Schoen, Lars, Educatief Ontwerpen, Biologie

Interfacultaire Lerarenopleiding

Biologie

Educatief Ontwerp

Effectonderzoek

Macro-, Meso-, Microscoop. Een stapsgewijs ontwerp voor het aanleren

van microscopie vaardigheden in de brugklas

L.S. (Lars) Schoen

10771328

Sep 2019 – Jan 2020

9 ECTS

Werkplekbegeleider:

Vakdidacticus en eerste

beoordelaar:

Tweede beoordelaar:

E. van der Lubbe

L. Lohse

E. Min

Schoen, L.S. (2020). Macro-, Meso-, Microscoop. Stapsgewijs ontwerp voor het

aanleren van microscopie vaardigheden in de brugklas. Amsterdam: Interfacultaire

Lerarenopleidingen UvA

1

Inhoudsopgave

1. Probleembeschrijving 3

2. Theoretische verkenning 3

3. Empirische verkenning 5

4. Verkenning van oplossingen 7

5. Ontwerphypothese 8

6. Ontwerpregels 9

7. Onderzoeksplan 10

8. Uitwerking interventie 11

9. Evaluatie uitvoering interventie 12

10. Evaluatie uitvoering effectmetingen 14

11. Analyse effectmetingen 15

12. Discussie 18

13. Analytische terugblik 21

2

Samenvatting

In het bètaonderwijs wordt regelmatig gebruik gemaakt van practica. Er is daarom veel

onderzoek gedaan naar de effectiviteit hiervan. In het algemeen blijkt daaruit dat het leren van practica niet vanzelfsprekend is en dat voorkennis over de stof en materialen belangrijke voorwaarden zijn voor een effectief practicum. Een belangrijke theorie van Van den Berg en Buning stelt dat een practicum om effectief te kunnen zijn slechts één van de volgende drie doelen moet hebben: apparatuurpracticum, begripspracticum of onderzoekspracticum. Microscopie is binnen het biologie onderwijs een voorbeeld van een practicum waarbij de complexiteit van materialen beperkend kan zijn voor de effectiviteit. De brugklas is vaak het eerste moment dat leerlingen hier kennis mee maken. Voorafgaand aan het ontwerp is doormiddel van een empirische verkenning bevonden dat leerlingen een jaar later vooral moeite hebben met de benamingen van de onderdelen en daarnaast ook niet adequaat op de hoogte zijn van hun werking. Daarom focust dit ontwerp zich op het stapsgewijs aanleren van microscopie vaardigheden in de brugklas.

Een dergelijk ontwerp zou moeten voldoen aan vier ontwerpregels, in het kort: (1) Cognitieve belasting moet verspreid worden over de voorbereiding en het practicum; (2) De werkvormen moeten activerend zijn; (3) Leerlingen moeten ruimte hebben om autonoom een verkenning uit te voeren van de microscoop; (4) leerlingen moeten zelf ervaren dat ze de microscopie beheersen.

Hierop gebaseerd is een lessenserie ontworpen waarbij leerlingen eerst zelf actief een

theoretische verkenning uitvoeren over de bediening van de microscoop en daar een werkplan voor schrijven. Na het onderling geven van feedback en uitwerken van dit werkplan passen zij vervolgens deze verkenning in een apparatuur practicum toe. Pas daarna wordt er een

(beschrijvend) onderzoek uitgevoerd met echte objecten.

Dit onderzoek richtte zich op de ontwerphypothese dat als leerlingen bovenbeschreven lessenserie hebben gevolgd zij sneller en zelfstandiger in staat zijn om een object in beeld te krijgen tijdens een microscopiepracticum. Om dit te toetsen is gebruik gemaakt van twee effectmetingen. De eerste zich richtte op de tijd die leerlingen nodig hadden om hun object in beeld te krijgen en de tweede op de hoeveelheid hulp die zij daarbij nodig hadden.

Hieruit kwam dat leerlingen na de interventie hun microscoop niet sneller bedienden dan de controle groep. Ook kon niet worden vastgesteld dat leerlingen daar minder hulp bij nodig hadden, hoewel hier wel een trend zichtbaar was. Een vervolgonderzoek zou een soortgelijk ontwerp nog wel kunnen toetsen op een verbetering in het eindresultaat van het practicum zoals een tekening of verslag. Alternatieve ontwerpen om microscopie vaardigheden aan te leren zouden in de toekomst mogelijk gebruik kunnen maken van virtuele microscopie.

3

1. Probleembeschrijving

In het bètaonderwijs wordt regelmatig gebruik gemaakt van practica. Practica zijn er dan ook in vele vormen, dienen diverse doelen en zijn terug te vinden in alle leerjaren van het

voortgezet onderwijs. Van den Berg en Buning (1994) onderscheiden daarbij drie soorten practica: apparatuurpracticum, onderzoekspracticum en begripspracticum. Zij vonden dat veel practica op school een combinatie van die drie soorten zijn en daarom vaak tegenvallende resultaten bieden. Dit is consistent met de observatie van Abrahams en Millar (2008) die vonden dat leerlingen een kookboekpracticum vaak goed kunnen repliceren, maar dat het begrip van het idee en de onderzoeksvraag achter het practicum vaak matig wordt begrepen. Dit probleem groeit met de mate van complexheid van het materiaal waarmee gewerkt wordt. Binnen het biologie onderwijs zijn microscopie practica een goed voorbeeld waarbij het bedienen van de apparatuur zoveel tijd, denkvermogen en hulp van de docent vereisen, dat het ten koste gaat van het begrip van het concept, het maken van een biologische tekening bij beschrijvend onderzoek of het beantwoorden van de onderzoeksvraag. Om leerlingen bij zo’n practicum toch onderzoeksvaardigheden aan te leren, dient er vooraf ingezet te zijn op het aanleren van het gebruik van de microscoop. Dit zou kunnen leiden tot winst op twee vlakken. (1) Leerlingen hebben minder tijd nodig om hun microscoop in te stellen waardoor zij meer tijd over houden om zich te richten op het doen van onderzoek of het maken van een tekening. (2) De docent hoeft minder te assisteren bij het instellen van de microscoop, waardoor hij/zij meer tijd heeft om te assisteren bij de onderzoeksvaardigheden.

Dit probleem speelt zich af in alle jaarlagen van het voortgezet onderwijs, maar begint al in de brugklas wanneer de leerlingen vaak voor het eerst kennismaken met de microscoop. Als leerlingen vanaf dit eerste jaar al hun technische vaardigheden omtrent het microscoop gebruik kunnen verbeteren zal dit mogelijk hun hele schoolcarrière winst opleveren op de bovengenoemde vlakken. Daarom focust dit onderzoek zich op het aanleren van microscopie vaardigheden in de brugklas.

2. Theoretische verkenning

Practica zijn zeer bekend binnen de bètavakken van de middelbare school, zo ook in het biologie onderwijs. In de handreiking voor het Schoolexamen van de Stichting Leerplan Ontwikkeling (SLO) is er een subdomein genaamd onderzoeken (A5), waar onder andere in de specificatie is opgenomen dat een kandidaat in staat moet zijn om “voor de beantwoording van een onderzoeksvraag relevante waarnemingen verrichten en (meet)gegevens verzamelen”

4 (Taminiau, Schalk, & Legierse, 2012). Hierdoor zijn scholen zelfs verplicht om het uitvoeren van practica te toetsen. Daarnaast is het onder docenten een veel gebruikt middel om de motivatie van de leerlingen te verhogen, hoewel het effect hiervan op een termijn langer dan één les wordt betwist (Abrahams & Sharpe, 2010).

Er is daarom veel onderzoek gedaan naar de leereffecten van het uitvoeren van practica. Het is echter complex om verschillende practica met elkaar te vergelijken en gedegen onderzoek te doen naar de leeropbrengst van practica (Hofstein & Mamlok – Naaman, 2007). Toch is er in het algemeen beschreven dat het ontwerpen van een practicum waarbij er bij leerlingen daadwerkelijk een leereffect waarneembaar is in de praktijk uitdagend en niet

vanzelfsprekend is.

Als wordt uitgesplitst wat de toegevoegde waarde van een practicum kan zijn voor de ontwikkeling van de leerling valt namelijk op dat dit voornamelijk is op het vlak van

technische uitvoering van onderzoeksvaardigheden (van den Berg, 2009). Leerresultaten op de gebieden van begrip van de stof en onderzoeksdesign zijn niet of nauwelijks groter door het uitvoeren van practica in vergelijking tot theoretische lessen. Bovendien is ook het leren van deze onderzoeksvaardigheden is niet vanzelfsprekend door het doen van een practicum (Clough, 2007).

Een literatuurstudie van Lunetta, Hofstein & Clough (2007) onderzocht de aspecten die een rol spelen bij de leereffecten bij het uitvoeren van een practicum bij de behandeling van een natuurwetenschappelijk thema. Een van de conclusies die hieruit naar voren kwam was dat materiaalgebruik een belangrijke en complexe rol speelt in de mate waarin leerlingen iets van het practicum leren. Bij het gebruik van apparatuur waar onvoldoende mee geoefend is gaat de aandacht volledig uit naar de materialen en is de leeropbrengst verder zelfs gering (Olson & Clough, 2001).

Voorkennis en vaardigheid rondom materiaalgebruik zijn dus belangrijke voorwaarden voor een effectief practicum. Om lessen rondom microscopie gebruik in de brugklas te ontwerpen is kennis over die twee aspecten nodig. Al meer dan 20 jaar geleden zijn er diverse lesideeën gepubliceerd ter behoeve van biologiedocenten voor deze doelgroep (Bowman, 1996). Daarentegen is er weinig onderzoek bekend over microscopie gebruik op de middelbare school of in vergelijkbare leerjaren in buitenlandse schoolsystemen. Het onderzoek dat wel gedaan is naar het aanleren van microscopie vaardigheden heeft zich voornamelijk gericht op eerstejaars studenten aan universitaire- of hoger onderwijsstudenten aan een (medische)

5 biologiestudie (Helle et al., 2011; Triola & Holloway, 2011). Het blijft daarmee onbekend in hoeverre microscopie practica effectief zijn en welke eventuele belemmeringen dat tegengaan.

3. Empirische verkenning

Om een beter inzicht te krijgen in de beperkingen in het microscopie onderwijs is een empirische verkenning uitgevoerd. Hierbij is gefocust op de vragen die overbleven na de theoretische verkenning namelijk: (1) “hoe effectief zijn microscopie practica?” en (2) “wat hindert leerlingen tijdens deze practica?”. Hiervoor zijn twee biologiedocenten geïnterviewd om hun ervaring van microscopie practica te achterhalen. Daarnaast zijn de uitvoeringen van een microscopie practicum door 3 leerlingen geanalyseerd door hen deze als hardop-denktaak te geven. De resultaten van deze empirische verkenning zijn hieronder weergegeven.

De docenten gaven aan dat zij moeite hebben om aan te geven wat leerlingen leren van practica. Uit semigestructureerde interviews met twee docenten (D1 en D2) in de onderbouw van het VO bleken meerdere opvallende zaken in het licht van de hierboven beschreven literatuur. Ten eerste bij de beantwoording van de vraag “waarom laat je leerlingen practica uitvoeren?”. De twee docenten benoemden zaken die vielen in de categorieën: “motiverend voor leerlingen (D1)”, “deel van het curriculum (D1)”, “leren van echt materiaal (D2)”. Vooral het laatste punt valt te betwisten aan de hand van de theorie die hierboven is

besproken. Navraag leerde dat de docent hiermee bedoelde dat zij aannam dat leerlingen meer leren van het zien van echt materiaal, voornamelijk omdat: “het blijft beter hangen als ze het [biologisch materiaal] een keer echt gezien hebben (D2)”.

Na het inzoomen op microscopiepractica zijn deze ideeën minder van toepassing. De docent gaf namelijk aan bekend te zijn met de opvatting dat “leerlingen kunnen vaak slecht bevatten dat een cel 3D is. [ ] Met een beetje op en neer zoomen snappen ze het [cel heeft 3D vorm] vaak wel (D2)”. Hieruit blijkt dat deze docent inziet dat de leerlingen conceptueel niet onvoorwaardelijk iets leren van een dergelijk practicum, wat overeenkomt met de hierboven beschreven theorie.

Op het niveau van het practicum gaven beide docenten de problemen met het materiaal gebruik te herkennen. De vraag die ze beantwoorden was: “Hoe ervaar jij het

materiaalgebruik bij microscopie practica?”. Een gedeelte van de reacties was als volgt: “het is heel lastig om binnen de tijd [lesuur] zo’n practicum af te ronden (D1)”, “[naam TOA] en ik lopen continue rond om leerlingen te helpen (D2)”. Deze opmerkingen illustreren het beeld dat leerlingen moeite hebben met zelfstandig werken en het gebruik van de apparatuur, maar

6 waar het probleem precies zit kan pas duidelijk worden door middel van analyse van een leerlingentaak.

Om op leerlingniveau te analyseren waar het probleem ligt bij het uitvoeren van een

practicum waarbij veeleisende technische vaardigheden aanbod komen, kan gebruik gemaakt worden van een hardop-denken taak. Voor dit empirisch vooronderzoek is gekozen om deze methode in te zetten op de manier van Boren en Ramey (2000), die meer geschikt lijkt voor een hardop denktaak met materiaal gebruik. Bij het gebruik van deze methode is de

onderzoeker vrijer in het aanmoedigen van de leerling en het doorvragen. Leerlingen lopen met deze vorm daarom minder snel vast en kunnen dus verder komen in het uitvoeren van hun hardop-denktaak (Krahmer & Ummelen, 2004), een groter gedeelte van de benodigde stappen kan dan worden bestudeerd.

Het doel van de hardop-denktaak is het bestuderen van de stappen die leerlingen zetten bij het bedienen van een microscoop. Deze bediening bestaat uit meerdere stappen die nauwkeurig opgevolgd moeten worden om schade aan de apparatuur te voorkomen. Daarnaast bestaat de microscoop uit vele onderdelen, waar over het algemeen van bekend is dat leerlingen de namen niet goed kennen. Dit kan problemen opleveren bij het opvolgen van een zogenaamd kookboekpracticum.

De hardop-denktaak is uitgevoerd door 3 leerlingen uit éénzelfde tweedejaars VMBO-T klas. Deze 3 leerlingen hadden wel elk het jaar hiervoor hun microscopie lessen gevolgd in een andere klas en bij een andere docent. De leerlingen waren door hun eigen docent geselecteerd op basis van gewenst gedrag in de klas. Dit onderzoek werd uitgevoerd tijdens de biologie les in een naastgelegen lokaal, het werd daarom voor de leerlingen gezien als een beloning om mee te mogen doen in plaats van het volgen van de eigen les. Door deze selectie procedure is de validiteit van de verkenning minder sterk in vergelijking met een willekeurige steekproef. Deze drie leerlingen liepen ieder al snel vast op de benaming van de onderdelen van de microscoop. Na het voorlezen van de stap waarin het diafragma open gedraaid moet worden waren de reacties als volgt: “dat moet ik even zoeken, even kijken, ehm, dit [revolver] kan draaien, maar dat kan toch niet open?” “hoe weet ik wat dat is? (L2)” en “dat zat hier geloof ik [zoekt tussen lamp en tafel] (L3)”.

De volgende stap was het draaien van de revolver om de juiste lens (kleinste vergroting) te gebruiken. Hier konden leerlingen beter mee omgaan omdat ze wel blijk gaven te weten wat de kleinste lens was en daar waarschijnlijk uit opmaakten wat vervolgens de revolver was.

7 “De lenzen, die weet ik nog, dat was aan deze draaien [pakt revolver vast] en uitkijken dat je niet die grote draait (L1)”, “Oké, dan moet ik deze [wijst naar kleinste lens] naar onder de, eh, lens ding, dit dus, draaien (L2)”. “Dan moet ik voorzichtig aan dit [raakt revolver aan] draaien zodat de rode lens onder zit”

4. Verkenning van oplossingen

Gebaseerd op de theorie die bekend is over practica lijkt het scheiden van practica volgens de indeling van Van den Berg & Buning (1994) de meest voor de hand liggende oplossing. Dan zouden leerlingen voorafgaand aan het (beschrijvend) onderzoeken van een microscopisch preparaat eerst een practicum uitvoeren waarin de focus volledig ligt op de apparatuur. Dit wordt op de school waar het onderzoek plaatsvind ook al ingezet door middel van een microscopie practicum met als object een smiley. Echter, uit de empirische verkenning bleek dat dit alleen nog niet voldoende is omdat leerlingen nog niet voldoende op de hoogte waren van de onderdelen en hun werking voorafgaand aan het practicum.

Docenten gaven aan dat zij tijdens de microscopie practica nog altijd veel moeten assisteren en leerlingen nog altijd veel tijd nodig hebben voor het gebruik van de apparatuur. Dit staat het onderzoek van de leerlingen in de weg tijdens de practica. Daarnaast bleek uit de hardop-denktaak van de leerlingen dat zij slecht op de hoogte zijn van de benaming van onderdelen en het instellen van het beeld. Mogelijk is een theoretische aanpak, waarbij de onderdelen en functies van de microscoop eerst op papier worden behandeld, een voortgezette oplossing. Omdat iedere docent geconfronteerd wordt met een vol curriculum, dient een oplossing in de vorm van een lessenserie binnen enkele lessen te passen. De intensiteit waarmee de leerlingen met de stof bezig zijn in die lessen zal dan voldoende hoog moeten zijn. Daarom is in dit onderzoek gekozen om de leerlingen eerst met een activerende werkvorm aan de slag te laten gaan om de bediening van de microscoop theoretisch te verkennen.

Dit theoretische deel van de lessenserie zou wel activerend moeten zijn en de leerlingen nu los moeten laten om zelf te laten ontdekken waar ze later mee aan de slag gaan. Hierdoor blijft de stof waarschijnlijk beter onthouden en hebben de leerlingen een gevoel van autonomie wat hun motivatie zou bevorderen (Deci & Ryan, 2008). Bovendien moeten de leerlingen er op een manier mee omgaan dat ze na afloop van dit deel een gevoel hebben dat ze de onderdelen beheersen.

8 De tweede stap is een apparatuur practicum waarbij de eigen verkenning van de microscoop in praktijk wordt gebracht. De leerlingen focussen dan volledig op de apparatuur en hoe die bediend wordt. Er wordt gebruik gemaakt van op papier geprinte simplistische figuren en geen werkelijke cellen.

De derde stap is dan het eerste beeldvormende practicum waarbij de opgedane ervaring kan worden gebruikt om voor het eerst naar echte cellen te kijken en deze (beschrijvend) te onderzoeken. Omdat ondertussen de bediening van de microscoop bekend zou moeten zijn kunnen leerlingen zich volledig richten op het beschrijven of onderzoeken van hun

preparaten.

5. Ontwerphypothese

Als leerlingen een microscopie lessenserie hebben gevolgd, waarin zij zelf actief een

theoretische verkenning hebben gedaan van de bediening van de microscoop en daarna deze verkenning in een apparatuur practicum hebben toegepast, zijn zij sneller en zelfstandiger in staat om een object in beeld te krijgen tijdens een microscopiepracticum waardoor er meer tijd voor zowel leerlingen als docenten is om zich te richten op het uiteindelijke (beschrijvende) onderzoek.

9

6. Ontwerpregels

1. Het ontwerp moet de microscopie vaardigheden stapsgewijs aanleren. Op die manier wordt cognitive overload (van Merriënboer & Sweller, 2005) tijdens het

(beschrijvend) onderzoek vermeden en is er meer tijd en aandacht voor leerlingen om zich te richten op dit onderzoek (van den Berg & Buning, 1994).

2. Het ontwerp moet bestaan uit actieve werkvormen waarin leerlingen hun activiteiten zelf kunnen sturen. De voorbereidende lessen moeten activerend en leerlinggestuurd zijn (Woolfolk, Hughes & Walkup, 2013), zodat leerlingen meer leren van deze voorbereiding en tijdens het (beschrijvende) onderzoekspracticum sneller en zelfstandiger in staat zijn om te werken.

3. Het ontwerp moet leerlingen tijdens de voorbereiding een redelijke vrijheid bieden waarin zij zelf de verkenning van de microscopie onderdelen en werking kunnen uitvoeren en omzetten in een werkplan om het gevoel van autonomie van de leerlingen te vergroten. Door dit vergrote gevoel van autonomie zijn de leerlingen meer

gemotiveerd om zich te richten op de voorbereiding en leren zij hier meer van volgens de zelfdeterminatietheorie (Deci & Ryan, 2008).

4. Het ontwerp moet leerlingen tijdens de voorbereiding vrijheid bieden waarin zij zelf de vaardigheden aanleren en daardoor het gevoel van competentie bij de leerlingen vergroten. Een vergroot gevoel van competentie zal hen niet alleen tijdens de voorbereiding motiveren om hieraan te werken (Deci & Ryan, 2008), maar zal de leerlingen ook zelfstandiger laten werken tijdens het (beschrijvende) onderzoek en de hulpvraag bij leerlingen uitstellen.

10

7. Onderzoeksplan

De onderzoekshypothese is getoetst aan de hand van een pre experimenteel ontwerp waarbij één van twee bestaande groepen onderworpen werd aan de interventie en er alleen sprake was van een nameting. Aan dit onderzoek namen daarvoor twee parallel brugklassen deel (Tabel 1), die van dezelfde docent (tevens de onderzoeker) les kregen. Eén van de twee klassen was willekeurig aangewezen als interventiegroep, de ander als de controlegroep. De twee klassen volgden beide een gelijk aantal lessen met betrekking tot microscopie alvorens zij hun eerste practicum uitvoerden waarbij het effect van de lessenserie is gemeten.

Tabel 1: Details leerlingenpopulaties parallelklassen. Het aantal adviezen per schooltype vanuit de basisschool en het gemiddelde rapport cijfer voor biologie (± standaard deviatie) bij aanvang van het onderzoek is per groep (28 leerlingen) aangegeven. Controle Interventie Advies VMBO K/G/T VMBO / HAVO HAVO HAVO / VWO VWO VMBO K/G/T VMBO / HAVO HAVO HAVO / VWO VWO Aantal leerlingen 10 3 9 1 5 6 9 6 4 3 Gemiddelde cijfer biologie 7,0 (± 1,07) 7,3 (± 1,58)

Er zijn twee parallel effectmetingen verricht om na te gaan of de leerlingen na de interventie sneller en zelfstandiger konden omgaan met de microscoop. Ten eerste is de tijd gemeten die de leerlingen nodig hadden voordat zij hun object scherp in beeld hadden bij de sterkste (400x) vergroting. Zodra de leerlingen succesvol hun object in beeld hadden staken zij een rood bordje omhoog. Om de tijd tot de bordjes te meten zijn de lessen gefilmd. Achteraf is de tijd tussen de start van het practicum en het verschijnen van de bordjes genoteerd door de video opname te bekijken.

Om een indicatie te krijgen van de betrouwbaarheid waarop leerlingen beoordeelden of zij een goed beeld hadden werd dit gecontroleerd door de docent of de technische onderwijs assistent (TOA). Zij kwamen langs bij leerlingen die een rood bordje omhoog staken en gingen na of hun beeld klopte. Als het beeld juist was dan verwisselde de leerling het rode bordje voor een groene, indien onjuist ging het rode bordje weer naar beneden en werkte de leerling verder. De tijd van de laatste keer dat het rode bordje omhoog ging per leerling is genoteerd voor de

11 analyse. Het percentage waarop de rode bordjes zijn verwisseld voor groene geeft de initiële betrouwbaarheid van de rode bordjes aan.

De tweede meting gaat om het aantal en het type vragen die gesteld zijn. Om dit te meten liepen de docent en de TOA rond met een audio recorder. Deze recorder werd op tafel gelegd als een leerling een vraag stelde. Achteraf zijn de vragen teruggeluisterd en ingedeeld in drie categorieën: (1) Technisch: de vraag is gericht op de werking of bediening van de microscoop bijvoorbeeld “hoe krijg ik meer licht?” of “het lukt niet om scherp te stellen”; (2) biologisch: de vraag is gericht op de vorm of functie van het bestudeerde organisme zoals “is daar onder de [aanwijs]pijl de celkern?” of “hoeveel cellen zie ik hier?”; (3) opdracht gericht: de vraag richt zich op de handelingen die van de leerling verwacht worden tijdens de les bijvoorbeeld “wat moet er in de titel van mijn tekening?”. De vragen per categorie worden opgeteld en geven daarmee een beeld van de technische hulp die leerlingen nodig hadden.

8. Uitwerking interventie

De interventie richt zich op het gespreid aanleren van vaardigheden die nodig zijn voor het microscopiepracticum (Van den Berg & Buning, 1994). Om dit te bereiken gaan brugklas leerlingen zelf aan de slag om een werkplan te maken voor de bediening van de microscoop. Aan de hand van hun eigen lesboek en filmpjes die online te benaderen zijn zoeken zij daarvoor zelf de benodigde informatie. Daarna testen zij hun eigen werkplan in de praktijk tijdens een apparatuurpracticum en passen ze deze eventueel aan. De interventie is daarmee verspreid over 4 lessen met daarna een afsluitend beeldvormendpracticum. Omdat naast de practica ruimte moet worden overgelaten voor andere leerstof zijn sommige lessen

gedeeltelijk gericht op de interventie en gedeeltelijk op andere inhoud.

In de eerste les gaan de leerlingen in vooraf ingedeelde groepjes van 2 personen aan de slag met het zoeken van informatie en de eerste opzet van het werkplan (zie bijlage 1). De les hierna worden in een halve les de werkplannen uitgewisseld met een andere groep die het werkplan van feedback voorziet (zie bijlage 2). Na deze lessen geeft ook de docent feedback op het werkplan en beoordeelt de docent de gegeven feedback. In de derde les stellen de leerlingen hun werkplan bij aan de hand van de feedback (zie bijlage 3).

Na deze drie theoretische lessen gaan de leerlingen voor het eerst aan de slag met de microscoop in een apparatuurpracticum. Hierbij kunnen ze hun eigen werkplan in praktijk brengen en zelf gebruiken. Ze werken nu individueel en hebben elk hun eigen kopie van het

12 werkplan. Na dit practicum voeren de leerlingen het practicum uit met een echt object, tijdens dit practicum vinden ook de metingen plaats.

De controlegroep besteedt net zoveel tijd aan de voorbereiding op het practicum. Echter, in deze klas wordt de methode van het boek gevolgd waarin de docent eerst klassikaal uitleg geeft over de microscoop. Vervolgens kunnen de leerlingen daar in hun boek over nalezen en bijbehorende opdrachten maken. Deze zijn verdeeld over 2 lessen. Om een gelijke

tijdsbesteding te bewerkstelligen kunnen de leerlingen de derde les aan de slag met de online oefenopdrachten van de methode. In hun vierde les gaan ze ook aan de slag met een

apparatuurpracticum.

9. Evaluatie uitvoering interventie

Aan het einde van de lessenserie hebben alle leerlingen hun werkplannen volledig en afgerond kunnen inleveren. Hiermee is de opdracht van de interventie – het maken van een werkplan – volbracht. Gedurende het geven van de interventie lessen zijn er twee algemene dingen opgevallen met betrekking tot de uitvoering: (1) gebrek aan digitale vaardigheden van

leerlingen, (2) moeite van leerlingen om informatie samen te vatten. Deze twee zaken worden hieronder apart verder beschreven. Daarna wordt geevalueerd of alle ontwerpregels in de interventie zijn teruggekomen.

Al vrij vroeg in de eerste les bleek dat de ICT vaardigheden van de brugklas overschat waren. Dit is opvallend gelet op de ontwikkelingen in digitale vaardigheden van de laatste 20 jaar. Want behalve dat er nog veel werk verzet moet worden in het onderwijzen van “21ste _Century

Skills”, is de algehele opvatting dat het gebruik van computers (om daar informatie mee op te zoeken en te verwerken) voor leerlingen wel steeds vertrouwder wordt (Voogt & Roblin, 2010). En ondanks dat onderzoek naar digitale vaardigheden van Nederlandse leerlingen sinds de ICT monitor uit 1999 beperkt is, bleek in 2005 dat de meeste basisschoolleerlingen in staat zijn om basishandelingen zoals een bestand opslaan uit te voeren (Meelissen, 2008).

Tijdens de interventie lessen bleek een meerderheid van de leerlingen vast te lopen bij meerdere stappen. Een voorbeeld is dat bij ongeveer een kwart van de leerlingen hulp werd gevraagd omdat hun laptop niet direct verbinding maakte met internet, dit moest daarom handmatig worden aangezet. Zij waren kennelijk niet op de hoogte dat dit werkte door op de taakbalk op het wifi symbool te klikken (een symbool dat sterk lijkt op die van de meeste smartphones) en het juiste netwerk te selecteren. Omdat bijna ieder duo wel ergens vast liep aan het begin ging hier meer tijd verloren dan gepland. Ook aan het einde van de eerste les

13 werd er tegen de beperkte ICT vaardigheden aan gelopen, ongeveer een derde van de

leerlingen wist niet dat (~15%)- of hoe (~28%) ze hun bestand moesten opslaan. Een enkele leerling bracht daarom zelfs pas na de bel zijn laptop terug naar het lab.

Aan de hand van deze ervaring is er in de tweede les 2 minuten meer tijd ingepland om op te slaan en af te sluiten. Omdat de een meerderheid van de leerlingen ondertussen geleerd had hoe dat werkte, waren de 2 minuten extra voldoende om de rest te helpen. Dit ging wel ten koste van de tijd die de leerlingen hadden om feedback te geven, niet ieder tweetal leverde daarom een volledige feedback in. De derde les deed iedere leerling er weer een stukje korter over om op te slaan en te uploaden, deze liep daarom het meeste volgens planning. Het vragen om assistentie van een TOA bij een eerste les met computers en het gebruik van programma’s is aan te raden.

Het tweede dat opviel tijdens de interventie lessen, maar met name in de eerste, was dat leerlingen moeite hadden om informatie uit het boek en van het internet in eigen woorden te zetten of samen te vatten. Voor hun werkplan kregen de leerlingen twee bronnen van

informatie die ze beide nodig hadden voor een compleet werkplan. Van alle leerlingen waren bijvoorbeeld 2 groepjes (ongeveer 15%) begonnen om bijna de volledige gesproken tekst van het filmpje uit te typen. Deze groepjes werden snel aangesproken en werkten daarna op een andere manier verder. Echter, het in eigen woorden brengen leek nog steeds op overtypen met het weglaten van een deel van de woorden.

Ook andere groepjes bleken moeite mee te hebben om de informatie samen te vatten, hoewel de spreiding hierin wel groot was. Een docent Nederlands gaf na afloop aan dat de

vaardigheid om samen te vatten of een stuk tekst te parafraseren nog bijna niet in de brugklas terug komt. De verwachting was op dat aspect daarom mogelijk te hoog. Dat de spreiding van vaardigheden tussen leerlingen zo groot was heeft mogelijk te maken met de verschillen tussen leerlingen die vrij groot zijn in de brugklas (zie tabel 1).

De eerste ontwerpregel was opgesteld met als doel om cognitive overload ten tijde van het uiteindelijke practicum te vermijden. Tijdens de uitvoering van de lessen is dat doel niet in gevaar gekomen. Echter, omdat het gebruik van de laptops voor veel leerlingen een opgave op zich was, heeft het probleem van cognitive overload zich mogelijk gedeeltelijk verplaatst naar de eerste les. Desondanks hebben alle leerlingen tijdig hun tussenstappen kunnen afronden en zijn de microscopie vaardigheden dus stapsgewijs aangeleerd.

14 De lessen waren minder activerend en leerlinggestuurd dan verwacht en vermeld in de tweede ontwerpregel. Dit kwam voornamelijk doordat de leerlingen veel hulp nodig hadden met zowel de techniek als het samenvatten van de informatie en daarom ook niet afweken van de stappen of zelfstandig op zoek gingen naar meer informatie. Bovendien werd er in tweetallen gewerkt en leek het erop dat niet in ieder tweetal iedere leerling evenveel werk heeft verzet. De ontwerpregel die autonomie bij de leerlingen moest bevorderen is slechts gedeeltelijk goed gelukt. Het eerste deel van zelf informatie opzoeken is minder tot zijn recht gekomen door in de alinea hierboven beschreven oorzaken. Het tweede deel van zelf een werkplan maken en indelen is wel gelukt. Veel werkplannen zagen er anders uit, zoals met afbeeldingen,

stroomdiagrammen, opsommingen, checklists en dergelijke. Bovendien was de werkwijze van leerlingen ook anders, sommigen lazen eerst alles door en keken de filmpjes en andere

groepjes schreven direct mee.

Het is uit ervaring tijdens de les moeilijker op te maken of leerlingen de mogelijkheid hadden een gevoel van competentie van de stof verwerven en of daarmee aan de vierde ontwerpregel werd voldaan. Gelet op de volledigheid van de werkplannen hebben de leerlingen in ieder geval per tweetal wel de leerdoelen behaald, maar hun bewustzijn hierover is onbekend.

10. Evaluatie uitvoering effectmetingen

Tijdens beide practica lessen waren er geen complicaties buiten de les of het lokaal die de metingen verstoord zouden kunnen hebben. Zowel de controle als de interventie groep werden gemeten op dezelfde dag, tijdens opeenvolgende lesuren (10.35-11.35 en 11.35-12.35).

Tijdens beide uren was er evenveel hulp voorhanden, namelijk één docent en één TOA. De leerlingen hebben nagenoeg dezelfde mondelinge instructie gekregen met betrekking tot het preparaat en het gebruik van de bordjes. De leerlingen zijn na deze instructie en het beantwoorden van enkele vragen allemaal gelijk van start gegaan. Vanaf dat moment op de opname is de tijd gemeten. De start van de tijdsmeting na de bel was in de controle groep 1.40 eerder dan in de interventie groep.

Tijdens de uitvoering van de practica bleek dat leerlingen die naast elkaar zaten vaak rond dezelfde tijd klaar waren met het instellen van hun microscopen. Ook in de opnames is dit terug te zien. Waarschijnlijk kwam dit omdat leerlingen met elkaar over de stappen

15 Figuur 1: Duur van het instellen van de microscoop. De tijden (min.) die de leerlingen er over deden om de microscoop in te stellen per groep (controle en interventie) gepresenteerd in een boxplot.

interventie groep waar samenwerking door tweetallen te verwachten was, als in de controle groep. De leerlingen binnen de groepen zijn daarom niet volledig onafhankelijk van elkaar. De leerlingen hadden op sommige momenten tijdens de practica zoveel vragen dat de beantwoording daarvan soms enkele minuten op zich liet wachten. Achteraf is goed te zien dat leerlingen elkaar daarom soms al hebben geholpen en de vraag dus niet meer aan de docent of TOA is gesteld. De categorie van die vragen is daarom niet meer te achterhalen. Dit geldt voor zowel de controle als de interventie groep.

11. Analyse effectmetingen

Om te testen of leerlingen door het volgen van de lessenserie over de microscoop sneller een microscoop kunnen instellen is gemeten hoelang zij er over doen tot ze een preparaat scherp in beeld hebben. Omdat de tijden niet normaal verdeeld zijn, zijn de tijden van de twee groepen met elkaar vergeleken door middel van een Mann-Whitney (of Wilcoxon) test. Deze test rangschikt de tijden van alle leerlingen uit beide groepen en test vervolgens of de

volgorde waarin de leerlingen dan voorkomen afhankelijk is van in welke groep zij zaten. De gemiddelden (± standaard deviatie) van de twee groepen zijn 11:40 ± 2:32 (min:sec) voor de controle groep en 10:58 ± 2:23 voor de interventie groep (zie Figuur 1). Het verschil tussen deze groepen is, gebaseerd op hun gerangschikte waarden, statistisch niet significant (W = 470, p = 0,20).

16 In de controle groep hebben 24 van de 28 (86%) leerlingen met hun eerste rode bordje correct aangegeven dat zij hun object scherp in beeld hadden. In de interventie groep was dit 25 van 28 leerlingen (89%).

Om te analyseren of de leerlingen zelfstandiger met de microscoop aan de slag konden na de interventie zijn de vragen die leerlingen stelden opgenomen en gecategoriseerd. Technische vragen hadden betrekking op de werking of bediening van de microscoop, biologische vragen op de vorm en functie van het bestudeerde organisme en opdrachtgerichte vragen op wat er van de leerling verwacht wordt tijdens het practicum en van zijn of haar eindproduct de tekening van het preparaat. Tijdens de twee practica zijn in totaal 59 en 68 vragen gesteld in respectievelijk de controle- en interventiegroep. De aantallen vragen zijn per categorie gepresenteerd in Tabel 2. Door middel van een chi-kwadraattoets is vergeleken of de onderlinge verhouding van de drie categorieën verschillend is tussen de groepen.

Tabel 2: Aantal vragen van leerlingen tijdens het practicum per categorie. De vragen die leerlingen stelden tijdens het practicum zijn opgenomen, gecategoriseerd en geteld. Weergegeven zijn de aantallen en hun percentuele voorkomen per groep.

Technisch Biologisch Opdrachtgericht Totaal Controle groep 25 (42,4%) 6 (10,2%) 28 (47,5%) 59 Interventie groep 16 (23,5%) 9 (13,2%) 43 (63,2%) 68

In figuur 2 zijn zowel de proporties van de vragen (Figuur 2A) als de absolute aantallen (Figuur 2B) weergegeven. In de interventie groep zijn zowel absoluut als relatief minder technische vragen gesteld (16, 23,5%) ten opzichte van de controle groep (25, 42,4%). Daarentegen zijn er juist meer biologisch gerichte en ook meer opdrachtgerichte vragen gesteld in de interventie groep.

Het verschil in de verhouding van het type vragen die gesteld werden tussen de controle groep en die van de interventie groep is niet significant (X2 _{= 5.13, df = 2, p = 0,40). Ook als de} laatste twee categorieën samen worden gevoegd is het verschil in verhouding technisch / overig niet significant tussen de controle en de interventie groepen (X2 _{= 4.30, df = 1, p =} 0,23).

17 Figuur 2: Verhouding tussen de type vragen gesteld tijdens het practicum. 2A: Weergegeven zijn de proporties van de vraagcategorieën die gesteld zijn tijdens het practicum in de twee groepen. 2B: Het absolute aantal vragen per categorie die gesteld zijn tijdens de practica in beide groepen. 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% Controle Interventie P roport ie vra a g type s

2A

2B

18

12. Discussie

Gebaseerd op de resultaten van de twee effectmetingen kan niet worden vastgesteld dat leerlingen door het volgen van de interventie lessen sneller en zelfstandiger in staat zijn om hun microscoop te bedienen. De ontwerphypothese moet daarom verworpen worden. De resultaten van beide effectmetingen worden hieronder kritisch geanalyseerd, met

daaropvolgend suggesties voor vervolgonderzoek. Daarna wordt geëvalueerd of er wel een effect is geweest van individuele ontwerpregels gevolgd door suggesties voor nieuwe ontwerpen binnen het onderwerp microscopie.

Afgaande op de resultaten van de tijdsmeting kan worden geconcludeerd dat leerlingen niet sneller in staat waren om hun microscoop in te stellen na het volgen van de interventie lessen. Er was slechts een verschil van 42 seconden tussen de gemiddelden van de twee groepen. Aangezien de spreiding in de tijd die leerlingen nodig hadden om hun microscoop in te stellen groter was dan dit verschil is het onwaarschijnlijk dat het verschil in tijden verklaarbaar is door het volgen van de interventie lessen.

Door het verwisselen van rode voor groene bordjes kon worden gemeten of de leerlingen hun rode bordjes correct inzetten. Ondanks dat bij de instructie vertelt was dat het rode bordje omhoog mocht als het object scherp in beeld was bij de sterkste vergroting, werd dit niet door alle leerlingen zo uitgevoerd. Tijdens beide practica zijn er een paar leerlingen geweest die om deze reden hun rode bordje te vroeg omhoog deden, bij hen is de tweede tijd gemeten. Toch zijn de juistheid percentages beide hoog (86% en 89%) waardoor in het algemeen kan worden verwacht dat leerlingen de opdracht adequaat hebben uitgevoerd en de interne validiteit van dit deel van het onderzoek in orde is.

De betrouwbaarheid van het meten van de tijd die leerlingen nodig hadden is niet heel sterk. Er lag een verantwoordelijkheid bij de leerlingen om te denken aan het opsteken van hun bordjes. Uit de video opnames bleek dat niet iedere leerling hier even goed aan heeft gedacht. Hierop is bijvoorbeeld te zien dat een leerling klaar is met het instellen van haar microscoop en dan de leerling naast haar gaat helpen, pas als ze ongeveer één minuut later klaar zijn met ook die microscoop gaan hun beide bordjes omhoog. De bereidheid om elkaar te helpen leek in beide groepen even hoog, ondanks de eerdere samenwerking in de interventie groep, daarom tast dit waarschijnlijk niet de interne validiteit aan. Omdat eenzelfde leerling bij een andere meting niet dezelfde tijd nodig zal hebben als hij naast iemand zou zitten die meer of

19 minder genegen is om hem of haar te helpen, is dit wel een aantasting van de

betrouwbaarheid.

Ook is er geen significant verschil gevonden wat betreft de verhouding tussen de type vragen die leerlingen stelden tijdens het practicum. Desondanks lijkt er hier wel een trend te zijn in een afname van het aantal technische vragen. Dit is zowel als naar de absolute aantallen als naar de proporties van dit type vragen wordt gekeken. Echter, er moet hier voorzichtig naar gekeken worden omdat het om een meting per klas gaat en de steekproefgrootte daarvan slechts één is (n = 1), de betrouwbaarheid is dus niet heel hoog.

Opvallend is dat er in de interventie groep meer vragen zijn gesteld die gericht waren op de opdracht. Mogelijk komt dit omdat er bij de leerlingen in de interventie groep een verschil zat tussen hun zelfvertrouwen over de bediening van de microscoop en hun zelfvertrouwen over de (te maken) tekening. Zij waren al bezig geweest met een werkplan en hebben daarvoor de microscoop bestudeerd, het maken van een tekening hadden zij nog niet bestudeerd en daar hadden ze bovendien geen werkplan voor. Hierdoor waren ze mogelijk onzeker over de opdracht, wat resulteerde in meer vragen. In de controle groep was dat verschil er niet en waren de leerlingen daardoor mogelijk minder onzeker over de opdracht.

Een alternatieve verklaring voor de toename van het totaal aantal opdrachtgerichte vragen is dat doordat er minder technische vragen gesteld werden in de interventie groep er meer tijd was voor vragen over de opdracht. Uit de video opname bleek namelijk dat zowel de docent als de TOA bijna continue vragen aan het beantwoorden waren. Dit verklaart echter niet al deze extra vragen, tenzij de beantwoording van technische vragen meer tijd in beslag dan de beantwoording van vragen over de opdracht. Het was niet mogelijk om op de opnames voldoende nauwkeurig vast te stellen hoeveel tijd de beantwoording van de vragen per categorie kostte om deze verklaring te toetsen. Een suggestie voor vervolgonderzoek is om nog een derde docent of TOA in te schakelen tijdens het practicum. Mogelijk kunnen hierdoor alle vragen worden beantwoord.

Volgens de eerste ontwerpregel zijn de vaardigheden stapsgewijs aangeleerd om cognitieve overbelasting te voorkomen, maar zoals hierboven beschreven is niet vastgesteld dat dit daadwerkelijk een effect had. Mogelijk is dat wel gebeurd, maar had het niet als effect dat leerlingen sneller en zelfstandiger werkten met de microscoop. Daarentegen zou het wel als effect gehad kunnen hebben dat leerlingen een beter eindproduct konden produceren. Een suggestie voor vervolgonderzoek is daarom om een derde of andere effectmeting in te zetten

20 waarbij niet gekeken wordt naar de uitvoering van het practicum, maar naar het resultaat. Een nieuw onderzoek zou dus de beoordeling van een onderzoek of tekening mee kunnen nemen als effectmeting. Het is mogelijk dat een dergelijk ontwerp beter aansluit op de bevinding dat leerlingen wel goed practica kunnen uitvoeren, maar de (biologische) onderzoeksvragen worden ondergesneeuwd (Abrahams & Millar, 2008)

Het uitblijven van een effect in dit onderzoek staat in contrast met eerdere theoretische suggesties voor het opdelen van practica (van den Berg & Buning, 1994), en de

verwachtingen gebaseerd op de empirische verkenning. Naast de hierboven voorgestelde alternatieve meting zou ook het ontwerp zelf aangepast kunnen worden. Er is geprobeerd om het ontwerp volgens de tweede ontwerpregel leerlinggestuurd en activerend te ontwerpen (Woolfolk, Hughes & Walkup, 2013). Het zou echter kunnen dat de theoretische werkvorm niet goed aansloot op de praktische uitvoering op de microscoop.

Een alternatief ontwerp zou inspiratie kunnen vinden in de onderzoeken die gedaan zijn in het hoger- en universitair onderwijs. Daar werd voornamelijk geëxperimenteerd met virtuele microscopie (Helle et al., 2011; Kim et al., 2008; Triola & Holloway, 2011). De positieve effecten hiervan suggereren dat een virtuele aanpak ook voor middelbare scholen gebruikt zou kunnen worden. Op Nederlandse middelbare scholen zijn er echter twee belemmeringen die onderzoek hiernaar verhinderen. Ten eerste zijn adequate virtuele applicaties tot op heden nog bijna niet betaalbaar voor een onderzoek op de middelbare school, hoewel er reeds in

samenwerking met universiteiten programma’s voor worden ontwikkeld (Potter, 2001). Ten tweede zijn de huidige applicaties alleen nog in het Engels beschikbaar. Deze twee

belemmeringen waren in ieder geval voor het huidige onderzoek onoverkomelijk. Gelet op de huidige groei in beschikbaarheid van digitale middelen in het onderwijs zijn deze

belemmeringen vermoedelijk binnen enkele jaren weggenomen (de Voogt & Knezek, 2008). Tot die tijd kan worden aangeraden om leerlingen meer verantwoordelijkheid te geven bij de voorbereiding van hun microscopie practica of practica in het algemeen. Want het maken van een werkplan is namelijk al een klein onderdeel van de empirische cyclus. Als leerlingen meer betrokken zijn bij bijvoorbeeld het opstellen van het werkplan doen zij hierdoor dus al

21

13. Analytische terugblik

Ondanks dat dit ontwerp geen effect heeft kunnen aantonen is het met interesse ontvangen binnen de biologiesectie van de school waar het onderzoek plaatsvond. Ten eerste heeft het nieuwe ideeën gebracht waarop practica kunnen worden voorbereid. Het maken van een werkplan is ook voor leerlingen in hogere jaarlagen een mogelijkheid, zeker omdat zij dit in minder tijd zullen kunnen dan leerlingen in de brugklas.

Daarnaast was ook het gebruik van laptops nog vrij onbekend in de brugklas. Mijn ervaringen hebben de sectie daarmee een stap vooruit geholpen. Collega’s zijn nu bijvoorbeeld

voorbereid op de onwennigheid die leerlingen met de computers kunnen hebben. Daarentegen weten ze ook wat ze kunnen verwachten van de schrijfvaardigheden van brugklassers die juist weer positief opvielen.

Als docent heb ik van dit onderzoek geleerd om je bewust te worden van de leeropbrengst van jouw lessen. Natuurlijk kan niet iedere les zo systematisch worden geëvalueerd, maar het heeft mij wel kritisch leren kijken naar manieren waarop je kunt zien of je lessen effect hebben. Niet alleen het zelf uitvoeren en testen van dit ontwerp, maar juist ook de gevolgde workshops en het overleg met collega’s en medestudenten hebben hier sterk aan bij gedragen. Gesprekken tijdens de werkgroepen met studenten hebben voornamelijk mijn zicht op

onderwijskundige onderzoeksdesigns verbreed, terwijl in de personeelskamer op school duidelijk werd dat ook gevestigde leraren nog bepaalde vormen van systematische evaluatie hanteren.

Daarnaast heeft het ontwerpen van deze lessenserie, in navolging van het mini-ontwerp, nieuw inzicht gebracht op de hoeveelheid materiaal en onderzoek dat al bekend is over

lesontwerpen. Toevallig waren er specifiek voor microscopie weinig concrete lesontwerpen te vinden, met name geen recente voorbeelden, maar tijdens de zoektocht werd er wel veel gevonden over practica ontwerp in het algemeen.

Als ik dit onderzoek nog eens zou herhalen zou ik in het ontwerp rekening houden met de digitale vaardigheden van de leerlingen. Extra hulp van de TOA zou daar welkom zijn geweest, in ieder geval voor de eerste 15 minuten tijdens het opstarten van de computers. Bovendien zou ik dan naar een oplossing zoeken om de individuele aanspreekbaarheid (Ebbens & Ettekoven, 2016) van de leerlingen te vergroten terwijl ze in tweetallen werken. Dit zou dan namelijk beide leerlingen van het tweetal bij de les betrekken.

22 Wat betreft de effectmetingen zou ik, zoals gesuggereerd als vervolgonderzoek, het

eindresultaat van het practicum mee nemen. Dit was nu niet mogelijk omdat de totale opdracht van het educatieve ontwerp tijdsgebonden was en er afwegingen gemaakt moesten worden tussen de eveneens arbeidsintensieve analyse van de gestelde vragen en een

beoordeling van bijvoorbeeld tekeningen of verslagen.

Tot slot, als alternatieve ontwerp heb ik aangedragen wat ik initieel zelf wilde testen: het gebruik van virtuele microscopie. Aan het begin van het onderzoek heb ik daarom eerst hier uitgebreid op georiënteerd. Helaas heb ik geen geschikte applicatie gevonden die voldeed aan de twee voorwaarden: Nederlands of zeer intuïtieve gebruiksaanwijzing en betaalbaar. Ik ga de komende jaren de ontwikkelingen op dit gebied volgen zodat ik toch ooit dit in mijn eigen klas kan toepassen en als nog testen.

14. Literatuur

Abrahams, I. & Millar, R. (2008). Does practical work really work? A study of the

effectiveness of practical work as a teaching and learning method in school science. International Journal of Science Education, 30(14):1945–1969.

Abrahams, I., & Sharpe, R. (2010). Untangling what teachers mean by the motivational value of practical work. School Science Review, 92(339), 111-115.

Boren, T., & Ramey, J. (2000). Thinking aloud: Reconciling theory and practice. IEEE

transactions on professional communication, 43(3), 261-278.

Bowman, D. (1996). Scope It Out: Standards-Based Microscope Lessons for the Middle School.

Deci, E. L., & Ryan, R. M. (2008). Self-determination theory: A macrotheory of human motivation, development, and health. Canadian Psychology/Psychologie Canadienne,

49(3), 182.

Helle, L., Nivala, M., Kronqvist, P., Gegenfurtner, A., Björk, P., & Säljö, R. (2011, December). Traditional microscopy instruction versus process-oriented virtual microscopy instruction: a naturalistic experiment with control group. In Diagnostic

Pathology (Vol. 6, No. 1, p. S8). BioMed Central.

Hofstein, A., & Mamlok-Naaman, R. (2007). The laboratory in science education: the state of the art. Chemistry education research and practice, 8(2), 105-107.

23 Kim, M. H., Park, Y., Seo, D., Lim, Y. J., Kim, D. I., Kim, C. W., & Kim, W. H. (2008).

Virtual microscopy as a practical alternative to conventional microscopy in pathology education. Basic and Applied Pathology, 1(1), 46-48.

Krahmer, E., & Ummelen, N. (2004). Thinking about thinking aloud: A comparison of two verbal protocols for usability testing. IEEE Transactions on Professional

Communication, 47(2), 105-117.

Lunetta, V,N., Hofstein A. and Clough M., (2007), Learning and teaching in the school science laboratory: an analysis of research, theory, and practice, In N, Lederman. and S. Abel (Eds,), Handbook of research on science education. (pp. 393-441), Mahwah, NJ: Lawrence Erlbaum

Meelissen, M. (2008). Computer attitudes and competencies among primary and secondary schoolstudents. In International handbook of information technology in primary and

secondary education (pp. 381-395). Springer, Boston, MA.

Olson, J. K., & Clough, M. P. (2001). Technology's tendency to undermine serious study: A cautionary note. The Clearing House, 75(1), 8-13.

Potter, C. S., Carragher, B., Carroll, L., Conway, C., Grosser, B., Hanlon, J., ... & Weber, D. (2001). Bugscope: A practical approach to providing remote microscopy for science education outreach. Microscopy and Microanalysis, 7(3), 249-252.

Taminiau, A., Schalk, H., & Legierse, A. (2012). Handreiking schoolexamen biologie

havo/vwo. Enschede: SLO.

Triola, M. M., & Holloway, W. J. (2011). Enhanced virtual microscopy for collaborative education. BMC medical education, 11(1), 4.

Van den Berg, E. (2009). The PCK of teaching in the laboratory: Turning manipulation of equipment into manipulation of ideas. In: O. de Jong & L. Halim (eds): Teachers' Professional Knowledge in Science and Mathematics Education: Views from Malaysia and Abroad. Publisher: Faculty of Education, Universiti Kebangsaan Malaysia, ISBN: 978-983-2267-07-2, p85-110

24 Van Merrienboer, J. J., & Sweller, J. (2005). Cognitive load theory and complex learning:

Recent developments and future directions. Educational psychology review, 17(2), 147-177.

Voogt, J., & Knezek, G. (Eds.). (2008). International handbook of information technology in

primary and secondary education (Vol. 20). Springer Science & Business Media.

Voogt, J., & Pareja Roblin, N. (2010). 21st century skills. Discussienota. Enschede:

Universiteit Twente.

Woolfolk, A., Hughes, M., & Walkup, V. (Eds.). (2013). Psychology in education (2nd ed.). Harlow: Pearson.

25 Bijlage 1: lesplan interventie les 1

Docent: L. S. Schoen Datum: Tijd: Klas: Aantal lln: 28

Lesonderwerp Microscopie

Beginsituatie

Lln hebben geen (praktijk)ervaring met de microscoop. Lln weten dat planten en dieren zijn opgebouwd uit cellen, die niet met het blote oog zichtbaar zijn. Lln kennen enkele basis celorganellen. Lln hebben eerder laptops uit het lab gepakt.

Leskern* Wat zijn de onderdelen van de microscoop en waar dienen ze voor?

Leerdoelen

1. Leerlingen kunnen alle onderdelen van de microscoop benoemen. 2. Leerlingen kunnen de functie van deze onderdelen benoemen.

3. Leerlingen kunnen omschrijven wat er in een microscopie werkplan moet komen te staan.

Docentdoelen Leerlingen begeleiden in het zelf maken van een werkplan

Boek (+ blz.) BvJ 1A: blz 142 - 143

Media, spullen, hulp

Werkplan startdocument 2 filmpjes op youtube:

https://www.youtube.com/watch?v=KmgR6vIBFI8 https://www.youtube.com/watch?v=J5s1g34LT58 1 laptop per groep van 2p, evt. 1 drietal (14 laptops)

Tijd Lesfase* Leerdoel Wat ik doe en zeg Wat zij doen

(werkvorm)

Leeractiviteit *

Noem de specifieke!

0 - -

Leerlingen welkom heten bij de deur. Direct volgende instructie per groepje binnenkomende lln:

-maak een tweetal

-leg je tas op een plek in het lokaal, naast elkaar

-één van de twee loopt dan meteen rustig naar het lab

-hij/zij pakt één laptop en neemt die mee

-Laat laptop evt. al opstarten als ll snel terug is

-Tweetal vormen -plekje zoeken -per duo pakt er één een laptop uit het lab

-start evt. laptop alvast op

7’ 1

Les starten, doelen benoemen en uitleg programma komende lessen. -gericht op microscopie

-voorbereiding voor practicum -uiteindelijk afsluiten met tekening voor een cijfer

-Jullie werken het hele project in tweetallen

-De 1e _{les – vandaag - maak je een} werkplan

-Aan het eind v.d. les lever je deze in -Volgende les (2e_{) wisselen de} werkplannen uit en geef je tips en tops aan een andere groep -Ik geef ook feedback op jullie werkplannen

-3e _{les krijg je de tijd om met de} gekregen tips je werkplan af te maken

-Klappen laptops dicht

26

-Uiteindelijk krijg je een cijfer voor het te maken werkplan én de tips en tops die je hebt gegeven

11’ 4

Instructie bestaat uit: -Deze les ga je dus:

-in tweetallen een werkplan maken -aan het eind van de les lever je deze in

-ik hou voor jullie de tijd in de gaten -om informatie op te zoeken kun je én je boek gebruiken én twee filmpjes waarvan je straks de link krijgt -via Magister kunnen jullie straks de start zien en alle benodigdheden voor het werkplan

-Ik laat op het bord straks de stappen zien die je moet volgen om daar te komen1

-Laptops blijven dicht

-Lln luisteren

17’ 5 1, 2, 3

Ik projecteer stappen op het bord en loop daarna rond om leerlingen op weg te helpen

Leerlingen gaan aan het werk om het werkplan te maken

-Aanwijzen en benoemen van onderdelen microscoop -verkennen en stappen aangeven bij bediening microscoop

30’ Mini

pauze Korte pauze aangeven

35’ Einde

pauze Einde pauze aangeven

52’ 6

Instructies aangeven voor het opslaan en uploaden van de werkplannen2

Luisteren naar korte instructie en ronden daarna af volgens instructies

57’ - Per tweetal 1 leerling naar lab om

laptop terug te brengen

Per duo 1 ll richting lab met laptop.

1_{Instructies bij start geprojecteerd op het bord:}

2_{Instructies bij einde les geprojecteerd op het bord:}

• Log in op je laptop • Open Google Chrome • Log in op Magister

• Klik rechtsboven op Magister web • Klik links op ELO

• Klik op bronnen

• Klik op gedeelde bronnen • Kies B1 Microscopie • Hier vind je het startbestand • En de 2 links naar de filmpjes

• Ga terug naar Magister • Klik links op ELO • Klik op opdrachten

• Kies B1 Microscopie versie 1 (andere zijn nog verborgen) • Een nieuw venster opent

• Klik daarin rechtsboven op inleveren

• Klik op bestand bijvoegen • Zoek jouw bestand op • Klik op bijvoegen • Klik op verzenden • Log uit op je laptop

27 Bijlage 2: Lesplan interventie les 2

Docent: L. S. Schoen Datum: Tijd: Klas: Aantal lln: 28

Lesonderwerp Microscopie

Beginsituatie

Leerlingen hebben één les besteed aan het maken van een werkplan voor de bediening van de microscoop, ze hebben uitleg gehad over het gehele project. Lln hebben hun boek bestudeerd en 2 uitleg filmpjes gekeken. Ze hebben hun 1e versie werkplan geüpload op Magister

Leskern* Met welke stappen stel je de microscoop in?

Leerdoelen 1. Leerlingen kunnen beschrijven volgens welke stappen een microscoop moet worden ingesteld.

2. Leerlingen kunnen in een gekregen werkplan aangeven waar juiste en onjuiste onderdelen zitt en

Docentdoelen Leerlingen begeleiden in het geven van feedback

Boek (+ blz.) BvJ 1A: blz 142 - 143

Media, spullen, hulp

Werkplannen gemaakt in vorige les, geprinte vorm. Evt. filmpjes die nog steeds via Magister zijn te bereiken https://www.youtube.com/watch?v=KmgR6vIBFI8 https://www.youtube.com/watch?v=J5s1g34LT58

Tijd Lesfase* Leerdoel Wat ik doe en zeg Wat zij doen

(werkvorm)

Leeractiviteit *

Noem de specifieke!

0’ - -

Leerlingen welkom heten bij de deur. Direct de volgende instructie per groepje binnenkomende lln: -werk weer met hetzelfde maatje -leg je tas op een plek in het lokaal, naast elkaar

-één van de twee loopt dan meteen rustig naar het lab

-hij/zij pakt één laptop en neemt die mee

-Leg de laptop daarna dicht op bureau docent

-Zoeken maatje op -Zoeken plek in lokaal

-Spreken af wie er een laptop pakt -Per duo pakt er één een laptop uit het lab

-Legt laptop dicht op bureau docent

27’ 1

Klassikaal aandacht vragen. Laptops blijven nog even op bureau. Uitleg vervolg project:

-Vorige les werkplan gemaakt, goed aan gewerkt

-Deze les ontvang je het werkplan van een ander

-Je gaat die vandaag lezen en daar tips en tops bij bedenken

Luisteren

30’ 4

Om aan de slag te kunnen

-Werk je weer in tweetallen (zitten als het goed is nog naast elkaar)

-Lees het werkplan dat je krijgt eerst helemaal goed door

-Geef daarna 2 tips en 2 tops -Schrijf die op in Word

-Aan het einde van de les lever je deze in op Magister, net als hoe je dat de vorige les deed

-Ik projecteer straks nog een keer de stappen

28

-De tips en tops worden meegenomen in je cijfer

33’ 5 1, 2

Loop op rond om te helpen bij het geven van feedback en met het uploaden van feedback formulier

Fout aangeven, beoordelen, beargumenteren

52’ 6

Instructies aangeven einde van de les en voor het opslaan en uploaden van de feedbackformulieren1

-feedback geven op werkhouding deze les

-sla je bestand op met jullie namen in de titel

-volg de verdere instructies op het bord

Luisteren naar korte instructie. Slaan bestanden op en volgen de stappen voor het uploaden

57’ - Per tweetal 1 leerling naar lab om laptop

terug te brengen

Per duo 1 ll richting lab met laptop.

29 Bijlage 3: lesplan interventie les 3

Docent: L. S. Schoen Datum: Tijd: Klas: Aantal lln: 28

Lesonderwerp Microscopie

Beginsituatie Lln hebben in les 1 een werkplan gemaakt voor de bediening van de microscoop. In les 2 hebben ze

feedback gegeven op het werkplan van een andere duo en ingeleverd.

Leskern* Hoe ga ik straks de microscoop bedienen?

Leerdoelen 4. Leerlingen kunnen een werkplan verbeteren a.d.h.v. 2 concrete tips van medeleerlingen en docent

Docentdoelen Leerlingen begeleiden bij het verbeteren van hun werkplannen. Feedback toelichten indien nodig.

Boek (+ blz.) BvJ 1A: blz 142 - 143

Media, spullen, hulp

Werkplan startdocument 2 filmpjes op youtube:

https://www.youtube.com/watch?v=KmgR6vIBFI8 https://www.youtube.com/watch?v=J5s1g34LT58 1 laptop per groep van 2p, evt. 1 drietal (14 laptops)

Tijd Lesfase* Leerdoel Wat ik doe en zeg Wat zij doen

(werkvorm)

Leeractiviteit *

Noem de specifieke!

0’ - -

Leerlingen welkom heten bij de deur. Direct de volgende instructie per groepje binnenkomende lln: -werk weer met hetzelfde maatje -leg je tas op een plek in het lokaal, naast elkaar

-één van de twee loopt dan meteen rustig naar het lab

-hij/zij pakt één laptop en neemt die mee

-Leg de laptop daarna dicht op bureau docent

-Zoeken maatje op -Zoeken plek in lokaal

-Spreken af wie er een laptop pakt -Per duo pakt er één een laptop uit het lab

-Legt laptop dicht op bureau docent

30’ 1

Klassikaal aandacht vragen. Laptops blijven op bureau. Uitleg afsluiting project:

-Vorige les werkplannen

uitgewisseld, heel goede tips voorbij zien komen, wel erg streng voor elkaar

-Ik heb zelf ook tips gegeven

-Deze les krijg je je werkplan digitaal terug en de tips op papier

Luisteren

33’ 4

Instructie

-Werk weer samen in je tweetal -Lees de tips van je klasgenoten en van mij

-Pas je werkplan aan a.d.h.v. deze tips

-sla je werkplan weer op met je naam in de titel

-verzend het weer op magister -volgende week krijg je je werkplan bij de microscopie les

-Laptops blijven dicht

30

35’ 5 1

Ik loop rond om leerlingen te begeleiden en eventueel feedback toe te lichten. Lln werken in duo’s en ronden werkplannen af -beoordelen feedback en verwerken indien nodig

Afwegen van feedback,

50’ 6

Instructies aangeven einde van de les -Eind versie opslaan

-Uploaden op Magister

-Zoek naar opdracht met titel B1 microscopie werkplan eindversie

Luisteren naar korte instructie. Slaan bestanden op en volgen de stappen voor het uploaden

57’ - Per tweetal 1 leerling naar lab om

laptop terug te brengen

Per duo 1 ll richting lab met laptop.

31 Bijlage 4: Feedbackformulier werkplan microscopie

Het werkplan is gemaakt door: Deze beoordeling is ingevuld door:

O nvol doe nde M a ti g V ol doe nde Rui m vol doe nd e G oe d Opmaak

Het werkplan heeft een logische titel

De namen van de groepsleden zijn vermeld

Het werkplan past op 1 A4tje

Het werkplan is netjes opgemaakt

Technische

Er is aangegeven dat…

je de microscoop bij het statief moet vasthouden je eerst moet controleren of het kleinste objectief onder staat

het lampje aan moet

het diafragma open gedraaid moet worden

het object recht boven het lampje en recht onder de lens moet liggen je met de grote schroef draait tot vlak onder het kleinste objectief met de kleine schroef kan worden scherp gesteld je het kleinste objectief onder draait als je de microscoop opruimt de tafel omlaag gedraaid moet worden als je de microscoop opruimt

Totaal per kolom: +

x1 x2 x3 x4 x5

Score totaal: + + + + + =

32 In dit werkplan vind ik het goed dat …

In dit werkplan vind ik het slim dat …

In dit werkplan vind ik het onhandig dat …

33 Bijlage 5: Werkblad voorbereiding microscopie practica

Inleiding

Voordat je met de microscoop aan de slag kunt, moet je je eerst goed voorbereiden. Het is de eerste keer namelijk best moeilijk om een microscoop te gebruiken. Daarom kan het soms lang duren voordat je er eindelijk iets mee ziet. Bovendien is de microscoop erg kwetsbaar en duur. Het is dus belangrijk dat je niet zomaar iets doet of ergens aan zit voordat je er over geleerd hebt. Tijdens deze opdracht ga je daarom met een klasgenoot werken aan een microscopie werkplan.

In totaal ga je in 3 lessen tijd besteden aan het maken van het werkplan. Daarna ga je tijdens een oefenpracticum jullie eigen werkplan testen. Als laatste kun je jouw werkplan gebruiken bij het practicum waarin je voor het eerst gaat kijken naar echte cellen.

Doel

De doelen van deze opdracht zijn:

- Je kunt de onderdelen van de microscoop benoemen - Je kunt straks sneller aan de slag met de microscoop - Je hebt (nog) meer plezier in het doen van de practica

Wat ga je doen?

Les 1

In de eerste les ga je samen met je klasgenoot informatie opzoeken. Deze informatie zoek je bijvoorbeeld op in je boek. Daarnaast kijk je op internet naar 2 filmpjes die je van je docent krijgt. Als laatste kun je zelf op internet nog wat verder zoeken naar informatie.

Met deze informatie geef je eerst alle onderdelen aan en beschrijf je kort wat hun functie is. Daarna kun je beginnen aan je werkplan. Aan het eind van de les lever je jouw werkplan digitaal in bij de docent.

Les 2

De tweede les wordt jouw werkplan uitgewisseld met die van een ander duo. Je geeft dan feedback op het werkplan van de andere groep. Hiervoor gebruik je het feedback formulier. Misschien krijg je zelf wel nieuwe inspiratie. Het feedbackformulier lever je aan het eind van de les in bij jouw docent.

Jouw docent gaat je nu feedback geven op jouw werkplan en hoe je die van de andere groep hebt beoordeeld.

Les 3

In de derde les krijg je de feedback van je klasgenoten en jouw docent terug. Daarna krijg je de tijd om met deze feedback jouw werkplan af te ronden. Lever jouw definitieve werkplan hierna digitaal in bij de docent

Les 4: oefenpracticum

In deze les ga je oefenen met de microscoop aan de hand van jouw eigen werkplan. Hoe werkt dit werkplan in praktijk? Hoe is het om met de microscoop te werken?

34 Opdracht 1:

Benoem alle onderdelen van de microscoop die je hieronder ziet. Geef ook aan wat de functie van ieder onderdeel is.

35

Opdracht 2: Maak jouw eigen werkplan

- Lees in je boek afbeeldingen 6 en 7 en de tekst daaromheen - Bekijk de filmpjes 1 en 2 op Magister

- Maak jouw werkplan in Word

- Benoem in jouw werkplan hoe je de microscoop neerzet

- Beschrijf alle stappen die je moet zetten om een object scherp in beeld te krijgen - Benoem wanneer je de grote schroef, en wanneer je de kleine schroef gebruikt - Geef aan hoe je de microscoop opruimt als je klaar bent