Onderzoekend en Ontwerpend Leren bij Natuur en Techniek

Onderzoekend en Ontwerpend Leren bij Natuur en Techniek Evalueren van brede ontwikkeling van leerlingen in open onderwijsvormen

Februari 2007 Pierre Kemmers Martin Klein Tank Marja van Graft

Onderzoekend en Ontwerpend Leren bij Natuur en Techniek Evalueren van brede ontwikkeling van leerlingen in open onderwijsvormen

Primair onderwijs Februari 2007 Pierre Kemmers Martin Klein Tank Marja van Graft

Verantwoording    ©  2007 Stichting leerplanontwikkeling (SLO), Enschede   Alle rechten voorbehouden. Niets uit deze uitgave mag worden verveelvoudigd,  opgeslagen in een geautomatiseerd gegevensbestand, of openbaar gemaakt, in  enige vorm of op enige wijze, hetzij elektronisch, mechanisch, door fotokopieën,  opnamen, of enige andere manier zonder voorafgaande toestemming van de  uitgever.      Auteurs: Pierre Kemmers, Martin Klein Tank, Marja van Graft  Eindredactie: Marja van Graft Productie: SLO, Enschede                                       

Voorwoord           De doelstelling van het project ʹLeren Onderzoekend en Ontwerpend Lerenʹ  (LOOL) was bij kinderen de ontwikkeling van een ʹwetenschappelijkeʹ houding te  stimuleren. Er is in dit project gekozen voor onderzoekend en ontwerpend leren  (OOL) als onderwijsvorm met als onderliggende gedachte, dat kinderen leren  kritisch beschouwen over problemen, oplossingen en uitkomsten door ze met  elkaar ‐in kleine groepjes en plenair onder leiding van de leraar‐ te laten praten  over oplossingen, resultaten en conclusies over organismen, objecten en  natuurverschijnselen evenals over behoeften van mensen.     Tijdens trainingsbijeenkomsten van het project kwam meerdere malen naar voren  dat een instrument om bovenstaande ontwikkelingen te volgen node werd gemist.  Zowel de leraren als de projectgroep hadden behoefte aan middelen om de  leeropbrengsten van de leerlingen inzichtelijk te maken.   Omdat de ontwikkeling van dit leerlingvolgsysteem niet was opgenomen in het  LOOL project is hiervoor door de deelnemende scholen een veldaanvraag  ingediend bij SLO. De hoofdaanvrager van deze veldaanvraag was Jenaplan  basisschool ʹDe Nieuwe Kringʹ uit Diemen, gesteund door de overige  deelnemende scholen. De veldaanvraag betrof het ontwikkelen van een  instrument om de ontwikkeling van leerlingen inzichtelijk te maken tijdens het  onderzoekend en ontwerpend leren.     Voor u ligt de opbrengst van deze veldaanvraag. Dit document bestaat uit een  observatie‐instrument en toets‐suggesties, voorafgegaan door een  lerarenhandleiding, en is tot stand gekomen in overleg met de hoofdaanvrager. Er  wordt eerst ingegaan op het belang van het evalueren van de ontwikkeling van  leerlingen. Vervolgens wordt, als een voorbeeld van een meer open  onderwijsvorm, het evalueren bij onderzoekend en ontwerpend leren beschreven.  Op welke wijze de leraar kan evalueren, wordt in de hoofdstukken  daaropvolgend besproken. Er is onderscheid gemaakt in impliciet en expliciet  evalueren en er is een voorbeeld van een notatiesysteem ontwikkeld.    Het doel van het product is leraren in staat te stellen de brede ontwikkeling van  hun leerlingen bij het natuur‐ en techniekonderwijs te registreren, én de lezer te  wijzen op het belang daarvan.        

⏐3

 

Inhoud        Voorwoord 

  1.    2. 

Inleiding  Waarom evalueren? 

3 

7  9 

2.1  Formatief evalueren  2.2  Beoordeling 

10  10 

  3. 

11 

Onderzoekend en Ontwerpend leren 

3.1  Concept: Drijven en zinken  3.2  Vaardigheden  3.3  Houding 

12  12  13 

  4. 

15 

Vormen van evalueren 

4.1  Impliciete evaluatie  4.2  Expliciete evaluatie  4.3  Bronnen voor evaluatie 

15  15  16 

  5. 

17 

Organisatie van de evaluatie 

5.1  Evaluatie‐formulier  5.2  Uitvoering    Bronnen    Bijlage 1:  Lessenserie Drijven en Zinken  Bijlage 2:  Observeren van de brede ontwikkeling bij onderzoekend en  ontwerpend leren 

17  18  19  21  51 

1. Inleiding               Kinderen gaan elke dag naar school om iets op te steken: om zich te ontwikkelen;  om te leren. Elke leraar moet zichzelf daarom regelmatig de vraag (durven) stellen  wat die dag bereikt is. Die vraag kan zij niet beantwoorden door alleen op te  sommen wat zij samen met de klas gedaan heeft. Onderdeel van het antwoord  moet ook zijn wat de leerlingen ervan opgestoken hebben. Het evalueren van  leeropbrengsten behoort een vast onderdeel van het onderwijs te zijn.  Bij het werken met methodes, met name voor taal en rekenen, gebeurt dat  evalueren min of meer automatisch. De methode kent een logische,  chronologische opbouw en er wordt voortdurend op eerder opgedane kennis of  vaardigheden voortgeborduurd. Zo lang de kinderen zich naar verwachting  ontwikkelen, zijn er geen problemen. Zodra een kind echter ergens mee vastloopt  is dat een teken dat het iets niet snapt, en kan er actie worden ondernomen door  de eigen leraar of een remedial teacher.   De methodes van de zaakvakken kennen deze opbouw niet. De aangeboden  kennis is minder samenhangend, en wordt daarom meestal getoetst aan het eind  van een hoofdstuk. Het besef groeit echter dat het bij de zaakvakken om meer  draait dan kennis: het gaat ook om vaardigheden en houdingen. Maar  vaardigheden en houdingen lenen zich niet voor onderwijs via methodes. Als  oplossing wordt vaak met meer open vormen van onderwijs gewerkt, zoals  thematisch‐ of projectonderwijs.   Die meer open vormen van onderwijs kenmerken zich door een scala aan  leermogelijkheden. Een dergelijke rijke leeromgeving biedt kansen om  vaardigheden, houding en kennis te ontwikkelen. Binnen deze mogelijkheid om  zich breed te ontwikkelen zullen kinderen voorkeuren hebben en kunnen leraren  kinderen in bepaalde richtingen (bege‐)leiden. Daardoor is het mogelijk dat er  voor elk kind een eigen leertraject ontstaat. Dit maakt de noodzaak tot het  evalueren van activiteiten van kinderen en het vastleggen daarvan evident.  Daarmee kan de leraar de verschillende ontwikkelingen in de gaten houden om  als het nodig is in een vroeg stadium leerlingontwikkeling bij te sturen. Door  gebruik van een evaluatiesysteem worden ontwikkelingen van kinderen zichtbaar  en leert de leraar het resultaat van open werkvormen te waarderen.    In dit project zijn de eerste pogingen ondernomen om een observatie‐instrument  te ontwikkelen dat leraren in staat stelt om de ontwikkelingen van kinderen op de  verschillende gebieden vast te leggen. Na enkele tussenstappen, die op praktische  problemen stuitten, is uiteindelijk een tweeledige aanpak uitgewerkt. Enerzijds  kunnen leraren de kinderen observeren op momenten dat zij werken (hier  impliciete evaluatie genoemd). Anderzijds kunnen leraren kinderen specifieke  opdrachten geven, die bepaalde vaardigheden of kennis vragen, die dan gericht  worden geëvalueerd (hier expliciete evaluatie genoemd).   Om conceptuele kennis te toetsen in deze meer open onderwijsvorm is een  voorbeeld ontwikkeld hoe deze informatie dan wel observaties vast te leggen door 

⏐7

bij de lessenserie ʹDrijven en Zinkenʹ van het LOOL‐project een uitwerking te  maken.     Uit een gesprek met de directeur en enkele leraren van de hoofdaanvragende  school, die ook in het LOOL‐project hebben meegewerkt, kwam naar voren dat zij  vooral het belang inzagen van het specificeren van het inhoudelijke aanbod voor  expliciete of impliciete evaluatie. Van het gedrag van een kind dat hoort bij  algemenere vaardigheden en houding ontwikkelen leraren in de loop van de jaren  gezamenlijk een beeld. Ze zagen (nog) niet direct de noodzaak van een observatie‐ instrument in, ook niet als (meer) objectief middel om gedrag vast te leggen.     

⏐8

2. Waarom evalueren?             Opener onderwijsvormen kenmerken zich doordat van te voren niet precies  vastligt wat kinderen gaan leren. Bij thematisch of projectonderwijs bijvoorbeeld,  werken kinderen aan een onderwerp waar ze gaandeweg veel over te weten  komen. Ze ontwikkelen, gebruiken en oefenen daarbij doorgaans verschillende  kennis en vaardigheden. Er is dus een breed aanbod aan  ontwikkelingsmogelijkheden, en de ervaringen van de leerlingen zijn zonder meer  waardevol. Elk kind zal zijn eigen ontwikkelingstraject afleggen, dat wil zeggen  juist dìe vaardigheden, houding en kennis opdoen die bij hem of haar past,  waarmee het verschilt van andere kinderen.  De vraag wie wat geleerd heeft is daarmee nog niet beantwoord maar wel enorm  belangrijk. Waarom kostbare tijd besteden aan open onderwijsvormen als niet  bekend wordt wat de leerling eraan heeft gehad en hoe er vervolg aan gegeven  kan worden? Om echter te kunnen reflecteren op de individuele leerwaarde van de  onderwijservaring van kinderen is meer nodig dan de constatering dat er een rijke  leeromgeving met diverse ontwikkelingsmogelijkheden is. En dat is wanneer de  leraar samen met de individuele leerling evalueert wat hij of zij geleerd heeft.   Door dit evalueren niet alleen na afloop van een project te doen, maar vooral ook  tijdens de activiteiten zelf, kan de leraar het kind met feedback ondersteunen in de  individuele ontwikkeling.   Een gangbare manier van evalueren bij methodisch onderwijs is toetsen of testen.  Vaak zijn vragen (al dan niet in multiple choice vorm) aan het eind van een  hoofdstuk van een (zaakvak‐)methode te vinden, en beoordelen ze de  (feiten)kennis van de leerlingen, die ze meestal uit de tekst van de bijbehorende  les halen. Op de waarde van deze manier van evalueren valt flink wat af te  dingen, echter, op dit moment ontbreken goede toetsen voor opener  onderwijsvormen.  Het principe dat leerlingontwikkeling wordt vergeleken met een aantal vooraf  vastgestelde doelen is wel bruikbaar, én noodzakelijk. Het mag immers verwacht  worden dat onderwijsgevenden het als hun plicht zien om resultaten van  kinderen (en van hùn inspanning) vast te leggen. Alle vormen van onderwijs,  waar geen intenties zijn vastgelegd in doelen, zijn – de naam zegt het al – per  definitie doelloos.   Om richting te geven aan onderwijs en de evaluatie ervan, dienen daarom van te  voren doelen te worden opgesteld. De leraar evalueert tijdens de lessen, in welke  mate de leerlingen die doelen beheersen. Om te kunnen beoordelen in welke mate  doelen worden beheerst, moeten die doelen in eerste instantie helder omschreven  zijn. Daarbij is het ook erg handig om een interpretatie van de doelen ter  beschikking te hebben. ʹWat voor een gedrag of opmerkingen kan ik verwachten  die erop wijzen dat deze leerling het doel beheerst?ʹ Deze extra informatie waarin  de doelen geoperationaliseerd zijn, worden hier de indicatoren genoemd. Deze  doelen kunnen bij meer open onderwijsvormen zeer divers zijn, en zowel kennis‐,  vaardigheids‐, en houdingsdoelen behelzen. In feite wordt met het bepalen van  doelen het brede aanbod in het onderwijs gespecificeerd.    

⏐9

Een evaluatie‐instrument moet de leraar in staat stellen de leerlingontwikkeling  vast te stellen over die volle breedte. Een goed gelukte poging om die brede  ontwikkeling inzichtelijk te maken in indicatoren is te vinden in de SLO publicatie  ʹKijk op ontwikkeling in de onderbouwʹ (Jongerius & Markus, 2002). Hiertoe is de  brede ontwikkeling uitgesplitst in een vijftal categorieën, te weten de cognitieve,  creatieve, sociaal‐emotionele, zintuiglijke en motorische ontwikkeling. Met enkele  aanpassingen zijn deze categorieën ook in dit document gebruikt om de  ontwikkeling van algemene of vakoverstijgende vaardigheden en houdingen te  evalueren. Het kan echter niet gebruikt worden om specifieke kennisinhouden te  evalueren, terwijl dat juist zo belangrijk is voor een goede conceptontwikkeling.  En dat is dan ook de makke van het merendeel van de leerlingvolgsystemen. Om  inhoudelijke kennisdoelen te evalueren zullen bij elke open onderwijsvorm  opnieuw de specifieke kennisdoelen geformuleerd moeten worden.   

2.1

Formatief evalueren

Het doel van onderwijs is dat kinderen zich ontwikkelen. Dit betekent dat zo veel  mogelijk activiteiten die binnen de schooltijden gebeuren, die ontwikkeling van  het kind moet ondersteunen. Dat geldt dus ook voor het evalueren van die  ontwikkeling zelf. Evalueren is dus niet een doel op zich, maar een middel om de  ontwikkeling van het kind te optimaliseren.  De ontwikkelende, of vormende, manier van evalueren wordt aangeduid als  formatief evalueren. Centraal staat hier de gedachte, dat evalueren niet iets is dat na  afloop van een les wordt gedaan, maar juist tijdens de les. In plaats van kinderen  te beoordelen, wordt formatieve evaluatie gebruikt als middel om kinderen te  ondersteunen in hun vorming. Dat kan als de leraar tijdens de les kinderen zeer  nauwgezet observeert, langs de lijnen van de ontwikkelingsrichtingen zoals die  voor de les gedefinieerd zijn, en die informatie vervolgens direct inzet bij de  ondersteuning van het kind. Door het geven van feedback of andere  terugkoppelmechanismen zoals het aanpassen van de eigen instructie, helpt de  leraar de leerling bij de ontwikkeling op maat. Formatieve evaluatie staat ten  dienste van ontwikkeling.   

2.2

Beoordeling

Een leerling kan beoordeeld worden ten opzichte van zichzelf, waarbij hij of zij  over de eigen ontwikkeling wordt geïnformeerd. Maar de leerling kan ook  worden beoordeeld ten opzichte van een bepaalde klassikale of landelijke norm,  en leert daardoor hoe hij of zij presteert ten opzichte van een groep  leeftijdsgenoten. Dit ontwikkelingsperspectief is ook het licht waarin het geven  van cijfers moet worden bezien. Feedback in de vorm van een cijfer vertelt de  leerling waar hij of zij in een leerproces staat en kan daarom waardevol zijn.  Kinderen verschillen in hun talenten: waar het ene kind voorloopt in de cognitieve  ontwikkeling, blinkt het andere kind uit in andere vaardigheden. Deze verschillen  komen tot uiting in hun beoordeling. Vanuit een ontwikkelingsperspectief is het   ‐veelal‐ contraproductief wanneer beoordeling kinderen leert hoe ze ervoor staan  in een ʹranglijstʹ, maar is het juist productief als ze een gevoel krijgen waar hun  goede én minder goede kanten zich bevinden en als de beoordeling uitgaat van  wat ze al wel kunnen of kennen en bestaat uit positieve ondersteuning hoe zij zich  kunnen verbeteren.  Het opstellen van normen waarop leerlingen beoordeeld kunnen worden, is een  vak apart en voert helaas te ver om in dit document aan de orde te stellen. Voor de  geïnteresseerden is bijvoorbeeld relevante informatie te vinden in het Engelstalige  boek ʹActive Assessment for Active Scienceʹ (Hein & Price, 1994). 

⏐ 10

3. Onderzoekend en Ontwerpend leren           In de voorgaande paragrafen zijn de relevantie van evalueren en enkele richtlijnen  ervoor beschreven. Ook is er geconstateerd dat het voor een goede evaluatie van  belang is de aanpak en doelstellingen van een onderwijsvorm te benoemen. Met  name bij meer open onderwijsvormen ontbreken geschikte evaluatievormen. Daar  wordt in deze paragraaf gehoor aan gegeven door onderzoekend en ontwerpend  leren als voorbeeld te nemen.  De didactiek van onderzoekend en ontwerpend leren (OOL) (van Graft &  Kemmers, 2006a) is voortgekomen uit de gedachte om het open karakter van de  beroepspraktijken technisch ontwerpen en natuurwetenschappelijk onderzoeken  te simuleren in de klas. Bij onderzoekend en ontwerpend leren gaat veel aandacht  uit naar het doen, denken en praten van kinderen. Kinderen doen science. Ze voeren  interactie uit (ʹdoenʹ) met de fysieke wereld (observeren kiemplantjes, meten  lengte en tijd, bouwen elektrische circuits, e.d.) en ze bevinden zich in een wereld  van ideeën (opzetten van experimenten, formuleren van onderzoeksvragen en  ontwerpeisen, het testen van ideeën, voorspellen, argumenteren, e.d.) waarin ze  denken en redeneren.   Het is belangrijk dat de leraar de informatie die zij uit het evalueren haalt, inzet  om leerlingen beter te ondersteunen in hun ontwikkeling in het natuur‐ en  techniekonderwijs. Echter, voor de leraar die experimenteert met onderzoekend  en ontwerpen leren, is een beeld van de wijze waarop leerlingen zich ontwikkeld  hebben eveneens relevant. Om te kunnen verantwoorden waarom voor een  alternatieve onderwijsaanpak is gekozen telt dàt als argument naar leerlingen,  collegaʹs, directie, inspectie, ouders, én naar de leraar zelf.     Bij onderzoekend en ontwerpend leren ontwikkelen kinderen zich op het vlak van  conceptuele kennis, algemene en instrumentele vaardigheden en houding. Het  bijhouden van deze verschillende dimensies van ontwikkeling in deze rijke  leeromgeving is, zoals in eerdere hoofdstukken al uitgelegd, niet mogelijk met  pen‐en‐papier testen. De enige manier om deze rijkheid en verscheidenheid aan  ervaringen te evalueren is door methoden te ontwikkelen om gedrag(ingen)  onderdeel te laten zijn van de evaluatie (Hein & Price, 1994).   Onderzoekend en ontwerpend leren biedt leerlingen de mogelijkheid om hun  begrip van concepten te ontwikkelen. De inhoud van natuur en techniek wordt  niet bepaald door losstaande feiten, die eenmalig ʹgeleerdʹ en vervolgens  ʹonthoudenʹ worden. In plaats daarvan gaat het om concepten 1  waarvan kinderen  hun begrip door terugkerende ervaringen steeds verder ontwikkelen. Juist  daarom is het uitermate relevant niet alleen de ontwikkeling van terugkerende  algemene vaardigheden en houdingen te evalueren, maar ook die van specifieke,  vooraf vastgestelde, concepten.  concept: belangrijk idee, waarmee een relevante hoeveelheid specifieke kennis kan worden  verbonden  1 

⏐ 11

Bij onderzoekend en ontwerpend leren komt meer aan bod dan specifieke  conceptuele doelen. Zo stimuleert het een bepaalde onderzoekende en  ontwerpende houding, maar komen er ook verschillende onderzoekende en  ontwerpende vaardigheden aan bod. Daarnaast gebruiken leerlingen  vaardigheden uit hun taal‐, reken‐, en kunstzinnig repertoire, en oefenen ze die  vaardigheden dus ook. Het voert te ver om de ontwikkeling van al deze  vaardigheden bij te houden, al is dat wel een aardige vingeroefening voor de  leraar om de rijkheid van de leeromgeving ʹonderzoekend en ontwerpend lerenʹ te  leren waarderen. Dit project voorziet echter alleen in een methodiek om de  ontwikkeling van vaardigheden die direct samenhangen met natuur en techniek  te evalueren.   

3.1

Concept: Drijven en zinken

Om de uitwerking van dit SLO veldproject aan te laten sluiten bij het VTB‐project  in het kader waarvan het is aangevraagd, is een evaluatie‐instrument ontwikkeld  ten behoeve van een bestaande lessenserie uit het LOOL‐project (van Graft &  Kemmers, 2006b). Er is gekozen voor de lessenserie ʹDrijven en Zinkenʹ voor groep  3/4. In deze lessenserie ontwikkelen de leerlingen hun conceptuele kennis over  drijven en zinken.   Deze lessenserie is hier als bijlage (Bijlage 1) opgenomen. Ten behoeve van de  evaluatie van de conceptuele kennis zijn er onderdelen aan toegevoegd.  Zoals in de paragraaf hiervoor al is aangegeven, is drijven en zinken niet een  ʹbegripʹ dat een leerling van het ene op het andere moment aanleert. Iets dat het  kind tot het leermoment niet kende en na de lessenserie opeens volledig beheerst.  In alle ervaringen (formeel en informeel) die een kind heeft met het drijven en  zinken van voorwerpen ontwikkelt zich geleidelijk het concept dat het materiaal én  de vorm van een voorwerp bepalen of het blijft drijven. Dat het drijven van een  voorwerp bepaald wordt door de gemiddelde dichtheid van het voorwerp in  verhouding tot de vloeistof (of gas) waarin het drijft, is niet meer of minder waar  dan de bewering hiervoor. De eerste heeft weliswaar een beperkter verklarend  vermogen, maar is evenzogoed juist en kan bovendien eerder begrepen worden  doordat er nog niet met volume en massa gerekend hoeft te worden. Het zijn wèl  twee van elkaar te onderscheiden stadia in de ontwikkeling van het concept  drijven en zinken.   

3.2

Vaardigheden

In navolging van een verdeling zoals die wordt aangegeven in het basisdocument  van het LOOL‐project (van Graft & Kemmers, 2006a, pp. 16‐18, 35‐36), worden  hier specifieke onderzoeks‐ en ontwerpactiviteiten gegroepeerd tot meer  algemene vaardigheden.   Voor onderzoeken gaat het dan om; (1) het stellen van vragen; (2) het  experimenteren; en (3) het verwerken en concluderen. Met de eerste vaardigheid  wordt bedoeld dat kinderen hun nieuwsgierigheid uiten door ideeën te opperen  of vragen te stellen waarbij ze zich realiseren dat ze zelf het antwoord kunnen  vinden door een klein experiment te doen. Met het in staat zijn tot experimenteren  laten kinderen zien dat ze volgens een plan motorisch en zintuiglijk kunnen  handelen. De derde vaardigheid behelst het vermogen dat kinderen gegevens  afkomstig van het experiment kunnen interpreteren en deze interpretaties kunnen  delen met anderen.   Vaardigheden die bij ontwerpen horen zijn opgedeeld in het (1) ontwerpen; (2)  maken; en (3) gebruiken van producten. Met ontwerpen wordt bedoeld het  herkennen van probleembehoeftes en het bedenken en verbeelden van 

⏐ 12

oplossingen daarvoor. Het daadwerkelijke maken of produceren van die  oplossing wordt aangegeven met de vaardigheid ʹmakenʹ. Gebruiken is het  uittesten en vervolgens werken met eigen gemaakte producten of ʹofficiëleʹ  apparaten.  De concrete gedragingen die op het niveau van groep 3/4 bij de hiervoor  beschreven vaardigheden verwacht mogen worden, zijn terug te vinden in de  indicatoren in bijlage 2.   

3.3

Houding

Ook de houding die hoort bij onderzoeken en ontwerpen is opgedeeld in een paar  categorieën. Voor deze opdeling is aansluiting gezocht bij de eerder vermelde  SLO‐publicatie ʹKijk op ontwikkelingʹ (Jongerius & Markus, 2002). Daar zijn echter  elementen aan toegevoegd die essentieel zijn voor onderzoeken en ontwerpen.  Het resultaat is een opdeling in een (1) cognitief‐kritische; een (2) nieuwsgierige;  een (3) creatieve; en een (4) sociaal‐emotionele houding.  Onder de ontwikkeling van een cognitief‐kritische houding wordt verstaan de  mate waarin een leerling op verstandelijke wijze de informatie uit bronnen,  waarnemingen en personen beoordeelt (Ennis, 2002). Nieuwsgierigheid is de wil  én actie‐bereidheid die een kind toont om het onbekende te leren kennen (Berlyne,  1954). Een creatieve houding geeft weer in hoeverre een kind problemen wil  oplossen en daarbij verrassend en origineel te werk gaat (De Bono, 1984).  Tenslotte gaat het bij onderzoeken en ontwerpen ook om een sociaal‐emotionele  houding die kinderen in staat stelt meningen, gevoelens en feiten te  onderscheiden en andere personen te betrekken bij hun proces. Wetenschap is een  groepsproces!   Net zoals bij de vaardigheden is in bijlage 2 te vinden welke concrete gedragingen  verwacht mogen worden bij de verschillende houdingen van leerlingen in groep  3/4.         

⏐ 13

4. Vormen van evalueren           Tijdens het uitvoeren van een les, geven sommige leerlingen vaak al blijk van wat  ze weten, door de manier waarop ze ervaringen vertellen, vragen stellen, of ergens  mee bezig zijn. Deze schat aan informatie wordt echter vaak te beperkt gebruikt,  doordat het weliswaar beelden vormt van leerlingen, maar de leraar die ʹslechtsʹ in  haar hoofd opslaat. Pas als er een beoordeling of rapport geschreven moet  worden, worden die beelden weer vertaald naar subjectieve beschrijvingen van  het gedrag van een leerling. Als de leraar regelmatig gedrag of activiteiten en  kennis van leerlingen noteert dan kunnen deze beoordelingen of  rapportbeschrijvingen plaatsvinden aan de hand van deze concrete gedragingen  en wordt een objectiever beeld van een leerling geschetst. Voorbeelden van  concreet gedrag of kennis kunnen in dergelijke beschrijvingen worden  opgenomen en ze daarmee ondersteunen.   Deze gedragingen en kennisuitingen komen spontaan aan het licht tijdens lessen.  Kinderen reageren op elkaar, ze vertellen iets uit eigen beweging of ze zijn bezig  met een activiteit. Hiertegenover staat dat de leraar ook gedragingen of  kennisuitingen bij leerlingen kan uitlokken door vragen te stellen of opdrachten te  geven. Dit onderscheid is van belang. Het evalueren aan de hand van spontane  ʹleerlinguitingenʹ zullen we hier aanduiden als impliciete evaluatie. Het achterhalen  van leeropbrengsten door met dat doel vragen te stellen of opdrachten te geven  zal hier expliciete evaluatie genoemd worden.   

4.1

Impliciete evaluatie

Op elk moment van de les kan een leerling gedragingen of opmerkingen vertonen  die aantonen dat hij of zij een doel in zekere mate beheerst. Het is dan zaak voor  de leraar dat zij over een handige werkwijze beschikt om deze evaluaties per kind  te kunnen noteren. In sommige onderwijstypen is het bijvoorbeeld heel  gebruikelijk, dat de leraar zeer regelmatig (ook tijdens de les!) tijd uittrekt om de  evaluaties te noteren.   Het grote voordeel van deze methode is dat gedrag en opmerkingen van  leerlingen, die vaak een schat aan kennis en kunde laten zien, niet verloren gaan.  En het grote voordeel dáárvan is, dat de leraar tijdens het lesverloop al een  overzicht krijgt of de lesdoelen behaald gaan worden, of er bepaalde leerlingen  achterblijven, of dat sommige (stillere) leerlingen nog niets hebben laten zien. De  leraar krijgt direct feedback op haar eigen handelen en kan het indien nodig  aanpassen.  Met deze zogenaamde impliciete evaluatie kunnen zowel conceptuele kennis, als  vaardigheden én houding worden geëvalueerd.   

4.2

Expliciete evaluatie

Een probleem van impliciete evaluatie is dat leerlingen die weinig uit zichzelf  praten, minder blijk geven van hun ontwikkeling, ondanks dat ze die  waarschijnlijk wél doormaken. De leraar realiseert zich bijvoorbeeld dat zij van  een bepaalde leerling onvoldoende zicht heeft op de ontwikkeling van deze  leerling op een bepaald gebied. Of de leraar wil weten hoe het met bepaalde  kennisontwikkeling zit, maar de leerlingen beginnen daar niet spontaan over. Dit 

⏐ 15

soort gevallen kunnen opgelost worden door expliciet kennis, vaardigheden of  houding te activeren bij de leerlingen. Het gaat hier dus om vragen of opdrachten  die de leraar geeft, en waar de leerlingen mee aan de slag gaan. Dit kan (maar  hoeft niet) klassikaal gebeuren.  Een schriftelijke toets met multiple choice vragen is een voorbeeld van expliciete  evaluatie, en een manier om (feiten)kennis te evalueren. Maar om houding,  vaardigheden, en conceptkennis boven tafel te krijgen zal de leraar meer uit de  kast moeten halen. Er is een diversiteit aan opdrachten, gesprekken, activiteiten en  vragen te bedenken die de leraar de leerlingen kan voorleggen waarmee de  diversiteit van de ervaringen én de diversiteit van de leerlingen recht aangedaan  wordt.  Expliciete evaluatie is vooral geschikt om conceptuele kennis te evalueren. Niet  alle  vaardigheden en houdingen laten zich op deze manier evalueren. Het is  bijvoorbeeld een raar idee om een vraag of opdracht te geven aan kinderen, die  eenduidig hun nieuwsgierigheid laaten.  Als voorbeeld zijn in bijlage 1 (zie blz. 36‐38 in de Lessenserie Drijven en Zinken)  vragen en opdrachten opgenomen om bij kinderen expliciet conceptuele kennis te  evalueren over het thema drijven en zinken   

4.3

Bronnen voor evaluatie

Afhankelijk van de leeftijd maar ook van de leerstijl drukken kinderen zich het  beste uit in geschrift of via tekeningen, terwijl andere kinderen beter zijn in  vertellen. Een derde kind komt juist het beste tot zijn recht door iets met zʹn  handen te doen. Uit al deze activiteiten is informatie te halen die aangeeft waar  een kind is in zijn ontwikkeling. De opsomming van bronnen waaruit de leraar  evaluatie gegevens kan halen is dan ook onuitputtelijk. Klassikale gesprekken,  gesprekken in groepjes, observaties van gedrag of vaardigheden, de producten die  kinderen maken (tekeningen, logboeken, presentaties, bouwwerken, etc.), vragen  die ze stellen, antwoorden die ze geven op elkaars vragen of die van de leraar,  dienen allemaal dit doel.      

⏐ 16

5. Organisatie van de evaluatie           Het vergt nogal wat organisatie om constant alert te (kunnen) zijn op het  (inhoudelijke) doen en laten van de leerlingen. Deze paragraaf doet een poging dit  wat makkelijker te maken. Ten eerste wordt het bij de lesvoorbereiding essentieel  om de doelen en de operationalisering daarvan helder voor ogen te krijgen. In de  herziene lessenserie ʹDrijven en Zinkenʹ voor groep 3/4 is dit uitgewerkt (zie  bijlage 1). Ten tweede wordt in deze paragraaf een notatiesysteem gepresenteerd  en worden suggesties gedaan hoe leraren in de praktijk ruimte in hun dagelijks  werk kunnen vinden om hun observaties daadwerkelijk te noteren.    

5.1

Evaluatieformulier

De leraar moet een instrument tot haar beschikking hebben waarin systematisch  opgemerkte gedragingen en/of kennisuitingen kunnen worden genoteerd.  Hiervoor is een evaluatieformulier ontwikkeld (zie Tabel 1). Onder elkaar staan de  leerlingen, naast elkaar staan de verschillende doelen van de les. In de kolommen  is ook onderscheid gemaakt of een doel expliciet of impliciet is geëvalueerd. Als  extra nuancering, wordt niet ʹgevinktʹ met kruisjes, maar met een code. Die code  correspondeert met hoe de leerling het doel op dat moment uit (mondeling,  schriftelijk, beeldend of handelend). Het kan ook wenselijk zijn om aan te geven  wanneer een leerling aangeeft het doel juist niet te beheersen. Hij verkondigt  bijvoorbeeld dat zware dingen altijd zinken, of is overduidelijk niet nieuwsgierig.  De code kan dan bijvoorbeeld met rode pen worden genoteerd, of juist  onderstreept.  De lesgebonden doelen (de concepten) staan niet op hetzelfde formulier als de  lesoverstijgende doelen. Hiervoor moeten per lessenserie aparte formulieren  worden ontwikkeld (als voorbeeld zie bijlage 1, blz. 36‐38). Op deze manier kan  het formulier met lesoverstijgende doelen voortdurend gebruikt worden.    Tabel 1: Het evaluatieformulier. Als voorbeeld zijn enkele cellen al ingevuld. Hieruit is  af te lezen dat leerling A schriftelijk (impliciet: bijvoorbeeld in zijn logboek: S) zijn  begrip van doel B te kennen gaf, en dit bevestigde nadat de juf hem er nog eens om  vroeg (mondeling, expliciet: M). Toen de juf om reacties van andere leerlingen vroeg,  reageerde leerling B hierop door het tegenovergestelde te beweren (expliciet,  mondeling, onjuist): M). Leerling B beheerst doel B dus (nog) niet.   

 

Leerling A    Leerling B    etc. 

⏐ 17

Doelen  Doel A  Impl.  Expl.     

Doel B  Impl.  Expl.  S  M 

 

 

 

 

 

 

Doel C  Impl.  Expl.     

etc.     

   

M

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.2

Uitvoering

Om de hoeveelheid werk die continue evaluatie met zich meebrengt behapbaar te  houden, is het raadzaam deze evaluatie in enkele stappen op te bouwen door de  aandacht aanvankelijk op één groepje (maximaal 4) leerlingen te richten. Als de  leraar dit per les wisselt, komen met een aantal lessen toch alle leerlingen aan bod.   Soms biedt het evaluatieformulier niet genoeg mogelijkheden. Het kan  bijvoorbeeld zijn dat de leraar een bepaalde opmerking of anekdote van een  leerling wil bewaren. Of de leraar wil nog een opmerking maken bij wat op een  bepaalde plek in het evaluatieformulier is ingevuld. Hier kunnen goed  afzonderlijke papiertjes (zoals post‐its of adresstickers) voor gebruikt worden.  Wanneer die van een datum, situatie en opmerking worden voorzien, kunnen ze  altijd weer teruggevonden worden.   Om evaluatiegegevens overzichtelijk bij elkaar te houden, kan met een file per  leerling gewerkt worden. In een klapper is voor elke leerling een eigen rubriek  gereserveerd, waarin periodiek gegevens worden ingevuld: in ieder geval  wanneer die leerling die les is geobserveerd. Maar ook fotoʹs van producten, of de  bovengenoemde post‐its of stickers kunnen bij de file worden gevoegd. Deze  klapper is natuurlijk niet alleen voor het natuur‐ en techniekonderwijs, maar  wordt idealiter altijd bijgehouden door de leraar. In de praktijk hebben de meeste  leraren al zoʹn klapper.   Al met al kost het extra energie en voorbereiding om goed van de verschillende  leerlingen hun leeropbrengsten te evalueren. Echter, naarmate de leraar beter  wordt in het opmerken van spontane gedrags‐ en kennisuitingen, is er minder tijd  nodig voor het geven van extra opdrachten.     

⏐ 18

Bronnen             BERLYNE, D.E., 1954. A Theory of Human Curiosity. British Journal of Psychology, 45,  180–191.    DE BONO, E., 1984. Children Solve Problems. (© 1972). Harmondsworth, Middlesex:  Penguin Books.    ENNIS, R.H., 2002. An Outline of Goals for a Critical Thinking Curriculum and Its  Assessment. Champaign, IL: College of Education, The University of Illinois at  Urbana‐Champaign. Toegankelijk via   [Geraadpleegd 16‐12‐2005].    VAN GRAFT, M., & KEMMERS, P., 2006a. Onderzoekend en Ontwerpend Leren bij Natuur  en Techniek: Basisdocument over de didactiek voor onderzoekend en ontwerpend leren in  het primair onderwijs. Den Haag: VTB.     VAN GRAFT, M., & KEMMERS, P., 2006b. Onderzoekend en Ontwerpend Leren bij Natuur  en Techniek: Ontwikkeling van een lerarentraining en lesmateriaal. Den Haag: VTB.     HEIN, G.E., & PRICE, S., 1994. Active Assessment for Active Science: a guide for  elementary school teachers. Portsmouth, NH: Heinemann.    JONGERIUS, J., & MARKUS, I. (eds.), 2002. Kijk op ontwikkeling in de onderbouw.  Enschede: SLO.         

⏐ 19

Bijlage 1: Lessenserie Drijven en Zinken

⏐ 21

Lessenserie Drijven en Zinken  

    Organisatie   Context  Veel kinderen spelen wel eens met water. Met bootjes, ze zwemmen zelf in het water,  ze bouwen dammetjes, enzovoort. Uit ervaring weten ze dat sommige dingen blijven  drijven en andere dingen niet, die zinken. Hoe komt dat nou? Hoe kan het dat een  knikker zinkt en een schip met zware containers blijft drijven? Dat gaan de leerlingen  de komende lessen onderzoeken. En als ze weten hoe dat komt, dan gaan ze daarna  bedenken hoe je een bootje kunt bouwen dat zo veel mogelijk knikkers kan vervoeren  zonder dat het zinkt. Dat bootje gaan de leerlingen ook maken.    Inhoud en aanpak  Sommige voorwerpen zinken, andere voorwerpen drijven. Dat is een eigenschap van  die voorwerpen. De afmeting (klein of groot) en gewicht (licht of zwaar) van het  voorwerp zijn niet belangrijk, het soort materiaal wel. Maar nog belangrijker is de  vorm: je kunt voorwerpen van alle materialen laten drijven, door hun vorm te  veranderen. Vooral een bootvorm (hol ‐ open) is geschikt om voorwerpen te laten  drijven.  De lessenserie bestaat achtereenvolgens uit een onderzoeks‐ en een ontwerpgedeelte.  In het onderzoeksgedeelte is het van belang dat de leerlingen tot de juiste conclusies  kunnen komen. Daardoor is dit gedeelte voorgestructureerd.    Materiaal  - Logboek voor elke leerling (zie werkblad 1)  - Verzameling verschillende voorwerpen met voldoende variatie in materiaal, vorm,  gewicht en formaat  - Waterbakken voor elke groep (afwasteiltje, de gootsteen)  - Bolletje plasticine voor elke leerling, ø 3‐4 cm  - Hulpmaterialen: lijm, scharen, verf/vernis  Eventueel mee laten nemen door de leerlingen:  - Plaatjes en voorbeelden van boten  - Kosteloos materiaal: plastic, geplastificeerd karton (melkpakken etc.), kurk, hout  - Minimaal 20 knikkers    Groepsindeling  De leerlingen werken in groepen van 4, bij experimenten eventueel verder opgedeeld  in tweetallen. Elke les kent een klassikale start en afronding, en ook tijdens de les  zullen er momenten zijn dat er klassikaal ideeën worden uitgewisseld. Leerlingen  werken individueel in hun logboek.    Tijdschema  Lesfase   Tijdsduur  1. Confrontatie en verkenning   30‐45   min.  2. Onderzoek   45  min.  3. De scheepswerf  45‐60   min.  4. Uitvoeren   45  min.  5. Testen, evalueren en verdiepen  45  min. 

⏐ 23

Doelen en organisatie   Deze lessenserie biedt tal van mogelijkheden voor een brede ontwikkeling van  kinderen. Het is aan de leraar om dit te faciliteren.   Het kennisdoel van deze lessenserie, namelijk ʹinzicht in het drijven en zinken van  voorwerpen in waterʹ is in onderstaande tabel uitgewerkt in een aantal subdoelen.  Globaal volgt de conceptontwikkeling bij kinderen de volgorde in de tabel. U kunt  uw inhoudelijke input in de lessenserie hierop afstemmen. In het Lesplan zijn de  subdoelen in de rechtermarge weergegeven op het moment dat ze behandeld  worden.  In de leeswijzer hieronder is aangegeven wat een leerling kan wanneer het  subdoel bereikt is. Wanneer dit geobserveerd wordt kan dit in het  observatieformulier in de bijlage (blz. 39) worden aangegeven.  In de paragraaf Expliciete evaluatie zijn voorbeeldopdrachten en ‐vragen  opgenomen om onderstaande doelen indien gewenst te kunnen evalueren.   

Conceptkennis doelen   

Doel 

C1  De afmeting (groot of klein) en het  gewicht (licht of zwaar) van het  materiaal zijn niet belangrijk bij het  blijven drijven of zinken van een  voorwerp.   

Leeswijzer 

De leerling kan aangeven dat een groot  voorwerp net zo goed kan blijven  drijven als een klein voorwerp en dat  een licht voorwerp net zo goed kan  zinken als een zwaar voorwerp door  van beide gevallen een voorbeeld te  geven.  C2  Elk voorwerp is van een bepaald  De leerling kan aangeven wat met de  materiaal of combinatie van materialen  begrippen ʹmateriaalʹ en ʹvoorwerpʹ  gemaakt.  wordt bedoeld door van elk enkele    voorbeelden te geven.  C3  Sommige materialen zinken en sommige  De leerling weet van een aantal  materialen blijven drijven in water.  materialen of deze blijven drijven op  water of zinken.  C4  Drijven of zinken wordt niet alleen  De leerling kan aangeven dat drijven of  bepaald door het soort materiaal maar  zinken wordt bepaald door het soort  ook door de vorm van het materiaal.  materiaal en de vorm van het voorwerp  en van beide een voorbeeld noemen.  C5  Zinkende materialen kunnen in  De leerling kan aangeven dat een  drijvende vorm voorkomen wanneer de  voorwerp van zinkend materiaal om te  vorm hol is of lijkt op een boot.  kunnen blijven drijven een holle vorm    moet hebben of de vorm van een boot en  enkele voorbeelden hiervan noemen.  C6  Kennis over drijven en zinken toepassen  De leerlingen kunnen van (makkelijk  bij het maken van een boot. Zelf van  bewerkbaar) zinkend materiaal een boot  zinkende materialen drijvende  maken die blijft drijven en enige lading  voorwerpen maken.  kan dragen.  C7  Er zijn materialen die in eerste instantie  De leerlingen kunnen uitleggen dat  blijven drijven, maar na enige tijd  voorwerpen van en bepaald materiaal  zinken doordat ze zich volzuigen met  eerst blijven drijven en nadat ze zich vol  water.  met water hebben gezogen toch zinken    en een voorbeeld van zoʹn materiaal    noemen. 

⏐ 25

  Brede ontwikkeling  In deze lessenserie komt meer aan bod dan voorgaande conceptuele kennisdoelen.  Zo stimuleert het een bepaalde onderzoekend en ontwerpende houding, maar  komen er ook verschillende onderzoekende en ontwerpende vaardigheden aan  bod. Daarnaast gebruiken leerlingen vaardigheden uit hun taal‐, reken‐, en  kunstzinnig repertoire.   Het voert te ver om voor al deze vaardigheden een observatielijst bij te houden.  Voor de vaardigheden en houdingen die samenhangen met natuur‐ en  techniekonderwijs is dit wel aan te raden.  Deze lijst is echter niet specifiek voor deze lessenserie. Daarom is de lijst ook niet  aan dit document toegevoegd. De lijst is los verkrijgbaar.   In die lijst zijn 7 vaardigheidsdoelen terug te vinden, en 4 houdingen. Van die  vaardigheden en houdingen is met ʹindicatorenʹ aangegeven wat ze behelzen op  het niveau van groep 3/4.     Het gaat om vaardigheden voor onderzoeken (waarnemen, experimenteren,  verwerken en concluderen), en voor ontwerpen (ontwerpen, maken, gebruiken en  technische principes toepassen).  Het onderdeel ʹhoudingʹ is opgedeeld in 4 categorieën (cognitief‐kritisch,  nieuwsgierig, creatief en sociaal‐emotioneel). 

⏐ 26

Lesplan

confrontatie 

  voorspellen  gesprek voeren 

verkennen 

  voorspellen  uitvoeren experiment  beschrijven /tekenen resultaten  C1 

opzetten en uitvoeren experiment    gesprek voeren 

C2 

  Lesfase 1  Start de les rond een watertafel of bak met twee voorwerpen, bijvoorbeeld een  knikker (zinkt) en een kurk (drijft). Laat de leerlingen voorspellen wat er gebeurt  als u ze dadelijk in het water legt. Voer dit daarna uit en vraag de leerlingen te  omschrijven wat ze zien. Wat is dat eigenlijk: drijven en zinken? Vertel dat ze gaan  onderzoeken wanneer een voorwerp blijft drijven.    Laat vervolgens de leerlingen in tweetallen van een aantal verschillende  voorwerpen onderzoeken of ze zinken of drijven. De leerlingen moeten een  minimaal aantal soorten voorwerpen onderzoeken. Een suggestie daarvoor staat  in de Praktische tips verderop in deze lessenserie. In een logboek (zie werkblad 1)  (be)schrijven ze wat ze vooraf denken (voorspellen) én wat ze zien.    Maak als afsluiting samen met de leerlingen een grote tabel met ‘drijvers en  zinkers’ op het bord en deel de voorwerpen in. Houd ruimte voor voorwerpen die  drijven én zinken, zoals een krijtje, open flesje of Lego‐blokje. Begin met  voorwerpen die zich niet gedroegen zoals de leerlingen hadden voorspeld en vul  aan met andere. Zet voorwerpen van hetzelfde materiaal zo veel mogelijk bij  elkaar. Eindig met een probleem: sommige zware dingen zinken, maar andere  blijven drijven. Vertel dat in de volgende les wordt uitgezocht waardoor dat komt.       Lesfase 2  Begin een klassikaal gesprek aan de hand van de tabel op het bord. Hoe kun je  vooraf voorspellen of een voorwerp zinkt of drijft? Welke eigenschap is dan  belangrijk? Laat de leerlingen op elkaar reageren. Schrijf de kernwoorden op het  bord: een woordweb bij drijven/ zinken. Om het gesprek op te starten: ʺHoe denk je  dat het komt dat een steen zinkt?ʺ    In deze fase is het omschrijven van de eigenschappen belangrijk. Besteed daar héél  expliciet aandacht aan. Hoe beschrijf je de vorm van een beker (hol?), van een  stuiterbal (niet hol, massief?), van een dopje met water (gevuld?). Laat de  kinderen zélf met omschrijvingen komen. Zorg wel voor overeenstemming over  de te gebruiken omschrijvingen. Maak onderscheid tussen materialen en  voorwerpen.    Zodra er een idee wordt geopperd over een belangrijke eigenschap (bijvoorbeeld:  een steen zinkt omdat hij zwaar is), vraagt u hoe ze dat zouden kunnen controleren.  Bespreek daarbij met de leerlingen hoe ze eerlijk kunnen vergelijken.    Als een steen (zwaar) met een paperclip (licht) wordt vergeleken, is niet bekend of  het materiaal of het gewicht het belangrijkst is. Houd dus één eigenschap  hetzelfde en varieer één andere eigenschap. Voorbeeld: een zware steen met een  lichte steen, een massieve steen (baksteen of aardewerken beeldje) met een holle  aardewerken beker (allebei ‘steen’, vorm verschilt) of met een stuiterbal (allebei  massief, materiaal verschilt).    Elke bewering moet worden onderzocht. Laat de leerlingen het zelf uitvoeren  voor de klas. Ga in ieder geval door totdat de genoemde eigenschappen minstens  één keer onderzocht zijn. Probeer materiaal als invalshoek te kiezen bij het 

⏐ 27

concluderen 

  C3/C4/C5 

communiceren 

  verdiepen 

C6 

probleem constateren 

 

verkennen 

  groepsgesprek voeren  tekenen/beschrijven    ontwerpvoorstel maken 

 

C7 

ontwerpvoorstel uitvoeren 

 

vergelijken. Dat is de eenvoudigste weg naar onderstaande (gezamenlijke)  conclusies.     Laat de leerlingen de conclusies eerst zélf formuleren. De uiteindelijk conclusies  zijn:  sommige materialen drijven van zichzelf (namelijk: kurk, hout, etc.)  alle materialen kunnen drijvend gemaakt worden door ze hol te maken  bijvoorbeeld als een boot.    Sluit de les af met een verwerkingsopdracht. Een bolletje plasticine zinkt. Wie kan  de plasticine (zo goed mogelijk) laten drijven? Laat de leerlingen dit in groepjes  demonstreren. Als er voldoende variatie is ‐ van “vlot” tot “bootje” ‐ : hoe kun je  vergelijken welke het beste blijft drijven? Antwoord: door er een toenemend  gewicht op te leggen.     Concludeer nog eens expliciet: je kunt een boot maken van materiaal dat zinkt  door de vorm te veranderen!       NB. Laat de kinderen (thuis) plaatjes / voorbeelden verzamelen van boten en  kosteloos materiaal meenemen voor de te bouwen boten.        Lesfase 3: De scheepswerf  Maak van de klas een scheepswerf. Deze scheepswerf bouwt boten van allerlei  materiaal: kunststof, karton, kurk en/of hout. Er is een opdracht binnengekomen:     Ontwerp een boot die zoveel mogelijk knikkers kan vervoeren;  * of: een boot die 20 knikkers kan vervoeren en niet langer en breder dan een  voorwerp van deze afmeting  de boot mag niet langer zijn dan 20 cm en niet breder dan 10 cm.*     Bespreek aan de hand van de voorbeelden en plaatjes van boten wat belangrijk is  bij het ontwerpen van een boot (denk aan: drijven, niet omslaan, ruimte voor  lading (knikkers). Vertel vooraf welke materialen en hulpmiddelen op de werf  beschikbaar zijn.  Vraag om (in tweetallen):  - een ontwerptekening te maken op ware grootte;  - te bedenken en vervolgens te vertellen en/of tekenen en/of beschrijven hoe (in  welke stappen) ze de boot gaan maken;   - en waarvan ze de boot gaan maken.    Bespreek de ontwerpen klassikaal. Laat de leerlingen op elkaars ontwerpen  reageren. Vertel de planning voor de volgende lessen:  - uitvoeren van ontwerp;  - testen van de eisen en bespreken.    Lesfase 4  Laat de leerlingen de bootontwerpen volgens plan uitvoeren. Bewaar het  afwerken van de boot (schilderen, vlag, anker, bemensing, enz.) eventueel tot na  de testfase.  

⏐ 28

testen en evalueren 

 

communiceren 

 

verdiepen 

   

      Lesfase 5  Laat de tweetallen hun ontwerp klassikaal presenteren en testen aan de hand van  de eisen. Hoe zouden ze het ontwerp kunnen bijstellen van de boten die nog niet  aan de eisen voldoen? Uitvoerbare aanpassingen kunnen eventueel nog tegelijk  met de afwerking worden gedaan.     De uiteindelijke vloot wordt natuurlijk gepresenteerd aan de groep (en ouders,  andere groepen, tentoonstelling in de hal?). Na afloop begrijpen de leerlingen  welke eigenschappen maken dat een voorwerp drijft (of zinkt) en hoe ze dat  kunnen beïnvloeden. Laat de leerlingen dat zelf verwoorden. Daarna kan het  onderwerp verder worden verdiept of verbreed:  - Welke ontwerpen voldoen aan méér dan de gestelde eisen?  - Welke andere eisen zou je aan boten kunnen/moeten stellen?  - Hoe zou je dat oplossen in je ontwerp?  - Hoe werkt een duikboot? Die kan immers zinken, drijven en zweven?!    

⏐ 29

Werkblad 1     Logboek van  ......................................................................................................   

1 

 

     

 

? ik weet het niet zeker 

 

 

 

 

 

 

   

© 2007 SLO Werkblad Drijven en Zinken ⏐ 31

Achtergrondinformatie     Toelichting  Deze achtergrondinformatie is bedoeld voor de leraar. Het gaat een stuk verder dan  de leerstof voor de leerlingen, en dient dan ook om de leraarvoldoende kennis en  inzicht te geven waardoor hij of zij de opmerkingen van leerlingen onderkent en  kan inpassen in het conceptuele kader van de lessenserie.   Behalve inhoudelijke informatie vindt u ook praktische lestips en een lijst met  websites (die in eerste instantie bedoeld zijn als naslag voor de leraar!).    Inhoud   Sommige materialen drijven in water, andere zinken. Dit is een eigenschap van die  materialen. Of het materiaal zinkt of drijft in water, hangt af van de dichtheid van het  materiaal (de massa per volume‐eenheid). Zo weegt een liter water 1 kilogram.  Aangezien 1 kilo 1000 gram is en 1 liter gelijk is aan 1000 ml kunnen kilogrammen per  liter en grammen per milliliter zonder problemen tegelijkertijd gebruikt worden. We  zeggen dan dat water een dichtheid heeft van 1 kg/l oftewel 1 gram/ml. Materialen  die een hogere dichtheid hebben, zullen in water zinken. Zo heeft roestvrij staal een  dichtheid van ongeveer 8 kg/l. Kurk heeft daarentegen een dichtheid van ongeveer  slechts 130 gram per liter. Kurk blijft dus wel drijven. De meeste soorten hout blijven  ook drijven, maar hardhout niet, want dat heeft een dichtheid van net iets meer dan 1  kg/l.     Maar hoe komt het dan dat een metalen schip toch blijft drijven? Dat komt door de  vorm, een schip is namelijk van binnen hol. Tot nu toe hebben we alleen maar  massieve voorwerpen bekeken, d.w.z. een klont materiaal zonder gaten of verstopte  holletjes.    Wanneer een plastic balletje (dichtheid hoger dan 1 kg/l) opeens hol is (een  pingpongballetje bijvoorbeeld) dan wordt door de lucht in de binnenkant van het  balletje de gemiddelde dichtheid van het pingpongballetje een stuk lager dan 1 kg/l.  De dichtheid van lucht is namelijk maar 1 gram per liter.  Een pingpongballetje blijft  dus wel drijven.    Nu is het natuurlijk niet erg makkelijk om de dichtheid te berekenen van een  combinatie van lucht en plastic. Maar we kunnen die dichtheid wel bepalen! De  massa van het balletje kunnen we namelijk gewoon wegen, en door het balletje  onder te dompelen in het water kun je het volume bepalen. Als je het balletje  onderdompelt, wordt namelijk een hoeveelheid water verplaatst, die exact gelijk is  aan het volume van het balletje (zie Figuur 1). Als je dat onderdompelen doet in een  maatbeker, kun je gewoon aflezen hoeveel het waterniveau stijgt: dit is het volume  van het pingpongballetje (en van je vinger!). Als de massa van de hoeveelheid  verplaatst water (we noemen dit de waterverplaatsing) groter is dan de massa van het  voorwerp, blijft het voorwerp drijven.               

⏐ 32

 

  Figuur 1: Een ondergedompelde pingpongbal    De Siciliaanse Archimedes heeft dit meer dan 200 jaar voor Christus als volgt  geformuleerd: het gewicht van een voorwerp dat ondergedompeld wordt in een  vloeistof, wordt verminderd met het gewicht van de vloeistof dat door dat  voorwerp wordt verplaatst. Volgens de overlevering ontdekte hij dit terwijl hij in  bad zat. Poedelnaakt rende hij vervolgens door de straten terwijl hij riep: “Eureka!”  (ik heb het gevonden!).    Een pingpongballetje (standaard 2,7 gram zwaar en een doorsnee van 40  millimeter, gemaakt van celluloid) heeft een volume van 33,5 kubieke centimeter  (cm3) of ml. Als je dit onderdompelt, wordt er dus 33,5 ml water verplaatst, dat 33,5  gram weegt (zie Figuur 1). Volgens Archimedes is het ‘gewicht’ van het  pingpongballetje onder water dus (2,7 gram – 33,5 gram =) ‐30,8 gram. Het balletje  heeft een negatief ‘gewicht’ en komt dus zo snel mogelijk naar boven! Het balletje  zal met een klein deel van z’n onderkant in het water blijven liggen, zodanig dat de  massa van het verplaatste water gelijk is aan 2,7 gram (en dus aan het gewicht van  het pingpongballetje). Zie Figuur 2.    Je kunt ook redeneren: de gemiddelde dichtheid van het pingpongballetje is 2,7  gram per 33,5 ml, ofwel (2,7 / 33,5 =) 0,081 kg/l. De dichtheid is dus veel lager dan  de dichtheid van water, dus het balletje drijft.    Een mens heeft een gemiddelde dichtheid die net iets hoger is dan water. Dit  verschil is zo klein, dat als je je longen vol lucht zuigt je wel blijft drijven, maar als  je uitademt niet meer. De eigen waterverplaatsing is dus bijna gelijk aan de eigen  massa. Daarom kost het je onder water niet veel meer moeite om iemand op te  tillen dan wanneer je een pak melk uit de koelkast pakt. Onder water ‘wegen’ we  hooguit een paar kilo.               

⏐ 33

Figuur 2: Een drijvende pingpongbal 

  Een groot schip kan dus drijven doordat de waterverplaatsing van de romp  groter is dan de massa van het schip. De maximale waterverplaatsing van de  Titanic bijvoorbeeld was 46000 ton, terwijl het gewicht van de romp ‘slechts’  24000 ton bedroeg. De Titanic kon dus opgevuld worden met opbouw,  apparatuur en passagiers tot een maximum van (46000 – 24000 =) 22000 ton. In de  volksmond wordt ook wel gezegd dat het draagvermogen van de Titanic 22000  ton bedroeg. Helaas ontstond er een lek in de romp, waardoor de romp volliep  met water. De waterverplaatsing van de romp werd niet kleiner, maar de massa  wel groter!    Drijven en zinken kan niet alleen in water: het kan ook in andere vloeistoffen, en  zelfs in lucht! Zout water bijvoorbeeld heeft een hogere dichtheid dan kraanwater.  De massa van het verplaatste zoute water is bij een gelijk blijvend voorwerp dus  groter, terwijl de massa van het voorwerp zelf gelijk is. Hardhout dat in gewoon  water zinkt, zal in zout water dus waarschijnlijk wel kunnen drijven. In de Dode  Zee tussen Jordanië en Israël is het water zo zout, dat je er zelf heel goed in kunt  drijven.    De dichtheid van het gas helium is lager dan van lucht. De heliumballon ’zinkt’ dus  niet in de lucht maar ‘drijft’: de ballon stijgt op. Dat is niks anders dan de  pingpongbal die je onder water loslaat.     Tabel met dichtheden van enkele materialen  Zinkers  Materiaal    Goud  Lood  IJzer/Staal/RVS  Aluminium  Glas  Keukenzout  Baksteen  Celluloid  (pingpongbal)  Plasticine  Ebbenhout 

⏐ 34

Dichtheid  ( kg/l = g/cm3 )  19,2  11,3  8  2,8  2,5  2,2  1,4  1,3    1,3  1,2 

Drijvers  Materiaal    Eikenhout  IJs  Polyethyleen  (zacht plastic)  Alcohol  Aardolie  Beukenhout  Vurenhout  Kurk  Piepschuim 

Dichtheid  ( kg/l = g/cm3 )  0,9 – 1,1  0,9  0,9    0,8  0,8  0,7  0,58  0,2  0,02 

Praktisch tips     Logboek  Voor (een deel van) deze leeftijdsgroep is  schrijven in een logboek nog erg lastig. Werkblad 1   kan daarbij uitkomst bieden. Er kan met letters of tekeningen in worden gewerkt. Ook  kunnen leerlingen bijvoorbeeld op een uitvergrote versie (of op hun tafel) de ‘drijvers’ aan de  ene kant leggen, en de ‘zinkers’ aan de andere kant. Een digitale foto hiervan kan in het  logboek verwerkt worden.    Keuze van voorwerpen    Zorg voor voldoende variatie aan voorwerpen in de klas: verschillende materialen (plastic,  hout, ijzer, aardewerk/glas), vormen (hol, massief, plat, rond), gewichten en afmetingen. In  ieder geval ook drijvende voorwerpen van metaal of glas: lege bakjes of blikjes  (tomatenpuree), klein flesje met en zonder dop.     In de tabel staat een ‘minimale’ variatie aan voorwerpen voor een leerlingbak. Méér  voorwerpen maakt het voor de leerlingen spannender, maar ook ingewikkelder bij de  klassikale bespreking. Schat zelf in welke ruimte er is om andere voorwerpen uit te laten  proberen, met een vooraf samengestelde bak of met geschikte voorwerpen uit de klas.        Hout  Metaal  Plastic  Ander materiaal  Licht  lucifer  paperclip  rietje, speelgoed  kurk    Hol   bakje  blik, kroonkurk pingpongbal,  beker,  bakje of bekertje  flesje (glas)  Niet hol,   blok  blok, bout  liniaal  steen, knikker,  zwaar  krijtje    Afwerking boten    De boten krijgen na de bouw natuurlijk een mooie verflaag (als bescherming en voor de sier).  Als voor de boten plastic of met plastic gelamineerde melkpakken worden gebruikt, kun je  een betere hechting van plakkaatverf krijgen door er een druppel afwasmiddel aan toe te  voegen.    Verder is het verstandig om de verf op de boot (in ieder geval het gedeelte dat onder water  komt) te vernissen met vernis voor plakkaatverf (is in vergelijkbare literflessen te krijgen).  Anders laat de verflaag erg snel los.    Websites  http://www.technopolis.be/nl/?n=3&e=43&s=&exhibit=83&&thema=7  Site van het Belgische wetenschapsmuseum Technopolis met uitleg over Archimedes,  dichtheid, drijven en zinken.  http://science.howstuffworks.com/question254.htm  Site ‘how stuff works’ met een erg wetenschappelijke, maar wel volledige, verklaring over  waterverplaatsing en dichtheid.  http://travel.howstuffworks.com/hot‐air‐balloon.htm  Zelfde site met een artikel over hete lucht ballonnen. Gebaseerd op, wederom, Archimedes.  http://www.boatsafe.com/kids/021598kidsques.htm  Website over drijven en stabiliteit van boten, bedoeld voor kinderen maar wel in het Engels.       

⏐ 35

 

Expliciete Evaluatie   Bij de conceptkennisdoelen zoals die in de paragraaf ʹDoelen en organisatieʹ van  deze lessenserie zijn geformuleerd, zijn vragen en opdrachten geformuleerd die  de leraar kan inzetten om expliciet te evalueren. Dit kan dus zowel tijdens de  lessenserie gebeuren, als erna.  Hieronder staan voor elk doel een aantal voorbeeldopdrachten, gerangschikt op  volgnummer dat correspondeert met de doelen uit de paragraaf ʹDoelen en  evaluatieʹ. Daarin wordt soms verwezen naar werkblad A t/m E. De doelen zijn  uitgewerkt in een observatieformulier. Dit formulier en de werkbladen A t/m E  zijn opgenomen in de bijlage bij deze lessenserie.    Doel  Evaluatie  C1  zien  Geef de leerlingen werkblad A. Hierop staan afbeeldingen van grote en  kleine voorwerpen van hetzelfde materiaal. Laat de leerlingen de  volgende vraag beantwoorden:  Welke voorwerpen blijven drijven en welke zinken?    Op een tafel zijn een aantal grote en kleinere voorwerpen uitgestald. Laat  de leerlingen de volgende vraag beantwoorden:  Welke voorwerpen blijven drijven en welke zinken?    doen  Geef de leerling een aantal grotere en kleinere voorwerpen van hetzelfde  materiaal. Laat de leerlingen de voorwerpen in twee groepen leggen.  Wat blijft drijven en wat zal zinken?    voorstellen  Stel in een gesprekje de volgende vragen:  Blijft een kleine … (knikker, steen, paperclip) drijven? En waarom?  Zinkt een groot stuk hout? En waarom niet?    C2  zien  Geef de leerlingen werkblad B. Hierop staan een aantal afbeeldingen van  voorwerpen. Laat de leerlingen de volgende vragen beantwoorden:  Welke voorwerpen zie je?  Welke materialen zie je?    voorstellen  Stel in een gesprekje een aantal keren de volgende vragen:  Waarvan is een … (paperclip, etc.) gemaakt?  Welk voorwerp is van … (ijzer, plastic, etc) gemaakt?   

⏐ 36

  C3 

C4 

C5 

C6 

⏐ 37

zien  Op tafel ligt een verzameling balletjes van verschillend materiaal. Laat  telkens een leerling een balletje pakken en de vraag beantwoorden:  Wat gebeurt er met het balletje als je het in water gooit? (Zinkt het  balletje of blijft het drijven?)    Geef de leerlingen werkblad C. Hierop staan series van twee voorwerpen  afgebeeld. Steeds zal een van de twee zinken en de andere blijft drijven.  Welk voorwerp blijft drijven?    doen  Geef de leerlingen een verzameling kleine voorwerpen om te  categoriseren. Laat de voorwerpen in twee groepen leggen:  Wat blijft drijven en wat zinkt?    voorstellen  Laat telkens een leerling een bepaald materiaal noemen en de volgende  vraag beantwoorden:  Wat gebeurt er als je een balletje van het genoemde materiaal in het  water gooit?    voorstellen  Stel in een gesprekje de volgende vraag:  Waar moet je op letten als je vooraf wilt weten of een voorwerp blijft  drijven of zinkt?    zien  Leg op een tafel verschillende vormen van hetzelfde materiaal. Laat de  leerlingen de vragen beantwoorden:  Welke vorm blijft drijven? En waarom?    Geef werkblad D met afbeeldingen van hetzelfde materiaal in  verschillende vormen. Vraag de leerlingen:  Welke vorm blijft drijven?    doen  Leg op een tafel verschillende vormen van hetzelfde materiaal. Laat de  leerlingen de voorwerpen in twee groepen leggen.  Wat blijft drijven en wat zal zinken?    doen  Leg op een tafel een stuk materiaal (klei, plasticine) in de vorm van een  bal. Geef de leerlingen de opdracht het stuk materiaal zodanig te  veranderen dat het blijft drijven.    voorstellen  Stel in een gesprekje de volgende vragen:  Hoe kun je een blokje plasticine drijvend maken?  Kun je van een drijvend materiaal ook een zinkend voorwerp maken?  (vb. kurk)   

  C7 

 

⏐ 38

zien  Leg een stukje krijt op tafel. Laat de leerlingen de volgende vraag  beantwoorden:  Wat gebeurt er met het krijtje als je dit in het water gooit?    Geef de leerlingen werkblad E met afbeeldingen van verschillende  voorwerpen en laat ze voor elk voorwerp de vraag beantwoorden:  Wat gebeurt er als je het voorwerp in het water gooit?    voorstellen  Stel in een gesprekje de volgende vragen:  Wat gebeurt er als je een krijtje in het water gooit?  Wat gebeurt er als je een spons in het water gooit?  Waarom kun je een bootje beter niet van karton maken?  Wat gebeurt er met een papieren bootje na enige tijd op het water?   

Observatieformulier Brede Ontwikkeling ‐ Conceptkennis Drijven en Zinken  Doelen 

 

C1 

C2 

C3 

C4 

C5 

C6 

C7 

 

Impl. 

Expl. 

Impl. 

Expl. 

Impl. 

Expl. 

Impl. 

Expl. 

Impl. 

Expl. 

Impl. 

Expl. 

Impl. 

Expl. 

Leerling A 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Leerling B 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Leerling C 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Leerling D 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Leerling E 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

© 2007 SLO Conceptuele ontwikkeling van Drijven en zinken⏐ 39

Werkblad A   Wat blijft drijven?  Wat zinkt?                                                                                               

© 2007 SLO Conceptuele ontwikkeling van Drijven en zinken

⏐ 41

Werkblad B   Welke voorwerpen zie je?  Welke materialen zie je?                                                                                               

© 2007 SLO Conceptuele ontwikkeling van Drijven en zinken

⏐ 43

Werkblad C   Blijft het drijven of zinkt het?                                                                                                 

… drijft … zinkt … drijft … zinkt

… drijft … zinkt

… drijft … zinkt

… drijft … zinkt … drijft … zinkt

… drijft … zinkt … drijft … zinkt

… drijft … zinkt

… drijft … zinkt

© 2007 SLO Conceptuele ontwikkeling van Drijven en zinken

⏐ 45

Werkblad D Welke vorm blijft drijven en waarom?                                                                                                   

© 2007 SLO Conceptuele ontwikkeling van Drijven en zinken

⏐ 47

Werkblad E Wat gebeurt er als je het op het water legt?                                                                                             

© 2007 SLO Conceptuele ontwikkeling van Drijven en zinken

⏐ 49

Bijlage 2: Observeren van de brede ontwikkeling bij onderzoekend en ontwerpend leren              

⏐ 51

Vaardigheden en houding: toelichting        V: Vaardigheden 

 

Doel 

Als indicator zien we dat leerlingen: 

V1 

Vragen stellen 

V2 

Experimenteren 

V3 

Verwerken en concluderen 

V4 

Ontwerpen 

V5 

Maken 

V6 

Gebruiken 

zich inleven in problemen; ideeën opperen; vragen  formuleren; experimenten herkennen als bron van antwoord;  voorspellingen doen    inzien dat volgorde van handelen belangrijk is; werken met  hulpmiddelen; variabelen toepassen; handelingen herhalen;  overeenkomsten en verschillen, herhaling en patronen  constateren    waarnemingen opschrijven, vertellen, tekenen; als .... dan  relaties aangeven; waarnemingen in juiste volgorde  beschrijven; verslag doen van waargenomen feiten;  argumenteren    eenvoudige problemen verwoorden; een oplossing met  impliciete eisen formuleren; producten categoriseren naar  gebruiksomgeving en functie    al doende oplossing uitvoeren; materialen onderscheiden op  basis van eigenschappen; ervaring opdoen met  gereedschappen; onderdelen van een oplossing/product  kennen    op oplossingen en producten reflecteren en beoordelen;  eenvoudige producten uit‐ en in elkaar zetten;  energiebronnen gebruiken   

H: Houding  H1  Cognitief‐kritisch 

H2 

Nieuwsgierig 

H3 

Creatief 

H4 

Sociaal‐emotioneel 

       

⏐ 53

hoofd‐ en bijzaken onderscheiden; iets over het onderwerp  vertellen; met aandacht de omgeving waarnemen.    meer willen weten van onbekende, tegenstrijdige en  mysterieuze dingen en gebeurtenissen; zoeken naar nieuwe  uitdagingen.    verrassende oplossingen bedenken; op originele wijze gebruik  maken van verworven vaardigheden en inzichten.    initiatief nemen tot samenwerking; volhardend zijn; op hun  beurt wachten; hulp vragen en accepteren als hij er zelf niet  uitkomt.   

 

⏐ 54

Observatieformulier Brede Ontwikkeling  Vaardigheden en houding    Doelen       

V1 

V2 

V3 

V4 

V5 

V6 

V7 

Impl.  Expl.  Impl.  Expl.  Impl.  Expl.  Impl.  Expl.  Impl.  Expl.  Impl.  Expl.  Impl.  Expl.

H1 

H2 

H3 

H4 

Impl.  Expl.  Impl.  Expl.  Impl.  Expl.  Impl.  Expl. 

Leerling    A 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Leerling    B 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Leerling    C 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Leerling    D 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Leerling    E 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

© 2007 SLO Brede Ontwikkeling - Vaardigheden en houding

⏐ 55

 

⏐ 57