Foto: Jos Depovere, Katholieke Hogeschool Leuven

1. Rol en efficiëntie van experimenten in het wetenschapsonderwijs Foto: Jos Depovere, Katholieke Hogeschool Leuven

2. Inhoud • Rol van experimenteel werk • Science Community Representing Education of SCORE • Wat is praktisch werk? • De situatie in Vlaanderen • Hoe onze toekomstige wetenschappers opleiden? • Wat is het doel van praktisch werk? • Efficiëntie van experimenteel werk • Wat zijn de knelpunten? • Bereiken we wat we willen bereiken? • Meer ondersteuning! • Discussie & argumentatie zou heel belangrijk moeten zijn in wetenschappelijk onderricht! Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen

3. http://www.score-education.org/index.htm Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen

4. Het opleiden van toekomstige wetenschappers in het Verenigd Koninkrijk De trend in het Verenigd Koninkrijk van leerlingen die kiezen voor wetenschappen en wiskunde (1990-2007) is in grote lijnen somber! Bron: Joint Council for Qualifications (JCQ), annual statistics 1990-2007. Campbell, F. & Van Noorden, R. (2008). Educating the UK's future scientists, Chemistry World, October. Porter, C. & Parvin, J. (2008) Learning to Love Science:  Harnessing Children's Scientific Imagination : a Report, University of York. Chemical Industry Education Centre, Shell Education Service Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen

5. Rapport gepubliceerd in Mei 2013 Rapport gepubliceerd in December 2008 http://www.score-education.org/publications Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen

6. Wat is “praktisch werk”? Een definitie Dit zijn leerervaringen waarbij leerlingen leren werken met stoffen of met secundaire bronnen zoals data om de natuur te kunnen observeren én te begrijpen. Lunetta, V N, Hofstein, A & Clough, M P (2007). Teaching and learning in the school science laboratory. An analysis of research, theory, and practice. In Handbook of research on science education (ed. S K Abell and N G Lederman), pp. 393–431. Mahwah, NJ: Lawrence Erlbaum Associates. Foto: Jos Depovere, Katholieke Hogeschool Leuven Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen

7. Wat is “praktisch werk”? Voorbeeld 1 Luchtfoto's bestuderen om de maan te onderzoeken of om de geografie van de aarde te onderzoeken Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen

8. Wat is “praktisch werk”? Voorbeeld 2 Spectra bestuderen om de natuurkunde van sterren en ruimteatmosferen te begrijpen Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen

9. Wat is “praktisch werk”? Voorbeeld 3 Sonarbeelden gebruiken om levende systemen te onderzoeken Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen

10. Wat is “praktisch werk”? Voorbeeld 4 Thermodynamica in actie: Sterk exotherme redoxreacties http://chem.kuleuven.be/en/research/mds/moldesigns/news/volt Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen

11. Wat is “praktisch werk”? Voorbeeld 4 Thermodynamica in actie: Sterk exotherme redoxreacties Bron - http://sites.jmu.edu/chemdemo/2011/06/14/zinc-ammonium-nitrate/ http://chem.kuleuven.be/en/research/mds/moldesigns/news/volt Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen

12. De definitie van “praktisch werk” volgens SCORE Dit zijn leeractiviteiten waarbij de leerlingen leren observeren, leren onderzoeken en zich een begrip aanleren over de wereld rondom hen • door het rechtstreeks uitvoeren van concrete handelingen om op die manier ervaringen op te doen van fenomenen of; • door het manipuleren van reële objecten en materialen. Foto: Jos Depovere, Katholieke Hogeschool Leuven Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen

13. Waarom experimenteren tijdens de lessen wetenschappen? • Wetenschappelijke inhouden illustreren • Een belangrijk kenmerk van exacte wetenschap • Een les opfleuren Foto: Jos Depovere, Katholieke Hogeschool Leuven Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen

14. Het doel van praktisch werk in wetenschapsonderwijs Enkele van de meest voorkomende doelen volgens leerkrachten zijn: • leren om nauwkeurige observaties te doen en deze te beschrijven; • • verschijnselen reëler maken; • • belangstelling opwekken en dit trachten te behouden; • • het aanzetten en bevorderen van het opbouwen van een logische redeneermethode SCORE, (2013) Resourcing practical science at secondary level, Report, http://www.score-education.org/publications Foto: http://chem.kuleuven.be/profatoom Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen

15. En in Vlaanderen? Online-enquête in samenwerking met Klasse die liep van 24 oktober tot en met 31 december 2005. De verwerking van de enquête gebeurde door een onafhankelijk bureau (Ipsos). Er werden in totaal 1533 enquêtes ingevuld. http://www.ewi-vlaanderen.be/actieplan#deel6 Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen

16. Wat is volgens de Vlaamse leerlingen een optimale manier van lesgeven/krijgen? Zelf uitgevoerde experimenten Eigen uiteenzetting voorbereiden Zelf gegevens opzoeken rond een thema Notities tijdens les Discussies in de klas Wetenschap. georiënteerde uitstap Hulp van computer Videofilms in de les Leerboeken (Basis: N=1283) Bron - Rapport jongerenbevraging “WETENSCHAP MAAKT KNAP”,Afdeling Wetenschappen – Ministerie van de Vlaamse Gemeenschap, Brussel, april 2006 Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen

17. Wat vinden Vlaamse leerlingen van eigen praktisch en experimenteel werk? “Ik denk dat eigen praktisch en experimenteel werk mij zou helpen om Natuurwetenschappen op zich beter te begrijpen” Helemaal niet akkoord Eerder akkoord Eerder niet akkoord Helemaal akkoord (Basis: N=1274) Bron - Rapport jongerenbevraging “WETENSCHAP MAAKT KNAP”,Afdeling Wetenschappen – Ministerie van de Vlaamse Gemeenschap, Brussel, april 2006 Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen

18. Krijgen de Vlaamse leerlingen veel praktisch en experimenteel werk? “In mijn school wordt een nieuwe theorie of wetenschappelijk thema ondersteund door eigen praktisch en experimenteel werk” Nooit Zelden Soms Altijd Meestal (Basis: N=1265) Bron - Rapport jongerenbevraging “WETENSCHAP MAAKT KNAP”,Afdeling Wetenschappen – Ministerie van de Vlaamse Gemeenschap, Brussel, april 2006 Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen

19. Enkele belangrijke conclusies uit het Rapport jongerenbevraging “WETENSCHAP MAAKT KNAP”, Attitudes ten opzichte van natuurwetenschappen • Leerlingen kennen natuurwetenschappen een belangrijke plaats toe! • Dankzij de natuurwetenschappen kunnen ziektes worden genezen • De natuurwetenschappen zijn belangrijk voor de maatschappij & voor toekomstige generaties • Er zijn meer voor- dan nadelen! Optimale manier van lesgeven/krijgen • Er gaat een onbetwiste voorkeur uit naar de wetenschappelijke experimenten met weinig tot geen verschil tussen jongens en meisjes voor de voornaamste “verwachtingen”. Eigen experimenten • Over alle categorieën - geslacht, richting - heen is men het er (volledig) mee eens (± 90%) dat experimenten een beter begrip toelaten; • Experimenten komen niet voldoende aan bod, want “altijd & meestal” ≈ 33%; Bron - Rapport jongerenbevraging “WETENSCHAP MAAKT KNAP”,Afdeling Wetenschappen – Ministerie van de Vlaamse Gemeenschap, Brussel, april 2006 Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen

20. Enkele aanbevelingen uit het Rapport jongerenbevraging “WETENSCHAP MAAKT KNAP”, Attitudes ten opzichte van natuurwetenschappen • De geloofwaardigheid van de natuurwetenschappen is groot! • De positieve ingesteldheid tov natuurwetenschappen is een krachtige hefboom om het vak te propageren Optimale manier van lesgeven/krijgen • Men kan niet om de vraag heen naar “meer wetenschappelijke experimenten uitvoeren”! Eigen experimenten • Iedereen is het erover eens dat eigen praktisch/experimenteel werk de betrokkenheid zou doen toenemen wat momenteel niet het geval lijkt; Dus … • Inspelen op de algemene positieve ingesteldheid ten opzichte van. natuurwetenschappen; • Oog en oor hebben voor de vraag naar zelf wetenschappelijke experimenten uitvoeren; • het is een mogelijkheid om een grotere betrokkenheid te realiseren; Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen

21. Inhoud • Rol van experimenteel werk • Science Community Representing Education of SCORE • Wat is praktisch werk? • De situatie in Vlaanderen • Hoe onze toekomstige wetenschappers opleiden? • Wat is het doel van praktisch werk? • Efficiëntie van experimenteel werk • Wat zijn de knelpunten? • Bereiken we wat we willen bereiken? • Meer ondersteuning! • Discussie & argumentatie is heel belangrijk in wetenschappelijk onderricht! Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen

22. Twee stellingen over “praktisch werk” Much practical work is … ineffective in helping students to understand the concepts and theories of science. It is unscientific in that it is quite unlike real scientific activity. And it is boring and time-wasting for many students who find it unnecessary and unstimulating. It’s what science is all about really… getting on with some experiments. Science is a practical subject …. You know, end of story, I think. Wetenschapsleerkracht Woolnough, B. E. & Allsop, T. (1985). Practical Work in Science. Cambridge: Cambridge University Press. Millar, R. (2009). Analysing practical activities to assess and improve effectiveness: The Practical Activity Analysis Inventory (PAAI). York: Centre for Innovation and Research in Science Education, University of York. Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen

23. Waarom praktisch werk? De objectief waarneembare wereld Ideeën Praktisch werk Zaken die we niet onmiddellijk kunnen observeren Zaken die we kunnen zien en hanteren Het fundamentele doel van het praktisch werk is om studenten te helpen de link te leggen tussen deze twee domeinen! Millar, R. (2009). Analysing practical activities to assess and improve effectiveness: The Practical Activity Analysis Inventory (PAAI). York: Centre for Innovation and Research in Science Education, University of York. Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen

24. RESOURCING AT SECONDARY LEVEL – MAIN FINDINGS Veel scholen hebben onvoldoende materiaal voor praktisch werk • Basismateriaal voor praktisch werk is onvoldoende aanwezig of werkt niet • Scholen hebben onvoldoende financiële middelen om materiaal aan te kopen • Het bedrag dat wordt gespendeerd aan wetenschappen varieert van school tot school • Bijna de helft van de leerkrachten vindt onvoldoende financiële middelen te hebben voor praktisch werk. Ontoereikende labo’s en lokalen beperken de mogelijkheid voor goede praktijklessen • Scholen hebben niet de geschikte lokalen om praktijklessen te organiseren • Een kwart van de leerkrachten is niet tevreden over de laboratoriumfaciliteiten Onvoldoende technische ondersteuning beperkt het praktisch werk • Een kwart van de leerkrachten geeft aan minstens één extra technisch onderwijs assistent nodig te hebben • Goede technische ondersteuning gaat verloren door slechte werkomstandigheden SCORE, (2013) Resourcing practical science at secondary level, Report, http://www.score-education.org/publications Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen

25. Experimenteren = ook in Vlaanderen een pijnpunt! • Serieuze drempel! • Didactische omkadering! • Geen ondersteuning voor leerkrachten in Vlaanderen! Hoe moet ik een experiment uitvoeren? Fysici willen naar de wiskunde omdat ze dan geen experimenten meer moeten doen! Leerkrachten wetenschappen MOETEN meer ondersteund worden Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen

26. Leerplannen • Leerlingenpractica zijn verplicht • In alle leerplannen staan er drie verplichte practica Ok! Dan doen we drie practica en we zijn er vanaf! Demonstratieproeven verdwijnen! Het experiment is echter een uitstekend middel om te leren onderzoeken! Demonstratieproeven terug in de klas brengen! • Ontwikkelen van vaardigheden • Onderzoekend leren stimuleren • Leren onderzoeken Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen

27. Voorbeeld uit de chemie A Comprehensive General Chemistry Demonstration J. Chem. Educ.,2013,90(1), pp 96–98 Ryan D. Sweeder & Kathleen A. Jeffery http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ed300367y Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen

28. We doen wel onze drie practica, maar we weten niet zo goed wat we ermee willen bereiken! Leerkrachten wetenschappen zouden dagdagelijks moeten worden ondersteund! Hoe moet ik een experiment didactisch uitvoeren? Belangrijke rol voor KVCV – sectie onderwijs & opleidingen & Science on Stage Belgium Doel: LEERKRACHTEN ONDERSTEUNEN - Playful science! http://www.scienceonstage.be/playfulscience-nl.html http://www.scienceonstage.be/playfulscience-nl.html Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen

29. Experimenteren = pijnpunt! “The Experiment” by Sempé. Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen

30. Veel bijkomend werk! “The Experiment” by Sempé. Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen

31. Leerlingen kunnen “schrik” hebben van experimenten “The Experiment” by Sempé. Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen

32. “Often schools overlook the need for decent technical support and are happy to employ someone ‘just to do the washing up’. A good technician will stretch the budget by making sure equipment is used, stored and maintained properly, carry out repairs, even making equipment from scratch if necessary, and ensuring new purchases are appropriate and good value for money” Senior science technician, maintained school SCORE, (2013) Resourcing practical science at secondary level, Report, http://www.score-education.org/publications Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen

33. Invoeren van een opleiding Technisch onderwijsassistent – belangrijke taak voor onze Vlaamse overheid! Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen

34. Maar wetenschap is veel meer dan het empirisch werk in het laboratorium! “Science education is notable for the absence of argument” “An overemphasis by teachers, curricula, and textbooks on what we know at the expense of how we know” “Education is a highly complex act where failure is the norm and success the exception” Jonathan Osborne, School of Education, Stanford University and King's College London “The cultivation of critical skepticism, a feature that is one of the hallmarks of the scientist, would appear to have only minimal value within science education. Yet, research has demonstrated that teaching students to reason, argue, and think critically will enhance student’s conceptual learning. This will only happen, however, if students are provided structured opportunities to engage in deliberative exploration of ideas, evidence, and argument – in short, how we know what we know, why it matters, and how it came to be.” Osborne J. (2010) Arguing to Learn in Science: The Role of Collaborative, Critical Discourse. Science 328: 463-466. Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen

35. The goal of science is to produce new knowledge of the natural world. Leren hoe wetenschap te lezen is wetenschap aanleren! “Comprehending why ideas are wrong matters as much as understanding why other ideas might be right.” Osborne J. (2010) Arguing to Learn in Science: The Role of Collaborative, Critical Discourse. Science 328: 463-466. Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen

36. Realiteit opnieuw binnenbrengen in de klas! • Hoeveel instructie moet ik aan mijn leerlingen bezorgen? • Hoeveel leerlingen kunnen zelf een onderzoeksvraag formuleren? • Wat is de rol van het experiment in het onderwijs! • Het is eenvoudiger via you-tube filmpjes In veel wetenschapslessen gebeuren er zelfs geen experimenten meer! Leren nadenken! Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen

37. Wat dus als het experiment gedaan is? Discussie – argumenteren! Stimuleren tot nadenken tijdens het uitvoeren van de proef! Veel leerkrachten hebben bijzonder veel inzet, maar ze zijn soms te weinig bezig met wat ze willen bereiken? Leren over wetenschap! Het is onze cultuur! Onze leerlingen worden de toekomstige wetenschappers! Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen

38. Besluiten! Brede consensus over wat een currriculum wetenschappen voor iedereen moet zijn Leerlingen (én leerkrachten) vinden praktisch werk een NOODZAKELIJK ONDERDEEL van de les wetenschappen Opleiding en nascholing afstemmen op de te realiseren doelstellingen Het rendement van praktisch werk is ONVOLDOENDE door een te eenzijdige focus op ‘doen’ ONDERZOEKEND LEREN kan een werkvorm zijn om praktisch werk op een efficiëntere wijze in het wetenschapsonderwijs te integreren De implementatie van onderzoekend leren vereist een MENTALITEITSVERANDERING bij alle betrokkenen en ONDERSTEUNING op verschillende niveaus Enthousiaste leerkrachten én leerlingen ruimte geven en aanmoedigen Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen

39. Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen

40. http://ecampus.chem.auth.gr/contests/ Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen

41. Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen

42. Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen

43. Succesvoller experimenteren in de lessen wetenschappen