieve terugkoppeling op een aanvankelijke verandering?
A. Er is geen effect, beide zijn onafhankelijk.
B. De aanvankelijke verandering neemt toe.
C. De aanvankelijke verandering neemt af.
D. Dat effect is onbepaald, d.w.z. de aanvankelijke verandering kan toenemen,
afnemen, of gelijk blijven.
5.
De instroom van water uit een kraan en de uitstroom van water via een afvoer
beïnvloeden de hoeveelheid water in een bad. Welke van de volgende uitspraken is dan
waar?
A. Als de instroom groter is dan de uitstroom neemt de hoeveelheid water in het bad
toe.
B. Als de instroom kleiner is dan de uitstroom dan neemt de hoeveelheid water in
het bad toe.
C. Als de instroom gelijk is aan de uitstroom dan neemt de hoeveelheid water in het
bad toe.
D. Als de afvoer open is, loopt het bad altijd leeg, ongeacht de instroom van het
water via een kraan.
6.
Stel dat er een stroom is die grootheid A laat toenemen, terwijl A grootheid B negatief
beïnvloedt, en B grootheid C positief beïnvloed. Welke van de volgende uitspraken is dan
waar?
A. Grootheid C neemt in deze situatie af.
B. Grootheid C neemt in deze situatie toe.
C. Grootheid C blijft in deze situatie constant.
D. Grootheid C is in deze situatie onbepaald.
7.
Stel dat de biologen besluiten wolven in Yellowstone uit te zetten. Welk effect heeft dit
dan op de populatie wilgen, bevers en wapiti (soort hert). Omcirkel het juiste antwoord:
Vragenlijst 1
3
2. Populatie bevers neemt af / geen effect / neemt toe.
3. Populatie wapiti neemt af / geen effect / neemt toe.
8.
Wat is een systeem?
A. Een opeenhoping van systematiek.
B. Een verzameling onderling gerelateerde objecten die als eenheid gedrag vertonen.
C. Een aaneenschakeling van gebeurtenissen volgens een vast patroon.
Vragenlijst 2
1
Appendix 2: Post-test biology
Naam: ……….
Klas: ……….
Datum: ………..
Vragenlijst 2
1.
Stel dat er een populatie is waarbij geboorte en sterven gelijk zijn. Emigratie en immigratie
daarentegen is niet gelijk. Welke van de volgende uitspraken is dan waar?
A. Als er meer immigratie dan emigratie is, dan groeit de populatie.
B. Als er minder immigratie dan emigratie is, dan groeit de populatie.
C. Als de immigratie gelijk is aan de emigratie, dan groeit de populatie.
D. Als er emigratie is krimpt de populatie altijd, ongeacht de immigratie.
2.
Stel: er is een stroom A die grootheid B doet toenemen, terwijl stroom C grootheid D doet
afnemen. Tevens beïnvloedt B grootheid E negatief, en beïnvloedt D grootheid E ook
negatief. Welke van de volgende uitspraken is dan waar?
A. Grootheid E neemt in deze situatie af.
B. Grootheid E neemt in deze situatie toe.
C. Grootheid E blijft in deze situatie constant.
D. Grootheid E is in deze situatie onbepaald.
3.
Stel dat er brand uitbreekt in Yellowstone (nationaal park in Amerika), waardoor alle
wilgen verdwijnen. Welk effect heeft dit dan op de populatie wolven, bevers en wapiti
(soort eland). Omcirkel het juiste antwoord:
1. Populatie wolven neemt af / geen effect / neemt toe.
2. Populatie bevers neemt af / geen effect / neemt toe.
3. Populatie wapiti neemt af / geen effect / neemt toe.
4.
Leg uit wat het verschil is tussen een voedselweb en een model van een ecosysteem.
Vragenlijst 2
2
………..
………..
5.
Verbind de factoren met de categorie waar ze in vallen.
Let op: bij sommige categorieën horen meerdere dieren.
Erosie
Insecten
Biotische factoren
Sneeuw
Wolven
A-biotische factoren
Konijnen
6.
Welke gedragingen van de wolven zijn relevant voor de trofische cascade?
Let op: er zijn meerdere antwoorden mogelijk.
A. Wolven zijn mensenschuw.
B. Wolven laten resten achter van de prooi die ze gegeten hebben.
C. Wolven kunnen twee weken zonder eten.
D. Een wolf eet gemiddeld zo’n 4 kilo vlees per dag.
E. Wolven jagen op allerlei dieren, van ratten tot wapiti’s.
De Grote Mussencampagne
Eind jaren ’50 en begin jaren ’60 vond in China de grote sprong voorwaarts plaats: het
communistische China moest meedoen in de vaart der volkeren, en om dat voor elkaar te krijgen
werden er verschillende campagnes op touw gezet. Eén van de onderdelen was het uitroeien
van vier plagen: ratten, vliegen, muggen en mussen. De mussen werden toegevoegd omdat ze
zaden zouden opeten, waardoor er minder graan op het land kon groeien. Tijdens de Grote
Mussencampagne deden de Chinezen van alles om zo veel mogelijk mussen te doden. Eén van
de tactieken was het maken van lawaai in de buurt van bomen, waardoor de mussen niet neer
durfden te strijken en uiteindelijk van vermoeidheid neervielen. In eerste instantie leek de Grote
Mussencampagne succesvol: de oogst was een stuk groter dan het jaar ervoor. Maar er was ook
een eigenschap van mussen over het hoofd gezien: ze eten niet alleen zaadjes en graan, maar
Vragenlijst 2
3
ook insecten. Het jaar na de Grote Mussencampagne was er een sprinkhanenplaag, en omdat de
sprinkhanen een groot deel van de oogst opaten ontstond er een ongekende hongersnood.
7.
Na het uitvoeren van de Grote Mussencampagne bleek de zaak ingewikkelder te liggen.
Wat was er anders dan tot dan toe werd vermoed over het ecosysteem rond de
boerderijen?
………..
………..
………..
8.
Wat was in deze casus de initiële (aanvankelijke) verandering en wat de terugkoppeling?
Initiële verandering:………..
Terugkoppeling:……….
9.
Schets hieronder hoe volgens jou de verbanden in het ecosysteem rond de Grote
Vragenlijst 3
1
Appendix 3: Post-test economy
Naam: ……….
Klas: ……….
Datum: ………..
Vragenlijst 3
1.
We definiëren een systeem als ‘Een verzameling onderling gerelateerde objecten die als
eenheid gedrag vertonen’. In welk van onderstaande begrippen vind je zo’n systeem?
Let op: Er zijn meerdere antwoorden mogelijk:
Europese Unie
Arbeidsmarkt
Lening
Vraag-en-aanbod
2.
Zie rekenvoorbeeld 1. Stel dat Mc-Duck zijn prijzen verlaagt met 25%. Mc-Queen reageert
hierop door ook zijn prijzen te verlagen. Hierdoor daalt bij beide restaurants de winst. Is
deze winstdaling een aanvankelijke verandering of een reactie? En ontstaat deze
winstdaling door een positief of negatief verband?
Aanvankelijke verandering, positief verband
Aanvankelijke verandering, negatief verband
Reactie, positief verband
Reactie, negatief verband
3.
Stel dat door de verkoop van auto’s het aantal files toeneemt, terwijl het aantal files het
aantal verkeersongelukken negatief beïnvloedt, en het aantal verkeersongelukken het
beschikbaar stellen van ambulances positief beïnvloed. Welke van de volgende uitspraken
is dan waar als er meer auto’s worden verkocht?
A. Het beschikbaar stellen van ambulances neemt in deze situatie af.
B. Het beschikbaar stellen van ambulances neemt in deze situatie toe.
C. Het beschikbaar stellen van ambulances blijft in deze situatie constant.
D. Het beschikbaar stellen van ambulances is in deze situatie onbepaald.
Vragenlijst 3
2
4.
Stel dat er in Rekenvoorbeeld 1 een recessie ontstaat, waardoor er bij beide
hamburgerrestaurants minder verkocht wordt. Welk effect heeft dit dan op de prijzen,
winst en het marktaandeel? Omcirkel de juiste antwoorden:
De prijzen worden lager / geen effect / hoger.
De winst neemt af / geen effect / neemt toe.
Het marktaandeel neemt af / geen effect / neemt toe.
5.
Zie Rekenvoorbeeld 1. Hamburgerrestaurant Mc-Duck wil graag de winst vergroten, maar
vraagt zich af of dit ook kan door de prijzen te verhogen. Wat denk jij?
A. Dat kan alleen als Mc-Queen de prijzen ook verhoogt.
B. Dat hangt af van de daling van het marktaandeel, die daling moet dan relatief
gezien kleiner zijn dan de prijsverhoging.
C. Dat hangt af van de daling van het marktaandeel, die daling moet dan relatief
gezien hoger zijn dan de prijsverhoging.
D. Dat is onmogelijk
6.
Schets hieronder hoe volgens jou de verbanden in dit systeem (de wijk met de twee
Vragenlijst 3
3
7.
Jij bent werkzaam bij een groot advieskantoor en ingeschakeld door Mc-Duck. Ze willen
graag van jou weten wat ze het beste kunnen doen om hun winst te verhogen. Schrijf
hieronder jouw beargumenteerde advies.
………..
………..
………..
………..
………..
………..
………..
………..
………..
Vragenlijst 2
1
Appendix 4: Test situational interest
Evaluatie
Ik vond deze lessen interessant
Helemaal mee oneens
Helemaal mee eens
O
O
O
O
O
De lessen leken eindeloos te duren
Helemaal mee oneens
Helemaal mee eens
O
O
O
O
O
Na de eerste les had ik zin in de tweede
Helemaal mee oneens
Helemaal mee eens
O
O
O
O
O
Alles wat ik heb geleerd in deze lessen wist ik eigenlijk al
Helemaal mee oneens
Helemaal mee eens
O
O
O
O
O
Ik vond deze lessen niet zo interessant
Helemaal mee oneens
Helemaal mee eens
O
O
O
O
O
De lessen duurden zo lang dat ik tegen het einde weinig energie meer overhad
Helemaal mee oneens
Helemaal mee eens
O
O
O
O
O
Ik heb het idee dat ik nieuwe dingen heb geleerd in deze lessen
Helemaal mee oneens
Helemaal mee eens
O
O
O
O
O
Na de eerste les had ik helemaal geen zin in de tweede
Helemaal mee oneens
Helemaal mee eens
1 Appendix 5: Traditional lesson 1
Naam: ………. Klas: ………. Datum: ………..
Let op! Deze les is onderdeel van een onderzoek. Daarom is het belangrijk dat je zelfstandig aan de opdrachten werkt. Als je een probleem hebt of ergens de oplossing niet van weet, probeer het dan eerst nog eens rustig op te lossen. Als je er dan echt niet uitkomt, kijk je of je docent of de onderzoeker beschikbaar is. Het is niet de bedoeling dat je met een klasgenoot samenwerkt aan de opdrachten.
Ecosysteem Yellowstone – les 1
In veel Europese landen zijn geen of nog maar weinig wolven. En als er wolven zijn, zijn ze niet altijd gewenst, bijvoorbeeld omdat ze kleinere dieren eten. In deze les gaan we kijken naar wat de effecten kunnen zijn van de aanwezigheid van wolven in een ecosysteem. Hiervoor nemen we als voorbeeld het ecosysteem van Yellowstone, het oudste National Park in de Verenigde Staten.1.
Deze les gaat over de invloed van de aanwezigheid van wolven op dieren als beren, beversen verschillende vogelsoorten. Als eerste stel je een drietal hypotheses op. Een hypothese is een veronderstelling, een verwachting die je vervolgens kan gaan onderzoeken. Vul voor elke diersoort in of je denkt dat het aantal afneemt, gelijk blijft of toeneemt als de aantal wolven toeneemt (omcirkel je keuze).
1. Het aantal wolven groeit, dus het aantal bevers neemt af / blijft gelijk / groeit, omdat ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ 2. Het aantal wolven groeit, dus het aantal wilgen neemt af / blijft gelijk / groeit, omdat ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ 3. Het aantal wolven groeit, dus het aantal wapiti (soort eland) neemt af / blijft gelijk / groeit, omdat
___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ Binnen de verschillende soorten organismen in een ecosysteem kun je op verschillende manieren subgroepen maken. Consumenten kun je bijvoorbeeld verdelen in herbivoren (planteneters), carnivoren (vleeseters) en omnivoren (alleseters).
Elk organisme heeft een plaats in het voedselweb van het ecosysteem. De plaats in het voedselweb bepaalt het trofisch niveau van een organisme. De zogenaamde producenten zoals
2
planten en bomen staan op het laagste trofische niveau. Zij eten geen andere organismen. Dieren die enkel planten eten (herbivoren) staan op het tweede niveau. Vleeseters (carnivoren) staan op het derde niveau of hoger, afhankelijk van hoeveel dieren er nog tussen hun prooi en de planten zitten. Omnivoren kunnen ook op verschillende niveaus zitten, maar ten minste op niveau 2.
2.
Zet de dieren uit deze les (wolf, beer, bever en kleine vogels) op volgorde van trofisch niveau in de tabel hieronder. Vul ook in bij welke categorie consumenten de dieren horen.Dier Omnivoor / Herbivoor / Carnivoor
3.
Maak een PowerPoint-presentatie aan met een dia voor wolven, beren, bevers en kleine vogels. Op elke dia komt in ieder geval een foto te staan, en je vult de dia’s in de loop van de les aan met de informatie die je verzamelt.Een voedselweb omschrijft een ecosysteem op een specifieke manier: er wordt gekeken naar waarmee organismen zichzelf voeden. Maar voor het functioneren van een ecosysteem is voedsel niet de enige belangrijke factor.
4.
Een aantal van de dieren zijn herbivoor of omnivoor. Zij gebruiken planten dus als voedingsbron. Maar planten en bomen worden niet alleen als voedingsbron gebruikt. Waarvoor zouden planten en bomen nog meer kunnen worden gebruikt door dieren? Schrijf zo veel mogelijk op.……….. ……….. ……….. ……….. ……….. ……….. ……….. ………..
3
5.
Hierboven heb je een aantal functies van planten en bomen omschreven. Niet alle dieren gebruiken planten en bomen op dezelfde manier. In de tabel hieronder kan je per diersoort beschrijven van welke functie van bomen en planten jij denkt dat ze gebruik maken.Dier Gebruikt planten en bomen voor… Beer
Vogel
Bever
Wolf
Niet alle functies van planten en bomen zijn relevant voor het functioneren van het ecosysteem. Sommigen dragen niet bij aan het al dan niet overleven van het organisme zelf, en ook niet aan het al dan niet overleven van andere organismen. Andere functies zijn juist heel belangrijk voor het ecosysteem.
6.
Zijn alle functies die je hebt beschreven volgens jou belangrijk voor het functioneren van een ecosysteem, alleen sommige functies of geen van de functies? Leg je antwoord uit. ….……….. ….……….. ….………..7.
Lees de tekst op de volgende pagina en kijk of je nog functies van bomen en planten gemisthebt. Vul vraag 1 tot en met 5 verder aan als dat nodig is.
4
Bewoners in Yellowstone
In Yellowstone leven veel verschillende soorten dieren. Eén van de diersoorten die je tegen kunt komen is de bever. Bevers gebruiken de takken van wilgen voor het maken van hun dammen. Het vinden van takken die ze kunnen afknagen is dus noodzakelijk voor hun voortbestaan. Hoe meer wilgen er zijn, hoe meer bevers er kunnen leven. Ook vogels zijn erg afhankelijk van bomen en struiken. Ze bieden een veilige plek, hoog boven de grond. Maar vogels gebruiken de bessen die groeien in struiken ook om van te eten. Zonder bomen en struiken hebben vogels dus geen eten en geen slaapplek. In Yellowstone komen ook veel roofdieren voor, zoals beren. De beren in Yellowstone vallen zelden mensen aan, omdat ze niet geleerd hebben dat er voedsel te halen is bij mensen. In plaats daarvan leven de beren van de natuur. Beren eten niet alleen kleinere dieren, maar ook bessen en vruchten die aan struiken en bomen groeien.
8.
Vul voor elk van de diersoorten in of je denkt dat de soort vooral het aantal planten dat aanwezig is beïnvloedt, of dat de soort vooral beïnvloedt wordt door het aantal planten dat aanwezig is. Het kan natuurlijk zijn dat een diersoort zowel beïnvloedt wordt door de hoeveelheid planten, maar tegelijkertijd ook zelf het aantal planten beïnvloedt. Kies dan wat volgens jou het belangrijkst is voor het ecosysteem. Leg ook uit waarom je dat denkt.Dier Beïnvloedt of wordt beïnvloed?
Beer
Beïnvloed het aantal planten/wordt beïnvloed door het aantal planten
Vogel
Beïnvloed het aantal planten/wordt beïnvloed door het aantal planten
Bever
Beïnvloed het aantal planten/wordt beïnvloed door het aantal planten
Wolf
Beïnvloed het aantal planten/wordt beïnvloed door het aantal planten
5
De vragen hierboven gingen vooral over hoe planten de aanwezigheid van dieren beïnvloeden en hoe dieren de aanwezigheid van planten beïnvloeden. Een belangrijke bewoner van Yellowstone is nog niet aan bod gekomen: de wapiti. Daarover lees je hieronder. De wapiti
Wapiti’s horen bij de familie van de hertachtigen. Ze eten vooral van struiken en jonge bomen. Als er weinig gevaar dreigt, kiezen ze voor een gemakkelijke leefomgeving: open plekken in de buurt van water. Ze verplaatsen zich weinig en vormen grote kuddes. Er is dan veel druk op de begroeiing: jonge bomen krijgen weinig kans om zich te ontwikkelen en struiken en bossen verdwijnen. Als er wel natuurlijke vijanden in de omgeving zijn, verplaatsen wapiti’s zich vaker. Kuddes worden kleiner omdat zwakke en zieke dieren achterblijven of ten prooi vallen aan roofdieren, maar ook omdat een kleinere kudde zich gemakkelijker kan verplaatsen. Als de kuddes kleiner zijn en zich vaker verplaatsen, word de druk op de begroeiing beter verdeeld over het hele park. De dieren grazen immers steeds op andere plekken. Aan de waterkanten krijgen bomen en struiken daardoor meer kans om zich te ontwikkelen.
10.
Maak in de PowerPoint presentatie ook een dia aan voor de wapiti.11.
Op welke manieren beïnvloeden wapiti’s de bomen en planten in Yellowstone? Leg uit. ….……….. ….……….. ….……….. ….……….. ….……….. ….………..12.
Dieren beïnvloeden elkaar ook onderling. Welk van de eerder genoemde dieren (beer,bever, vogel en wolf) beïnvloedt of beïnvloeden volgens jou het gedrag van de wapiti? Op welke manieren? ….……….. ….……….. ….……….. ….……….. ….……….. ….……….. 6
13.
Beïnvloedt de wapiti zelf ook andere dieren? Welke en hoe dan?….……….. ….……….. ….……….. ….……….. Lees de volgende tekst.
Relaties
Soms is het heel duidelijk dat twee dingen met elkaar te maken hebben, bijvoorbeeld bij prooi- en roofdieren. Een roofdier eet prooidieren, waardoor er minder prooidieren overblijven. Een ander dier eet bepaalde planten, waardoor er minder van die planten zijn. En soms heeft de vermindering van een plantensoort weer een effect op een bepaalde diersoort. Misschien heb je al gezien dat elke zin begint waarmee de vorige zin eindigde: omdat er door een roofdier minder prooidieren zijn, worden door de overgebleven prooidieren minder planten gegeten. Op die manier heeft het roofdier ook een effect op de hoeveelheid planten: zelf eet hij ze niet, maar de dieren die hij eet wel.
14.
Kijk nog eens naar vraag 13. Is je antwoord veranderd? Waarom wel/niet? ….……….. ….……….. ….……….. ….………..Dit is het einde van les 1. Sla de presentie nogmaals op, en stuur deze ook naar matty.huls@student.uva.nl. In de volgende les gaan we hier verder mee. Lever dit antwoordformulier in bij de docent of onderzoeker.
1 Appendix 6: Traditional lesson 2
Naam: ………. Klas: ………. Datum: ………..
Let op! Deze les is onderdeel van een onderzoek. Daarom is het belangrijk dat je zelfstandig aan de opdrachten werkt. Als je een probleem hebt of ergens de oplossing niet van weet, probeer het dan eerst nog eens rustig op te lossen. Als je er dan echt niet uitkomt, kijk je of je docent of de onderzoeker beschikbaar is. Het is niet de bedoeling dat je met een klasgenoot samenwerkt aan de opdrachten.
Ecosysteem Yellowstone – les 2
In deze les gaan we verder met de presentatie die we tijdens de vorige les gemaakt hebben.15.
Open de presentatie waar je in de vorige les mee begonnen bent.De wolven van Yellowstone
Mensen houden niet erg van roofdieren. Roofdieren kiezen vaak boerderijdieren als prooi en vallen af en toe ook mensen aan. Daarom zijn in veel westerse landen de populaties roofdieren teruggedrongen. Zo ook in Yellowstone. Eén van de roofdiersoorten die oorspronkelijk in het gebied voorkomt, is de wolf. In de beginjaren van het park werd de wolf niet beschermd, maar juist opgejaagd. Daardoor kwamen er steeds minder wolven voor, totdat in 1926 de laatste roedel uit het park verdween. Door het verdwijnen van de wolf veranderde ook het gedrag van de prooidieren.
16.
Het gedrag van één van de dieren waarover je hebt gelezen wordt sterk beïnvloed door roofdieren als wolven. Op welke drie manieren verandert het gedrag van de wapiti als de populatie wolven afneemt?1……… ……….. 2……… ……….. 3……… 2 ………..
17.
Wolven jagen niet veel op beren, vogels en bevers. Toch hebben wolven een invloed opde populaties van die dieren. Op welke manier?
………. ………. ………. ……….
Trofische cascade
Als een dier op een hoog trofisch niveau via organismen op lagere niveaus uiteindelijk een positieve invloed heeft op het overleven van dieren op lage trofische niveaus, noem je dat een trofische cascade. Een trofische cascade is altijd indirect: omdat een roofdier een bepaald prooidier opjaagt, krijgen planten en uiteindelijk andere dieren een betere kans. In het geval van Yellowstone profiteerden niet alleen dieren en planten van de trofische cascade, ook geologisch veranderde het één en ander. Wolven beïnvloeden de geologische omstandigheden vooral via bomen en struiken, omdat die de grond bij elkaar houden.
18.
Kijk nog eens naar vraag 1 (zie les 1). Is je antwoord veranderd? Op welke manier? ………. ………. Geen wolven meerDe laatste wolven verdwenen uit Yellowstone in 1926. Zo verdween er ook een natuurlijke vijand van de wapiti. Zonder de aanwezigheid van de wolven was een strenge winter met veel sneeuwval de voornaamste doodsoorzaak van de wapiti. Zo zie je hier gebeuren dat de ‘taak’ van een biotische factor (de wolf) wordt overgenomen door een a-biotische factor (de winter).
19.
Probeer met de informatie die je tot nu toe hebt gekregen te bedenken wat er gebeurt met verschillende populaties als de winters kouder worden, of juist minder koud. Schrijf in onderstaande tabel of de populaties afnemen, gelijk blijven of toenemen.Toename strenge winters Afname strenge winters Wapiti Bevers Wilgen
3
20.
De aanwezigheid van wolven had in Yellowstone niet alleen invloed op de ecologie, maar ook op de geologie. Zoek op internet naar de wolven van Yellowstone, en beschrijf hieronder minimaal 3 geologische veranderingen en hoe de wolven deze in gang zetten. Hieronder vind je enkele links met goede informatie.- http://www.yellowstonepark.com/wolf-reintroduction-changes-ecosystem/ (in het engels) - http://www.magazine.nationalgeographic.nl/video/hoe-wolven-een-ecosysteem-veranderen - https://www.nrc.nl/nieuws/2014/02/17/fascinerend-hoe-een-groep-wolven-zelfs-de-loop-van-rivieren-kan-beinvloeden-a1427114 1.……… ……… ……… 2.……… ……… ……… 3………. ……… ………
21.
Maak een nieuwe dia met als titel ‘Geologie’ en verwerk daarin jouw antwoord op vraag 20.22.
De geologische omstandigheden hebben ook weer invloed op het overleven van dieren.Beschrijf hieronder een groep dieren waar de geologische veranderingen invloed op hebben gehad. De dieren hoeven niet eerder in de les te zijn voorgekomen.
……… ……… ………
23.
Stel dat er periode met extreme droogte zou aanbreken in Yellowstone. Wat betekent dat voor de bevers, wolven, wapiti en vogels?Bevers:……….. 4 Wolven:……… …. Wapiti:……… … Vogels:……… …
24.
Kun je nog meer gebeurtenissen bedenken die de balans in dit ecosysteem ernstig zouden kunnen verstoren? Schrijf in onderstaande tabel wat de gebeurtenis en waarom dit een verstoring zou zijn.Gebeurtenis Waarom verstoring?
25.
Maak je PowerPoint af. Zorg dat van elke diersoort duidelijk is wat voor eigenschappen ze hebben, en welke andere diersoorten ze beïnvloeden (of door welke diersoorten ze beïnvloed worden). Mocht je nog andere dingen relevant vinden om te noemen, dan mag je deze toevoegen.Dit is het einde van les 2. Sla de presentatie nogmaals op en stuur deze naar
1 Appendix 7: Treatment lesson 1
Naam: ………. Klas: ………. Datum: ………..
Let op! Deze les is onderdeel van een onderzoek. Daarom is het belangrijk dat je zelfstandig aan de opdrachten werkt. Als je een probleem hebt of ergens de oplossing niet van weet, probeer het dan eerst nog eens rustig op te lossen. Als je er dan echt niet uitkomt, kijk je of je docent of de onderzoeker beschikbaar is. Het is niet de bedoeling dat je met een klasgenoot samenwerkt aan de opdrachten.
Ecosysteem Yellowstone – les 1
In veel Europese landen zijn geen of nog maar weinig wolven. En als er wolven zijn, zijn ze niet altijd gewenst, bijvoorbeeld omdat ze kleinere dieren eten. In deze les gaan we kijken naar wat de effecten kunnen zijn van de aanwezigheid van wolven in een ecosysteem. Hiervoor nemen we als voorbeeld het ecosysteem van Yellowstone, het oudste National Park in de Verenigde Staten. Om meer te leren over dat ecosysteem maak je een model. Een model is een vereenvoudigde voorstelling van de werkelijkheid, die je kunt gebruiken om ergens iets over te leren, je ideeën ergens over te ontwikkelen of je ideeën te testen. Wij gaan het model maken in DynaLearn.1.
Deze les gaat over de invloed van de aanwezigheid van wolven op dieren als beren, bevers en verschillende vogelsoorten. Als eerste stel je een drietal hypotheses op. Een hypothese is een veronderstelling, een verwachting die je vervolgens kan gaan onderzoeken. Vul voor elke diersoort in of je denkt dat het aantal afneemt, gelijk blijft of toeneemt als de aantal wolven toeneemt (omcirkel je keuze).1. Het aantal wolven groeit, dus het aantal bevers neemt af / blijft gelijk / groeit, omdat ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ 2. Het aantal wolven groeit, dus het aantal wilgen neemt af / blijft gelijk / groeit, omdat ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ 3. Het aantal wolven groeit, dus het aantal wapiti (soort eland) neemt af / blijft gelijk / groeit, omdat
___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________
2.
Ga naar www.dynalearn.nl en log in met de projectnaam, inlognaam en het wachtwoord datje gekregen hebt. Gebruik daarbij de browser Chrome. Als je de melding krijgt dat deze website ‘onveilig’ is, klik dan op geavanceerd om verder te kunnen.
2
Binnen de verschillende soorten organismen in een ecosysteem kun je op verschillende manieren subgroepen maken. Consumenten kun je bijvoorbeeld verdelen in herbivoren (planteneters), carnivoren (vleeseters) en omnivoren (alleseters).
Elk organisme heeft een plaats in het voedselweb van het ecosysteem. De plaats in het voedselweb bepaalt het trofisch niveau van een organisme. De zogenaamde producenten zoals planten en bomen staan op het laagste trofische niveau. Zij eten geen andere organismen. Dieren die enkel planten eten (herbivoren) staan op het tweede niveau. Vleeseters (carnivoren) staan op het derde niveau of hoger, afhankelijk van hoeveel dieren er nog tussen hun prooi en de planten zitten. Omnivoren kunnen ook op verschillende niveaus zitten, maar ten minste op niveau 2.
In deze eerste les maken we een klein model.
3.
De basis van een DynaLearn-model zijn entiteiten. Een entiteit is een onderdeel van een model, zoals bijvoorbeeld ‘wolven’. Je maakt een entiteit aan door in het menu links op te klikken, en daarna ergens op het scherm te klikken. Let op klikken (en dus niet slepen).4.
Geef je eerste entiteit de naam ‘Yellowstone’, en maak daarna een entiteit met de naam‘wilgen’.
5.
Koppel de entiteit wilgen aan de entiteit Yellowstone. Als je op ‘wilgen’ klikt verschijnt er een menu. Kies voor en klik dan op Yellowstone. Het woord ‘configuratie’ verschijnt. Vervang het door een woord dat het verband tussen wilgen en het ecosysteem weergeeft, bijvoorbeeld: ‘staan in’.De twee entiteiten geven al een eerste beeld van het ecosysteem. Maar entiteiten hebben ook eigenschappen, die elk het systeem op hun eigen manier beïnvloeden. Zo’n eigenschap noem je een grootheid. Zo kan bijvoorbeeld de entiteit ‘wolven’ de volgende grootheden hebben: aantal, verplaatsingssnelheid, lengte, etc.
6.
Bedenk 3 grootheden voor de entiteit ‘wilgen’:1. ……… 2. ……… 3. ………
7.
Voeg de grootheden die je hebt opgeschreven toe aan het model. Klik op de entiteit ‘wilgen’en kies voor . Geef elke grootheid de juiste naam.
8.
Niet alle grootheden die je hebt aangemaakt zijn relevant voor het model dat we maken. Dit model gaat namelijk over het ecosysteem van Yellowstone, en specifiek over debeïnvloeding tussen enkele diersoorten en wilgen. Schrijf op welke grootheden je zou kunnen verwijderen.
