Waarom biologie, natuurkunde, scheikunde in de basisvorming?
De natuurwetenschappelijke vakken behoren tot de basisvorming om sterk verwante en deels identieke redenen. Leerlingen moeten inzicht krijgen in de eigenschappen en wetmatigheden van het natuurlijke milieu waarin ze leven, in de plaats van de mens in de natuur en de wijze waarop hij daarin kan ingrijpen.
Dat is nodig om ze in staat te stellen de verantwoordelijkheid te dragen voor hun persoonlijk welzijn en dat van de mensen, dieren en planten in hun eigen omgeving, om in het leven van alledag en in de latere beroepspraktijk een verstandig gebruik te kunnen maken van de verworvenheden van de techniek en om zich als gebruiker en verbruiker van materie en energie rekenschap te kunnen geven van de consequenties van hun gedrag op dit punt voor zichzelf, de samenleving en het natuurlijk milieu. De eigen aard van het vak bepaalt bij welke aspecten van het natuurlijk milieu de accenten liggen en waar in het bijzonder het belang schuilt van het betreffende vak als voorbereiding op het maatschappelijk functioneren.
Welke inhoud?
Bij biologie, de studie van het leven, staan inzicht in bouw en functioneren van het eigen lichaam, een beter begrip en het leren zorgen voor zichzelf en voor mensen, dieren en planten in de eigen omgeving voorop. Daarmee kunnen ook de belangrijkste doelen van het vak gezondheidskunde worden gerealiseerd.
Meer in het bijzonder gaat het bij biologie om het verwerven van kennis over in- en uitwendige bouw, levensverrichtingen, gedrag en milieu van mens, dier en plant, zoals die zijn weer te geven in afbeelding, schema of beschrijving: voedselketen, voedselweb, levensgemeenschap, ecosysteem. In het verlengde daarvan moeten leerlingen gebracht worden tot het herkennen van biologische aspecten in een aantal maatschappelijke problemen: de bestrijding van ziekten, de invloed van de mens op zijn milieu, overbevolking, voedseltekort en voedseloverschot.
Bij natuurkunde komen natuurkundige principes en wetmatigheden aan bod die in het leven van alledag een rol spelen en waarmee kinderen nu en later in technische toepassingen veel te maken krijgen.
De volgende onderdelen moeten daarbij in elk geval in het programma worden opgenomen
grootheden en eenheden, voor zover onontbeerlijk voor de hierna genoemde onderdelen;
mechanica (voorbeelden en eigenschappen van krachten en bewegingen; arbeid door een
constante kracht, vermogen, kinetische, potentiële en mechanische energie; moment, zwaartepunt);
vaste stoffen, vloeistoffen en gassen (fase-overgangen, opwaartse kracht, druk, deeltjes-structuur);
energie (warmte en temperatuur, transport van warmte, volumeverandering door temperatuursverandering, vormen van energie, energie-omzettingen);
geluid (trillingen, frequentie, amplitude, toonhoogte, geluidsbronnen, resonantie);
geometrische optica (rechtlijnige uitbreiding van licht, evenwijdige, convergerende en divergerende bundels, terugkaatsing, vlakke spiegel, breking, convergerend vermogen van een bolle lens, divergerend vermogen van een holle lens);
elektriciteit en magnetisme (positieve en negatieve lading, isolatoren en geleiders, elektrische spanningsbronnen, eigenschappen van elektrische stromen, weerstand, serie- en parallelschakeling van weerstanden, kortsluiting, magnetisch veld, elektromagnetische inductie); elektronica en vaste stof (elektronenbeweging in metalen en in stoffen met atoomroosters, elektronen-emissie uit materialen); kernfysica (kern, atomen, protonen, neutronen, isotopen, alpha-, bèta- en gammastraling, kernreactie, kernsplijting, principe van de kernreacties).
Waar mogelijk moeten leerlingen door eigen onderzoeksactiviteiten, het verrichten van eenvoudige experimenten en het rapporteren daarvan, ingeleid worden in de werkwijzen van natuurwetenschappelijk onderzoek. Verder kan een adequate keuze van de contexten waarin de genoemde onderwerpen worden geplaatst, veel bijdragen aan het inzicht van leerlingen in de samenhang tussen natuurwetenschap en directe leefomgeving. Een te sterke binding aan contexten moet daarbij echter worden vermeden: "Een wezenlijk kenmerk van natuurkunde is het herkennen van zekere verschijnselen en het trachten die verschijnselen vanuit één of enkele veronderstellingen te verklaren. Indien men nu bijvoorbeeld uit de mechanica strak zou behandelen vanuit de context "verkeer" en daarbij niet verder gaat, doet men aan een belangrijk kenmerk van de natuurkunde tekort. Men kan dan het verkrijgen van inzicht en begrip door de leerlingen belemmeren. En hun plezier in het vak bederven, zou men er aan kunnen toevoegen. Het aardige van natuurkundige kennis is immers juist, dat ze in zoveel verschillende contexten toepasbaar is, en
onderwijs dat niet toekomt aan het wekken van de verwondering van de leerling daarover, is die naam niet waard.
Enig inzicht in scheikundige verschijnselen is voor iedereen nodig om zo zorgvuldig en oordeelkundig mogelijk te kunnen omgaan met chemische produkten - geneesmiddelen, doe-het-zelf- produkten, schoonmaakmiddelen, bestrijdingsmiddelen, voedingsartikelen - en met allerlei processen in de
dagelijkse omgeving waarbij scheikundige aspecten een rol spelen: verbranding, corrosie, bederf, verwering.
Ook om met enig begrip discussies over maatschappelijke problemen als energie- en grondstoffenvoorziening en milieubeheer te kunnen volgen, is enige scheikundige kennis nodig.
Op grond van deze overwegingen zijn de volgende scheikundige onderwerpen voor de basisvorming van belang:
het begrip stofeigenschap (brandbaarheid, oplosbaarheid, giftigheid en dergelijke);
het optreden van chemische reacties (chemische veranderlijkheid van vele stoffen en van de bijbehorende stofeigenschappen, ontleedbare en niet ontleedbare stoffen, verschillende soorten reacties, verbranding met zuurstof als speciaal geval, reactiesnelheid, de rol van energie bij chemische reacties);
de chemische onveranderlijkheid van de bouwstenen van de stof (scheikundige elementen, atomen, moleculen, hergroepering bij chemiche reactie).
Het lijkt voor de doelen van de basisvorming toereikend als deze onderwerpen in hoofdzaak in kwalitatieve zin worden behandeld, dat wil zeggen in onderwijs dat gericht is op direct waarneembare eigenschappen. Op die manier is het vermoedelijk ook haalbaar de scheikundige basisvorming zo veel mogelijk in samenhang met biologie en natuurkunde te geven. Het behandelen van meer abstracte verklarende principes is alleen van belang voor degenen die in vervolgopleiding of beroep het vak scheikunde nodig hebben en moet dus buiten de basisvorming blijven.
De opbouw van het programma
Eerder in dit hoofdstuk is gewezen op de risico's van vakkenintegratie en op de onzekere status van veel beweerde voordelen ervan. Toch zijn er in het geval van de natuurwetenschappelijke vakken
overwegingen die ervoor pleiten om althans in het begin van de voortgezette basisvorming een
geïntegreerde aanpak te kiezen. Die hebben te maken met de vraag, wat de beste manier is om leerlingen in te leiden in de denkwereld van de natuurwetenschappen, hun belangstelling te wekken voor een wat meer analytische benadering van verschijnselen die daarbinnen worden bestudeerd en hen in staat te stellen de relatie ervan te zien met wat zij zelf in hun eigen omgeving daarvan waarnemen. Bij een meer formele, vooral op theorieën en wetmatigheden gerichte introductie is het gevaar groot, dat de praktische betekenis ervan voor veel leerlingen niet duidelijk wordt, laat staan dat ze er zelf in de praktijk mee kunnen werken. In de beginfase van het voortgezet onderwijs zou daarom gekozen moeten worden voor een sterk toepassingsgerichte aanpak: onderwerpen die kinderen van die leeftijd interesseren, zouden het
uitgangspunt moeten zijn van een "natuurwetenschappelijke oriëntatie" in het eerste leerjaar. Dergelijke onderwerpen zullen in het algemeen niet specifiek biologisch, scheikundig of natuurkundig van aard zijn en de gelegenheid bieden om verschijnselen vanuit verschillende vakgebieden in een concrete context te bestuderen. Het is echter niet aan te bevelen zo'n geïntegreerde aanpak al te lang voort te zetten, omdat de nadelen ervan zowel voor leerlingen als docenten al snel zwaarder zullen gaan wegen dan de voordelen.
Voor de leerlingen geldt dit omdat vooral de zwakkeren onder hen gebaat zijn bij duidelijkheid en systematiek. Als steeds maar weer wordt overgegaan tot een algemene behandeling van interessante onderwerpen, kunnen zaken die werkelijk belangrijk zijn, ondergaan in een wirwar van toevalligheden en wordt het de leerlingen wel erg moeilijk gemaakt. De ordenende principes van de B-wetenschappen - principes die juist zijn ingevoerd om verschijnselen zo "eenvoudig" mogelijk, met een minimum aan axiomatische vooronderstellingen, te beschrijven en te verklaren - kunnen aan leerlingen duidelijkheid en houvast geven, en dat vergt een vakgewijze geordend onderwijs. Ook aan de docenten stelt een gedurende langere tijd volgehouden integratie van de natuurwetenschappelijke vakken zeer zware – te zware - eisen. "Men zal bij integratie niet alleen een generale kennis maar ook een gedegen vakkenis van andere, zij het in bepaalde opzichten aanverwante B-disciplines moeten hebben. En het is opvallend hoe groot ook op dit niveau de verschillen tussen de aanverwante disciplines zijn".
Differentiatie
Ook bij de exacte vakken valt, gezien de verschillen tussen leerlingen in aanleg en
ontwikkelingstempo, aan differentiatie niet te ontkomen. Er zal op minstens twee niveaus gewerkt moeten worden om aan die verschillen recht te doen. Wellicht is het mogelijk - maar dat vergt nog veel
ontwikkelingswerk - om in het eerste jaar van het voortgezet onderwijs deze differentiatie binnen heterogene groepen te realiseren, met name wanneer in dat eerste jaar het accent ligt bij biologie, waar de
mogelijkheden voor interne differentiatie wat groter lijken
Voor natuurkunde zijn in verschillende projecten ervaringen opgedaan met interne differentiatie in betrekkelijk heterogene groepen, waarin echter geen lbo-leerlingen zaten. De resultaten daarvan zijn in de beginfase weliswaar redelijk positief, maar wijzen er toch ook op dat met externe differentiatie - groepering van leerlingen naar vorderingen - niet al te lang gewacht moet worden, omdat anders met name de betere leerlingen onvoldoende worden uitgedaagd 39. Dat zal des te sterker gelden wanneer het gaat om de hele range van leerlingen van dezelfde leeftij d, van lbo tot vwo. Wanneer scheikunde, zoals eerder voorgesteld, wordt gegeven in samenhang met biologie of natuurkunde, zal daarvoor om praktische redenen dezelfde differentiatievorm moeten gelden als voor die beide andere vakken wordt gekozen.
Problemen bij invoering
Voor het realiseren van een basisvorming biologie zijn de voorwaarden relatief gunstig. Het vak wordt op alle schooltypen gegeven en door gebruik te maken van de ervaringen van het vak
gezondheidskunde en van de kennis van zaken van de docenten die dit vak in het lbo geven, kan ook de
"zorg"-kant van de basisvorming biologie tot zijn recht komen. Wel is er voor dit vak behoefte aan een landelijk coördinatiepunt waar de vele initiatieven en ideeën op het gebied van een vernieuwde biologie worden gebundeld en van waaruit de introductie van een basisvorming biologie kan worden begeleid en gesteund.
Het realiseren van een basisvorming natuurkunde en scheikunde zal ongetwijfeld meer problemen oproepen. Een belangrijk probleem ligt bij die scholen (vooral uit leao, Imo en Ihno) waar nu alleen "kennis der natuur" aan alle leerlingen wordt gegeven, een vak waarin traditioneel het accent ligt bij biologie.
Verder zal vooral de nascholing van docenten in dit verband aandacht vragen. Nieuwe
kennisgebieden die in het onderwijs worden opgenomen (kernfysica en vaste-stoffysica) moeten daarin aan de orde komen, evenals het werken met contexten, vormen van interne differentiatie, het practicum en de mogelijkheden voor integratie van de natuurwetenschappen. Een probleem is verder het gebrek aan faciliteiten op veel scholen, bijvoorbeeld het ontbreken van een amanuensis, waardoor het organiseren van practicum niet goed mogelijk is.
