6
Samenhang
6.6
Informele wetenschapseducatie Anne Land-Zandstra
Inleiding Eerder in dit hoofdstuk is gekeken naar de samenhang tussen natuurkunde in het voortgezet onderwijs enerzijds en basisonderwijs en hoger onderwijs anderzijds. Dat zijn vormen van wat ook wel ‘formeel onderwijs’ genoemd wordt. In deze paragraaf kijken we naar leren over natuurkunde buiten de context van dat formele onderwijs. Uiteindelijk vormt school maar een deel van wat mensen leren over wetenschap. Tijdschriften, kranten, televisie, radio, musea, dierentuinen, workshops, gesprekken aan de keukentafel – het zijn allemaal mogelijkheden voor leren over wetenschap. Na hun schoolloopbaan zullen leerlingen hiermee in aanraking komen, maar ook terwijl ze nog op school zitten vindt wat ze in de klas leren niet in een vacuüm plaats. Leren in dit soort ‘informele’ situaties heeft verschillende sterke punten waarvan leraren tijdens hun onderwijs gebruik kunnen maken. Dat kan door in de les de relatie te leggen met leren over wetenschap buiten de school, door aanbod van buitenschools leren de klas binnen te halen of door leerlingen te stimuleren daadwerkelijk buiten de muren van de school te leren over natuurkunde. In deze paragraaf komt eerst het verschil tussen formele en informele wetenschapseducatie aan de orde. Daarna worden verschillende manieren om in de klas de verbinding met informele wetenschapseducatie te maken op een rij gezet. Ten slotte volgt een onderbouwing van waarom informele wetenschapseducatie een waardevolle toevoeging kan zijn aan formele wetenschapseducatie. Hoewel dit boek specifiek gaat over natuurkundeonderwijs, zullen sommige voorbeelden in deze paragraaf vakoverstijgend zijn, aangezien informele wetenschapseducatie niet altijd netjes in verschillende disciplines is opgedeeld. Formele versus informele wetenschapseducatie De anekdote hieronder is een typisch voorbeeld van hoe je kunt leren over wetenschap buiten school. Sterrenwacht Bouchra is op bezoek in een sterrenwacht. Ze wandelt op eigen houtje door de tentoonstellingsruimtes. Een tentoonstelling met foto's van Mars bekijkt ze vluchtig, maar als ze in de zaal komt met een oud planetarium raakt ze geïnteresseerd. Ze kijkt naar de glimmende koperen bolletjes die de planeten moeten voorstellen en die allemaal in hun eigen tempo om de zon heen draaien. Haar vader liet toevallig gisteren zien dat een heldere stip aan de hemel vlakbij de maan de planeet Jupiter was, maar dat we die niet altijd op dezelfde plaats aan de hemel zien. Naast het antieke planetarium staat een planetarium waaraan je zelf mag draaien. Ze probeert uit hoe ze de zon, de aarde, de maan en Jupiter moet neerzetten zodat iemand op aarde de planeet als een stipje naast de maan ziet. Nog best lastig, maar ze houdt vol. Haar broertje komt erbij staan en ze legt uit wat ze aan het doen is. Samen lukt het hen om de zon en de planeten te plaatsen zoals ze willen. Medebezoekers horen een enthousiaste schreeuw van de twee als het gelukt is. Een paar weken later ziet Bouchra op televisie een uitzending waarin met een animatie wordt uitgelegd dat er een bijzonder moment aankomt waarop de vijf dichtstbijzijnde planeten allemaal tegelijk aan de sterrenhemel te zien zijn. Ze denkt terug aan haar bezoek aan de sterrenwacht en herinnert zich hoe lastig het was om zelfs maar één planeet precies goed te krijgen, laat staan vijf planeten tegelijkertijd. Ze realiseert zich hoe bijzonder dit fenomeen is en haalt haar vader over om ‘s nachts te gaan kijken naar de planeten aan de sterrenhemel.
Dit leren over wetenschap buiten school wordt informele wetenschapseducatie genoemd. In principe valt al het leren over wetenschap dat plaats vindt buiten de context van het formele onderwijs onder informele wetenschapseducatie. Dat kan zijn door een bezoek aan een sterrenwacht of ander museum, het kijken naar een televisieprogramma of naar YouTube-films op internet, discussiëren met je vrienden of familieleden, het bijwonen van een publiekslezing, het bezoeken van een wetenschapsfestival, en op talloze andere manieren. Het aanbod is groot en is met de opkomst van internet alleen nog maar groter geworden. Hoewel het doel van zowel formele als informele wetenschapseducatie is om mensen meer te leren over en te enthousiasmeren voor wetenschap, zijn er ook belangrijke verschillen. Formele wetenschapseducatie wordt gekarakteriseerd door verplichte aanwezigheid en een gestructureerd aanbod van leerervaringen
volgens een vastgestelde volgorde, waarbij de leraar meestal bepaalt wat er gebeurt en waarbij resultaten getest en beoordeeld worden. Daarentegen is informele wetenschapseducatie vaak vrijwillig en zonder een vaste volgorde, waarbij de lerende bepaalt wat er gebeurt en waarbij de resultaten niet getest worden. De tabel van figuur 1 geeft een overzicht van de veelgenoemde verschillen tussen formele en informele wetenschapseducatie (Hofstein & Rosenfeld, 1996; Wellington, 1990). Formele wetenschapseducatie
Informele wetenschapseducatie
Verplicht Gestructureerd, volgens volgorde Met beoordeling Gesloten Leraar staat vaak centraal Leraar bepaalt In klaslokaal/school Gebaseerd op curriculum Minder onvoorziene resultaten/uitkomsten Sociale aspect weinig centraal Duidelijk meetbare resultaten Sturing/controle door overheid
Vrijwillig Ongestructureerd, zonder volgorde Zonder beoordeling Open Lerende staat centraal Lerende bepaalt Buiten formele situatie Zonder curriculum Meer onvoorziene resultaten/uitkomsten Sociale aspect centraal Minder duidelijk meetbare resultaten Geen sturing/controle door overheid
Figuur 1 – Verschillen tussen formele en informele wetenschapseducatie.
Bij informele wetenschapseducatie is vaak veel vrijheid. Dat maakt informele wetenschapseducatie tot een waardevolle aanvulling op wetenschapseducatie op school. Doordat leerlingen zelf kiezen wat ze doen of waaraan ze aandacht besteden, kunnen ze hun intrinsieke interesses volgen, wat het leerproces bevordert. Ook het feit dat tijdens informele leerervaringen sociale interactie vaak makkelijker mogelijk is dan op school, bevordert het leerproces. Leerlingen kunnen met elkaar in overleg en leren van elkaar. Daarnaast bieden informele omgevingen vaak authentieke ervaringen aan, waarbij leerlingen in contact komen met echte objecten en echte wetenschap. Hoewel het handig is om via een lijstje zoals in figuur 1 de verschillen tussen formele en informele wetenschapseducatie aan te geven, blijkt in de praktijk dat een scherp onderscheid tussen de twee domeinen niet bestaat. Als een groep leerlingen in een museum komt en in een aparte ruimte les krijgt van een museummedewerker, waarbij de leerlingen aan de hand van een boekje bepaalde opdrachten maken en waarna ze van hun eigen leraar een cijfer krijgen voor het ingevulde boekje, dan heeft dat meer weg van een formele leerervaring dan van informele wetenschapseducatie. Of als een natuurkundeleraar in de klas kleine groepen leerlingen zelf een oplossing laat verzinnen voor een probleem of een onderzoek laat opzetten en uitvoeren waarbij ze zelf mogen bepalen welke materialen of proefopstellingen ze nodig hebben, dan komen daar erg veel eigenschappen van informele wetenschapseducatie in terug. Het is dus zaak om deze verschillen tussen formele en informele wetenschapseducatie niet te zien als een tweedeling, maar meer als een continuüm waarop leeractiviteiten zich kunnen bevinden (Hofstein & Rosenfeld, 1996). En dan is het ook niet zo moeilijk om je voor te stellen dat deze twee domeinen elkaar kunnen aanvullen met als gezamenlijk doel het leren over en enthousiasmeren voor wetenschap in het algemeen en natuurkunde in het bijzonder. Verbinding van formele en informele wetenschapseducatie Als leraar kun je gebruik maken van wat informele wetenschapseducatie aan mogelijkheden te bieden heeft. Vaak zijn op andere locaties materialen of situaties aanwezig die je op school niet beschikbaar hebt. Dat kunnen bijvoorbeeld de onderzoeksfaciliteiten op een universiteit zijn, of een les met gebruik van echt radioactief materiaal, de sfeer en context van een tentoonstelling in een museum of de authentieke ervaring van het werken aan een echte satelliet. Of je maakt gebruik van de aantrekkingskracht van bepaalde media, zoals flitsende YouTubefilms waarin op een aansprekende manier natuurkunde wordt uitgelegd (bijvoorbeeld Minute Physics), een artikel in een populairwetenschappelijk tijdschrift zoals KIJK of Quest, of een aflevering van een televisieprogramma over wetenschap. Hierin worden wetenschappelijke onderwerpen op een laagdrempelige en aantrekkelijke manier uitgelegd, wat een aanvulling kan vormen op de uitleg van een leraar. Dergelijke media kunnen ook een rol spelen binnen flipping the classroom (zie paragraaf 2.7.6), waarbij leerlingen zich thuis inhoudelijk voorbereiden, waarna ze tijdens de les de informatie verder verwerken. Aantrekkingskracht kan
ook een rol spelen bij bijvoorbeeld een bezoek aan een museum of science center. Het feit dat leerlingen op een plaats komen waar ze echte voorwerpen tegenkomen en waar ze zelf bepaalde wetenschappelijke fenomenen kunnen ervaren, zorgt ervoor dat ze vaak ook meer open staan voor leren. Naast het gebruik maken van het aanbod van informele wetenschapseducatie kun je als leraar ook de sterke punten van informele wetenschapseducatie in je eigen lessen verwerken. Uit onderzoek blijkt dat vrije keuze, sociale interactie en authentieke ervaringen succesvolle eigenschappen van informele wetenschapseducatie zijn (Land-Zandstra & de Bakker, 2014). Maar het zijn geen unieke eigenschappen. Veel van deze eigenschappen komen bijvoorbeeld terug bij de verschillende didactische benaderingen die in hoofdstuk 2 worden beschreven. Je kunt leerlingen binnen onderzoekend leren (zie paragraaf 2.7.2) meer vrijheid geven in de keuze voor onderwerpen of onderzoeksvragen. En binnen de concept-contextbenadering (zie paragraaf 2.7.1) kun je heel goed zorgen voor authentieke ervaringen waarbij echte objecten gebruikt worden. Haal bijvoorbeeld een echte fiets de klas in als het gaat om hefbomen, laat leerlingen aan echte apparaten sleutelen als het over elektriciteit gaat en laat leerlingen zelf observaties doen aan de maan of planeten voordat je het over hun banen gaat hebben. Daarnaast kan een leraar op allerlei momenten in het lesprogramma ruimte geven voor sociale interactie. Vaak wordt kijken bij andere leerlingen of groepjes leerlingen afkijken genoemd, maar zeker in combinatie met vrije keuze en authentieke ervaringen kunnen leerlingen juist ook heel veel van elkaar leren als ze bij elkaar 'afkijken'. Buiten- en binnenschoolse programma’s Praktisch gezien zijn er verschillende mogelijkheden om informele wetenschapseducatie in het onderwijs in te zetten. Oplopend van minder naar meer betrokkenheid en inbreng van de leraar kun je met je klas op bezoek bij een instelling voor informele wetenschapseducatie, bestaand aanbod van informele wetenschapseducatie de klas in halen, en in overleg met informele educatoren aanbod ontwikkelen. Deze drie mogelijkheden worden hieronder kort beschreven, met op de website van dit handboek links naar concrete voorbeelden. Buitenschoolse programma’s – Allerlei wetenschapsmusea, onderzoeksinstellingen en universiteiten hebben programma's die specifiek gericht zijn op schoolklassen. Je bezoekt met je klas de instelling en het programma voor het bezoek wordt volledig verzorgd door de educatoren ter plaatse. In veel gevallen is er materiaal beschikbaar voor een voorbereidings- of verwerkingsles op school. Tijdens dat soort programma's krijgen leerlingen bijvoorbeeld een rondleiding door een deel van het museum waarna ze in een practicumlokaal aan de slag gaan met modellen van oude meetinstrumenten, of leerlingen kunnen in een echt universiteitslaboratorium werken met geavanceerde onderzoeksapparatuur of een 3D-printer. Binnenschoolse programma’s – Je kunt als leraar ook bestaand aanbod van instellingen of organisaties in de klas inzetten, ofwel één-op-één overnemend, ofwel ingebed in het eigen onderwijs. Verschillende organisaties hebben programma's, lessen of activiteiten ontwikkeld die in de klas uitgevoerd kunnen worden. Er is allerlei lesmateriaal beschikbaar over uiteenlopende onderwerpen die relevant zijn voor de natuurkunde. Een voorbeeld van informele programma's die geschikt zijn voor in de klas is het bezoek door een echte wetenschapper. Verschillende universiteiten, regionale bètasteunpunten en wetenschapsknooppunten organiseren programma's waarbij een wetenschapper op school een lezing of een activiteit aanbiedt. Er bestaan ook verschillende presentaties of shows over bijvoorbeeld kernfusie (Fusion Roadshow) of natuurkunde bij lage temperaturen (RINO). Een ander voorbeeld van aanbod dat geschikt is voor in de klas zijn zogenaamde citizen science projecten, waarin het gewone publiek kan meedoen aan echt wetenschappelijk onderzoek. Veel van deze projecten hebben educatief materiaal ontwikkeld, waardoor leerlingen data verzamelen of analyseren als onderdeel van echt wetenschappelijk onderzoek en tegelijkertijd leren over het onderwerp en de procedure van het onderzoek. Er zijn citizen science projecten waarbij de school een meetinstrument op het dak zet om kosmische straling te meten (HiSPARC), waarbij leerlingen online telescoopafbeeldingen van sterrenstelsels analyseren (GalaxyZoo) en waarbij leerlingen in hun omgeving metingen doen aan licht- en luchtvervuiling. Het feit dat leerlingen op deze manier bijdragen aan echt wetenschappelijk onderzoek, levert een authentieke ervaring op die kan zorgen voor extra motivatie. Samenwerkingsverbanden – Een meer vergaande manier om gebruik te maken van de informele wetenschapseducatie is door in samenwerking met externen
nieuw aanbod te ontwikkelen. Veel wetenschapsmusea zijn bereid om in samenwerking met leraren een programma op maat te ontwikkelen, of zelfs hun materiaal en ruimtes beschikbaar te stellen aan leraren die daar dan hun eigen programma kunnen draaien. Veel wetenschappers staan ook open om op scholen een lezing te komen geven over een bepaald onderwerp, of de leerlingen aan de slag te laten gaan met een echt onderzoeks- of ontwerpprobleem. Ten slotte zijn er voorbeelden van zeer intensieve en langdurige samenwerking tussen formele en informele wetenschapseducatie. In de Verenigde Staten bestaat bijvoorbeeld een aantal museum schools waarbij de school en het museum zijn geïntegreerd. Veel van het onderwijs vindt plaats in het museum, het curriculum is voor een groot deel gerelateerd aan het museum en leraren en museummedewerkers zijn gezamenlijk verantwoordelijk voor het onderwijs. Op deze manier zien leerlingen steeds de leerstof in context en kunnen school en museum gebruik maken van elkaars sterke punten. Meerwaarde van informele wetenschapseducatie Informele wetenschapseducatie kan een duidelijke meerwaarde hebben als aanvulling op het formele natuurkundeonderwijs. Verschillende barrières maken het echter vaak lastig om informele wetenschapseducatie optimaal in te zetten. Er is bijvoorbeeld een aantal praktische barrières te overwinnen, zoals tijd voor een bezoek aan een instelling of tijd om een programma voor te bereiden, en zoals geld om vervoer, materiaal en toegangsprijs te betalen. Daarnaast kunnen er ook communicatieproblemen bestaan tussen de vakleraren binnen de school en de externe educatoren of organisatoren. Beide partijen functioneren in verschillende werelden en hebben mogelijk verschillende doelen (Kisiel, 2014). Waarom is het dan toch de moeite waard om deze barrières te overwinnen? Eerder is al genoemd dat informele wetenschapseducatie belangrijke sterke punten meebrengt die in de klas niet altijd of minder gemakkelijk haalbaar zijn. Allereerst is er binnen informele wetenschapseducatie vaak vrijheid voor leerlingen om zelf hun leerervaring (deels) vorm te geven. Dit wordt ook wel free choice learning genoemd (Falk & Dierking, 2002). Deze keuzevrijheid zorgt ervoor dat leerlingen hun eigen interesse kunnen volgen, waardoor ze vanuit inhoudelijke of intrinsieke motivatie leren. Uit onderzoek blijkt dat dit de leeropbrengst bevordert (Hidi & Renninger, 2006; Ryan & Deci, 2000). Daarnaast kan een interessante ervaring binnen de informele wetenschapseducatie ook interesse opwekken voor het vakgebied in het algemeen, wat weer effect kan hebben op het leren op school. Naast de keuzevrijheid is het in contact komen met echte objecten en echte wetenschap, de authentieke ervaringen, een belangrijk sterk punt van informele wetenschapseducatie (Braund & Reiss, 2006). Als leerlingen in contact komen met echte wetenschap, krijgen ze een beter beeld van hoe wetenschap werkt. Daarnaast blijken authentieke ervaringen ook motiverend te werken voor leerlingen om aan de slag te gaan en meer te willen weten. Daarnaast is er binnen de informele wetenschapseducatie vaak meer ruimte voor sociale interactie tijdens het leerproces. Er is minder focus op individuele leerprestaties, waardoor samenwerken en met elkaar overleggen eerder plaatsvindt. Sociale interactie is een belangrijke factor bij het leren over wetenschap (Falk & Dierking, 2000). In het sociaal constructivisme (Vygotsky, 1962) spelen samenwerken en leren van elkaar een grote rol. Vygotsky stelde dat leerlingen niet alleen van de leraar leren, maar juist ook van elkaar, omdat elke leerling zich in een ander tempo de stof eigen maakt. In een systematisch literatuuronderzoek waarin meerdere onderzoeken naar samenwerkend leren werden vergeleken, bleek dat leerlingen bij samenwerkend leren inderdaad betere prestaties lieten zien dan de controlegroep (Bowen, 2000). Ten slotte kan informele wetenschapseducatie niet alleen bijdragen aan meer kennis over natuurkunde of over wetenschap, maar juist ook aan allerlei andere onderwijsdoelen. Vooral aan meer affectieve doelen zoals interesse stimuleren, creativiteit aanspreken en een wetenschappelijke houding creëren kan informele wetenschapseducatie goed bijdragen. Het succes van leren in informele omgevingen wordt daarom niet alleen afgemeten aan het vergroten van natuurkundige feitenkennis, maar juist ook aan het aanspreken van de hierboven genoemde andere kwaliteiten (Friedman, 2008). Onder andere vanwege het aanspreken en stimuleren van meer dan alleen vakkennis, kan informele wetenschapseducatie ook een belangrijke rol spelen voor getalenteerde leerlingen. Het informele aanbod kan ingezet worden om deze leerlingen extra uitdagingen te geven, bijvoorbeeld omdat ze bijdragen aan echt wetenschappelijk onderzoek.
Literatuur Bowen, C.W. (2000). A quantitative literature review of cooperative learning effects on high school and college chemistry achievement. Journal of Chemical Education 77(1), 116119. Braund, M. & Reiss, M. (2006). Validity and worth in the science curriculum: Learning school science outside the laboratory. Curriculum Journal 17(3), 213-228. Falk, J. & Dierking, L. (2000). Learning from Museums: Visitor Experiences and the Making of Meaning. Walnut Creek, CA: AltaMira Press. Falk, J.H. & Dierking, L.D. (2002). Lessons Without Limit: How Free-Choice Learning is Transforming Education. Walnut Creek, CA: AltaMira Press. Friedman, A. (Ed.) (2008). Framework for Evaluating Impacts of Informal Science Education Projects: Report from a National Science Foundation Workshop. Arlington, VA: National Science Foundation. Hidi, S. & Renninger, K.A. (2006). The four-phase model of interest development. Educational Psychologist 41(2), 111-127. Hofstein, A. & Rosenfeld, S. (1996). Bridging the gap between formal and informal science learning. Studies in Science Education 28, 87-112. Kisiel, J.F. (2014). Clarifying the complexities of school-museum interactions: Perspectives from two communities. Journal of Research in Science Teaching 51(3), 342-367. Land-Zandstra, A.M. & de Bakker, E.P.H.M. (2014), Informele wetenschapseductie. In F. van Dam, L de Bakker & A.M. Dijkstra (Eds.), Wetenschapscommunicatie, een kennisbasis (pp. 111-140). Den Haag: Boom Lemma. Ryan, R.M. & Deci, E.L. (2000). Intrinsic and extrinsic motivations: Classic definitions and new directions. Contemporary Educational Psychology 25, 54–67. Vygotsky, L.S. (1962). Thought and Language. Cambridge, MA: MIT Press (original work published in 1934). Wellington, J. (1990). Formal and informal learning in science: The role of the interactive science centers. Physics Education 25, 247-252.
