Overspringende vonken in de Studio Class Room 1. Inleiding Professor Pieter Kruit werd er niet vrolijk van. Vanaf 2000 geeft hij het college ‘Elektriciteit en Magnetisme’ aan eerstejaarsstudenten Technische Natuurkunde. “Voor mijn vak slaagde maar circa 30% van de studenten in één keer. Het was een traditioneel hoorcollege, gecombineerd met een werkcollege. Ik probeerde van alles om de studenten te ‘grijpen’ en beter op het tentamen voor te bereiden, maar niets hielp.” Toen na onderzoek bleek dat studenten maar gemiddeld 40 uur aan het vak besteedden, in plaats van de 84 uur (3 ECTS) die ervoor stond, gooide Kruit het roer om. In 2004 verdubbelde hij het aantal contacturen van vier naar acht uur per week en verplaatste hij het vak naar de activerende werkomgeving van de Studio Class Room. De nieuwe aanpak bleek succesvol: het slagingspercentage steeg naar 90%. 2. De Studio Class Room bij TNW De Studio Class Room werd ontwikkeld door het Rensselaer Polytechnic Institute in New York. In dit onderwijsconcept staat het ‘nieuwe leren’ centraal: de studenten werken samen in groepjes, er is veel afwisseling in werkvormen en de opdrachten stimuleren een actieve, onderzoekende werkhouding. In het lokaal waar het onderwijs plaatsvindt, een kruising tussen een collegezaal en een practicumruimte, wordt optimaal gebruik gemaakt van de mogelijkheden van ICT. Op de faculteit TNW zijn voor dit doel drie aangrenzende onderwijslokalen samengevoegd en voorzien van moderne presentatie-, kantoor- en multimediaapparatuur (inclusief video-opname en video-conferencing). Ook is er een station voor demonstratie- en proefopstellingen ingericht. Elk werkstation (acht studieplekken) beschikt over twee PC’s met draadloze internetverbinding en geavanceerde, op het onderwijs afgestemde software. 3. Leerdoelen en werkvormen “Elektriciteit en magnetisme is een lastig en redelijk abstract vak”, zegt Kruit, “het gaat over dingen die je niet ziet - zoals elektrostatische velden en ladingen - maar waar je je wel een beeld van moet vormen om problemen kwantitatief te kunnen oplossen. Studenten moeten de wetmatigheden leren en in staat zijn om kwalitatieve en kwantitatieve vraagstukken op te lossen. Er komt veel wiskunde bij kijken, zoals moeilijke oppervlakte-integralen. In de Studio Class Room worden verschillende activerende werkvormen ingezet om deze leerdoelen te bereiken.” De acht uren per week zijn verdeeld over drie sessies. Nadat de studenten in groepen zijn ingedeeld, geeft de docent een korte uitleg van de stof. Vervolgens gaan de studenten aan de slag met de opdrachten op de zogenaamde ‘werkbladen’ (die ze afwisselend per groep of individueel moeten invullen). Ze bestuderen stukken uit het leerboek, beantwoorden begripsvragen, werken sommen uit en doen interactieve opdrachten met computersimulaties. Ook moeten zij vragen beantwoorden over een demonstratie van de behandelde natuurkundige principes (bijv. ‘het trekken van een vonk’). Het is de bedoeling dat zij elkaar helpen, maar ze kunnen ook een beroep doen op de docent en de begeleiders. Als een vraag veel voorkomt, legt Kruit het
1
betreffende onderwerp nogmaals klassikaal uit. Aan het eind van de sessie levert iedereen de ingevulde werkbladen in en volgt een plenaire evaluatie. 4. Beoordeling “Alle werkbladen worden beoordeeld en tellen mee voor het eindcijfer”, vertelt Kruit. “Dat legt een behoorlijke druk op de studenten, want we geven veel opdrachten. Daar staat tegenover dat ze geen afsluitend tentamen hoeven te doen. Wie minimaal achttien van de twintig sessies bijwoont en gemiddeld een voldoende scoort voor de toetsen, heeft de drie studiepunten op zak.” Het eerste jaar bleek dat het groepswerk meeliftgedrag in de hand werkte. Aangezien de propedeuse zo moet zijn ingericht dat er een selectie plaatsvindt van ‘geschikte’ studenten, besloot Kruit het aantal individuele opdrachten te verhogen en een individuele eindtoets toe te voegen die 50% van het cijfer bepaalt. Studenten die na afloop van de Studio Class Room onvoldoende staan, moeten het vak afsluiten met een tentamen. Dat geldt ook voor de studenten die niet hebben deelgenomen aan de Studio Class Room. Het nieuwe systeem is namelijk niet verplicht. 5. Evaluatie door studenten De studenten geven aan dat zij veel leren in de Studio Class Room, meer dan in een klassiek systeem van hoorcolleges. “Het is een ideale manier om een grote en zware hoeveelheid stof door te werken”, zegt studente Ellen Heyns. Haar studiegenote Renée van der Mijle merkt op: “Doordat je op verschillende manieren bezig bent met het verwerken van de stof, blijft de inhoud goed hangen.” De studenten waarderen het groepswerk, want zo leer je problemen ook van een andere kant te bekijken. Bovendien vinden ze het leerzaam om dingen aan anderen te moeten uitleggen. Rob Coorens is van mening dat je sociale gedrag erdoor wordt gestimuleerd, ‘iets wat sommige natuurkundestudenten wel kunnen gebruiken’. Als keerzijde noemen zij vooral de veeleisendheid en tijdrovendheid van dit type onderwijs. Ook liep het groepswerk niet altijd naar wens. Gert van Dijk signaleerde de neiging om taken onder groepsleden te verdelen, zodat niet ieder probleem bij iedereen terechtkwam. Renée van der Mijle vond het soms moeilijk zich als meisje in een groep met jongens te handhaven: zij was altijd degene die moest schrijven. Volgens sommige studenten was de capaciteit van de begeleiding aan de krappe kant (norm: 1 begeleider op circa 25 studenten) en niet laagdrempelig genoeg. Een veelgehoorde klacht is dat er voorafgaand aan de opdrachten te weinig uitleg van de stof werd gegeven. 6. Evaluatie door de docent Het meest in het oog lopende voordeel is volgens Pieter Kruit dat de studieresultaten spectaculair zijn verbeterd. “Dat komt niet alleen doordat de studenten veel intensiever met het vak bezig zijn, maar ook doordat ik het leerproces op de voet volg. Als blijkt dat studenten iets verkeerd begrepen hebben, kan ik dat de volgende les onmiddellijk bijsturen. Bovendien houden de studenten hun deelcijfers bij, zodat ze weten wat ze doen moeten om op een voldoende uit te komen.” Volgens Kruit ontwikkelen studenten in de Studio Class Room een echte werkmentaliteit. Ook is hij blij met de grote mate aan interactie, niet alleen tussen de studenten onderling, maar ook tussen studenten en de staf. “Daardoor is dit voor docenten ook een leuke
2
werkvorm, al kost het nakijken van de werkbladen veel tijd. Daar staat echter tegenover dat je geen hoorcollege hoeft voor te bereiden.” Voor het volgende studiejaar is hij van plan te analyseren met welke onderdelen de studenten de meeste moeite hebben, zodat hij daar in het vervolg scherper op kan inzoomen. De uitleg blijft hij echter tot een minimum beperken. “Juist doordat de studenten weten dat ik de stof maar kort behandel, besteden ze thuis meer tijd aan de voorbereiding. Dat is precies het effect dat ik beoog.” Studenten die bij hem komen klagen dat ze de stof nog niet echt goed begrijpen, stelt hij gerust. “Elektriciteit en Magnetisme is een moeilijk vak. Daarom hebben we de stof over het gehele curriculum van de bacheloropleiding verdeeld, elk jaar gaan we een stukje verder de diepte in. Dus wat ze nu niet begrijpen, begrijpen ze volgend jaar waarschijnlijk wel.” 7. Resultaat geflatteerd? Als studenten zelf twijfelen aan hun begrip van de stof, is een slagingspercentage van 90% dan niet wat geflatteerd? Kruits promovenda Merijn Bronsgeest, die in de Studio Class Room assisteert, plaatst enige kanttekeningen bij het hoge rendement. “In de huidige vorm wordt inzet bovenmatig beloond en niet zozeer kunde. De uitslagen worden ook altijd dusdanig geschaald, dat een redelijk percentage een voldoende heeft. Verder wordt het individuele cijfer mede bepaald door het groepscijfer, zodat minder begaafde studenten profiteren van de slimmeriken.” Volgens Wim Sonneveld zijn het vooral de jongens die zich in groepswerk als ‘calculerende burgers’ gedragen. Sonneveld is docent vakdidactiek bij de Delftse lerarenopleiding TULO , HAVO/VWO-docent Natuurkunde en parttime adviseur/ instructeur bij het vak van Kruit. “Wij hebben een aantal malen geëxperimenteerd met het bij elkaar plaatsen van de meisjes (zo’n 10% van de populatie). Zij blijken veel beter door te hebben wat ‘samenwerkend leren’ inhoudt, namelijk dat je van elkaar afhankelijk bent. In meisjesgroepen wordt ervoor gezorgd dat iedereen alle taken een keer doet, terwijl in groepen met overwegend jongens de taken slim worden verdeeld. Meisjes krijgen daarin vaak de secretaresserol toegewezen. Wij zouden eigenlijk een mechanisme moeten inbouwen waardoor de jongens meer op de wijze van de meisjes gaan werken.” Kruit erkent dat hij niet zeker weet of de studenten de stof goed hebben begrepen. “Het enige dat ik zeker weet is dat zij er genoeg tijd in hebben gestoken. In het oude systeem kon een onvoldoende twee dingen betekenen: ‘jij hebt er te weinig tijd aan besteed’ of ‘jij bent niet geschikt voor natuurkunde’. In deze intensieve werkvorm betekent een onvoldoende automatisch: ‘jij bent niet geschikt voor natuurkunde’. Ik vind dat je die boodschap aan niet meer dan 20% van de studenten kunt geven. Vergeet niet dat de opleiding Technische Natuurkunde voornamelijk de uitblinkers van het VWO trekt.” 8. Aansluiting op het studiehuis Dat deze uitblinkers in het oude hoorcollege-systeem massaal onvoldoendes haalden, vindt VWO-docent Wim Sonneveld verklaarbaar. “In de Tweede Fase van het middelbaar onderwijs, het zogenaamde ‘studiehuis’, ligt de nadruk vooral op het aanleren van vaardigheden en wat minder op kennisontwikkeling. Het ministerie van OC&W heeft toegegeven dat wij daarin enigszins zijn doorgeschoten, zeker in het
3
wiskundeonderwijs. Het niveau is gezakt en het tempo ligt vrij laag, met als gevolg dat goede VWO’ers in het studiehuis weinig te doen hebben. Het begrip van de leerstof komt hen min of meer ‘aanwaaien’, ze zijn te weinig bezig met plannen en zichzelf controleren. Op een moeilijk vak als Elektriciteit en Magnetisme zijn zij niet voorbereid en door hun gerelaxte studiehouding halen ze de achterstand niet in. De Studio Class Room werkt goed, omdat ze daar meer persoonlijke begeleiding krijgen en kunnen wennen aan het hogere niveau en het hogere werktempo van de TU.” Pieter Kruit is het daarmee eens. “Je zult deze studenten op een wat minder vrijblijvende manier moeten aanpakken. In de Studio Class Room zijn zij weliswaar heel zelfstandig bezig, maar de stof wordt in hapklare brokken geserveerd en ze worden gecontroleerd. Natuurlijk moet niet de hele bacheloropleiding volgens die wat schoolse aanpak worden ingericht. Zodra de studenten in de gaten hebben hoe moeilijk de vakken zijn en hoe ze moeten studeren, kun je hen meer verantwoordelijkheid geven voor hun eigen studie. Zo ontwikkelen zij geleidelijk de academische studiehouding en de vaardigheden die wij aan de universiteit van hen verwachten.”
4
Studio Class Room: de feiten op een rij Faculteit Opleiding
Technische Natuurwetenschappen BSc Technische Natuurkunde
Naam en code Plaats in de opleiding Credits Studielasturen VakInhoud
Natuurkunde 2 (TN1662) (Elektriciteit & Magnetisme) Eerstejaarsvak, eerste kwartaal 3 ECTS 84 uur (56 contacturen in de Studio Class Room + 28 uren zelfstudie) Elektrische stromen, elektrische weerstand, voedingen, netwerken. Elektrische velden, de wet van diëlectrica. Magnetische velden, de wet van Biot en Savart, de wet van Ampère, magnetische flux, ladingen en kringstromen. Elektromagnetische inductie, de wet van Faraday, L-R en L-R-C netwerk Begeleide zelfstudie; afwisselend groepswerk en individueel werk; begripsvragen, opdrachten n.a demonstraties, sommen, etc. - Beeld hebben bij concepten uit elektriciteit en magnetisme (plaatje kunnen tekenen waarin co geven van het verband tussen dat concept en andere concepten. - Wetmatigheden kennen. Weten of het definities betreft of experimenteel gevonden wetmatigh - Verbanden zien tussen concepten uit elektriciteit en magnetisme en het dagelijks leven, de te - Kwalitatieve vragen over elektriciteit en magnetisme kunnen beantwoorden via een redenerin wetmatigheden. - Kwantitatieve vragen over elektriciteit en magnetisme kunnen beantwoorden door de vraag ee van wetmatigheden en vervolgens de wiskunde juist uit te werken. - Bij het beantwoorden van vragen over elektriciteit en magnetisme kennis uit de vooropleiding durven te gebruiken. Docent: prof. Pieter Kruit. Instructeurs/begeleiders: Cor Bruin, Merijn Bronsgeest, Egbert Balsma (TULO) Studentenevaluaties Collegeresponsiegroepen Forum op Blackboard Zelfevaluatie - Achttien van de twintig sessies aanwezig zijn - Voldoende halen bij wekelijkse toetsen in de werkcolleges (2 individuele werkbladen en 2 groe weging); individuele eindtoets over gehele stof bepaalt 50% van het eindcijfer. - Of: schriftelijk eindtentamen doen (100% van het cijfer). D. Giancoli, Physics for Scientists and Engineers with Modern Physics (hoofdstuk 21-31). Werkbladen op Blackboard
Onderwijsvorm Leerdoelen
Ontwerp, organisatie en begeleiding Kwaliteitscontrole
Beoordeling
Studie- en informatiemateriaal
5
