In dit deel van het theoretisch kader worden de volgende onderwerpen behandeld: Ontdekkend leren, onderzoekend leren, soorten onderzoek, onderzoekcyclus, denkvragen, leerresultaten en vakintegratie.
Er is in Nederland op dit moment veel aandacht voor ontdekkend en onderzoekend leren. Door leerlingen zelf te laten ontdekken en onderzoeken is de intrinsieke motivatie groter. Door de onderzoekscyclus in te stellen wordt er ook aan de creatieve en motorische vaardigheden gewerkt. Het integreren van verschillende vakgebieden in combinatie met ontdekkend en onderzoekend leren levert veel vragen, ideeën en waarnemingen op van de leerlingen. Deze vragen, ideeën en waarnemingen zullen zorgen voren een grotere betrokkenheid. De pijlers van Natuur en techniek komen bij het ontdekkend en onderzoeken leren naar voren. ‘’leren van de aanpak/het uitvoeren van natuur en techniek’’ en ‘’kennis over en inzicht in de natuurlijke en de gemaakte wereld’’ zijn de voornaamste twee.
Ontdekkend leren
Spontaan ontdekkend leren is een vorm van leerling gestructureerd leren waarbij de kinderen zelf het initiatief nemen. De docent past de les aan, aan de leerbehoeften van de leerlingen. Deze manier van leren wordt ook wel natuurlijk leren, leren door interne sturing of zelf ontdekkend leren genoemd. De leerlingen structureren zelf hun activiteiten en kiezen daarbij zelf uit wat zij gaan onderzoeken. De rol van de docent tijdens deze activiteit is het begeleiden van de samenwerking binnen de groepjes. Spontaan ontdekkend leren is moeilijk te realiseren in de klas. Het kan namelijk erg tijdrovend zijn, het is moeilijk te plannen en op school niet altijd eenvoudig te realiseren. Om het wel te kunnen realiseren is er een andere leerstijl voor in de klas, namelijk ontdekkend leren. Hierbij spelen zowel de leerlingen als de leraar een fundamentele rol in het onderwijsleerproces. Wat bij draagt aan het leerproces is de waarnemingen, vragen en ideeën van leerlingen en leraar. Voor de docent is het hier van belang dat hij de interesse van de leerlingen serieus neemt en hen aanmoedigt om hun omgeving onderzoekend tegemoet te treden. De docent bereid de les voor, maar houdt er ook ruimte voor om flexibel met reacties van de leerlingen om te kunnen gaan. Als docent maak je gebruik van operationele vragen. Hierdoor worden de leerlingen uitgedaagd om iets met het materiaal te gaan doen en een antwoord te vinden. Voor de leerlingen is ontdekken leren namelijk een leerstijl waarin hun betrokkenheid veel kans krijgt, die hun hen stimuleer om na te denken en zinvolle vragen door middel van onderzoek te beantwoorden (Vaan & Marell, 2012).
Onderzoekend leren
Onderzoekend leren wordt vaak samen gezien met ontdekkend leren. Onderzoekend leren is een veelzijdig leerproces van leerlingen. Het onderzoekend leren komt vooral voort uit nieuwsgierigheid. In dit leerproces gaat het bijvoorbeeld om het observeren en onderzoeksgegevens noteren en ordenen. Daarnaast ontwikkelingen de leerlingen ook denkvaardigen heden zoals, een idee verwoorden, vragen stellen, redeneren en voorspellingen doen. Om leerlingen aan te zetten tot onderzoeken is het van belang dat er materialen zijn die al uitnodigen tot handelen. In ontdekkend leren klinkt volgens Bouwmeester, Doornekamp en Kleingeld (2011) door in het vinden van wat verborgen ontdekkingen, verwondering op doen of een actief gebeuren. Hierdoor gaan vragen gesteld worden. Er zal een samenspel ontstaan van ontdekken, waarnemen, denken en doen.
Soorten onderzoek
Er bestaan volgens Vaan en Marell (2012) vier verschillende soorten onderzoeken. Ten eerste een eerlijk onderzoek. Bij een eerlijk onderzoek wordt er slechts één variabele tegelijk veranderd, zodat de leerlingen een duidelijk antwoord krijgen op hun vraag. Ten tweede identificeren en classificeren. Hierbij delen de kinderen objecten in op functie of overeenkomstige kenmerken. Ten derde het waarnemen of meten. Bij het derde soort onderzoek onderzoeken de leerlingen door te meten of waar te nemen. Ten vierde het zoeken naar patronen en verbanden. Hierbij gaan de leerlingen opzoek naar verbanden die samen een patroon vormen.
Onderzoekscyclus
De onderzoekscyclus is passend bij de didactiek van onderzoekend leren. De onderzoekscyclus is namelijk een inhoudelijk proces van de weg van de vraag, naar het antwoord. De cyclus begint altijd met een vraag. De intrinsieke motivatie speelt hierbij een belangrijk rol. De leerlingen moeten gemotiveerd zijn om het antwoord op een vraag te vinden. Daarnaast worden de leerlingen zowel op motorisch als op creatief gebied handiger. Door de leerlingen zelf werkstukken in elkaar te laten zetten, werken ze aan deze vaardigheden. Ze leren met verschillende materialen werken en oplossingen te bedenken voor problemen waar ze op stuiten (Vaan & Marell, 2012). Zoals van Keulen en Oosterheert (2011) beschrijven zijn er tegelijkertijd twee processen aan de gang. De eerste is het inhoudelijke proces: de weg van vraag naar antwoord, van ingrediënten naar cake. Het tweede proces is het leerproces: het beantwoorden van de vraag is niet voldoende, maar het gaat vooral om wat er geleerd is. De docent speelt hierin een belangrijke rol en moet aanleiding geven tot goede leeractiviteiten en leerresultaten.
De onderzoekscyclus wordt door Wessel, Kleinhans, van Keulen en Baar (2014) opgedeeld in zes verschillende stappen, deze kun je vergelijken met de stappen die van Keulen en Oosterheert (2016) beschrijven
De onderzoekscyclus wordt door Wessel, Kleinhans, van Keulen en Baar (2014) opgedeeld in zes verschillende stappen, deze kun je vergelijken met de stappen die van Keulen en Oosterheert (2016) beschrijven:
- Confrontatie/Introductie: Verwonderd en uitgedaagd worden, je formuleert een vraag. - Er worden vragen gesteld gericht op de aanpak.
- Verkennen:Ervaringen, voorkennis en meningen inventariseren. Informatie zoeken en de vraag aanscherpen. - Voorspellende vragen gericht op het denken en redeneren komen in deze stap aanbod.
- Opzetten onderzoek: Experimenten bedenken, ervaringen opdoen met materiaal of gereedschap. - Er worden vragen gesteld gericht op de aanpak.
- Uitvoeren onderzoek: Waarnemen: kijken, luisteren, ruiken, voelen en proeven. Metingen uitvoeren, ordenen, vergelijken en data bewerken en verwerken - Gegevens verzamelen vragen gericht op handelen
- Concluderen: Constateren, verklaringen geven, bevindingen en meningen kritisch bespreken en conclusies formuleren. - Constateren en inzicht vragen gericht op redeneren.
- Presenteren: Verslag maken, presenteren, uitleggen of een portfolio aanleggen. -Verklaringsvragen gericht op denken.
- Verdiepen/verbreden: Reflecteren, vergelijken en evalueren. - Concluderende vragen gericht op denken en redeneren
Denkvragen
Tijdens de stappen van het onderzoek, kunnen kinderen ergens tegen aan lopen of even niet meer weten wat ze moeten doen. Hierbij kan volgens Copic (2008) een denkvraag hulp bieden. Denkvragen zijn vragen die beantwoord kunnen worden door erover na te denken. Dit in tegenstelling tot vragen die via een onderzoek beantwoorden moeten worden. Je moet via je netwerk proberen tot een antwoord te komen. Door het stellen van de vraag, word je geconfronteerd met informatie die niet in je netwerk past en probeer je dit alsnog te doen. Vaak worden er kennis- en weetvragen gesteld. Deze worden o.a. gesteld om na te gaan of de feiten onthouden zijn. Het stellen van vragen komt ook terug in de kennisbasis – Nederlands bij het domein mondelinge taalvaardigheid. Er zijn 4 functies van denkvragen:
- Denkvragen geven feedback aan leerling en leraar: Als je wil weten of de leerling iets begrepen heeft zal je denkvragen moeten stellen of de informatie in eigen woorden laten vertellen.
- Denkvragen om informatie beter te begrijpen: Denkvragen worden ook tijdens het onderwijsleerproces gebruikt bij een uitleg of de begeleiding om meer greep op de materie te krijgen.
- Denkvragen om kennis op een hoger niveau te brengen: Denkvragen stellen buiten de gestelde context, in nieuwe situaties. Leerlingen kunnen de kennis gebruiken.
- Denkvragen bij begripsvorming, oplossingsstrategieën en verklaringen: Tijdens een onderwijsleergesprek zijn de kinderen voortdurend actief om nieuwe informatie binnen hun netwerk te passen, waarbij de ene keer een proces van aanpassing plaats vindt en een andere keer aanpassing plaats vindt.
Vijf soorten leerresultaten
Het leren zit bij ons mensen in de genen. Je leert er altijd iets van, wat je ook doet, en dit geldt zeker ook voor de kinderen. Zoals hier boven werd benoemd speelt de docent een grote rol in het aanleiding geven tot bepaalde leerresultaten. Er zijn verschillende soorten leerresultaten. Volgens van Keulen en Oosterheert (2016, p. 106) zijn er 5 verschillende soorten:
- Een nieuwsgierige, onderzoekende houding. De kinderen willen weten ‘hoe het zit’ of ‘hoe het kan’. Dit vormt voor hun het begin van hun ontdekkingstocht naar kennis.
- Kennis en Inzicht. De kinderen weten beter ‘hoe iets zit’ of ‘hoe iets kan’. Ze verwerven kennis en inzicht.
- Onderzoeksvaardigheden. De kinderen leren bepaalde vaardigheden te ontwikkelen waarmee ze de eigen vragen door onderzoek kunnen beantwoorden.
- Ontwerpvaardigheden. Kinderen ontwikkelen vaardigheden waarmee ze (ontwerp) problemen kunnen oplossen.
- Attitudes. De kinderen ontwikkelen een positieve houding ten aanzien van bijvoorbeeld wetenschap en techniek en van het leren in een domein.
Integratie en de meerwaarde daarvan
In de inleiding van dit theoretisch kader is het woord integratie al besproken. Er worden daar ook meerdere vormen van geïntegreerd onderwijs genoemd. Het kan voor de kinderen meerdere voordelen hebben om vak geïntegreerd les te krijgen en dit met behulp van onderzoekend/ontdekkend leren in de wetenschap en techniek. De meerwaarde wordt hieronder volgens van Keulen en Oosterheert (2016, p. 195) samengevat in 6 begrippen:
- Efficiënter: Tijdgebrek is een belangrijke aanleiding om te streven naar geïntegreerd onderwijs. Er kan vrij eenvoudig tijd bespaard worden.
- Betekenisvoller: De vragen en problemen van wetenschap en techniek staan in contexten die door andere vakken gebruikt kunnen worden om het leren van die vakken realistischer en betekenisvoller te maken.
- Samenhangender: Wanneer je een probleem/vraag hebt vanuit een wetenschaps- en techniek context kun je de oplossing misschien wel zoeken in taal, aardrijkskunde, geschiedenis of rekenen/wiskunde.
- Competentiegerichter: In de inleiding van de kerndoelen van het basisonderwijs worden veel doelen opgesomd die voor alle leergebieden relevant zijn: goede werkhouding, uitdrukken van eigen gedachten en gevoelens enz. Deze en nog veel meer kunnen goed met behulp van onderwijs in wetenschap en techniek, in samenhang, worden gestimuleerd. De leerling wordt zichtbaar competenter als onderzoeker en ontwerper.
- Uitdagender: De vragen dagen de kinderen gemakkelijk uit want het is niet moeilijk om het leren zowel een hands-on als een minds-on karakter te geven.
- Flexibeler: Door het geven van vak geïntegreerd onderwijs kun je flexibeler om gaan met de mogelijkheden want die zijn er veel meer. Je zou wat meer aan taal kunnen gaan doen of juist aan de maatschappelijke actualiteit. Wanneer er bijvoorbeeld een onderzoek tegenzit, kun je de aandacht verschuiven op hoe de kinderen hiermee zijn omgegaan: Wie zoekt er hulp, wie helpt een ander, wie blijft opgewekt? Wanneer je hier feedback op gaat geven, bereik je ook bepaalde leerresultaten.
PPO
Volgens Bruner moet het onderwijs in de vorm van spiral curriculum georganiseerd worden en het kind actief en zelf ontdekkend met de leerinhouden bezig zijn. Door toepassing van de zelf ontdekkende methode, wordt de cognitieve ontwikkeling pas optimaal gestimuleerd. De leerlingen zullen wetten, concepten en grenzen van een kennisdomein ontdekken, uitproberen en gaan begrijpen. De volgende positieve effecten zullen naar voren komen bij het inzetten van zelf ondekkend leren.
- De Begrippen, principes, oplossingtrategieën en regels zullen door de leerling beter worden onthouden. De leerlingen zullen door de grotere betrokkenheid bij het onderwijsleerproces en de mogelijkheid om informatie in hun eigen leerstijl te verwerken hebben.
- Intrinsieke motivatie zal de plaats innemen van de extrinsieke motivatie. Wanneer de leerlingen zelf problemen mogen oplossen, zat dit een positieve leerhouding tot gevolg hebben.
- Het zelf ontdekken van principes, regels en oplossingsmethoden zal transfer van de verworven kennis en vaardigheden bevorderen. Bij een nieuwe probleemsituatie zal hierdoor de leerling gemakkelijker een oplossing kunnen vinden.
Integreren met taal
Wat je ook doet in het onderwijs, taal speelt daar volgens van Keulen en Oosterhout (2016, p. 198) een rol bij. Dit geldt dus ook zeker voor wetenschap en techniek waarbij je onderzoekend en ontdekkend aan het leren bent. Je kunt dus via het onderzoekend leren, de kinderen leren hoe je een verslag, werkstuk of een spreekbeurt maakt. Hierbij is taal dus het middel en niet het doel van de les. Wanneer je taal gebruikt als middel, moet je van tevoren goed nadenken over de doelen van de les. Welke doelen gebruik je specifiek voor taal. Je zou taal ook als doel van de les kunnen inzetten en hierbij onderzoekend en ontdekkend leren. Wanneer je taal als doel gaat gebruiken, kun je actuele teksten gebruiken over de techniek en hier woordenschat of begrijpend lezen vragen over stellen. Je kunt luisteren naar een deskundige om te oefenen met het verwerven van informatie uit gesproken taal. Hierbij behandel je meerdere onderwerpen uit de kennisbasis – Nederlands en je daagt de kinderen dus ook echt uit tot taalproductie en je zorgt voor interactie. Het maakt veel uit op welke manier je met kinderen praten. Als je verwondering wilt wekken, nieuwsgierig wilt maken, dan is een open gesprek geschikter dan een gesloten benadering. Door middel van interactie zorg je ervoor dat de kinderen geïnteresseerd en gemotiveerd zijn omdat je ze door middel van vragen en een open gesprek, ze erbij te betrekken de verwondering kan opwekken. Hierdoor kunnen er uiteindelijk verschillende leerresultaten te zien zijn, zoals eerder ook is benoemd: een nieuwsgierige- en onderzoekende houding, attitudes, kennis en inzicht.
Integreren met rekenen
In de kennisbasis van rekenen zie je terug komen dat het belangrijk is om als leerkracht rekenen/wiskunde betekenis te geven voor kinderen en dat je het wiskundig denken van de kinderen kunt bevorderen. Dit zou je volgens van Keulen en Oosterhout (2016, p.201) dus heel goed kunnen doen aan de hand van wetenschap en techniek door onderzoekend en ontdekkend te leren. Tellen, schatten, basisbewerkingen met gehele getallen, meten, rekenen met eenheden en maten, rekenmachine gebruiken, meetkundige problemen oplossen: al deze kerndoelen kun je aan de orde laten komen om de vragen uit wetenschap en techniek te beantwoorden. Zo kun je rekenen/wiskunde als een hulpmiddel gebruiken. Er zijn twee belangrijke aspecten die overeenkomen tussen de beide domeinen en dat zijn: visualiseren en oefenen.
Visualiseren is een aanschouwelijk beeld maken van wat je in gedachten hebt. Je kunt op veel verschillende manieren iets visualiseren door bijvoorbeeld: foto’s, plattegrond en grafieken te gebruiken. Zorgen voor oefening wil eigenlijk zeggen dat je door middel van onderzoekend en ontdekkend leren je de kans biedt om kinderen te laten rekenen en meten aan realistische problemen in betekenisvolle contexten. Doordat het rekenen niet het doel is, zijn ze toch op een andere manier aan het oefenen.
Beeldend onderwijs
In de kennisbasis van beeldend onderwijs staat omschreven dat beeldend onderwijs het visueel verbeeldend vermogen ontwikkelt. Dit doen ze door de leerlingen aan te spreken op hun ervaringen van de werkelijkheid. Daarna gaan ze deze ervaringen visualiseren. Het onderzoekend en ontdekkend leren zie je hier terug komen. De leerlingen ontdekken wat in de werkelijkheid is en gaan aan de slag met deze ontdekking. Bij een leerling dat zijn ontdekking gaat vormgeven onderzoekt al met materiaal, vorm en het effect van de betekenis van het werkstuk. Nieuwe ideeën zullen worden geproduceerd, zoals eerder vermeld wordt er een beroep gedaan op creativiteit. Met natuur en techniek kan je vanuit beeldend onderwijs een combinatie maken waarbij je let op cognitieve aspecten en vaardigheidsdoelen. Hier moet dan wel op gelet worden dat het doen en leren in evenwicht is.