Computer Ondersteund samenwerkend tekenen in het basisonderwijs

Computer Ondersteund samenwerkend tekenen in het basisonderwijs

Hannie Gijlers Wouter van Joolingen Alieke van Dijk Lars Bollen Universiteit Twente

1

Afdeling Instructietechnologie

COMPUTERONDERSTEUND SAMENWERKEND TEKENEN IN HET BASISONDERWIJS In dit rapport rapporteren we de werkzaamheden, producten en uitkomsten van het Kennisnetproject “Computerondersteund samenwerkend tekenen in het basisonderwijs”. In het eerste deel van het verslag lichten we de theoretische achtergronden van het project toe. In het tweede deel van het verslag bespreken we de opzet en de resultaten van de voorstudie. Vervolgens bespreken we in het derde deel van het verslag de resultaten van de hoofdstudie. In het vierde deel ronden we de rapportage af met de conclusies en aanbevelingen die volgen uit de twee uitgevoerde studies. Het onderzoek waarvan wij in dit rapport verslag doen was niet mogelijk geweest zonder de medewerking van de leerkrachten en leerlingen van de volgende scholen: Enschede

Park Stokhorst

Enschede

Paus Joannes Marcellinus

Haulerwijk

It Twaspan

Haulerwijk

De Schalmei

Utrecht

De Koekoek

Wij willen deze scholen danken voor de gastvrijheid en medewerking. In deze rapportage zullen de scholen niet bij naam genoemd worden. Tevens willen wij onze collega Armin Weinberger bedanken die betrokken is geweest bij de aanvraag van dit project en de opzet van de voorstudie. Hannie Gijlers Wouter van Joolingen Alieke van Dijk Lars Bollen

INHOUD 1. Inleiding ............................................................................................................................................................... 3 1.2 Samenwerkend leren .................................................................................................................................... 3 1.3 Support .......................................................................................................................................................... 4 1.4 Het onderzoek ............................................................................................................................................... 5 1.4.1 Centrale onderzoeksvraag ..................................................................................................................... 5 1.4.2 Opzet ...................................................................................................................................................... 5 2. Voorstudie ........................................................................................................................................................... 6 2.1 Domein en lesmateriaal ................................................................................................................................ 6 2.2 Instrumenten................................................................................................................................................. 7 2.3 Deelnemers ................................................................................................................................................... 8 2.4 Procedure ...................................................................................................................................................... 8 2.4.1 Eerste sessie ........................................................................................................................................... 8 2.4.2 Tweede sessie ........................................................................................................................................ 9 2.5 Data Analyse................................................................................................................................................ 10 2.5.1 Analyse van de dialoog ......................................................................................................................... 10 2.5.2 Analyse van de tekeningen .................................................................................................................. 12 2.5.3 Open vraag ........................................................................................................................................... 12 2.6 Resultaten ................................................................................................................................................... 13 2.6.1 Verschillen tussen de condities ............................................................................................................ 13 2.6.2 Proces analyse ...................................................................................................................................... 14 2.6.3 Effect van samenwerkingsvoorkeur ..................................................................................................... 14 2.7 Conclusies en aanbevelingen voor de hoofdstudie ..................................................................................... 15 2.7.1 Aanbevelingen voor de hoofdstudie .................................................................................................... 15 3. Hoofdstudie ....................................................................................................................................................... 17 3.1 Deelnemers ................................................................................................................................................. 17 3.2 Materialen ................................................................................................................................................... 18 3.3 Computer-ondersteunde tekentool en de condities .................................................................................. 18 3.4 Instrumenten............................................................................................................................................... 20

1

3.5 Procedure .................................................................................................................................................... 21 Eerste deel (35 minuten) .......................................................................................................................... 21 Tweede deel (75 minuten) ....................................................................................................................... 21 3.6 Analyse ........................................................................................................................................................ 22 3.6.1 Essaytoets ............................................................................................................................................ 22 3.6.2 Analyse van de tekeningen .................................................................................................................. 22 3.6.3 Analyse van de dialoog ......................................................................................................................... 22 3.7 Resultaten ................................................................................................................................................... 23 3.7.1 Kennistoetsen ...................................................................................................................................... 23 3.7.2 Kwaliteit van de tekeningen. ................................................................................................................ 25 3.7.3 dialoogkenmerken ............................................................................................................................... 26 4. Discussie, conclusies en aanbevelingen ............................................................................................................ 30 4.1 Computerondersteund tekenen: de leeromgeving..................................................................................... 30 4.1.1 effecten van de geboden ondersteuning ............................................................................................. 31 4.1.2 Samenwerking ...................................................................................................................................... 31 4.2 Computerondersteund tekenen: aanbevelingen voor de praktijk .............................................................. 32 5. Disseminatie ...................................................................................................................................................... 34 Publicaties: .................................................................................................................................................... 34 Presentaties: ................................................................................................................................................. 34 Workshop voor docenten en lerarenopleiders: ............................................................................................ 34 Website ......................................................................................................................................................... 34 References ............................................................................................................................................................ 35

2

1. INLEIDING In het basisonderwijs wordt veelvuldig gebruik gemaakt van representaties in de vorm van afbeeldingen en grafieken in lesmethoden, bordtekeningen en praatplaten. Door middel van representaties kunnen abstracte en complexe onderwerpen zoals de werking van tandwielen, de waterkringloop of het fotosyntheseproces concreet worden gemaakt (Brooks, 2009). Het werken met representaties lijkt het beste te werken in situaties waarin leerlingen nieuwe informatie actief vertalen en integreren met hun eigen voorkennis. Met het creëren van een eigen representatie kan voorkennis geactiveerd worden en kan cognitieve elaboratie op gang worden gebracht (Brooks, 2009; Chi, Slotta, & De Leeuw, 1994; Schwamborn, Mayer, Thillmann, Leopold, & Leutner, 2010). Het creëren van tekeningen is een stimulerende activiteit (Moore & Caldwell, 1993) die aansluit bij de dagelijkse praktijk in het basisonderwijs. Tekenen is voor leerlingen echter ook vaak een vrijblijvende activiteit die niet direct met leren en denken wordt geassocieerd. Door tekenactiviteiten te combineren met instructie kunnen leerlingen worden gestimuleerd te elaboreren op hun tekeningen. Elaboratie kan bijvoorbeeld gestimuleerd worden door tekeningen te bespreken, leerlingen te laten reflecteren op hetgeen ze getekend hebben, en tekeningen te wijzigen op basis van voortschrijdend inzicht. Leerlingen krijgen door dergelijke instructiemaatregelen de kans om domeininformatie te verwerken en hun kennis uit te breiden. Van Meter (2001) beschrijft een leeromgeving waarin leerlingen, door middel van prompts, werden gevraagd hun eigen tekening te vergelijken met een bestaande representatie over het betreffende kennisdomein. De vergelijkingsprompts faciliteerden zelfmonitoring en de kennistoename bij de deelnemende leerlingen. Het bespreken van tekeningen heeft de potentie om cognitieve elaboratie op het niveau van de individuele leerling te stimuleren. Daarnaast lijkt tekenen zich ook bij uitstek te lenen voor samenwerkend leren. Door middel van een tekening kunnen leerlingen hun eigen ideeën zichtbaar maken en deze communiceren. Een door een leerling gecreëerde tekening kan dienen als input voor het samenwerkingsproces en helpt de samenwerkende leerlingen bovendien bij het creëren van een gedeelde (taak)focus. De tekening vormt een concreet object waarop de samenwerkende leerlingen hun redeneringen kunnen baseren (Suthers & Hundhausen, 2003), leerlingen kunnen op elkaars representaties voortbouwen en reageren (Gan, Scardamalia, Hong, & Zhang, 2007), en deze vergelijken en bespreken (Gijlers, Saab, Van Joolingen, De Jong, & Van HoutWolters, 2009). Kritische reflectie op zowel de eigen ideeën en voorkennis als die van de partner wordt geassocieerd met positieve leerresultaten (Weinberger & Fischer, 2006).

1.2 SAMENWERKEND LEREN Samenwerkend leren is een werkvorm die aansluit bij de belangstelling voor activerende werkvormen in het basisonderwijs. Recente overzichtsstudies waarin het leren in kleine groepen wordt vergeleken met individueel leren laten een positief effect zien met betrekking tot de leeruitkomsten van leren in groepen. De positieve effecten van samenwerkend leren worden toegeschreven aan de activiteiten die leerlingen tijdens het samenwerken uitvoeren. Zo worden leerlingen in een samenwerkingssituatie gestimuleerd om hun gedachten en ideeën met betrekking tot de leertaak en het domein expliciet te maken en worden ze uitgenodigd 3

verklaringen, argumenten en uitleg te geven. Deze activiteiten kunnen resulteren in cognitieve processen, zoals het herstructureren van de eigen kennis (Chinn, O'Donnell, & Jinks, 2000) en op deze wijze het leerproces bevorderen. Helaas ontstaan succesvolle samenwerkingsprocessen vaak niet spontaan (Baines, Blatchford, & Kutnick, 2003; Nussbaum et al., 2009). Om te kunnen profiteren van ideeën van een samenwerkingspartner is het belangrijk dat leerlingen zich bewust worden van de kennis en ideeën van hun partner. Leerlingen moeten niet alleen conceptuele verschillen tussen hun eigen ideeën en de ideeën van hun samenwerkingspartner herkennen, maar moeten deze verschillen ook kritisch bediscussiëren en tot een gezamenlijke oplossing komen (Gijlers & de Jong, 2009). Om optimaal te kunnen profiteren van de ideeën die in een samenwerkingsituatie gedeeld worden, moeten leerlingen actief proberen deze ideeën te begrijpen, ze kritisch te evalueren, en te relateren aan hun eigen (voor)kennis. Het op deze wijze actief doordenken van de suggesties van een samenwerkingspartner noemen we transactiviteit (Berkowitz & Gibbs, 1985). Een hoge mate van transactiviteit wordt in verschillende onderzoeken gerelateerd aan positieve leeruitkomsten (Azmitia & Montgomery, 1993; Teasley, 1995).

1.3 SUPPORT In een samenwerkingssituatie is het dus van belang dat leerlingen zich niet alleen bewust worden van hun eigen kennis en epistemische activiteiten (d.w.z. hoe leerlingen concepten gebruiken en combineren), maar ook van de kennis en epistemische activiteiten van hun samenwerkingspartner (Weinberger, Ertl, Fischer, & Mandl, 2005). ‘Awareness support’ richt zich op het ondersteunen van bewustwordingsprocessen, bijvoorbeeld door elementen van een gemeenschappelijke taak of eindproduct te visualiseren. Awareness support is erop gericht bepaalde processen voor leerlingen inzichtelijk te maken zodat zij hun gedrag kunnen aanpassen (Hesse, 2007). Onderzoek heeft aangetoond dat ondersteuning van ‘awareness’ een positief effect heeft op zelfregulatie en kennisconstructie (Buder & Bodemer, 2008; Gijlers & De Jong, 2009). De awareness ondersteuning in dit project richt zich op de kenmerken van de gezamenlijke tekening. Recente ontwikkelingen op het gebied van ICT gebaseerde tekentools maken het mogelijk om delen van tekeningen automatisch te herkennen. Deze technologie is ontwikkeld door de UT vakgroep Instructietechnologie (van Joolingen, Bollen, & Leenaars, 2010) en maakt het mogelijk om kenmerken van tekeningen automatisch te analyseren en op basis van deze kenmerken real time feedback te genereren. Samenwerkingsscripts

(O’Donnell

&

Dansereau,

1992)

blijken

op

succesvolle

wijze

specifieke

samenwerkingsactiviteiten en interactiepatronen (bijvoorbeeld het stellen van kritische vragen, het construeren van argumenten en het integreren van verschillende perspectieven) te faciliteren. Scripts regisseren het leerproces tot op zekere hoogte door bepaalde activiteiten en rollen te specificeren. Deze activiteiten en rollen kunnen betrekking hebben op verschillende (deel)taken en verschillende sociale niveaus; zo is het mogelijk dat in een script fases van individueel werken en samenwerken worden afgewisseld (van Boxtel, van der Linden, & Kanselaar, 2000). Een voorbeeld van een gespecificeerde rol vinden we in het werk 4

van Weinberger, Ertl, Fischer, en Mandl (2005). Zij ontwikkelden een ‘peer review’ script waarbij leerlingen beurtelings de rol van analyticus of criticus van een tekst aannamen. De rollen ondersteunden de leerlingen bij het stellen van kritische vragen en het identificeren en bespreken van verschillende meningen. Samenwerkingsscripts kunnen op eenvoudige wijze worden geïntegreerd in computerondersteunde leeromgevingen (Fischer, Kollar, Mandl, & Haake, 2007). Een voorbeeld hiervan is ‘Knowledge Forum’, een online platform voor gemeenschappelijke kennisconstructie (Scardamalia & Bereiter, 2006). In Knowledge Forum worden leerlingen ondersteund door middel van aanwijzingen als: “Mijn verklaring is”, “Ik wil graag begrijpen waarom”, “Mijn theorie kan niet verklaren waarom”, of “Een betere theorie is”. De aanwijzingen in Knowledge forum stimuleren leerlingen om te reflecteren op hun eigen kennis over een bepaald domein. Door in een script dergelijke aanwijzingen op te nemen kunnen leerlingen worden ondersteund bij het herkennen en omgaan met verschillen, en begeleid worden bij het bijstellen van eerdere ideeën.

1.4 HET ONDERZOEK 1.4.1 CENTRALE ONDERZOEKSVRAAG Het onderzoek richt zich op de vraag hoe ondersteuning van het samenwerkend tekenproces door middel van awareness

support

en

samenwerkingsscripts

een

effect

heeft

op

het

leerresultaat

en

het

samenwerkingsproces. Achtereenvolgens bestuderen we de invloed van awareness support bij het samenwerkend tekenen en de invloed van een samenwerkingsscript dat gericht is op het omgaan met verschillen.

1.4.2 OPZET In het kader van dit onderzoeksproject zijn twee studies uitgevoerd. De eerste studie betrof een vooronderzoek waarin het lesmateriaal en mogelijke vormen van ondersteuning zijn uitgetest. In deze studie is geen gebruik gemaakt van computerondersteuning. Tijdens het vooronderzoek doorliepen leerlingen de experimentele procedure en werd er gewerkt met de voorlopige versies van de toetsen, handleidingen en lesmaterialen die zijn ontwikkeld in het kader van dit project. Het vooronderzoek richtte zich op het verzamelen van informatie over de geschiktheid van de ontworpen lesmaterialen, de groepssamenstelling, en het verkrijgen van inzicht in de manier waarop leerlingen en leerkrachten reageerden op de geboden ondersteuning. Op basis van de resultaten van het vooronderzoek is vervolgens computerondersteuning voor het samenwerkend tekenproces ontworpen. In de hoofdstudie is deze ondersteuning getest. In deze rapportage beschrijven we de resultaten van beide studies.

5

2. VOORSTUDIE In de voorstudie onderzochten we de effecten van het gebruik van samenwerkingsscripts en samenwerkingsvoorkeur op het samenwerkend tekenproces van leerlingen uit groep 7 en 8 van de basisschool. Het vooronderzoek heeft twee doelen: het ontwikkelen van een tekentaak en toetsen, en het testen van de bruikbaarheid van het ontwikkelde materiaal.

2.1 DOMEIN EN LESMATERIAAL De voorstudie bestond uit twee sessies (lessen). Tijdens beide sessies hebben de leerlingen gewerkt aan een tekentaak. Zij voerden deze taken uit met papier en pen. De ondersteuning en instructie werd door de proefleider aangeboden. De proefleider handelde volgens een draaiboek. In de volgende paragrafen worden de verschillende materialen en toetsen die in het kader van de voorstudie zijn ontwikkeld kort besproken.

T EKENTAAK . In beide sessies kregen de leerlingen de opdracht een tekening te maken die kon worden gebruikt om het betreffende onderwerp (waterkringloop of fotosynthese) aan andere kinderen uit te leggen. Tijdens het tekenen hadden de leerlingen de beschikking over achtergrond informatie in de vorm van een informatieve tekst.

I NFORMATIEVE TEKST . De informatieve teksten die zijn gebruikt in deze studie zijn gebaseerd op lesmateriaal afkomstig uit verschillende lesmethoden voor natuur- en techniek onderwijs en de educatieve materialen die zijn ontwikkeld door het Klokhuis en SchoolTV. Het specifieke onderwerp van de eerste les betrof de waterkringloop: de systematische verklaring van het ontstaan van regen en rivieren. Er is voor het de waterkringloop gekozen omdat het thema aansluit bij de belevingswereld van de leerlingen en bij het curriculum voor natuur- en techniek onderwijs in de bovenbouw van de basisschool. Uit een analyse van verschillende lesmethoden voor het domein natuur en techniek, en gesprekken met docenten bleek dat leerlingen in groep zeven gedurende hun schoolloopbaan kennis hebben gemaakt met de waterkringloop. Het feit dat leerlingen bekend zijn met de basisprincipes van de waterkringloop maakt dit onderwerp geschikt voor een introductie in het leren door te tekenen. Doordat het onderwerp enigszins bekend is kunnen leerlingen zich richten op de tekeninstructie. In de tweede sessie werkten de leerlingen aan een tekening over het fotosyntheseproces. Onderdelen van dit proces zoals de opname van water uit de bodem, zijn in de meeste natuur- en techniek methoden reeds in eerdere groepen behandeld. Het fotosyntheseproces als geheel is echter nog niet behandeld. Het onderwerp sluit dus aan bij de voorkennis van de leerlingen, maar biedt tegelijkertijd de mogelijkheid om een nieuwe kennis op te doen. Dit maakt het onderwerp geschikt voor de tweede sessie.

S AMENWERKINGSSCRIPT . Leerlingen in de experimentele conditie werkten volgens een samenwerkingsscript. Een samenwerkingsscript regisseert het samenwerkend leerproces door bepaalde activiteiten te specificeren. 6

In de onderhavige studie bestond het script uit een individuele voorbereidingsfase en een samenwerkingsfase. Tijdens de individuele fase creëerden de leerlingen een tekening aan de hand van de informatieve tekst. Leerlingen werden tijdens de samenwerkingsfase ondersteund met een microscript waarin ze eerst de opdracht kregen om verschillen en overeenkomsten tussen beide tekeningen te identificeren en deze vervolgens aan de hand van promptkaarten (zie Tabel 2.1) te bespreken. Beide partners ontvingen een set van drie promptkaarten die zij konden gebruiken tijdens het samenwerken. Op het moment dat de leerlingen een interessant verschil of overeenkomst identificeerden mochten zij een kaart ‘spelen’ en hun partner een vraag stellen. Tabel 2.1. Promptkaarten met discussiestarters Promptkaart

Tekst

1.

Wil je mij alsjeblieft uitleggen waarom je… wel of niet getekend hebt?

2.

Ik heb … anders getekend omdat….

3.

Wij zouden … anders moeten tekenen, namelijk…

2.2 INSTRUMENTEN Gedurende het onderzoek zijn drie verschillende vragenlijsten/ toetsen afgenomen. Kennis werd gemeten met behulp van een concept-herkenningstoets en een essayvraag. De samenwerkingsvoorkeur werd vastgesteld met behulp van een samenwerkingsvoorkeur vragenlijst.

C ONCEPT - HERKENNINGSTOETS . De concept-herkenningstoets bestaat uit een lijst met 36 woorden, waarvan er 11 met fotosynthese te maken hebben. Leerlingen moesten de woorden waarvan zij dachten dat deze met fotosynthese te maken hebben omcirkelen, hiervoor kregen zij twee minuten de tijd. De conceptherkenningstoets is gedurende het experiment vier keer afgenomen. Aan het begin en aan het eind van iedere sessie. De betrouwbaarheid van de test uitgedrukt in coëfficiënt KR20 varieerde tussen .69 en .79 voor de verschillende toetsmomenten.

E SSAYVRAAG . In aanvulling op de concept-herkenningstoets hebben de leerlingen een essayvraag gemaakt. Het betrof de volgende vraag: “Wat is fotosynthese?”. Leerlingen werden geïnstrueerd alles wat zij wisten over fotosynthese in volledige zinnen op te schrijven. De essayvraag werd aan het einde van beide sessies afgenomen.

S AMENWERKINGSVOORKEUR . Om de samenwerkingsvoorkeur te bepalen werd gebruik gemaakt van een peer nominatie vragenlijst. De peer nominatie vragenlijst bestond uit vier vragen over sociale voorkeur (Wie wil je uitnodigen op je verjaardagsfeestje?, Wie wil je niet uitnodigen?, Met wie wil je samen aan een schooltaak werken?, en Met wie wil je niet aan een schooltaak werken?). Zoals gebruikelijk in een peer nominatie procedure mochten er vijf klasgenoten worden genomineerd in aflopende volgorde van voor- of afkeur. 7

2.3 DEELNEMERS De onderzoeksgroep bestond uit 88 leerlingen uit groep 7 en 8 van het basisonderwijs. Leerlingen waren afkomstig uit vier verschillende klassen. Een klas werd als geheel toegewezen aan de experimentele of controle conditie, resulterende in twee experimentele klassen en twee controle klassen. De experimentele groep bestond uit 38 leerlingen (23 jongens en 15 meisjes) en de controle groep bestond uit 44 leerlingen (22 jongens en 22 meisjes). Een onderdeel van deze voorstudie betrof de effecten van samenwerkingsvoorkeur. Leerlingen werden dan ook op basis van samenwerkingsvoorkeur gekoppeld aan een leerling uit hun eigen klas. Een aantal leerlingen is uitgesloten van de analyse omdat zij niet gedurende beide sessies aanwezig waren. Uiteindelijk resulteerde dit in 21 tweetallen met een positieve samenwerkingsvoorkeur en 20 tweetallen met een negatieve samenwerkingsvoorkeur (zie Tabel 2.2). Tabel 2.2. Overzicht van de verdeling van individuen en tweetallen over de condities. Experimentele conditie

Controle conditie

Negatieve samenwerkingsvoorkeur

20

20

Positieve samenwerkingsvoorkeur

18

24

Totaal aantal leerlingen

38

44

Experimentele conditie

Controle conditie

Negatieve samenwerkingsvoorkeur

10

10

Positieve samenwerkingsvoorkeur

9

10

Totaal aantal tweetallen

19

20

2.4 PROCEDURE Het experiment bestond uit twee sessies. De tijd tussen de eerste en tweede sessie bedroeg ongeveer twee weken. Beide sessies vonden plaats op een reguliere lesdag in het klaslokaal van de deelnemende leerlingen en werden door een onderzoeksleider begeleid. In de eerste sessie lag de nadruk op het leren tekenen van een natuurwetenschappelijk proces. In de tweede sessie stond het samenwerkend tekenen centraal. De procedure is voor het experiment uitgebreid besproken met de deelnemende scholen en leerkrachten.

2.4.1 EERSTE SESSIE De eerste sessie verliep in beide condities op dezelfde wijze. De sessie vond plaats in het klaslokaal van de deelnemende klas, alle leerlingen zaten op hun eigen (vaste) zitplaats. De sessie duurde 50 minuten en bestond uit de volgende onderdelen:

I NTRODUCTIE EN EERSTE CONCEPT - HERKENNINGSTOETS (5 MINUTEN ). De sessie begon met een korte introductie van het experiment. De proefleider vertelde de leerlingen waarom zij de school bezocht. Leerlingen 8

kregen een kort overzicht van het onderzoek. Vervolgens werd de eerste concept-herkenningstoets over het onderwerp fotosynthese aangeboden.

T EKENTRAINING (15 MINUTEN ). In de tekentraining leerden de leerlingen informatie uit een tekst om te zetten in een tekening. De proefleider modelleerde het maken van een tekening. Leerlingen werden door middel van vragen betrokken bij het maken van de tekening. Leerlingen tekenden als het ware met de proefleider mee.

V RAGENLIJSTEN OVER SAMENWERKINGSVOORKEUR (15 MINUTEN ). Leerlingen werd gevraagd een viertal vragen met betrekking tot samenwerkingsvoorkeur te beantwoorden.

I NTRODUCTIE VAN HET ONDERWERP FOTOSYNTHESE (15 MINUTEN ). Het onderwerp fotosynthese werd door middel van een korte film geïntroduceerd. De film is geproduceerd door SchoolTV en werd via teleblik op het digitale schoolbord afgespeeld. De sessie werd afgesloten met de tweede concept-herkenningstoets en de eerste essayvraag.

2.4.2 TWEEDE SESSIE De procedure in de tweede sessie verschilde voor de experimentele en de controle groep. De experimentele groep werd gedurende de tweede sessie ondersteund met een samenwerkingsscript, de controle groep ontving geen additionele ondersteuning. In Tabel 2.3 wordt een overzicht gegeven van het verloop van de tweede sessie voor beide condities.

G ROEPERING . Op basis van de samenwerkingsvoorkeur zijn in overleg met de leerkracht paren samengesteld. Voor beide groepen begon de tweede sessie met het bekend maken van de samenwerkingsparen. Op de tafels stonden naambordjes, leerlingen werd verzocht te gaan zitten bij hun eigen naambordje. Leerlingen die naast elkaar kwamen te zitten werkten tijdens het experiment samen.

D ERDE CONCEPT - HERKENNINGSTOETS EN OPFRISSER (5 MINUTEN ). Zodra alle leerlingen kennis hadden gemaakt met hun samenwerkingspartner kregen zij de derde concept-herkenningstoets. Na afloop van deze toets gaf de proefleider een korte herhaling van de tekeninstructie.

O PFRISSER FOTOSYNTHESE (3 MINUTEN ). Als voorbereiding op de tekentaak werd de korte video over fotosynthese nogmaals vertoond.

S AMENWERKINGSFASE (35 MINUTEN ). Leerlingen in de controle groep werden geïnstrueerd om samen met hun partner een tekening van het fotosynthese proces te maken. Leerlingen werd gevraagd een zo duidelijk

9

mogelijke tekening te maken, zodat de tekeningen gebruikt kunnen worden om het fotosyntheseproces aan andere kinderen uit te leggen. Voor de experimentele groep begon de samenwerkingsfase met een individuele voorbereidingsfase. Tijdens de individuele voorbereidingsfase maakten beide leerlingen een individuele tekening van het fotosynthese proces. Na afloop van de individuele fase wisselden de leerlingen hun tekeningen uit en vergeleken ze beide tekeningen. Met behulp van een roze en groene marker markeerden de leerlingen verschillen (roze) en overeenkomsten (groen) tussen beide tekeningen. Vervolgens bespraken zij de verschillen en overeenkomsten tussen beide tekeningen. Leerlingen werden verzocht hierbij gebruik te maken van de promptkaarten. Iedere leerling had de beschikking over drie promptkaarten met verschillende discussiestarters. Bij identificatie van een interessant verschil of overeenkomst konden zij een kaart uitspelen en het verschil verder verkennen en bespreken.

V IERDE CONCEPT - HERKENNINGSTOETS EN TWEEDE ESSAYVRAAG (8 MINUTES ). De tweede sessie werd afgesloten met de vierde concept-herkenningstoets en de tweede essayvraag. Tabel 2.3. Overzicht van de tweede sessie Experimentele conditie Fase Groeperen Toetsen en opfrisser Fotosynthese Individueel tekenen Identificeren van verschillen Discussie samenwerking Toetsen Totaal

Tijd (min.) 5 5 3 10 5 20 8 56

Controle conditie Fase Groeperen Toetsen en opfrisser Fotosynthese Samenwerken

Tijd (min.) 5 5 3 35

Toetsen Totaal

8 56

2.5 DATA ANALYSE 2.5.1 ANALYSE VAN DE DIALOOG De mate van transactiviteit in de dialoog werd vastgesteld aan de hand van een codeerschema. Dit schema is gebaseerd op een classificatie van uitspraken ontwikkeld door Weinberger en Fischer (2006). Het betreffende schema maakt onderscheid tussen de epistemische en de sociale aspecten van de communicatie. Tijdens het codeerproces is de audiofile gesegmenteerd in uitspraken op basis van spreekbeurten. Een uitspraak werd gedefinieerd als de spreekbeurt van één van beide partners. Vervolgens werden de segmenten gecodeerd volgens het schema dat in Tabel 2.4 is weergegeven.

10

Tabel 2.4. Overzicht van de verschillende codes Categorieën

Voorbeelden

Epistemische codes Domein Benoemen van een concept

“Dit is een plant”

Definitie concept

“Koolstof dioxide is wat wij uitademen.”

Definitie proces

“Het gaat van de stengel naar de bladeren.”

Verbinding concept-proces

“De wortels nemen water op uit de grond”

Coördinerend Coördinatie

“Laten we CO2 oranje maken.”

Niet taak gerelateerd Niet taak gerelateerd

“Ik ga vanavond nog sporten.”

Ongespecificeerde referentie

“Waarom heb je dit getekend?”

Sociale codes Informatie uitwisseling Externaliseren

“We moeten een plant tekenen.”

Eliciteren

“Mag ik de wortels tekenen?”

Quick consensus building Overeenstemmen

“Okay.”

Verschillen van mening

“Nee.”

Transactief Integreren

“Ik begrijp wat je bedoeld.”

Uitgebreide kritiek en wijzigen

“Okay, maar is het niet zo dat….?”

Niet taak gerelateerd Niet taak gerelateerd- conflict

“Stop zo vervelend te doen!”

Niet taak gerelateerd-neutraal

“Ik moet vanavond nog sporten.”

Paraverbale communicatie

“Hmmm.”

Om de interbeoordelaarsbetrouwbaarheid van het coderingsproces vast te stellen, heeft een tweede codeur twee complete protocollen, bestaande 1158 uitspraken, gecodeerd. Krippendorff’s alfa bedroeg .82 voor de epistemische codes en .83 voor de sociale codes. De resultaten die we presenteren zijn gebaseerd op codes van beide codeurs. Voor iedere subcategorie van beide dimensies (epistemisch en sociaal) zijn percentages bepaald.

11

2.5.2 ANALYSE VAN DE TEKENINGEN De inhoud van de tekening werd gescoord aan de hand van een tweede codeerschema. Het codeerschema is gebaseerd op een experttekening. Aan de hand van het schema werd bepaald of bepaalde concepten, eigenschappen en processen in de tekeningen waren gerepresenteerd. Getekende bomen, struiken en bloemen werden aan de hand van het schema gecodeerd als een representatie van het concept plant. Het tekenen van zonnestralen die op de bladeren schijnen of het tekenen van pijlen van de zon richting de bladeren werd gecodeerd als de weergave van een proces. Het tekenen van suiker als voedingsstof voor de plant werd gecodeerd als een eigenschap. Concepten, eigenschappen en processen konden ook geannoteerd worden. Voor iedere tekening is bepaald hoeveel concepten, processen en eigenschappen er zijn geannoteerd. Aan de hand van de bovengenoemde methode werden absolute scores voor de aanwezigheid van concepten, processen, eigenschappen in de tekeningen en annotaties bepaald (zie bijvoorbeeld figuur 2.1). Vervolgens werden aan de hand van de verschillende deelscores totale scores voor de kwaliteit van de representatie en annotatie berekend. Om de interbeoordelaarsbetrouwbaarheid van het coderingsproces vast te stellen, heeft een tweede codeur 25 % van de tekeningen gecodeerd. Krippendorff’s alfa bedroeg .97 voor het gehele schema.

Figuur 2.1. Tekening van het proces fotosynthese. Tekening is gemaakt door een tweetal leerlingen die werden ondersteund met een samenwerkingsscript.

2.5.3 OPEN VRAAG Om de invloed van het script op de kennisontwikkeling van leerlingen te onderzoeken werd tijdens het experiment een essayvraag afgenomen. De essayvraag is beoordeeld aan de hand van een codeerschema. Aan de hand van het codeerschema werd bepaald of belangrijke concepten, processen en eigenschappen en

12

relaties in het antwoord waren opgenomen. Een tweede beoordelaar heeft 20% van de geschreven essays beoordeeld. Krippendorff’s alfa voor beoordelaarsovereenstemming bedroeg .96.

2.6 RESULTATEN De concept-herkenningstoets werd aan het begin en eind van iedere sessie afgenomen. Aan de hand van deze toets kan de kennistoename worden bepaald. Resultaten laten een significant effect zien. (F (3, 85) = .02, p < .001, Wilks Lambda = .14, η² = .86). Nadere analyse laat zien dat er een significante kennistoename is van de derde naar de vierde toets en van de eerste naar de vierde toets. De resultaten van de essayvraag laten geen significante kennistoename zien ( F (1, 87) = .52, p = .47, Wilks Lambda = .99, η² = .01).

12 10 Score 8 6 4 2 0 1e test

2e test

3e test

4e test

Concept-herkenningstoets

Figuur 2.2. Kennistoename voor alle leerlingen (geen onderscheid tussen condities)

2.6.1 VERSCHILLEN TUSSEN DE CONDITIES Om inzicht te verkrijgen in de relatie tussen het gebruik van een script en de kwaliteit van de tekeningen werden individuele scores op de concept-herkenningstoets en scores voor de kwaliteit van de tekening berekend. Een verkenning van de data aan de hand van ANOVA’s laat zien aan dat er met betrekking tot kennistoename en kwaliteit van de tekening conditionele verschillen zijn voor de klas waar de leerlingen in zitten (F (1, 86) = 35.12, p < .001, η² = .29) en de leeftijd (F (1, 86) = 5.84, p < .05, η² =.06) van de leerlingen. Klas en leeftijd worden dan ook als covariaat in de analyse meegenomen. De resultaten van een MANCOVA laten een significant verschil tussen beide condities op de afhankelijke variabelen zien (F (12,73) = 5.12, p < .001, Wilks Lambda = .54, η² = .46). Significante verschillen tussen beide condities worden gevonden voor de kennistoename van de derde naar de vierde toets (F (1,84) = 4.61, p < .05, η² = .05) en de kennistoename van de eerste naar de vierde concept-herkenningstoets (F (1,84) = 6.70, p < .05, η² = .07). De leerwinst is groter voor leerlingen die ondersteund werden door een samenwerkingsscript. Leerlingen die ondersteund werden door het script representeerden echter ook significant minder eigenschappen (F (1,84) = 15.04, p < .001, η² = .15) en processen (F (1, 84) = 9.04, p < .01, η² = .10). 13

2.6.2 PROCES ANALYSE Om inzicht te krijgen in de effecten van het samenwerkingsscript op interactie tijdens de samenwerking is een vergelijking tussen condities gemaakt met betrekking tot de epistemische en sociale codes die zijn toegekend aan de verschillende uitspraken. Resultaten van een verkennende variantie analyse laten zien dat er voor de dialoogkenmerken conditionele verschillen zijn voor de klas F (1, 40) = 14.48, p < .001, η² = .27) waarin de leerlingen zitten. Klas is dan ook als covariaat in de analyse meegenomen. Met behulp van een MANCOVA zijn vervolgens de procentuele scores met betrekking tot de epistemische uitspraken, sociale uitspraken van de dyades, en kwaliteit van de gemeenschappelijke tekening met elkaar vergeleken ( F (21, 19) = 2.27, p < .05, Wilks Lambda = .29, η² = .72). Uit de resultaten van een MANCOVA blijkt dat er een significant verschil tussen beide condities bestaan. Leerlingen in de controle conditie definiëren significant meer concepten (F (1, 39) = 7.46, p < .01, η² = .16 en processen (F (1, 39) = 75.73 p < .05, η² = .13) gedurende de dialoog (epistemische activiteiten). Daarnaast representeerden zij ook meer eigenschappen in de gezamenlijke tekening (F (1,39) = 7.36, p < .05, η² = .16). Dyades in de experimentele conditie (ondersteund met het samenwerkingsscript) scoorden hoger op integratie gerelateerde uitspraken (F (1,39) = 5.22, p < .05, η² = .12).

2.6.3 EFFECT VAN SAMENWERKINGSVOORKEUR Om de samenwerkingsvoorkeur te bepalen is in deze studie gebruik gemaakt van een peer nominatie vragenlijst. Op basis van de resultaten van deze lijst zijn tweetallen met een positieve of negatieve samenwerkingsvoorkeur samengesteld. Een MANCOVA met de verschillende indicatoren voor kennistoename en kwaliteit van de gezamenlijke tekening als afhankelijke variabele en voorkennis als covariaat laat een significant verschil tussen tweetallen met een positieve en negatieve samenwerkingsvoorkeur zien (F (12, 68) = 2.15, p < .05, Wilks Lambda = .73, η² = .28). Uit de resultaten van een aanvullende analyse waarin de verschillende afhankelijke variabelen nader werden bestudeerd met behulp van ANCOVA’s blijkt dat tweetallen met een positieve en negatieve samenwerkingsvoorkeur van elkaar verschillen betreffende het aantal gerepresenteerde concepten (F (1, 79) = 6.24, p < .05, η² = .07), het aantal geannoteerde concepten (F (1, 79) = 3.99, p < .05, η² = .05), het aantal geannoteerde processen (F (1, 79) = 5.78, p < .05, η² = .07), het totaal aantal annotaties (F (1, 79) = 5.19, p < .05, η² = .06), en de totale kwaliteit van de tekening(F (1, 79) = 4.63, p < .05, η² = .06). Effecten van samenwerkingsvoorkeur zijn alleen gevonden op indicatoren voor de kwaliteit van de tekening en niet op kennistoename en indicatoren voor de kwaliteit van de dialoog.

14

2.7 CONCLUSIES EN AANBEVELINGEN VOOR DE HOOFDSTUDIE Het hoofddoel van deze voorstudie betrof het verkennen van het effect van het gebruik van en de invloed van samenwerkingsvoorkeur op de kennisverwerving bij het samenwerkend tekenen en het testen van procedure en de materialen. In zowel de experimentele als de controle conditie is er sprake van een significante kennistoename. Kijkend naar de verschillen tussen de condities zien we dat de kennistoename (op de concept-herkenningstoets) significant hoger is voor leerlingen in de experimentele conditie (ondersteund met een samenwerkingsscript). In tegenstelling tot de verwachtingen scoorden leerlingen die ondersteund werden met het script over het geheel genomen lager op indicatoren die de kwaliteit van de dialoog en de kwaliteit van de gezamenlijke tekening weergeven. Er is dus geen duidelijk bewijs gevonden voor het verondersteld positieve effect van het gebruik van samenwerkingsscripts op de dialoog en de kwaliteit van de tekening. Er werden geen significante verschillen gevonden op de resultaten van de essayvraag. Een mogelijke verklaring is dat de leerlingen in de experimentele conditie druk bezig waren de verschillen en overeenkomsten te verkennen en te verklaren met behulp van de informatieve tekst, terwijl leerlingen in de controle conditie meer gericht waren op de tekening en de dialoog. Het bestuderen van de informatieve tekst kan resulteren in leerwinst terwijl dit niet meteen bijdraagt aan de kwaliteit van de dialoog en de tekening. Leerlingen in de experimentele conditie hadden de beschikking over zogenaamde promptkaarten met discussiestarters. Observaties in de klas en inspectie van audio en video opnames die tijdens het experiment zijn gemaakt laten zien dat leerlingen slechts sporadisch gebruik maken van de promptkaarten. Het gebruik van prompkaarten lijkt de natuurlijke communicatie te onderbreken. Op het moment dat de leerlingen een verschil tussen twee tekeningen identificeren willen zij dit verschil het liefst meteen bespreken. Het script vraagt echter van de leerlingen dat zij eerst alle verschillen en overeenkomsten identificeren en deze vervolgens aan de hand van de promptkaarten bespreken. Deze onderbreking van de natuurlijke samenwerking heeft wellicht een negatief effect op dialoog gehad.

2.7.1 AANBEVELINGEN VOOR DE HOOFDSTUDIE In bovenstaande paragraaf zijn de uitkomsten van de voorstudie besproken, deze uitkomsten worden in deze paragraaf nader uitgewerkt met het oog op de gevolgen voor de hoofdstudie.

I NFORMATIEVE TEKSTEN . De teksten die in het kader van de voorstudie zijn geschreven blijken aan te sluiten bij de domeinkennis en het leesniveau van de leerlingen. Voor de hoofdstudie zullen dezelfde teksten worden gebruikt. Leerlingen ervaren geen problemen bij het navigeren tussen tekst en tekening.

G EBRUIK VAN PROMPTKAARTEN . Leerlingen vinden het moeilijk de promptkaarten te gebruiken en het gebruik van de kaarten lijkt de natuurlijke samenwerking te onderbreken. Op basis van deze observaties zal er in de hoofdstudie geen gebruik worden gemaakt van promptkaarten of discussiestarters. Omdat leerlingen geneigd 15

zijn geïdentificeerde verschillen direct te bespreken zal er geen verschil worden gemaakt tussen de identificatie van overeenkomsten en verschillen en de fase waarin de leerlingen de geïdentificeerde verschillen en overeenkomsten bespreken. In de hoofdstudie zal het script het samenwerkingsproces verdelen in drie hoofdfases. De leerlingen zullen zich in eerste instantie individueel voorbereiden op de samenwerking door een individuele tekening te maken. Vervolgens vergelijken de leerlingen gemaakte individuele tekeningen en besluiten zij welke aspecten van deze tekeningen zij willen meenemen naar een gemeenschappelijke tekening. In de laatste fase maken leerlingen de gemeenschappelijke tekening af.

V IDEO . In de voorstudie is gebruik gemaakt van een informatieve video. Het gebruik van de video maakt het voor de onderzoeker moeilijk te identificeren welke kennis leerlingen hebben opgedaan door de tekentaak en welke kennis zij hebben opgedaan door het bekijken van de video. Aangezien de informatie in de video en de informatieve teksten met elkaar overeenkomen en de video niet noodzakelijk is voor het begrip, wordt de video in de hoofdstudie achterwege gelaten.

C ONCEPT - HERKENNINGSTOETS . Leerlingen ondervinden geen problemen bij het maken van de toets. Ze vinden het hooguit vervelend dat ze tijdens het experiment vele toetsen moeten maken. Voor de hoofdstudie zullen enkele concepten worden vervangen.

E SSAYVRAAG . De essayvraag blijkt te open te zijn voor de leerlingen. Antwoorden zijn niet gericht of te oppervlakkig. Om een betere indicatie te krijgen van de kennis van de leerlingen wordt voor de volgende studie een toets ontwikkeld die bestaat uit meerdere open vragen. De vragen zullen betrekking hebben op verschillende onderdelen van het fotosynthese proces zoals de grondstoffen, het proces en de gasuitwisseling.

16

3. HOOFDSTUDIE De hoofdstudie is gericht op de effecten van computerondersteuning tijdens het samenwerkend tekenen. In deze studie zijn drie versies van dezelfde elektronische tekentool met elkaar vergeleken. De tekentools verschilden van elkaar in de mate van ondersteuning die ze de leerling boden. In de controle conditie werd geen additionele ondersteuning voor het samenwerkingsproces gegeven. Leerlingen in de awareness conditie ontvingen op basis van de kenmerken van de gezamenlijke tekening tips. Leerlingen die ondersteund werden door middel van een samenwerkingsscript doorliepen verschillende fases aan de hand van het computer geïmplementeerd script. In iedere fase voerden zij specifieke deeltaken, vergelijkings-en discussie activiteiten uit.

3.1 DEELNEMERS Vierennegentig leerlingen (47 duo’s) uit groep zeven van het basisonderwijs (10-11 jaar oud) namen deel aan de hoofdstudie. Leerlingen waren afkomstig uit vier verschillende klassen. De onderzoeker wees leerlingen (binnen de eigen klas) random toe aan een tweetal. De leerkracht heeft de tweetallen gecontroleerd om onwerkbare combinaties van leerlingen te voorkomen. De tweetallen zijn vervolgens random toegewezen aan de drie condities. Uiteindelijk zijn twee tweetallen uit de dataset verwijderd (een uit de controle conditie en een uit de experimentele conditie) omdat zij niet de gehele sessie konden bijwonen. Dit resulteerde in de volgende verdeling van 45 tweetallen over de drie condities: controle conditie, twaalf tweetallen, awareness conditie 17 tweetallen en de gescripte conditie 16 tweetallen. De verdeling van jongens en meisjes over de condities en tweetallen is weergegeven in Tabel 3.1. Tabel 3.1. Overzicht van de verdeling van individuen en tweetallen over de condities. Controle conditie

Awareness prompts

Samenwerkingsscript

MM

3

7

6

VV

3

2

5

MV

6

8

5

Totaal

12

17

16

Samenwerking tussen twee leerlingen werd mogelijk gemaakt door twee computers via een lokaal draadloos netwerk met elkaar te verbinden. De software werd voor ieder duo gesynchroniseerd door middel van een SQLSpaces communication framework (Giemza, Weinbrenner, Engler, & Hoppe, 2007) . Op deze manier werd er voor ieder tweetal een gedeelde tekenomgeving gecreëerd. Alle gecreëerde tekeningen en additionele informatie over de activiteiten van de leerlingen in de leeromgevingen werd door de software opgeslagen.

17

3.2 MATERIALEN Uit het vooronderzoek kwam naar voren dat de gebruikte taak en de informatieve teksten door de leerlingen goed werden ontvangen. Zowel de taak als de teksten zijn dus niet gewijzigd ten opzichte van de voorstudie. In de hoofdstudie wordt geen gebruik gemaakt van de video. Een belangrijk verschil met de gebruikte materialen in de voorstudie betreft het script. Het script is aangepast en geïntegreerd in de computerondersteunde tekentool. In de volgende paragraaf worden de verschillende versies van de tekentool nader toegelicht.

3.3 COMPUTER-ONDERSTEUNDE TEKENTOOL EN DE CONDITIES Tijdens de tekentaak maken de leerlingen gebruik van een ‘pen-based input’ device en een elektronische tekentool. Gedurende de tekentaak zitten leerlingen tegenover elkaar, achter hun eigen scherm en werken via de collaboratieve tekentool aan een gezamenlijke tekening. De collaboratieve tekentool betreft een op JAVA gebaseerde tekentool waarmee leerlingen op eenvoudige wijze lijnen en figuren kunnen tekenen en verwijderen. Voor het huidige onderzoek zijn drie versies van de tekentool ontwikkeld. De gebruikersinterface van de basisversie van de tekentool is weergegeven in Figuur 3.1. Aan de rechterzijde ziet u het tekencanvas en aan de linkerzijde de toolbar.

Figuur 3.1. Schermafbeelding van de tekentool.

C ONTROLE CONDITIE . In de controle conditie werken leerlingen met de basisversie van de software. De leerlingen werken gedurende de gehele sessie samen aan één tekening via de gesynchroniseerde software. Vijf minuten voor het einde van de samenwerking verschijnt er een pop-up venster waarin wordt gevraagd de tekening af te ronden. 18

S AMENWERKEN MET AWARENESS SUPPORT . In de awareness conditie wordt gebruikt gemaakt van algoritmen die automatische herkenning van clusters en figuren mogelijk maken. Deze algoritmen worden ingezet bij het herkennen van belangrijke kenmerken van tekeningen (van Joolingen, Bollen, & Leenaars, 2010). Op van te voren gespecificeerde tijdstippen controleert het systeem of bepaalde elementen in de tekening zijn weergegeven. Indien nodig ontvangt de leerling een hint. Bijvoorbeeld, zeven minuten na aanvang van het tekenproces controleert het systeem of de leerlingen al een aantal basis objecten hebben getekend. Indien de leerlingen geen of weinig basis objecten hebben getekend wordt er een hint gegenereerd waarin de leerlingen gevraagd wordt de in de informatieve tekst te zoeken naar grondstoffen die belangrijk zijn voor het fotosynthese proces. In Figuur 3.1 wordt een voorbeeld gegeven van een hint. Deze hint heeft betrekking op het gebruik van pijlen bij het tekenen van processen.

S AMENWERKEN MET EEN SAMENWERKINGSSCRIPT . In de conditie waar leerlingen worden ondersteund met een samenwerkingsscript starten leerlingen met het maken van een individuele tekening. Zij krijgen 13 minuten de tijd om deze tekening te maken. Na afloop van deze individuele fase krijgen leerlingen de tekening van hun samenwerkingspartner te zien en begint de selectiefase. Tijdens de selectiefase krijgen de leerlingen negen minuten de tijd om beide tekeningen te vergelijken en te bepalen welke elementen uit de individuele tekening zij willen gebruiken in de gemeenschappelijke tekening. Door middel van selecteren en slepen kunnen elementen uit de individuele tekeningen op eenvoudige wijze naar het gemeenschappelijk canvas worden verplaatst. In Figuur 3.2 zien we een schermafbeelding van het construeren van een gemeenschappelijke tekening aan de hand van een samenwerkingsscript. Aan de linkerzijde staan de tekeningen, die beide partners in de individuele fase hebben gemaakt. Na afloop van de selectiefase hebben de leerlingen nog 13 minuten de tijd om de gezamenlijke tekening af te ronden.

19

Figuur 3.2. Schermafbeelding van de tekentool voor leerlingen die werken met een samenwerkingsscript.

3.4 INSTRUMENTEN Gedurende het onderzoek zijn twee verschillende toetsen afgenomen: de concept-herkenningstoets en de essaytoets. Op basis van de resultaten van de voorstudie en overleg met basisschoolleerkrachten zijn beide toetsen aangepast. De aangepaste toetsen worden hieronder besproken.

C ONCEPT - HERKENNINGSTOETS . De concept-herkenningtoets komt grotendeels overeen met de toets die tijdens de voorstudie is ontwikkeld en gebruikt. In overleg met een tweetal basisschoolleerkrachten is de normering van de toets aangepast. Ook in de hoofdstudie bestaat de toets uit een lijst met 36 woorden, maar in de aangepaste versie hebben 13 i.p.v. 11 woorden te maken met fotosynthese. Leerlingen moeten wederom de woorden waarvan zij dachten dat deze met fotosynthese te maken hadden omcirkelen. De betrouwbaarheid van de test uitgedrukt in coëfficiënt KR20 varieerde tussen .65 en .78 voor de verschillende toetsmomenten.

E SSAYTOETS . De essayvraag die in de voorstudie is gebruikt bleek te algemeen te zijn. In de hoofdstudie is daarom gebruik gemaakt van een essaytoets bestaande uit een zestal vragen. Deze vragen hebben betrekking op de deelprocessen van het fotosynthese proces en de gasuitwisseling.

20

3.5 PROCEDURE De hoofdstudie vond plaats op een normale schooldag en bestond uit twee delen. Het eerste deel was voor alle leerlingen en condities gelijk. In het eerste deel van de sessie lag de nadruk op het leren teken van een natuurwetenschappelijk proces en het hanteren van de het tekentablet en de computerondersteunde tekentool. In het tweede deel maakten de leerlingen in tweetallen een tekening over fotosynthese.

E ERSTE DEEL (35 MINUTEN )

I NTRODUCTIE . ( 5 MINUTEN ). De sessie begon met een korte introductie van de studie. Het doel van het onderzoek werd aan de leerlingen uitgelegd. Daarnaast ontvingen zij informatie over de procedure.

T RAINING (15 MINUTEN ). Leerlingen doorliepen een korte training. Tijdens deze training demonstreerde de proefleider het gebruik van de tekenpen en het tekenscherm. De proefleider modelleerde het maken van een tekening aan de hand van een tekst. Leerlingen werden door middel van vragen betrokken bij het tekenproces. Alle relevante functies van de hard- en software werden gedemonstreerd.

O EFENING (15 MINUTEN ). Na afloop van de training kregen de leerlingen de kans om te oefenen. Tijdens de oefenfase maakten leerlingen aan de hand van een informatieve tekst een tekening van de waterkringloop. Leerlingen voerden tijdens de oefenfase verschillend handelingen uit zoals het wissen van lijnen en annoteren van concepten. De proefleider en een assistent observeerden de leerlingen en boden waar nodig ondersteuning.

T WEEDE DEEL (75 MINUTEN )

Na een korte pauze van 20 minuten begon het tweede deel van de sessie, waarin de leerlingen samenwerkten volgens één van de drie condities.

G ROEPERING . Voor leerlingen in alle drie condities begon het tweede deel van het onderzoek met het bekend maken van de samenwerkingsparen. Op de tafels waren naambordjes geplaatst, leerlingen namen plaats bij het bordje met de eigen naam. Leerlingen die tegenover elkaar zaten, werkten tijdens het experiment samen. (Samenwerkingsparen zijn vooraf door de onderzoeksleider in overleg met de leerkracht samengesteld.)

E ERSTE CONCEPT - HERKENNINGSTOETS (5 MINUTEN ). Na bekendmaking van de tweetallen kregen leerlingen de eerste concept-herkenningstoets. De werkwijze van de toets werd kort toegelicht door de onderzoeksleider. Tevens werd uitgelegd dat de resultaten op de toetsen niet zouden meetellen voor het rapportcijfer.

I NTRODUCTIE FOTOSYNTHESE (15 MINUTEN ). De leerlingen kregen 15 minuten de tijd om de informatieve tekst over fotosynthese te bestuderen. Tijdens het bestuderen van de tekst mochten de leerlingen notities maken. 21

T WEEDE CONCEPT - HERKENNINGSTOETS EN EERSTE ESSAYTOETS (10 MINUTEN ). Na het bestuderen van de tekst werden twee kennistoetsen afgenomen.

S AMENWERKEND TEKENEN (35 MINUTEN ). Leerlingen werden verzocht een tekening te maken waarin het proces fotosynthese zo duidelijk mogelijk werd gerepresenteerd. In de tekenfase werden de verschillen tussen de condities duidelijk. Leerlingen in de controle conditie werkten gedurende de gehele tekentaak aan een gezamenlijke tekening en werden hierbij niet ondersteund door prompts of een samenwerkingsscript. Ook leerlingen die ondersteund werden door de awareness supporttool werkten gedurende de gehele tekentaak aan een gemeenschappelijke tekening. Deze leerlingen ontvingen echter op gezette tijden hints die gebaseerd waren op de kenmerken van de gemeenschappelijke tekening (zie Figuur 3.1). Leerlingen die ondersteund werden met een samenwerkingsscript werkten volgens de aanwijzingen in het script eerst 13 minuten aan een individuele tekening. Op basis van deze individuele tekeningen creëerden zij in de laatste fase een gemeenschappelijke representatie van fotosynthese.

D ERDE CONCEPT - HERKENNINGSTOETS EN TWEEDE ESSAYTOETS (10 MINUTEN ). Leerlingen maakten de derde concept-herkenningstoets en de tweede essaytoets

3.6 ANALYSE 3.6.1 ESSAYTOETS Om de invloed van het script op de kennisontwikkeling van leerlingen te onderzoeken is er tijdens het experiment een essaytoets afgenomen. De essayvraag is beoordeeld aan de hand van een antwoordsleutel. De antwoordsleutel richt zich op de aanwezigheid van belangrijke concepten, processen en eigenschappen in de antwoorden. Twintig procent van de toetsen is beoordeeld door een tweede beoordelaar. De interbeoordelaarsovereenstemming tussen beide beoordeelaars uitgedrukt in Cohens’ Kappa bedroeg .82 voor de gehele toets.

3.6.2 ANALYSE VAN DE TEKENINGEN De methode die in de voorstudie is ontwikkeld voor het analyseren van de tekeningen is in de hoofdstudie nogmaals toegepast. Aan de hand van de procedure die beschreven is in Paragraaf 2.5.2 Is voor iedere tekening bepaald hoeveel concepten, processen, en eigenschappen in de tekening waren gerepresenteerd en geannoteerd. Van alle tekeningen die in de hoofdstudie zijn gemaakt is 20% gecodeerd door twee codeurs. En is de interbeoordeelaarsovereenstemming bepaald. Krippendorff’s alfa bedroeg .96 voor het gehele schema.

3.6.3 ANALYSE VAN DE DIALOOG De methode die in de voorstudie is ontwikkeld voor het coderen van de dialoog (zie Paragraaf 2.5.1, Tabel 2.4.) is in de hoofdstudie nogmaals toegepast. Aan de hand van de classificatie van Weinberger en Fischer (2006) zijn de epistemische en sociale processen gecodeerd. Om de interbeoordelaarsovereenstemming vast te stellen zijn drie protocollen (401 uitspraken) door een tweede codeur gecodeerd. Krippendorff’s alfa bedroeg .86 voor de epistemische codes en .82 voor de sociale codes. Voor iedere subcategorie zijn percentages bepaald. Zo is 22

bijvoorbeeld berekend hoeveel procent van de totale interactie bestond uit het benoemen van concepten, of het definiëren van processen. Omdat de tijd die leerlingen effectief hebben samengewerkt (en dus de kans hadden te communiceren) verschilt per conditie zijn de berekeningen uitgevoerd aan de hand van de procentuele scores.

3.7 RESULTATEN Studenten zijn random toegewezen aan de drie condities, er worden dan ook geen significante verschillen tussen de condities met betrekking tot voorkennis verwacht. Variantie analyse op de pre-test scores toonde aan dat er inderdaad geen significante verschillen tussen condities zijn met betrekking tot de conceptherkenningstoets (F(2,91) = .33, p = .72) en de open vragen(F(2,91) = .59, p = .55). In Tabel 3.2 wordt een overzicht gegeven van de gemiddeld scores op de kennistoetsen. Tabel 3.2. Gemiddelde scores en standaarddeviaties concept-herkenningstoets en essaytoets N

Concept-herkenningstoets voor

Conditie

tussen

Essaytoets na

voor

na

Controle M

24

SD

4.71

8.91

10.67

7.63

9.29

3.24

1.71

1.27

2.12

1.92

4.56

9.15

11.65

7.53

10.67

3.37

2.19

1.54

2.23

2.82

4.03

8.39

11.79

7.06

10.15

3.16

2.46

1.22

1.65

1.64

4.41

8.81

11.43

7.38

10.01

3.24

2.19

1.43

2.00

2.26

Awareness prompts M

34

SD Samenwerkingsscript M

33

SD Totaal M SD

91

3.7.1 KENNISTOETSEN Tijdens het onderzoek zijn twee toetsen afgenomen: een concept-herkenningstoets en een essaytoets. De concept-herkenningstoets is op drie momenten afgenomen: 1) voortoets- voor het bestuderen van het materiaal over fotosynthese, 2) tussentoets - na het bestuderen van het materiaal over fotosynthese, 3)

23

natoets- na afloop van de tekentaak. De essayvraag is op twee momenten afgenomen: 1) voortoets- na het bestuderen van het materiaal over fotosynthese, 2) natoets- na afloop van de tekentaak Om een indicatie te krijgen van de kennisontwikkeling die leerlingen gedurende het samenwerkend tekenen doormaken is een vergelijking gemaakt van de scores die de leerlingen op verschillende toetsmomenten (op een bepaalde toets) hebben gehaald. De resultaten van een gepaarde t-test op de resultaten van de conceptherkenningstoets laten zien dat de resultaten op de tussentoets significant hoger zijn dan de resultaten op de voortoets ( t (90) = -13.88, p< 0.001). Op de natoets werd significant hoger gescoord dan op de tussentoets ( t (90) = -11.72, p< .001). Bij de essaytoets vinden we een vergelijkbaar beeld, leerlingen scoorden significant hoger op de natoets ( t (90) = -13.30, p< .001).

5 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0

leerwinst conceptherkenning 1 leerwinst conceptherkenning 2 leerwinst essaytoests

controle

awareness

script

Figuur 3.3. Overzicht van de leerwinstscores in de verschillende condities. Om inzicht te krijgen in de verschillen tussen de condities is er en MANOVA uitgevoerd op de leerwinst van de leerlingen. Hiertoe voor de concept-herkenningstoets de kennistoename van voortoets naar tussentoets en van tussentoets naar natoets bepaald. Voor de essaytoets werd de kennistoename tussen beide afnamemomenten bepaald. De resultaten van de MANOVA laten een significant effect van conditie zien. Voor de conceptherkenningstoets is er een significant verschil tussen condities gevonden betreffende de kennistoename van tussentoets tot natoets (F( 2, 90) = 4.533, p < .05). Om te bepalen welke condities significant van elkaar verschillen is een Bonferroni gecorrigeerde verschillen toets uitgevoerd. De resultaten van deze toets laten zien dat de kennistoename van leerlingen die ondersteund werden door een samenwerkingsscript significant hoger ligt dan de kennistoename van leerlingen in de controle conditie. Er is geen verschil tussen condities gevonden betreffende de kennistoename van voortoets naar tussentoets. Met betrekking tot de leerwinst die leerlingen behaalden op is er tevens een significant effect van conditie gevonden (F( 2, 90) = 5.227, p < .01). Bonferroni

24

gecorrigeerde vergelijkingen laten zien dat de kennistoename op de essaytoets in beide experimentele condities (awareness prompts en samenwerkingsscript) hoger is dan in de controle conditie.

3.7.2 KWALITEIT VAN DE TEKENINGEN. Gedurende het samenwerken creëerden de leerlingen een gemeenschappelijke tekening van het fotosynthese proces. Deze tekeningen zijn door het systeem opgeslagen. Het eindproduct werd aan de hand van een codeerschema beoordeeld (zie Paragraaf 2.5.2). In Tabel 3.3 zijn de gemiddelde scores en standaarddeviaties met betrekking tot de kwaliteit van de gezamenlijke tekeningen weergegeven. Om de verschillen tussen condities te toetsen is er op deze data een variantie analyse uitgevoerd. Het blijkt dat de totale kwaliteit van de tekening verschilt tussen condities. (F (2, 42) = 5.31, p < .01). Om te bepalen welke condities significant van elkaar verschillen is een Bonferroni gecorrigeerde verschillentoets uitgevoerd. De resultaten van deze toets tonen aan dat de kwaliteit van de tekening van leerlingen die ondersteund werden met awareness prompts significant lager is dan de kwaliteit van de tekeningen van leerlingen die ondersteund werden met een samenwerkingsscript. Tabel 3.3. Gemiddelde scores en standaarddeviaties voor de kwaliteit van de tekening Conditie

N

Kwaliteit totaal

Controle conditie M

13

SD

13.31 6.55

Awareness prompts M

16

SD

10.19 3.69

Scripted condition M

16

SD

16.06 4.99

Totaal M SD

45

13.17 5.58

25

3.7.3 DIALOOGKENMERKEN Om inzicht te krijgen in de effecten van het samenwerkingsscript op interactie tijdens de samenwerking is een vergelijking tussen condities gemaakt met betrekking tot de epistemische en sociale codes die zijn toegekend aan de verschillende uitspraken. Er is gebruik gemaakt van percentages. Resultaten van een verkennende variantie analyse laten zien dat er in de hoofdstudie geen sprake is van conditionele verschillen. Met behulp van een MANOVA zijn vervolgens de procentuele scores met betrekking tot de epistemische uitspraken (zie Tabel 3.4. voor een overzicht), sociale uitspraken van de dyades (zie Tabel 3.5. voor een overzicht) met elkaar vergeleken. EPISTEMISCHE PROCESSEN. Uit de resultaten van een MANOVA blijkt dat er een significant verschil tussen de condities bestaat (F (26, 88) = 3.402. p<.001, Wilks Lambda = .40, η² =.368) betreffende het percentage epistemische uitspraken. Nadere analyse laat zien dat er verschillen zijn betreffende het percentage definiëringen van domein gerelateerde concepten (F (2, 88) = 3.708, p < .05) en het percentage definiëringen van domein gerelateerde processen (F (2, 88) = 3,205, p < .05). Post hoc Bonferroni gecorrigeerde vergelijkingen tonen aan dat leerlingen die ondersteund werden met behulp van awareness prompts een hoger percentage domein gerelateerde definitieringen uitwisselen dan de leerlingen in de controle conditie. De overige condities verschillen niet significant in het percentage interactie dat besteed is aan definities van domein gerelateerde concepten. Met betrekking tot het percentage van de domein gerelateerde interactie die besteed werd aan de definitie van domein gerelateerde processen tonen post hoc Bonferroni gecorrigeerde vergelijkingen aan dat de leerlingen die ondersteund werden door een samenwerkingsscript een hoger percentage domein gerelateerde definities van processen uiten dan de leerlingen in de controle conditie. De overige condities verschillen niet significant in het percentage interactie dat besteed is aan definities van domein gerelateerde processen. Niet alle communicatie tussen leerlingen is direct gerelateerd aan het domein. In het codeerschema worden dan ook coördinerende opmerkingen en niet taak gerelateerde interactie onderscheiden. Niet taak gerelateerde interactie kan neutraal van aard zijn of conflict georiënteerd. Tussen de condities zijn significante verschillen gevonden met betrekking tot het percentage coördinerende opmerkingen (F (2, 88) = 6,386, p < .05, η² =.127 ) en het percentage niet taak gerelateerde maar wel conflict georiënteerde interactie (F (2, 88) = 5,829, p < .05, η² =.117). Post hoc Bonferroni gecorrigeerde vergelijkingen laten zien dat leerlingen die ondersteund werden door middel van een samenwerkingsscript een significant hoger percentage coördinerende opmerkingen maken dan leerlingen in de controle conditie en de leerlingen die ondersteund werden door awareness prompts. Het percentage niet taak gerelateerde conflicten blijkt in de controle conditie significant hoger te zijn dan in de gescripte conditie. Tussen de beide experimentele condities zijn geen verschillen gevonden betreffende het percentage niet taak gerelateerde conflicten.

26

Tabel 3.4. Gemiddelde percentages epistemische opmerkingen Controle

Awareness

Script

Percentage opmerkingen

M

SD

M

SD

M

SD

Benoemen concept

37.25

9.27

38.47

8.50

34.73

6.54

Definitie concept

.47

1.01

1.78

2.16

1.53

2.01

Definitie proces

.040

.19

.32

.65

.45

.75

Verbinding concept-proces

2.42

1.76

2.73

2.66

3.76

2.41

Coördinatie

29.24

8.03

29.68

8.27

35.59

7.17

Niet taak gerelateerd-neutraal

19.57

7.82

20.12

7.56

17.17

9.45

Niet taak gerelateerd-conflict

2.69

3.40

1.24

2.08

.66

1.04

Paraverbale opmerking

8.31

4.74

5.65

4.80

6.09

4.23

SOCIALE PROCESSEN. Betreffende de sociale interactie zijn verschillen tussen condities gevonden met betrekking tot het percentage elicitatie gerelateerde opmerkingen (F (2, 88) = 5,907, p < .05, η² =.118), het percentage opmerkingen gericht op het snel bereiken van overeenstemming (F (2, 88) = 4,337, p < .05, η² =.090) en het percentage korte meningsverschillen (F (2, 88) = 3,685, p < .05, η² =.077). Ook met betrekking tot de diepere inhoudelijke en meer transactieve processen zoals integreren (F (2, 88) = 7,623, p < .01, η² =.148) en het geven van uitgebreide kritiek (F (2, 88) = 10,711, p < .01, η² =.196) zijn er verschillen tussen condities gevonden. Bonferroni gecorrigeerde vergelijkingen tonen aan dat het percentage elicitatie gerelateerde opmerkingen hoger is in beide experimentele condities. Het percentage opmerkingen gerelateerd aan het bereiken van overeenstemming is in de controle conditie hoger dan in beide experimentele condities. Ook blijkt het percentage opmerkingen gerelateerd aan korte meningsverschillen in de controle conditie significant hoger te zijn dan in de awareness conditie. Het percentage opmerkingen gerelateerd aan het integreren van opmerkingen en het geven van uitgebreide kritiek is in beide experimentele condities significant hoger dan in de controle conditie.

27

Tabel 3.4. Gemiddelde percentages sociale opmerkingen Controle

Awareness

Script

Percentage opmerkingen

M

SD

M

SD

M

SD

Externaliseren

33.02

8.13

32.26

5.65

34.16

7.21

Eliciteren

17.06

5.10

21.36

5.43

22.04

6.38

Overeenstemmen

13.19

4.78

10.10

4.02

10.32

4.13

Verschillen van mening

3.42

3.28

1.47

1.83

2.41

2.95

Intergreren

1.77

2.44

4.22

3.51

5.31

3.87

Uitgebreide kritiek

.94

1.32

3.43

2.64

1.79

1.93

Niet taak gerelateerd-neutraal

19.57

7.82

20.12

7.56

17.17

9.45

Niet taak gerelateerd-conflict

2.69

3.40

1.24

2.08

.66

1.04

Paraverbale opmerking

8.31

4.74

5.65

4.80

6.09

4.23

R ELATIE TUSSEN DE DIALOOGKENMERKEN EN LEERRESULTATEN . Om inzicht te krijgen in de relatie tussen de interactie van de leerlingen en de kennisontwikkeling is er gebruik gemaakt van een stapsgewijze regressie analyse. Het blijkt dat het percentage opmerkingen dat leerlingen in een bepaalde categorie maken geen significante voorspeller is van de leerwinst op de concept-herkenningstoetsen. Zowel de leerwinst die leerlingen boeken van de eerste naar de tweede versie van de concept-herkenningstoets als de leerwinst die wordt geboekt van de tweede naar de derde concept-herkenningstoets kan niet worden voorspeld op basis van het percentage opmerkingen die leerlingen in een bepaalde epistemische of sociale categorie maken. De leerwinst op de essaytoets kan wel gedeeltelijk voorspeld worden op basis van het percentage opmerkingen die leerlingen in een bepaalde epistemische of sociale categorie maken. In Tabel 3.6. wordt een overzicht gegeven van de significante voorspellers. Het blijkt dat het percentage opmerkingen betreffende intergratie, het definieren van concepten en het geven van uitgebreide kritiek positief bijdragen aan de leerwinst op de essaytoets.

28

Tabel 3.6. Resultaten regressieanalyse met als onafhankelijke variabele leerwinst op de essaytoets Model 1

Model 2

Model 3

β

β

β

.54*

.49*

.43*

.27*

.25*

Voorspellers Intergratie Definitie concept Uitgebreide kritiek 2

R

.54 2

Verandering in R (df) *= p< .05

.19* .60

.63

.06 (89)**

.03(89)*

**=p<.0

29

4. DISCUSSIE, CONCLUSIES EN AANBEVELINGEN Het onderzoek naar samenwerkend tekenen in het basisonderwijs heeft een verkennend karakter. Recente studies laten zien dat leerlingen door te tekenen op een effectieve manier teksten kunnen verwerken en natuurwetenschappelijke onderwerpen kunnen verkennen. Hoewel veel auteurs de potentie van samenwerkend tekenen herkennen is er relatief weinig onderzoek gedaan naar het samenwerkend tekenproces. Het uitgangspunt in ons onderzoek is dat leerlingen profiteren van het actief verwerken van teksten en tekeningen. Samenwerken met een medeleerling kan een manier zijn om leerlingen te stimuleren gepresenteerde stof te verwerken. In het project computerondersteund samenwerkend tekenen hebben wij ons gericht op de vraag hoe met behulp van computerondersteuning het samenwerkend tekenproces kan worden geoptimaliseerd.

4.1 COMPUTERONDERSTEUND TEKENEN: DE LEEROMGEVING In het kader van het project zijn twee studies uitgevoerd; een voorstudie en een hoofdstudie. De voorstudie had een oriënterend karakter. Tijdens de voorstudie werden prototypen van het ontwikkelde les en toetsmateriaal getest en geëvalueerd. Op basis van deze testen werd voor de hoofdstudie een computerondersteunde tekentool ontwikkeld waarin samenwerking mogelijk werd gemaakt. De tekentool is vormgegeven als een computerondersteund tekencanvas. De tool is geschikt voor verschillende ‘pen-based input devices’ zoals onder ander cintiq schermen, tablet pc’s en smartboards. Leerlingen kunnen met behulp van een tekenpen lijnen en figuren teken en verwijderen. Tijdens het tekenen worden de acties die de leerlingen uitvoeren gelogd door de software. Samenwerking wordt mogelijk gemaakt door de computers via een draadloos netwerk met elkaar te verbinden. Vervolgens worden de computers van de twee samenwerkende leerlingen gesynchroniseerd door middel van een ‘SQL spaces communication framework’ . Door middel van de verbinding werkten de leerlingen aan een gedeelde tekening. Op het moment dat één van de leerlingen een lijn op het scherm zet, is deze lijn ook zichtbaar voor de samenwerkingspartner (What you see is what I see). In het hoofdonderzoek is gebruik gemaakt van drie versies van de computerondersteunde tekentool. De eerste versie betrof de basisversie. In de tweede versie werden de tekeningen van de leerlingen gedurende het samenwerking geanalyseerd en ontvingen de leerlingen hints die gebaseerd waren op de resultaten van deze analyses (awareness prompts). In de derde versie werd de samenwerking ondersteund door een geïntegreerd samenwerkingsscript. In het script werd een fase van individuele voorbereiding gevolgd door een fase van discussie en samenwerking.

30

4.1.1 EFFECTEN VAN DE GEBODEN ONDERSTEUNING Ondersteuning lijkt een positief effect te hebben op de leerwinst. Met betrekking tot de resultaten op de concept-herkenningstoets zien we dat er geen verschil is gevonden tussen condities met betrekking tot de kennistoename van voortoets naar tussentoets. Dit is ook niet verwonderlijk omdat leerlingen in alle condities tot en met de tussentoets dezelfde instructie doorlopen. De kennistoename van tussentoets naar natoets (op de concept-herkeningstoests) is bij leerlingen die zijn ondersteund door middel van een samenwerkingsscript significant hoger dan bij de leerlingen die geen ondersteuning ontvingen. Bij de essayvraag vinden we dat de kennistoename in beide ondersteunde groepen hoger is. Ondersteuning lijkt dus een positief effect te hebben op de kennistoename. Bij het bestuderen van de resultaten van de tekentaak vinden we een ander beeld. De kwaliteit van de tekeningen gemaakt door leerlingen in de awareness conditie is significant lager dan de kwaliteit van de tekeningen gemaakt door leerlingen die ondersteund werden door middel van een samenwerkingsscript. Tussen de kwaliteit van de tekeningen van leerlingen die ondersteund werden met een script en de leerlingen in de controle conditie zijn geen significant verschillen gevonden. Een mogelijke verklaring voor de relatief lage kwaliteit van de tekeningen in de awareness conditie is het feit dat de prompts op vaste tijdstippen werden gegenereerd. De software controleerde op gezette tijden de kenmerken van de tekening en genereerde op basis hiervan prompts. Een voorbeeld van een dergelijke prompt is: in de tekst kun je informatie vinden over de verschillende stoffen die een rol spelen bij fotosynthese. Logischer wijze kijken de leerlingen vervolgens in de tekst om de betreffende informatie te vinden. Door de aanwijzingen in de ondersteuning te volgen wordt de uitvoering van de taak geproblematiseerd en het eindresultaat (de tekening) negatief beïnvloed (Reiser, 2002; Reiser, 2004). Door gehoor te geven aan de hint verschuift de focus van de tekentaak naar de tekstuele informatie. Het problematiseren van het tekenproces lijkt leerlingen echter wel te stimuleren de achtergrond informatie in de tekst te bestuderen. Leerlingen vergaren wel domeinkennis door het bestuderen van de tekst maar de kwaliteit van de tekening verbeterd hierdoor niet. Dit is een mogelijke verklaring voor het feit dat leerlingen die worden ondersteund met awareness prompts lager scoren op de kwaliteit van de tekening terwijl de kennistoename niet significant afwijkt. Leerlingen in de controle conditie ontvangen geen hints en kunnen zich dus ongestoord bezig houden met de tekening. Leerlingen die ondersteund werden met behulp van een samenwerkingsscript werden ook gestimuleerd zich te richten op de tekening. Op basis van twee individuele tekeningen maken zij één gezamenlijke tekening. Bij het vergelijken en bespreken van de individuele tekening blijven ze gefocust op de tekentaak.

4.1.2 SAMENWERKING De resultaten van de voorstudie laten geen duidelijk effect van het samenwerkingsscript op de kenmerken van de dialoog zien. In de hoofdstudie zijn er echter wel duidelijke effecten van de geboden ondersteuning op de kenmerken van de dialoog gevonden. De resultaten wijzen erop dat leerlingen die worden ondersteund met 31

behulp van een samenwerkingsscript dieper op elkaars opmerkingen ingaan. Het percentage opmerkingen dat leerlingen in beide experimentele condities besteden aan transactieve processen, zoals het integreren van elkaars opmerkingen en het geven van uitgebreide kritiek, is significant hoger in beide experimentele condities. Het percentage opmerkingen dat gerelateerd is aan het snel willen bereiken van overeenstemming met de partner zoals het overeenstemmen (zonder verdere elaboratie en discussie) en het verschillen van mening (zonder uitgebreide uitleg) is lager in de experimentele condities. Met betrekking tot de epistemische kenmerken van de dialoog kan worden opgemerkt dat het script van invloed is op het percentage gedefinieerde concepten en processen. Leerlingen in de awareness conditie blijken een significant hoger percentage concepten te definiëren dan de leerlingen in de controle conditie. Leerlingen in de gescripte conditie blijken juist een hoger percentage processen te definiëren dan de leerlingen in de controle conditie. De resultaten van de regressieanalyse laten zien dat de transactieve communicatie gerelateerd is aan de leerwinst op de essaytoets. Dit is in overeenstemming met resultaten uit eerder onderzoek waarin een hoge mate van transactiviteit gerelateerd wordt aan positieve leeruitkomsten (Azmitia & Montgomery, 1993; Teasley, 1995). Uit de uitgevoerde regressieanalyses blijkt tevens dat de dialoogkenmerken geen significante voorspellers zijn van de resultaten op de concept-herkenningstoetsen. Bij de concept-herkenningstoets staat het herkennen van de concepten die gerelateerd zijn aan fotosynthese centraal. Bij de essaytoets moeten leerlingen (delen van) het fotosynthese proces uitleggen. Bij het uitleggen moeten leerlingen concepten en processen aan elkaar koppelen en gebruiken om bijvoorbeeld de gasuitwisseling te verklaren. De essaytoets meet dus een ander type kennis dan de concept-herkenningstoets. De mate van transactiviteit lijkt vooral een goede voorspeller te zijn van het ontwikkelen van diepere kennis waarbij leerlingen de concepten niet alleen moeten herkennen maar ook moeten begrijpen, in de context plaatsen, en uitleggen. Helaas heeft het gebruik van een script ook negatieve effecten op de kenmerken van de dialoog. Het percentage coördinerende opmerkingen is in de gescripte conditie significant hoger dan in de controle conditie en in de awareness conditie. Dit wordt mogelijk veroorzaakt doordat leerlingen in de gescripte conditie na een periode van individuele voorbereiding een relatief korte periode gaan samenwerken. Het op gang brengen van de samenwerking kan gepaard gaan met verhoogde behoefte aan coördinatie. Concluderend kunnen we opmerken dat ook met betrekking tot de kwaliteit van de dialoog ondersteuning van de samenwerking door middel van awareness prompts of een script tot positieve resultaten kan leiden.

4.2 COMPUTERONDERSTEUND TEKENEN: AANBEVELINGEN VOOR DE PRAKTIJK Over het geheel genomen zijn er positieve effecten gevonden met betrekking tot het samenwerkend tekenen. Samenwerkend tekenen heeft in alle condities tot significante kennistoename geleid. Hieruit blijkt dat leerlingen ook zonder aanvullende ondersteuning in staat zijn te profiteren van een samenwerkend tekentaak.

32

De kennistoename van leerlingen die ondersteund zijn door middel van awareness tools, of een samenwerkingsscript is echter wel hoger. Het bieden van ondersteuning door duidelijk omschreven subtaken (zoals deze in een script zijn gespecificeerd) blijkt zinvol te zijn. Het script activeert de leerlingen door ze duidelijke en overzichtelijke subtaken te geven. In dit onderzoek is gebruik gemaakt van een script waarin een individuele voorbereidingsfase is opgenomen. Door een dergelijke individuele voorbereidingsfase worden leerlingen gestimuleerd om hun eigen ideeën in kaart te brengen en zijn ze beter instaat om deze ideeën gedurende de samenwerkingsfase toe te lichten. Het onderzoek laat zien dat leerlingen in staat zijn hun eigen ideeën en kennis weer te geven in tekeningen. Docenten kunnen deze tekeningen gebruiken om inzicht te krijgen in de kennisontwikkeling van leerlingen. Door leerlingen tijdens het leerproces op verschillende momenten tekeningen te laten maken kan de kennisontwikkeling van leerlingen in kaart worden gebracht. Digitale tekentools maken het bewaren, delen en reviseren van tekeningen eenvoudiger. Tekeningen kunnen worden opgeslagen in een digitaal portfolio. Leerlingen blijken instaat te zijn om te reflecteren op hun eigen tekening en de tekeningen van medeleerlingen. Door verschillende tekeningen te vergelijken en in kleine groepen te bespreken worden leerlingen zich bewust van verschillende ideeën en verschillende manieren om ideeën en concepten weer te geven. Recentelijk is er een web-gebaseerde versie van de tekentool ontwikkeld die het opzetten van een lokaal draadloos netwerk in de klas overbodig maakt. Samenwerking kan met behulp van de nieuwe versie van de tekentool

op

eenvoudige

wijze

tot

stand

gebracht

worden.

Voor

meer

informatie

zie:

http://modeldrawing.eu/collabdraw-collaborative-drawing-tool-online/ . In deze studie is er gebruik gemaakt van Cintiq schermen (pen based input devices), de computerondersteunde tekentool kan echter ook gebruikt worden in combinatie met een smartboard of een tekentablet. Smartboards bieden de mogelijkheid om verschillende tekeningen klassikaal te bespreken of te vergelijken met de tekening van een expert.

33

5. DISSEMINATIE PUBLICATIES: van Dijk, A.M. , Gijlers, H., Weinberger, A. (under review). Scripting collaborative drawing in elementary education. Gijlers, H., van Dijk, A., Weinberger, A. Bollen, L., & van Joolingen, W.R. (in voorbereiding). How can scripts orchestrate individual and collaborative drawing of elementary students for learning science?

PRESENTATIES: Weinberger, A., Gijlers, H., van Dijk, A., & Bollen, L. (2011). Kooperatives Zeichnen in der Grundschule: Die Rolle von Kooperationsskripts. Paper presented at the 13. Fachgruppentagung Pädagogische Psychologie der DGPs (PAEPS), Erfurt, Germany. Gijlers, H., van Dijk, A., & Weinberger, A. (2011). How can scripts and awareness tools orchestrate individual and collaborative drawing of elementary students for learning science? CSCL 2011. H. Spada, G. Stahl & N. Miyake(Eds.) Hong Kong: ISLS. Gijlers,H. & van Dijk, A.M. (2011). Computer supported collaborative drawing in elementary education. Paper presented at the 1st MUPMURE workshop at the Alpine Rendez-Vous: La Clusaz (2010, March). Weinberger, A. & Gijlers, H. (2010). Scripting collaborative drawing in elementary education. Proceedings of the EARLI SIG 2: Comprehension of Text and Graphics "Tracing the mind: How do we learn from text and graphics?". Tübingen, Germany: European Association for Research on Learning and Instruction.

WORKSHOP VOOR DOCENTEN EN LERARENOPLEIDERS: Gijlers, H. & Leenaars, F. (2011). Leren door tekenen. Computer ondersteund tekenen en modeleren tijdens de lessen natuur en techniek op de basisschool. Workshop gegeven tijdens het TSE café voor docenten en opleiders. Het TSE café is een initiatief van de Twente School of Education.

WEBSITE www.modeldrawing.eu Website met verschillende korte artikelen en demo’s met betrekking tot computer ondersteund tekenen en modeleren in het basis- en voortgezet onderwijs.

34

REFERENCES Azmitia, M., & Montgomery, R. (1993). Friendship, transactive dialogues, and the development of scientific reasoning. Social Development, 2, 202-221. Baines, E., Blatchford, P., & Kutnick, P. (2003). Changes in grouping practices over primary and secondary school. International Journal of Educational Research, 39, 9-34. Berkowitz, M. W., & Gibbs, J. C. (1985). The process of moral conflict resolution and moral development. New Directions for Child and Adolescent Development, 29, 71-84. Brooks, M. (2009). Drawing to learn. In M. Narey (Ed.), Making Meaning (Vol. 2, pp. 9-29): Springer US. Buder, J., & Bodemer, D. (2008). Supporting controversial CSCL discussions with augmented group awareness tools. International Journal of Computer-Supported Collaborative Learning, 3(2), 123-139. Chi, M. T. H., Slotta, J. D., & De Leeuw, N. (1994). From things to processes: A theory of conceptual change for learning science concepts. Learning and Instruction, 4, 27-43. Chinn, C. A., O'Donnell, A. M., & Jinks, T. S. (2000). The Structure of Discourse in Collaborative Learning. Journal of Experimental Education, 69, 77-97. Fischer, F., Kollar, I., Mandl, H., & Haake, J. M. (2007). Scripting computer-supported collaborative learning. New York: Springer. Gan, Y. C., Scardamalia, M., Hong, H.-Y., & Zhang, J. (2007). Making thinking visible: Growth in graphical literacy, Grades 3 and 4. Paper presented at the International Conference on Computer Supported Collaborative Learning 2007. Giemza, A., Weinbrenner, S., Engler, H., & Hoppe, H. U. (2007). Tuple Spaces as a Flexible Integration Platform for Distributed Learning Environments. Paper presented at the 15th International Conference on Computers in Education Gijlers, H., & De Jong, T. (2009). Sharing and confronting propositions in collaborative inquiry learning. Cognition & Instruction, 27, 239-268. Gijlers, H., Saab, N., Van Joolingen, W. R., De Jong, T., & Van Hout-Wolters, B. H. A. M. (2009). Interaction between tool and talk: how instruction and tools support consensus building in collaborative inquirylearning environments. Journal of Computer Assisted Learning, 25, 252-267. Moore, B. H., & Caldwell, H. (1993). Drama and drawing for narrative writing in primary grades. Journal of Educational Research, 87, 100-110. Nussbaum, M., Alvarez, C., McFarlane, A., Gomez, F., Claro, S., & Radovic, D. (2009). Technology as small group face-to-face collaborative scaffolding. Computers & Education, 52, 147-153. O’Donnell, A. M., & Dansereau, D. F. (1992). Scripted cooperation in student dyads: A method for analyzing and enhancing academic learning and performance. In R. Hertz-Lazarowitz & N. Miller (Eds.), Interactions in cooperative groups. The theoretical anatomy of group learning (pp. 120-141). Cambridge: University Press.

35

Reiser, B. J. (2002). Why scaffolding should sometimes make tasks more difficult for learners. Paper presented at the Computer Support for Collaborative Learning: Foundations for a CSCL Community. Paper presented at the Proceedings of CSCL 2002. Reiser, B. J. (2004). Scaffolding Complex Learning: The Mechanisms of Structuring and Problematizing Student Work. [Article]. Journal of the Learning Sciences, 13, 273-304. Scardamalia, M., & Bereiter, C. (2006). Knowledge building: Theory, pedagogy, and technology. In K. Sawyer (Ed.), The Cambridge Handbook of the Learning Sciences (pp. 97-118). New York: Cambridge University Press. Schwamborn, A., Mayer, R. E., Thillmann, H., Leopold, C., & Leutner, D. (2010). Drawing as a Generative Activity and Drawing as a Prognostic Activity. Journal of Educational Psychology, 10,2, 872-879. Suthers, D. D., & Hundhausen, C. D. (2003). An Experimental Study of the Effects of Representational Guidance on Collaborative Learning Processes. [Article]. Journal of the Learning Sciences, 12, 183-218. Teasley, S. D. (1995). The role of talk in children's peer collaborations. Developmental Psychology, 31, 207-220. van Boxtel, C., van der Linden, J., & Kanselaar, G. (2000). Collaborative learning tasks and the elaboration of conceptual knowledge. Learning and Instruction, 10, 311-330. van Joolingen, W. R., Bollen, L., & Leenaars, F. A. J. (2010). Using drawings in knowledge modeling and simulation for science teaching In R. Nkambou, J. Bourdeau & R. Mizoguch (Eds.), Advances in intelligent tutoring systems (pp. 266-282). New York Springer. van Joolingen, W. R., Bollen, L., & Leenaars, F. A. J. (2010). Using drawings in knowledge modeling and simulation for science teaching. In R. Nkambou, J. Bourdeau & R. Mizoguchi (Eds.), Advances in intelligent tutoring systems (pp. 266-282). New York: Springer. Van Meter, P. (2001). Drawing construction as a strategy for learning from text. Journal of Educational Psychology, 93, 129-140. Weinberger, A., Ertl, B., Fischer, F., & Mandl, H. (2005). Epistemic and social scripts in computer–supported collaborative learning. Instructional Science, 33, 1-30. Weinberger, A., & Fischer, F. (2006). A framework to analyze argumentative knowledge construction in computer-supported collaborative learning. Computers & Education, 46, 71-95.

36