Zuurstof voor het vak Natuurwetenschappen Symposium 27/11/2013
Programma: 13.00 13.30 13.40 14.10 14.50 15.10 15.50
17:30
Symposium
Onthaal Inleiding Katrien Strubbe Natuurwetenschappen in de praktijk Leerkrachten uit de verschillende graden getuigen Charlotte Van Belle, Evelyne Vanoutrive, Roel Delft ANW/NLT in Nederland Agnes Legierse Pauze (koffie in leszaal A) Natuurwetenschappen in Noorwegen en Schotland Ervaringen uit de intervisiegroep Els Sichien en Jouri Van Landeghem Visie van de intervisiegroep AUGent met aansluitend een debat over de concrete aanbevelingen John De Poorter en Matthias Meirlaen Receptie in het Museum voor de Geschiedenis van de Wetenschappen
27 november 2013
Pagina 1
Zuurstof voor het vak Natuurwetenschappen Visietekst
Inhoud ........................................................................................................................... 1 1.
Inleiding ......................................................................................................... 3
2.
Nieuwe visie in 10 stellingen ............................................................................. 4
3.
De huidige situatie voor natuurwetenschappen .................................................... 5
4.
De visie uitgediept ..........................................................................................10
5.
Onze visie in het onderwijslandschap van morgen ..............................................18
6.
Referenties ....................................................................................................20
Appendix .............................................................................................................21
Symposium
27 november 2013
Pagina 2
1. Inleiding Dit document is geschreven door de intervisiegroep Wetenschappen die sinds januari 2012 actief is binnen het expertisenetwerk van de Associatie Universiteit Gent (ENW AUGent). De intervisiegroep groepeert lerarenopleiders van verschillende instellingen (UGent, HoGent, Arteveldehogeschool, HoWest, CVO Phanta Rei, CVO Kisp, CVO Het Perspectief) en heeft als doelstelling om een visie uit te werken rond het vak natuurwetenschappen in het secundair onderwijs. Als werkinstrumenten gebruikten we hiervoor de aanwezige expertise binnen de groep, literatuuronderzoek en actieve uitwisseling met internationale partners. Deze visietekst bevat een ‘ideale’ en haalbare invulling van het vak natuurwetenschappen. De tekst moet het debat openen rond de toekomst van het vak natuurwetenschappen. De tekst is dus gericht naar:
lerarenopleiders, beleidsmakers, de adviesorganen, de koepels, ... en leerkrachten.
We vertrokken vanuit een aantal problemen die inherent zijn aan de huidige organisatie van het vak natuurwetenschappen en de organisatie van de lerarenopleidingen. Deze problemen verhinderen dat de algemene doelstellingen van het vak (wetenschappelijke geletterdheid en de onderzoekscompetentie) voldoende gerealiseerd worden. We sommen de belangrijkste probleempunten op.
Bij de leerlingen: o De eindtermen natuurwetenschappen zijn vertalingen van de klassieke inhoudelijke opbouw van de vakken. Deze zijn te weinig gericht op de competenties die nodig zijn om een wetenschappelijk geletterde burger met kritische zin te worden. o De aangebrachte kennis over de natuurwetenschappen is niet duurzaam. o De beeldvorming rond de natuurwetenschappen is negatief (enkel voor nerds, te moeilijk, niet relevant, …) en de leerlingen ervaren weinig samenhang tussen de verschillende onderdelen van het vak natuurwetenschappen (Van Houte, Merckx, De Lange, & De Bruyker, 2013). Bij de leerkracht/lerarenopleiding: o Leerkrachten zijn doorgaans opgeleid in slechts één of twee gebieden van de natuurwetenschap (fysica, chemie of biologie). Het vak natuurwetenschappen omvat evenwel al deze disciplines. De leerkracht beheerst onvoldoende de inhouden en didactiek van de disciplines waarvoor hij/zij niet is opgeleid. En er ontbreekt een specifieke didactiek natuurwetenschappen.
De lerarenopleidingen kunnen in de huidige vorm geen pasklaar antwoord geven hierop. Deze visietekst is het resultaat van een doorgedreven denkoefening waarbij we, vertrekkend van de huidige probleemstellingen, haalbare aanpassingen voorstellen die er toe moeten leiden dat alle leerlingen een gedegen en relevante opleiding natuurwetenschappen krijgen. We vatten eerst deze visie samen in 10 stellingen. Verder in de tekst worden deze stellingen één voor één onderbouwd.
Symposium
27 november 2013
Pagina 3
2. Nieuwe visie in 10 stellingen 1. Het vak natuurwetenschappen geeft leerlingen een fundamenteel en duurzaam inzicht in de structuren en processen die de mens, de natuur en de techniek beschrijven; én in de manier waarop wetenschappers deze kennis opbouwen. 2. Natuurwetenschappen behoren voor iedereen tot de basisvorming, het streefdoel is wetenschappelijke geletterdheid. 3. De inhoudelijke opbouw van de vakken biologie, fysica en chemie wordt verlaten en wordt in het vak natuurwetenschappen vervangen door wetenschappelijke basisideeën (big ideas) en onderzoeksvaardigheden in relevante contexten. 4. Alle leerlingen krijgen het vak natuurwetenschappen zowel in de eerste graad (natuurwetenschappen A) als in de tweede graad (natuurwetenschappen B). 5. In de derde graad krijgen de niet op wetenschappen georiënteerde richtingen het vak natuurwetenschappen C. De op wetenschappen georiënteerde richtingen krijgen een doorgedreven specialisatie via de vakken fysica, biologie en chemie. 6. Natuurwetenschappen staat niet alleen. Het wisselt uit met andere vakken. 7. Voor de praktische organisatie van de lerarenopleidingen onderscheiden we drie deelvakken: natuurwetenschappen A in het basisonderwijs (derde graad) en in de eerste graad secundair onderwijs: basisvorming natuurwetenschappen B in de tweede graad: basisvorming én verdieping natuurwetenschappen C in de derde graad: gericht naar niet-wetenschappelijke richtingen 8. De afzonderlijke vakken fysica, biologie en chemie in de geïntegreerde lerarenopleiding (GLO) worden vervangen door twee gescheiden onderwijsvakken: natuurwetenschappen A en B. 9. De specifieke lerarenopleidingen voorzien een aparte leermodule voor natuurwetenschappen (B en C). 10. In de derde graad geven enkel vakspecialisten de vakken fysica, chemie en biologie.
Basisonderwijs derde graad
•Natuurwetenschappen A (GLO)
Secundair onderwijs eerste graad
•Natuurwetenschappen A (GLO)
Secundair Onderwijs •Natuurwetenschappen B met verdiepingsmodules (GLO en SLO) tweede graad Secundair Onderwijs •Natuurwetenschappen C (SLO) •Chemie, fysica en biologie (SLO) derde graad Figuur 1: Visueel overzicht. Tussen haakjes staan de lerarenopleidingen die deze vakken aanbieden (de Geïntegreerde LerarenOpleiding (GLO), de Specifieke LerarenOpleiding (SLO))
Symposium
27 november 2013
Pagina 4
3. De huidige situatie voor natuurwetenschappen Om leerlingen op te leiden tot wetenschappelijk geletterde burgers zijn zowel voor het lager als voor het secundair onderwijs eindtermen en ontwikkelingsdoelen geformuleerd die betrekking hebben op de levende en niet-levende natuur. Deze eindtermen en doelen zijn sterk geïnspireerd door de Europese aanbeveling over sleutelcompetenties voor levenslang leren (The Key Competences for Lifelong Learning – A European Framework, 2006). Het Europees Parlement en de Raad definiëren natuurwetenschappelijke competentie als ‘het vermogen en de bereidheid om de kennis en methoden die gebruikt worden om de natuurlijke wereld te verklaren, te gebruiken om problemen te identificeren en gefundeerde conclusies te trekken’. Volgens dezelfde Aanbeveling omvat de essentiële kennis van de exacte wetenschappen: “de grondbeginselen van de natuurlijke wereld, fundamentele wetenschappelijke begrippen, beginselen en methoden [...] Men dient inzicht te hebben in de vorderingen, beperkingen en risico’s van wetenschappelijke theorieën […] voor de samenleving in het algemeen (met betrekking tot besluitvorming, waarden, ethische vraagstukken, cultuur, enz.) en met specifieke terreinen van de wetenschap, zoals de geneeskunde, en tevens inzicht in de invloed van wetenschap [… ] op de natuurlijke wereld”. Tot de vaardigheden behoort “het vermogen om wetenschappelijke gegevens te gebruiken en te hanteren om een doel te bereiken of tot gefundeerde besluiten te komen. Men moet ook in staat zijn de wezenlijke kenmerken van wetenschappelijk onderzoek te herkennen en de conclusies en daaraan ten grondslag liggende redenering onder woorden te brengen. De natuurwetenschappelijke competentie omvat een kritische en nieuwsgierige attitude, belangstelling voor ethische vraagstukken en respect voor veiligheid en duurzaamheid speciaal met betrekking tot de wetenschappelijke [en technologische] vooruitgang in relatie tot de eigen persoon, het gezin, de gemeenschap en de wereld”. De natuurwetenschappelijke competentie wordt in Vlaanderen in het lager onderwijs voornamelijk gerealiseerd in het leergebied wereldoriëntatie en in het secundair onderwijs in de vakken biologie, fysica en chemie die ofwel afzonderlijk worden aangeboden ofwel in het (geïntegreerde) vak natuurwetenschappen. Voor het beroepsonderwijs zijn de eindtermen natuurwetenschappen opgenomen in deze voor PAV (project algemene vakken)1. In wat volgt overlopen we het vak (natuur)wetenschappen in de verschillende graden van het secundair onderwijs en in de verschillende onderwijsvormen (ASO, TSO, KSO en BSO). Dit overzicht bevat uittreksels van informatie die kan gevonden worden op de website van onderwijs Vlaanderen (http://www.ond.vlaanderen.be/). In appendix 1 worden de eindtermen/ontwikkelingsdoelen voor (natuur)wetenschappen (of PAV voor BSO) weergegeven zoals die in november 2013 te vinden zijn op dezelfde website. Voor sommige studierichtingen worden de eindtermen op dit ogenblik herzien, de nieuwe eindtermen gaan in voege vanaf 1 september 2014.
1
Dit betekent niet dat in andere vakken niet aan de natuurwetenschappelijke competentie wordt gewerkt, we denken bv. aan het vak aardrijkskunde dat historisch gezien ook tot de natuurwetenschappen behoort, maar ook aan vakken zoals geschiedenis of Engels waar (natuur)wetenschappen als context kunnen worden gebruikt. Symposium
27 november 2013
Pagina 5
4.1. Basisonderwijs In het basisonderwijs komen natuurwetenschappen aan bod binnen het leergebied wereldoriëntatie. In dit leergebied onderscheiden we het domein “natuur” dat o.a. de rubrieken levende en niet-levende natuur bevat. In de rubriek levende natuur komen hoofdzakelijk eindtermen en ontwikkelingsdoelen aan bod die traditioneel tot de biologie worden gerekend, binnen de rubriek niet-levende natuur vallen de eindtermen en ontwikkelingsdoelen hoofdzakelijk binnen de natuurkunde.
4.2. Natuurwetenschappen in de 1ste graad. In 2010 werden de eindtermen en ontwikkelingsdoelen voor natuurwetenschappen voor de eerste graad van het secundair onderwijs geactualiseerd. Hierbij werden de eindtermen voor de A-stroom, die daarvoor alleen elementen bevatten uit de levende natuur, uitgebreid met leerinhouden die betrekking hebben op de niet-levende natuur. Als gevolg hiervan werden in de scholen in de eerste graad de vakken biologie en fysica vervangen door het vak natuurwetenschappen. Het denkkader dat bij de actualisering van de eindtermen werd ontwikkeld voor het onderwijs in natuurwetenschappen voor de basisvorming, is opgebouwd rond de kernbegrippen materie, energie, interactie tussen materie en energie en systemen. Er werden leerinhouden geselecteerd op basis van deze kernbegrippen die zowel voor de levende als voor de niet-levende natuur van toepassing zijn:
materie, waarbij de nadruk ligt op de massa en het volume van de materie en het onderscheid tussen mengsels en zuivere stoffen; het deeltjesmodel moet dienen om eenvoudige eigenschappen van materie beter te doen begrijpen. energie, met het onderscheid tussen directe en opgeslagen vormen van energie en omzettingen tussen vormen van energie. interacties tussen deze twee, waarbij interactie tussen materie en materie beperkt is tot statische en dynamische uitwerkingen van krachten, en de interactie tussen energie en materie veranderingen in de materie veroorzaakt. systemen die hiermee tot stand kunnen komen, waarbij een verdere verdeling is in ecosystemen en levende systemen of organismen.
Daarnaast werden er ook eindtermen geformuleerd die betrekking hebben op de wijze waarop wetenschappelijk onderzoek verloopt, en waarbij de leerlingen zelf een aantal onderzoeksvaardigheden verwerven. Deze wetenschappelijke vaardigheden hebben betrekking op:
de methoden die gebruikt worden om nieuwe kennis te verwerven of bestaande kennis uit te breiden; de communicatie over natuurwetenschappen.
Voor de B-stroom werden de ontwikkelingsdoelen natuurwetenschappen samengebracht in twee deelgebieden: de levende natuur en de niet-levende natuur.
levende natuur: In het deelgebied "levende natuur" worden een aantal biologische begrippen aangebracht vanuit drie aspecten met name: de mens en zijn gezondheid, planten en dieren en de mens en zijn omgeving. niet-levende natuur: Het deelgebied niet-levende natuur behandelt fysische verschijnselen met betrekking tot warmte en water. Deze thema's laten toe om op
Symposium
27 november 2013
Pagina 6
een bevattelijke maar ook boeiende manier een aantal begrippen uit de natuurwetenschappen aan te brengen. Leerlingen kunnen hier namelijk heel wat eenvoudige proeven uitvoeren die niet alleen de motivatie verhogen maar ook de mogelijkheid bieden om een aantal algemene vaardigheden te oefenen.
4.3 Natuurwetenschappen in de 2e graad BSO – Project algemene vakken Bij de vernieuwing van de eindtermen in de eerste graad werd beslist om ook eindtermen natuurwetenschappen in te voeren in de tweede graad van het BSO. Het idee was dat, vertrekkende van de Europese aanbeveling voor sleutelcompetenties, men van oordeel was dat wetenschappelijke geletterdheid niet beperkt kan blijven tot de eerste graad van het secundair onderwijs, maar dat een aantal competenties pas aan bod kunnen komen in de tweede of derde graad van het secundair onderwijs. Met betrekking tot BSO stelde zich hier dan het probleem dat het vak “natuurwetenschappen ofwel fysica en/of chemie en/of biologie” niet voorkwam in de basisvorming. In de basisvorming van de tweede graad BSO waren wel het vak wiskunde en/of toegepaste natuurwetenschappen en/of toegepaste fysica en/of toegepaste chemie en/of toegepaste biologie verplicht, maar hierin komen enkel toepassingen aan bod die steunen op (natuur)wetenschappelijke inzichten. Fundamentele vragen, bijvoorbeeld over evolutie, komen hier niet aan bod. Door vakgebonden eindtermen ‘wetenschap en samenleving’ (natuurwetenschappen) te formuleren, werd hieraan tegemoetgekomen. Deze zijn sinds 1 september 2012 voor het eerste leerjaar en sinds 1 september 2013 voor het tweede leerjaar, in voege voor de tweede graad van het BSO.
4.4 Natuurwetenschappen in de 2e graad KSO en TSO Voor KSO en TSO behoren natuurwetenschappelijke vakken decretaal niet tot de vakken van de basisvorming in de derde graad. De basisvorming voor de natuurwetenschappelijke vakken in de tweede graad heeft hier bijgevolg als belangrijke opdracht de leerlingen een basis voor wetenschappelijke geletterdheid mee te geven en heeft voor deze leerlingen bijgevolg vooral een persoonsvormende en een op maatschappelijke participatie gerichte functie. De leerinhouden voor natuurwetenschappen worden in deze onderwijsvormen gekozen omwille van hun belang, herkenbaarheid en toepasbaarheid in concrete situaties waarmee leerlingen nu en in de toekomst worden geconfronteerd. De begripsvorming inzake natuurwetenschappen gebeurt op een concreet en operationeel niveau en slechts voor zoverre deze begrippen in ervaringsgerichte contexten kunnen gebruikt worden. In KSO en TSO worden natuurwetenschappelijke kennis en inzichten dus niet zozeer aangebracht voor het opbouwen van een conceptuele vakstructuur of omwille van de ondersteuning die ze zouden kunnen bieden voor andere opleidingsonderdelen of vakken. Hier wordt dus niet gestreefd naar een systematische en consecutieve opbouw van de afzonderlijke natuurwetenschappelijke disciplines, maar worden leerinhouden geselecteerd op basis van de toegepaste, praktische of maatschappelijke contexten waarin ze worden gebruikt. Deze leerinhouden worden voornamelijk kwalitatief benaderd en doen zoveel mogelijk een beroep op visuele modellen. Het onderzoekend leren is op dit beheersingsniveau en op deze eigen benadering van de leerinhouden afgestemd. In TSO en KSO wordt voor de meeste richtingen de basisvorming natuurwetenschappen Symposium
27 november 2013
Pagina 7
aangeboden via het vak natuurwetenschappen. In sommige richtingen worden de eindtermen gerealiseerd via de afzonderlijke disciplines biologie, fysica en chemie.
4.5 Natuurwetenschappen / Wetenschappen in de 2e en 3e graad ASO (Dunon , Sleurs, & Noordink, 2003) In het ASO wordt vanaf de tweede graad de pool wetenschappen aangeboden. Deze omvat specifieke eindtermen voor natuurwetenschappen die betrekking hebben op het geheel van de materiële werkelijkheid. In de basisvorming (eindtermen) van zowel de tweede als derde graad is het vak natuurwetenschappen voorzien. Dit vak kan echter ook als de afzonderlijke vakken biologie, chemie en fysica worden aangeboden. Om de polyvalentie van de tweede graad ASO t.a.v. natuurwetenschappen te verzekeren, moeten de eindtermen voor de derde graad ASO naadloos aansluiten bij deze voor natuurwetenschappen in alle studierichtingen van het ASO in de tweede graad. Naast deze eindtermen zal voor de studierichting wetenschappen van de tweede graad een uitgebreider pakket voorzien worden dat tegemoet komt aan een specifieke belangstelling van leerlingen voor de natuurwetenschappen. Dit pakket onderscheidt zich van de eindtermen van de basisvorming door een grotere diepgang, door het aanbieden van een groter aantal contexten en van meer zelfstandige opdrachten. Voor de tweede graad ASO wordt voor biologie, chemie en fysica afzonderlijk in een eindtermenpakket voorzien, dat aansluiting verzekert met alle studierichtingen van de derde graad. Deze pakketten zijn funderend in de zin dat ze voldoende basis bieden om in de derde graad verder te kunnen worden uitgebouwd. Daarom is het van belang dat voldoende aandacht wordt besteed aan de conceptuele structuren van biologie, chemie en fysica. Om deze reden en om geen te grote breuk te creëren met de huidige onderwijstraditie voor wetenschappen in Vlaanderen, worden voor ASO richtingen de eindtermen per discipline uitgeschreven. In overeenstemming met het algemene profiel van het ASO worden de eindtermen voor de drie vakken bovendien geformuleerd op een formeel-operationeel beheersingsniveau, ze zijn eerder gericht op het verklaren dan op beschrijven. De leerinhouden worden ook kwantitatief benaderd en doen een beroep op formele modellen op microschaal. Het onderzoekend leren, dat voor deze leerlingen prominent aanwezig moet zijn, is op dit beheersingsniveau en op deze benadering van de leerinhouden afgestemd. De afstand tussen 'leer-' en 'toepassingscontext' wordt geleidelijk uitgebreid In de tweede graad zijn in alle onderwijsnetten 3 lestijden per week voorzien voor het vak natuurwetenschappen in de basisvorming. In de praktijk komt dit er doorgaans op neer dat biologie, chemie en fysica afzonderlijk aangeboden worden waarbij er telkens één lestijd voorzien wordt per vak. Voor de pool wetenschappen voorzien alle onderwijsnetten drie lestijden. Dit betekent dat leerlingen die kiezen voor de pool wetenschappen in de tweede graad, in totaal 6 lestijden (natuur)wetenschappen aangeboden krijgen. In de derde graad wordt een fundamenteel onderscheid gemaakt tussen wetenschappen voor de basisvorming en wetenschappen voor studierichtingen die, overeenkomstig hun profiel, een beroep moeten kunnen doen op een uitgebreider pakket wetenschappelijke kennis en vaardigheden. De eindtermen voor de basisvorming leggen de nadruk op persoonsgerichte ontwikkeling, op maatschappelijke participatie en op standpuntbepaling ten aanzien van wetenschappen, kortom wetenschappelijke geletterdheid (zie ook 4.4). Symposium
27 november 2013
Pagina 8
Het beheersingsniveau is minder gericht op het formeel-operationeel kunnen omgaan met de leerinhouden in een wetenschappelijke context dan op het kunnen transfereren ervan naar maatschappelijke situaties. De leerinhouden worden eerder thematischbeschrijvend dan verklarend-systematisch uitgebouwd. Ze worden eerder kwalitatief dan kwantitatief benaderd. In de basisvorming van de derde graad zijn doorgaans 2 lestijden voorzien voor het vak natuurwetenschappen (biologie, chemie, fysica). Leerlingen die geen pool wetenschappen volgen krijgen natuurwetenschappen als afzonderlijk vak. Voor de specifieke eindtermen van de pool wetenschappen worden 4 lestijden voorzien. Leerlingen in deze polen krijgen dus 6 lestijden (natuur)wetenschappen. Scholen hebben bovendien de mogelijkheid om uit het complementaire gedeelte lestijden te halen die besteed kunnen worden aan (natuur)wetenschappen.
Symposium
27 november 2013
Pagina 9
4. De visie uitgediept Stelling 1: Het vak natuurwetenschappen geeft leerlingen een fundamenteel en duurzaam inzicht:
in de structuren en processen die de mens, de natuur en de techniek beschrijven; en
in de manier waarop wetenschappers deze kennis opbouwen.
Wat verstaan wij onder de brede waaier van natuurwetenschappen? Men deelt de natuurwetenschappen in onder de tak van de empirische wetenschappen. Hierbij wordt gebruik gemaakt van een proefondervindelijke methode om de samenhang van de materiële omgeving te begrijpen. Traditioneel onderscheidt men de disciplines fysica, chemie, aardwetenschappen & astronomie binnen de studie van de levenloze materie, biologie binnen de studie van de levende organismen (Van Houte, et al., 2013). Wij zien het vak natuurwetenschappen binnen het secundair onderwijs als het kanaal om leerlingen een fundamenteel en duurzaam inzicht te geven in de structuren en processen die de mens, de natuur en de techniek beschrijven. Dit vrij recente vak bevat de ingrediënten van de vakken fysica, chemie en biologie2. De leerinhouden binnen natuurwetenschappen worden geselecteerd zodanig dat ze de grondbeginselen van de natuurlijke wereld, fundamentele wetenschappelijke begrippen, beginselen en methoden omvatten. Daarnaast wordt ook ingegaan op de manier waarop wetenschappers kennis opbouwen. Dit gaat meer over de epistemologische kennis van het vak (bijvoorbeeld inzicht in wetenschap als een menselijke activiteit).
Stelling 2: Natuurwetenschappen behoren voor iedereen tot de basisvorming, het streefdoel is wetenschappelijke geletterdheid Wetenschappelijke geletterdheid wordt in PISA ("Pisa in een notendop," 2012) gedefinieerd als ‘de vaardigheid van iemand om:
wetenschappelijke kennis te gebruiken om vragen te identificeren, nieuwe kennis te verwerven, wetenschappelijke fenomenen te verklaren en wetenschappelijke bewijzen te gebruiken om conclusies te trekken in verband met wetenschappelijke onderwerpen; de specifieke kenmerken van wetenschap als een vorm van menselijke kennis en onderzoek te begrijpen; in te zien hoe wetenschap en technologie ons materiaal, intellectueel en cultureel milieu beïnvloeden; en zich als denkende burger verbonden te voelen met wetenschappelijke onderwerpen en de begrippen van de wetenschap.’
Kennis staat dus in nauwe relatie met vaardigheden. Zo kunnen leerlingen onderzoeksvaardigheden hanteren om kennis te verwerven of uit te breiden, of bestaande kennis in vraag te stellen, … Uiteindelijk leidt dit tot het meest fundamentele: 2
De aardwetenschappen en de astronomie zitten binnen het secundair onderwijs niet vervat in het vak natuurwetenschappen. Dit is historisch zo gegroeid. Symposium
27 november 2013
Pagina 10
een kritische en nieuwsgierige attitude; een onderzoekende houding in relatie tot de omringende wereld (mens, natuur en maatschappij). Belangrijke aandachtspunten die men hierbij in acht moet nemen (Rocard et al., 2007; Van den Berghe & De Martelaere, 2012; Van Houte, et al., 2013):
aanbieden van aantrekkelijk wetenschappelijk onderwijs, relevante leerinhouden, een sterke focus op conceptueel inzicht.
Tenslotte moeten uiteraard mogelijkheden voorzien worden voor uitbreiding en verdieping daar waar nodig. Uitgangspunt blijft hier dat deze uitbreidingen vertrekken vanuit de basisvorming (Osborne & Dillon, 2008). Het vak natuurwetenschappen moet eerst en vooral alle jongeren basisinzicht geven en hen een gepaste attitude tegenover natuurwetenschappen aanleren. De geïnteresseerden kunnen zich grondiger oriënteren door een set van aangeboden uitbreidingen. Op deze manier kunnen deze jongeren een degelijke voorbereiding krijgen voor de wetenschappelijke vakken in de derde graad en voor hogere wetenschappelijke studies (deze uitbreiding wordt verder geconcretiseerd binnen stellingen 4 & 5).
Stelling 3: De inhoudelijke opbouw van de vakken biologie, fysica en chemie wordt verlaten en wordt in het vak natuurwetenschappen vervangen door wetenschappelijke basisideeën (big ideas) en onderzoeksvaardigheden in relevante contexten. De inhoudelijke opbouw van het vak natuurwetenschappen vertrekt meestal vanuit de inhoudelijke opbouw van de afzonderlijke vakken biologie, chemie en fysica. Gelet op de eigenheid van de verschillende vakken is dit te begrijpen, maar binnen het streefdoel van wetenschappelijke geletterdheid kan men de effectiviteit van deze aanpak in vraag stellen. Het gaat hierbij niet enkel over de opdeling van natuurwetenschappen in verschillende vakken, maar ook over de aparte onderdelen binnen één vak (bijvoorbeeld binnen fysica heeft men een opbouw in onderdelen: materie, optica, fluïda, …) en het idee dat al deze onderdelen noodzakelijk zijn om het vak te beheersen. Wat onthoudt een doorsnee leerling van al deze aparte stukjes? Vaak kunnen ze geen linken leggen tussen deze aparte stukjes en vergeten ze snel de feitelijke kennis die hierbij wordt aangereikt. Doordat de kennisoverdracht van al deze onderdelen centraal staat, komt inzicht op de tweede plaats (Driver, Squires, Rusworth, & Wood-Robinson, 2000). Wij pleiten dan ook voor een herziening van het curriculum waarbij de opbouw niet meer vertrekt vanuit afzonderlijke vakken (of een aaneenschakeling van), maar vanuit algemene wetenschappelijke basisideeën (‘big ideas’). Deze herziening moet zodanig uitgedacht zijn dat leerlingen zich kunnen verdiepen in deze overkoepelende ideeën. Leerinhouden moeten dus herbekeken/geschrapt/aangepast worden in functie van deze ‘big ideas’. Verschillende internationale groepen hebben de piste van de ‘big ideas’ verkend (Bell et al., 2010; Schmidt et al., 2011). Als concreet voorbeeld stellen we in Figuur 2 een invulling voor die is opgebouwd uit 8 kernideeën van de natuurwetenschappen en 1 over
Symposium
27 november 2013
Pagina 11
de natuurwetenschappen (zie ook www.8plus1science.org)3. Het voorbeeld richt zich op het niveau op het eind van het basisonderwijs. De 8 basisideeën zijn in de eerste kolom weergegeven. In de tweede kolom wordt aangegeven wat op dit niveau precies verwacht wordt voor elk idee. Gelijkaardige voorbeelden zijn opgemaakt voor 2de en 3de graad secundair onderwijs (zie ook www.8plus1science.org). Dit voorbeeld geeft een idee van hoe men leerinhouden op een samenhangende en vakoverschrijdende manier kan ordenen. Waaruit bestaat alles? • Grote dingen zijn gemaakt van kleinere dingen
atomen
• Er zijn een groot aantal verschillende types planten en dieren
cellen
• Straling is overal aanwezig. Licht is een vorm van straling.
straling
Hoe interageren en veranderen systemen? verandering van systemen
• Een systeem is een groter geheel dat gemaakt is uit kleinere delen die veranderen doorheen de tijd
krachten
• Veranderingen in de beweging van lichamen worden veroorzaakt door krachten.
energie
• Alles dat gebeurt impliceert één of andere vorm van energie-omzetting.
behoud van massa en energie
• Materie verandert soms in hoe het eruit ziet, of hoe het aanvoelt, maar het lijkt eeuwig te blijven bestaan.
variatie
• Nakomelingen lijken sterk op elkaar, maar zijn niet identiek aan hun ouders Ideeën over wetenschap
onderzoeksvaardigheden
• Hoe weet ik wat ik weet? • Hoe weet ik wat ik moet weten?
Figuur 2: Voorbeeld van een opdeling van het curriculum van het basisonderwijs in 8 basisideeën. De opbouw van het vak natuurwetenschappen moet vertrekken vanuit interessante en boeiende leerervaringen voor de leerlingen. De verworven inzichten worden steeds in dit brede referentiekader van 8 kernideeën geplaatst waarbij men ook ruimte voorziet om in te gaan op de onderzoeksvaardigheden die aan deze inzichten ten grondslag liggen. Door te kiezen voor ‘big ideas’ opteren we voor een minder strikt leerplan waarbij de leerkracht een ruimere keuze heeft uit mogelijke contexten (‘student centered’) die relevant zijn voor zijn of haar leerlingen (‘Let the real world in’). Wetenschap komt zo dichter bij de jongeren en de maatschappij. De opbouw via ‘big ideas’ betekent niet dat het vak natuurwetenschappen volledig geïntegreerd moet gegeven worden en dat er geen onderscheid meer mag gemaakt worden tussen de verschillende disciplines. We staan eerder een interdisciplinair model voor waarbij voor elke context de meest geschikte disciplines worden uitgekozen om de problemen uit deze context te benaderen. Het is zeker niet nodig om steeds de drie 3
Niet alle aanpakken vertrekken van 9 basisideeën, in Bell, D., Devés, R., Dyasi, H., de la Garza, G. F., Léna, P., Millar, R., et al. (2010). Principles and big ideas in science education. : The Association for Science Education. vertrekt men uit 15 basisideeën. Symposium
27 november 2013
Pagina 12
verschillende vakken te betrekken, dit gebeurt enkel als dit relevant zou zijn binnen de context. We streven per graad een volledige dekking van de basisideeën na, wat niet noodzakelijk overeenkomt met een (in omvang) gelijke verdeling tussen fysica, biologie en chemie. Leerkrachten met verschillende specialisaties werken best samen met elkaar (binnen een school of over de scholen heen).
Stelling 4: Alle leerlingen krijgen het vak natuurwetenschappen zowel in de eerste graad (natuurwetenschappen A) als in de tweede graad (natuurwetenschappen B). Voor de eerste graad van het secundair onderwijs verandert er met deze stelling niets fundamenteel: ook in het huidige curriculum vertrekt men van een basisvorming in de eerste graad via het vak natuurwetenschappen. We kiezen wel voor een degelijke basisvorming (4 uur/week) waarbij er gedurende 2 uur/week ruimte is voor wetenschapsateliers die aansluiten bij de lessen Technologische Opvoeding. Voor de tweede graad is de situatie anders. In de huidige situatie wordt in het ASO en in sommige TSO richtingen in de tweede graad natuurwetenschappen opgesplitst in verschillende vakken. Deze opsplitsing heeft tot gevolg dat een aanzienlijk percentage van de leerlingen fysica, biologie en chemie hebben als een éénuursvak. Een éénuursvak biedt echter weinig ruimte om leerlingen zelf te laten onderzoeken en ontdekken. Daarbij komt dat de inhoudelijke opbouw van deze éénuursvakken grotendeels parallel verloopt met die van de tweeuursvakken waardoor men in de éénuursvakken geen ruimte krijgt om in te gaan op allerlei tot de verbeelding sprekende en verhelderende verdiepingen en toepassingen. De motivering voor deze aanpak is iedereen de mogelijkheid geven zich nog te heroriënteren in de derde graad naar een meer wetenschappelijke richting toe. In onze nieuwe visie willen we dit conflict wegwerken. We kiezen er voor om de structuur van éénuursvakken te verlaten en deze te vervangen door een basispakket natuurwetenschappen (4 uur per week). Dit vak wordt net als in de eerste graad gestructureerd volgens de ‘big ideas’ en het aanleren van onderzoeksvaardigheden. Dit basispakket natuurwetenschappen wordt zodanig ingevuld dat, na succesvol volgen in de tweede graad, de leerlingen voldoende vaardigheden en kennis bezitten om in de derde graad een wetenschappelijke richting te volgen. Leerlingen met een affiniteit voor wetenschappen laten we echter niet in de kou staan. In de tweede graad kunnen de op wetenschappen georiënteerde richtingen het vak natuurwetenschappen B voorzien van uitbreidingsmodules (2 uur per week extra). Deze worden thematisch ingevuld (vb. nieuwe materialen, natuurrampen, kanker, infraroodcamera, … ) en geven de mogelijkheid om zich verder te verdiepen in wetenschappelijke concepten en de onderzoeksvaardigheden aan te scherpen.
Symposium
27 november 2013
Pagina 13
Stelling 5: In de derde graad krijgen de niet op wetenschappen georiënteerde richtingen het vak natuurwetenschappen C. De op wetenschappen georiënteerde richtingen krijgen een doorgedreven specialisatie via de vakken fysica, biologie en chemie. In de derde graad moeten keuzes gemaakt worden die een sterke invloed hebben op de verdere studiekeuze in het hoger onderwijs. De op wetenschappen georiënteerde richtingen bereiden voor op hoger onderwijs in de wetenschappen. De leerlingen krijgen fysica, biologie en chemie als afzonderlijke vakken en dit voor minstens 8 uur in de week (vb. 2 uur/week voor elk vak en 2 uur/week vakoverschrijdend project). Door deze opsplitsing krijgen de leerlingen inzicht in de eigenheid van de verschillende vakken (vb. het gebruik van wiskunde in fysica en chemie, een meer beschrijvende en fenomenologische aanpak in de biologie, …). Het uitgebreid urenpakket laat ook toe om de klassieke opbouw van de vakken te doorgronden. De groep van leerlingen die niet expliciet voor wetenschappen kiest (en dit is het merendeel van de leerlingen in het secundair onderwijs), blijft natuurwetenschappen hebben (natuurwetenschappen C). Het accent van dit vak ligt nu echter niet meer op nieuwe inhouden. Centraal staat het toepassen van kennis en vaardigheden, verworven in de 2e graad, binnen relevante maatschappelijke contexten en in het dagelijkse leven. De derde graad heeft een sleutelfunctie in het verwerven van wetenschappelijke geletterdheid en kritisch burgerschap. We geven hier enkele voorbeelden van relevante contexten: ingaan op technieken en ethische dillema’s bij medische behandelingen, kritisch benaderen van berichtgeving over wetenschappen in media, maatschappelijk debat rond technologische ontwikkelingen (vb. fraccen, ontginnen van olie in het noordpoolgebied, …), het onderzoeken van het begrip duurzaamheid, …
Stelling 6: Natuurwetenschappen staat niet alleen. Het wisselt uit met andere vakken. Het vak natuurwetenschappen zit ingebed in andere vakken en vice versa. De taalvakken, wiskunde en informatica voorzien de leerlingen van de nodige basisinstrumenten om wetenschap te bedrijven. Afstemming met deze vakken is daarom uiteraard belangrijk. Inzicht in het belang van wetenschappen bij de evolutie van de samenleving naar wat ze vandaag is, maakt uitwisseling mogelijk met vakken zoals geschiedenis en techniek. Het vak aardrijkskunde neemt een bijzondere plaats in omdat het verschillende modules fysische aardrijkskunde bevat die nauw aansluiten bij inhouden van het vak natuurwetenschappen (herinner dat men traditioneel ook aardwetenschappen en astronomie tot de natuurwetenschappen rekent, zie stelling 1)
Symposium
27 november 2013
Pagina 14
Stelling 7: Voor de praktische organisatie van de lerarenopleidingen onderscheiden we drie deelvakken:
natuurwetenschappen A in het basisonderwijs (derde graad) en in de eerste graad secundair onderwijs: basisvorming
natuurwetenschappen B in de tweede graad: basisvorming én verdieping
natuurwetenschappen C in de derde graad: gericht naar nietwetenschappelijke richtingen
De inhouden van de drie vakken zijn reeds voorgesteld in stellingen 4 en 5. De opsplitsing van natuurwetenschappen in drie deelvakken met een verschillende naam (natuurwetenschappen A, B en C, zie figuur 1) is vooral van belang naar de opleiding van de leerkrachten toe. Voor de leerlingen is deze opsplitsing minder relevant. Zij moeten de drie deelvakken (als ze deze alle drie doormaken) ervaren als één samenhangend geheel. Belangrijke toevoeging is dat leerkrachten die het vak natuurwetenschappen A beheersen eveneens toegang kan krijgen tot de derde graad van het basisonderwijs. Daar kunnen deze leerkrachten als vakspecialist de onderwijzers bijstaan om het onderdeel natuurwetenschappen in het vak wereldoriëntatie te versterken. Het is immers een gegeven dat onderwijzers zich niet voldoende voorbereid voelen om dit onderdeel van de natuurwetenschappen te geven ("Peiling wereldoriëntatie (tijd, ruimte, maatschappij en brongebruik) in het basisonderwijs," 2011).
Stelling 8: De afzonderlijke vakken fysica, biologie , chemie in de geïntegreerde lerarenopleiding (GLO) worden vervangen door twee gescheiden onderwijsvakken: natuurwetenschappen A en B. Het vervangen van de vakken fysica, biologie en chemie door twee geïntegreerde vakken natuurwetenschappen in eerste (natuurwetenschappen A) en tweede graad (natuurwetenschappen B + uitbreiding) heeft tot gevolg dat binnen de GLO’s een lerarenopleiding binnen één specifieke discipline zinloos wordt. Leerkrachten die leren lesgeven in slechts één discipline zullen onvoldoende voorbereid zijn voor het uitgebreide vak natuurwetenschappen zoals wij dit voor ogen hebben. Een grondige herdenking van de opleiding tot leerkracht wetenschappen lijkt ons dan ook meer dan opportuun. Binnen de nieuwe visie krijgen de leerlingen in een eerste graad 4 uur/week natuurwetenschappen en in een tweede graad 4 uur/week natuurwetenschappen (+ 2 uur/week uitbreiding). De vereisten voor de leerkracht die dit moet onderwijzen zijn niet gering:
Hij of zij moet beschikken over een voldoende achtergrond (kennis en inzicht) in de drie wetenschapsdomeinen. Deze is onontbeerlijk om natuurwetenschappelijke concepten met alle nuances correct en helder naar leerlingen toe te kunnen overbrengen. Bovendien wordt het zonder een grondige achtergrond en inzicht in deze domeinen zeer moeilijk om verbanden te leggen met en leerkansen te ontdekken in contexten die verband houden met de actualiteit of die uit de leefwereld van leerlingen komen. Behalve met de inhouden moet de leerkracht ook vertrouwd zijn met experimentele vaardigheden, methodieken en instrumentatie van de verschillende domeinen.
Symposium
27 november 2013
Pagina 15
De leerkracht moet voldoende inzicht hebben in de didactiek van de verschillende wetenschapsdomeinen. Hij/zij moet vertrouwd zijn met de leerlingendenkbeelden, specifieke werkvormen en opbouw binnen de drie domeinen.
In de huidige geïntegreerde lerarenopleidingen bekwamen toekomstige leerkrachten zich in twee onderwijsvakken, waarbij fysica, biologie en chemie aparte onderwijsvakken zijn naast alle andere. De keuze van de vakken is volkomen vrij (zolang die past binnen de organisatie van de instelling) en een combinatie van bv. taalvakken of geschiedenis en een wetenschapsvak zijn perfect mogelijk. Dit zorgt ervoor dat binnen de huidige organisatie van de GLO’s, het schier onmogelijk is om studenten adequaat voor te bereiden op het lesgeven in de natuurwetenschappen (A én B) zoals wij dit voor ogen hebben. De onvoldoende beheersing van één of twee domeinen, hypothekeert een efficiënt en effectief leerproces. Het lijkt ons echter onmogelijk om binnen de GLO, deze drie domeinen te integreren in één onderwijsvak dat voorbereidt op natuurwetenschappen A én B, zonder aanzienlijk kwaliteitsverlies. Gezien de centrale rol van de leerkracht in het leer- en motivatieproces, en gezien het toenemend belang van STEM-onderwijs, zou dit een ongelukkige keuze zijn. Vandaar dat wij ervoor pleiten om binnen de GLO het vak natuurwetenschappen op te splitsen in twee afzonderlijke onderwijsvakken, met name
natuurwetenschappen A, gericht op de derde graad lager onderwijs en eerste graad secundair onderwijs natuurwetenschappen B, gericht op de tweede graad secundair onderwijs
Natuurwetenschappen A focust op het aanleren van een sterk conceptuele en onderzoekende vorming voor leerlingen met leeftijden tussen 10 en 13 jaar. De doelen zijn: -
hen te laten kennismaken met de ‘big ideas’ en het systematisch stimuleren van de inherente nieuwsgierigheid en onderzoekende geest van jongeren in die leeftijdsklasse.
In het onderwijsvak natuurwetenschappen B richt men zich op een doelgroep van 14 tot 16 jaar. We behandelen de ‘big ideas’ nu op een hoger niveau, waarbij we de leerlingen voorzien van de relevante wetenschappelijke concepten. Via brede en contextrijke onderzoeksactiviteiten versterken we eveneens de onderzoeksvaardigheden die reeds werden aangeleerd in de eerste graad. Omdat in natuurwetenschappen B binnen de vrij korte tijdspanne van drie jaar (modeltraject van deze opleiding) en binnen de beperkte ruimte van één onderwijsvak een groot spectrum van kennis en vaardigheden worden aangebracht, moeten studenten die dit vak opnemen reeds over een solide basis wetenschap en wiskunde beschikken. Een niet bindende oriëntatieproef bij aanvang van dit onderwijsvak lijkt ons dan ook opportuun.
Symposium
27 november 2013
Pagina 16
Stelling 9: De specifieke lerarenopleidingen voorzien een aparte leermodule voor natuurwetenschappen (B en C). In het huidig curriculum van de specifieke lerarenopleiding (bèta wetenschappen) georganiseerd aan de universiteiten wordt in de specifieke vakdidactieken hoofdzakelijk aandacht besteed aan de didactiek van het vak gelinkt aan het masterdiploma. Zo zal een master in de fysica onderwezen worden in de vakdidactiek fysica. Daarnaast kan, meestal als keuzemogelijkheid, de vakdidactiek van een ander bèta-wetenschapsvak gevolgd worden. Sommige universiteiten bieden naast de specifieke vakdidactieken een opleidingsonderdeel aan dat zich niet richt tot één specifiek wetenschapsdomein: didactiek (natuur)wetenschappen. Hierin worden o.a. de opbouw en onderlinge samenhang van de deelgebieden uit het wetenschapsonderwijs gesitueerd. Wil men aspirant-leerkrachten opleiden tot het geven van de vakken natuurwetenschappen B en C, dan moet hiervoor een specifieke didactiek worden aangeleerd gericht op lesgeven in de drie vakken. Dit kan gebeuren in een apart opleidingsonderdeel zoals ‘didactiek (natuur)wetenschappen.’ Bij voorkeur volgen aspirant-leerkrachten van verschillende vakgebieden deze module samen omdat op deze manier de samenwerking en de integratie tussen de verschillende wetenschapsdomeinen bevorderd wordt. De aspirant-leerkrachten moeten in dit opleidingsonderdeel worden gestimuleerd om (in omvang beperkte) projecten en opdrachten uit te voeren die niet tot zijn/haar vakgebied behoren. Samenwerking/interactie met aspirant-leerkrachten van andere vakgebieden is hierbij wenselijk. We gaan ervan uit dat de SLO-studenten die ofwel reeds een masterdiploma bezitten ofwel bezig zijn aan hun masteropleiding (ingeval bv. een minor onderwijs gevolgd wordt), door hun reeds afgelegd studietraject voldoende competenties verworven hebben om zich de concepten en leerinhouden van vakgebieden die niet tot de eigen discipline behoren zelfstandig eigen te maken. Meer nog dan het inhoudelijke aspect zal binnen het opleidingsonderdeel ‘didactiek (natuur)wetenschappen’ aandacht moeten besteed worden aan de specifieke didactiek voor het vak natuurwetenschappen.
Stelling 10: In de derde graad geven enkel vakspecialisten de vakken fysica, chemie en biologie. Wanneer in het secundair onderwijs tot en met de tweede graad alle leerlingen de vakken natuurwetenschappen (A en B) krijgen als basisvorming, is het gevolg dat binnen deze vakken niet even diep kan worden ingegaan op elk wetenschapsdomein. De klemtoon ligt niet op vakinhoudelijke kennis, maar op het aanleren van de ‘big ideas’ en onderzoeksvaardigheden. Voor de wetenschappelijke richtingen wordt hier gedeeltelijk gecompenseerd door in de tweede graad een uitbreidingsvak te voorzien, maar ook hier gaat het eerder om het inoefenen en versterken van de reeds aangeleerde competenties, eerder dan het uitbreiden van vakkennis. In de derde graad zetten we wel in op een specialisatie binnen de wetenschappen voor leerlingen die wetenschappelijk georiënteerd zijn en krijgen de leerlingen de drie disciplines (chemie, biologie en fysica) als aparte modules. Dit betekent dat de lessen hier op een hoog niveau doorgaan. Wil men de kwaliteit van deze wetenschapsvakken garanderen, dan is het aanbevolen dat vakspecialisten, zoals masters in de chemie, biologie …, instaan voor dit wetenschapsonderwijs, elk in hun eigen discipline. Deze vakspecifiek opgeleide leerkrachten zullen door hun grondige vakkennis de leerlingen niet alleen op een optimale wijze kunnen voorbereiden op hogere wetenschappelijke studies, maar hen ook o.a. ook vakspecifieke onderzoekscompetenties kunnen aanleren. Symposium
27 november 2013
Pagina 17
5. Onze visie in het onderwijslandschap van morgen De hervorming van het secundair onderwijs Deze visie werd ontwikkeld in een periode waarin de hervorming van het secundair onderwijs volop in de belangstelling stond. Vandaar dat het ons interessant lijkt om deze visie kort af te toetsen aan de situatie van morgen (of overmorgen). Op 4 juni 2013 werd door de Vlaamse regering het masterplan goedgekeurd dat het Vlaamse secundair onderwijs moet hervormen (Vlaamse-Overheid, 2013). Hoofddoel is kinderen beter in staat te stellen te kiezen in functie van hun interesses en talenten. Enkele krachtlijnen van het masterplan zijn ("Hervorming secundair onderwijs," 2013): -
Een sterker basisonderwijs voor een betere overgang van basis naar secundair onderwijs Een brede eerste graad Een nieuwe indeling van de studierichtingen
Als we onze visie toetsen aan het masterplan, dan merken we dat deze op sommige punten raakvlakken heeft met de voorgestelde krachtlijnen: Binnen het akkoord stelt men, voor het basisonderwijs, een sterker curriculum voor met hierin bijzondere aandacht voor Nederlands, techniek en wetenschappen. De versterking zou onder andere gebeuren via het inzetten van vakleraren voor o.a. wetenschappen. In onze visie houden we hier rekening mee, door in de nieuwe organisatie van de GLO een het vak natuurwetenschappen A voor te stellen, waarin de studenten specifiek voorbereid worden op lesgeven in derde graad lager onderwijs én eerste graad secundair onderwijs. In natuurwetenschappen A kan een didactiek worden aangeleerd, specifiek gericht op het aanleren van de big ideas in wetenschappen voor deze leeftijdsgroep. Volgens het masterplan “hervorming secundair onderwijs” krijgen de leerlingen in de brede eerste graad een basispakket met vakken uit de vijf domeinen die vanaf de tweede graad worden georganiseerd4. Daarbovenop kan de school differentiëren en is o.a. wetenschappen mogelijk als extra stof in het eerste jaar. In onze visie krijgen de leerlingen in de eerste graad een brede basisvorming wetenschappen (4 uur per week) waarin leerlingen ruim de tijd krijgen om te ontdekken of wetenschappen hen liggen of niet. Door een deel van de voorziene ruimte in te vullen met vakoverschrijdende wetenschapsateliers, waarin verworven competenties kunnen toegepast worden in verschillende contexten (bijv. techniek) kunnen leerlingen zelf ervaren of wetenschappen hen ligt en of ze wetenschappen liever theoretisch of toegepast benaderen (technisch of abstract) wat de drempel om een technische richting te kiezen kan verlagen. In de tweede graad kunnen leerlingen een keuze maken uit richtingen in vijf domeinen: te weten Wetenschap en Techniek, Taal en Cultuur, Welzijn en Maatschappij, Kunst en Creatie, en Economie en Organisatie. Elke studierichting is gericht op aansluiting op het ofwel hoger onderwijs (doorstroomrichtingen), de arbeidsmarkt (arbeidsmarktgerichte richtingen) of beide (dubbeldoel richtingen of gecombineerde richtingen). De studierichtingen in de derde graad zijn gespecialiseerd. In onze visie gaan we voor een goede basisvorming natuurwetenschappen die leidt tot wetenschappelijke geletterdheid voor iedereen. We menen echter ook dat leerlingen die sterk geïnteresseerd zijn in wetenschappen, de mogelijkheid moeten krijgen om zich hier 4
De domeinen zijn: wetenschap en techniek, taal en cultuur, welzijn en maatschappij, kunst en creatie en economie en organisatie. Symposium
27 november 2013
Pagina 18
vanaf de tweede graad in te verdiepen met een uitgesproken specialisatie in de derde graad
Symposium
27 november 2013
Pagina 19
6. Referenties Bell, D., Devés, R., Dyasi, H., de la Garza, G. F., Léna, P., Millar, R., et al. (2010). Principles and big ideas in science education. : The Association for Science Education. Driver, R., Squires, A., Rusworth, P., & Wood-Robinson, V. (2000). Making sense of secondary science: research into children’s ideas. New York: Routledge. Dunon , R., Sleurs, W., & Noordink, H. (2003). VERGELIJKENDE ANALYSE VAN DE NEDERLANDSE PROFIELEN TWEEDE FASE VWO/HAVO MET DE VLAAMSE POLEN EN SPECIFIEKE EINDTERMEN ASO’ Hervorming secundair onderwijs. (2013). from http://www.hervormingsecundair.be/ The Key Competences for Lifelong Learning – A European Framework. (2006). Osborne, J., & Dillon, J. (2008). Science Education in Europe: Critical Reflections. A Report to the Nuffield Foundation. Peiling wereldoriëntatie (tijd, ruimte, maatschappij en brongebruik) in het basisonderwijs. (2011). from http://www.ond.vlaanderen.be/curriculum/peilingen/basisonderwijs/peilingen/peil _WO_web.pdf Pisa in een notendop. (2012). from http://www.pisa.ugent.be/nl/over-pisa Rocard, M., Csermely, P., Jorde, D., Lenzen, D., Walberg-Henriksson, H., & Hemmo, V. (2007). Science education now: a renewed pedagogy for the future of Europe: EUROPEAN COMMISSION. Schmidt, W., Leroi, G., Billinge, S., Lederman, L., Champagne, A., Hake, R., et al. (2011) Towards Coherence in Science Instruction: A Framework for Science Literacy. Research Report, Vol. 8, : Michigan State University. Van den Berghe, W., & De Martelaere, D. (2012). Keizen voor STEM, De keuze van jongeren voor technische en wetenschappelijke studies Vlaamse Raad voor Wetenschap en Innovatie. Van Houte, H., Merckx, B., De Lange, J., & De Bruyker, M. (2013). Zin in wetenschappen, wiskunde en techniek. Leerlingen motiveren voor STEM: Acco. Vlaamse-Overheid. (2013). Masterplan Hervorming Secundair Onderwijs. from http://www.vlaamsparlement.be/vp/pdf/20122013/masterplan_hervorming_so.pd
Symposium
27 november 2013
Pagina 20
Appendix A.1 Basisonderwijs, eindtermen leergebied Wereldoriëntatie Natuur Algemene vaardigheden De leerlingen 1.1 kunnen gericht waarnemen met alle zintuigen en kunnen waarnemingen op een systematische wijze noteren; 1.2 kunnen, onder begeleiding, minstens één natuurlijk verschijnsel dat ze waarnemen via een eenvoudig onderzoek toetsen aan een hypothese. Levende en niet-levende natuur De leerlingen 1.3 kunnen in een beperkte verzameling van organismen en gangbare materialen gelijkenissen en verschillen ontdekken en op basis van minstens één criterium een eigen ordening aanbrengen en verantwoorden; 1.4 kennen in hun omgeving twee verschillende biotopen en kunnen er enkele veel voorkomende organismen in herkennen en benoemen; 1.5 kunnen bij organismen kenmerken aangeven die illustreren dat ze aangepast zijn aan hun omgeving; 1.6 kunnen illustreren dat de mens de aanwezigheid van organismen beïnvloedt; 1.7 kunnen de wet van eten en gegeten worden illustreren aan de hand van minstens twee met elkaar verbonden voedselketens; 1.8 kunnen de functie van belangrijke organen die betrokken zijn bij ademhaling, spijsvertering en bloedsomloop in het menselijk lichaam verwoorden op een eenvoudige wijze; 1.9 kunnen de functie van de zintuigen, het skelet en de spieren op een eenvoudige wijze verwoorden; 1.10 kunnen lichamelijke veranderingen die ze bij zichzelf en leeftijdsgenoten waarnemen, herkennen als normale aspecten in hun ontwikkeling; 1.11 kunnen de weerselementen op een bepaald moment en over een beperkte periode, meten, vergelijken en die weersituatie beschrijven; 1.12 kunnen het verband illustreren tussen de leefgewoonten van mensen en het klimaat waarin ze leven; 1.13 kunnen tonen hoe de aarde om de eigen as draait, welk gevolg dit heeft voor het dag- en nachtritme in de eigen omgeving en hoe de aarde, de zon en de maan ten opzichte van elkaar bewegen; 1.14 kunnen van courante materialen uit hun omgeving enkele eigenschappen aantonen; 1.15 kunnen illustreren dat een stof van toestand kan veranderen; 1.16 kunnen met enkele voorbeelden aantonen dat energie nodig is voor het functioneren van levende en niet-levende systemen en kunnen daarvan de energiebronnen benoemen.
Symposium
27 november 2013
Pagina 21
A.2 Vakgebonden eindtermen natuurwetenschappen, A stroom, 1ste graad Systemen 1 illustreren dat er in een organisme een samenhang is tussen verschillende organisatieniveaus (cel, weefsel, orgaan, stelsel, organismen); 2 bij de mens de bouw, de werking en de onderlinge samenhang van het spijsverteringsstelsel, het ademhalingsstelsel, het bloed, de bloedsomloop en het uitscheidingsstelsel beschrijven; 3 bij een bloemplant de functies van de wortel, de stengel, het blad en de bloem aangeven; 4 de cel als bouwsteen van een organisme herkennen en haar structuur op lichtmicroscopisch niveau herkennen; 5 bij de mens de delen van het voortplantingsstelsel benoemen, beschrijven hoe de voortplanting verloopt, manieren aangeven om de voortplanting te regelen en om seksueel overdraagbare aandoeningen te voorkomen; 6 met concrete voorbeelden aangeven dat organismen op verschillende manieren aangepast zijn aan hun omgeving; 7 in een concreet voorbeeld van een biotoop aantonen dat organismen een levensgemeenschap vormen waarin voedselrelaties voorkomen; 8 in concrete voorbeelden aantonen dat de omgeving het voorkomen van levende wezens beïnvloedt en omgekeerd; 9 in een concreet voorbeeld aantonen dat de mens natuur en milieu beïnvloedt en dat hierdoor ecologische evenwichten kunnen gewijzigd worden; Interactie 10 in concrete voorbeelden aantonen dat er verschillende soorten krachten kunnen voorkomen tussen voorwerpen en dat een kracht de vorm of de snelheid van een voorwerp kan veranderen; 11 waarneembare stofomzettingen met concrete voorbeelden uit de niet levende natuur illustreren; 12 het belang van stofwisseling beschrijven voor de instandhouding van het menselijk lichaam; 13 uit waarnemingen afleiden dat in planten stoffen gevormd worden onder invloed van licht en met stoffen uit de bodem en de lucht; 14 waarneembare fysische veranderingen van een stof in verband brengen met temperatuursveranderingen; 15 zichtbare en onzichtbare straling in verband brengen met verschijnselen en toepassingen uit het dagelijks leven; 16 warmtetransport (geleiding, convectie, straling) met concrete voorbeelden illustreren; Materie 17 de massa en het volume van materie bepalen; 18 volgende begrippen aan de hand van het deeltjesmodel hanteren: atoom, molecule, zuivere stof, mengsel, temperatuur, aggregatietoestand en faseovergangen;
Symposium
27 november 2013
Pagina 22
Energie 19 in concrete voorbeelden uit het dagelijks leven aantonen dat energie in verschillende vormen kan voorkomen en kan omgezet worden in een andere energievorm; Wetenschappelijke vaardigheden 20 onder begeleiding, een natuurwetenschappelijk probleem herleiden tot een onderzoeksvraag, en een hypothese of verwachting over deze vraag formuleren; 21 onder begeleiding, bij een onderzoeksvraag gegevens verzamelen en volgens een voorgeschreven werkwijze een experiment, een meting of een terreinwaarneming uitvoeren; 22 onder begeleiding, bij een eenvoudig onderzoek, de essentiële stappen van de natuurwetenschappelijke methode onderscheiden; 23 onder begeleiding, verzamelde en beschikbare data hanteren, om te classificeren of om te determineren of om een besluit te formuleren; 24 onder begeleiding resultaten uit een experiment, een meting of een terreinstudie weergeven. Dit kan gebeuren in woorden, in tabel of grafiek, door aan te duiden op een figuur of door te schetsen. De leerlingen gebruiken daarbij de correcte namen en symbolen; 25 van de grootheden massa, lengte, oppervlakte, volume, temperatuur, tijd, druk, snelheid, kracht en energie de eenheden en hun symbolen in contexten en opdrachten toepassen; Wetenschap en samenleving 26 gehanteerde wetenschappelijke concepten verbinden met dagelijkse waarnemingen, concrete toepassingen of maatschappelijke evoluties; 27 het belang van biodiversiteit, de schaarste aan grondstoffen en aan fossiele energiebronnen verbinden met een duurzame levensstijl. * Met het oog op de controle door de inspectie werden de attitudes met een asterisk (*) aangeduid.
A.3 Vakgebonden ontwikkelingsdoelen natuurwetenschappen B-stroom 1ste graad Algemeen De leerlingen kunnen 1
gericht waarnemen met al hun zintuigen en de waarnemingen weergeven;
2 in betekenisvolle situaties, metingen uitvoeren en daarvoor geschikte instrumenten kiezen; 3 onder begeleiding een natuurlijk en waarneembaar verschijnsel via een eenvoudig onderzoekje toetsen aan een veronderstelling; 4 eenvoudige tabellen, grafieken en diagrammen in verband met natuurwetenschappelijke verschijnselen gebruiken. Symposium
27 november 2013
Pagina 23
Levende natuur De leerlingen kunnen 5 in een beperkte verzameling van organismen gelijkenissen en verschillen ontdekken en weergeven; 6 bij goed gekozen voorbeelden van organismen ontdekken en weergeven hoe deze aangepast zijn aan hun omgeving; 7 de wet van eten en gegeten worden illustreren aan de hand van minstens drie met elkaar verbonden voedselketens; 8 in concrete voorbeelden aantonen hoe de mens natuur en milieu beïnvloedt; 9 belangrijke organen die betrokken zijn bij ademhaling, spijsvertering, voortplanting, transport en uitscheiding in het menselijk lichaam, lokaliseren; 10 de functie van de belangrijke organen die betrokken zijn bij ademhaling, spijsvertering, voortplanting, transport en uitscheiding in het menselijk lichaam op eenvoudige wijze weergeven; 11 weergeven hoe de voortplanting bij mensen verloopt en middelen aangeven om zwangerschap te voorkomen; 12 middelen aangeven om seksueel overdraagbare aandoeningen te voorkomen. Levende en niet-levende natuur De leerlingen kunnen 13 waarneembare stofomzettingen met concrete voorbeelden uit de levende en nietlevende natuur illustreren; 14 wetenschappelijke kennis verbinden met dagelijkse waarnemingen, concrete toepassingen of maatschappelijke evoluties. Niet-levende natuur De leerlingen kunnen 15 waarneembare fysische verschijnselen, waaronder uitzetting en verandering van aggregatietoestand in verband brengen met temperatuurverandering; 16 energievormen uit het dagelijkse leven verbinden met energiebronnen; 17 energiebesparende maatregelen verbinden met een duurzame levensstijl.
Symposium
27 november 2013
Pagina 24
A.4 Vakgebonden eindtermen natuurwetenschappen ASO 2e graad I. Gemeenschappelijke eindtermen voor wetenschappen Gemeenschappelijke eindtermen gelden voor het geheel van de wetenschappen. 1. Wetenschappelijke vaardigheden Leerlingen: 1) kunnen onder begeleiding de volgende aspecten van de natuurwetenschappelijke methode gebruiken bij het onderzoek van een natuurwetenschappelijk probleem: − een onderzoeksvraag hanteren; − een hypothese of verwachting formuleren; − met een aangereikte methode een experiment, een meting of een terreinwaarneming uitvoeren en daarbij specifiek materiaal correct hanteren; − onderzoeksresultaten weergeven in woorden, in een tabel of een grafiek; − uit data, een tabel of een grafiek relaties en waarden afleiden om een besluit te formuleren; 2) gaan vaardig om met nauwkeurigheid van meetwaarden en gebruiken wetenschappelijke terminologie, symbolen en SI-eenheden correct; 3) kunnen productetiketten interpreteren en veilig en verantwoord omgaan met stoffen. 2. Wetenschap en samenleving Leerlingen kunnen: 4) bij het verduidelijken van en het zoeken naar oplossingen voor duurzaamheidvraagstukken wetenschappelijke principes hanteren die betrekking hebben op grondstoffenverbruik, energieverbruik, biodiversiteit en het leefmilieu; 5) de natuurwetenschappen als onderdeel van de culturele ontwikkeling duiden en de wisselwerking met de maatschappij op ecologisch, ethisch en technisch vlak illustreren. II. Vakgebonden eindtermen biologie Leerlingen kunnen: B - 1. macroscopische en microscopische observaties en metingen uitvoeren in het kader van experimenteel biologisch onderzoek; B - 2. biologische informatie in schema’s en andere ordeningsmiddelen weergeven; B - 3. bij de mens bouw, werking en onderlinge samenhang van het skelet, spierstelsel, hormonaal stelsel, zintuigen en zenuwstelsel beschrijven; B - 4. voorbeelden van zintuiglijke, motorische, neurale of hormonale stoornissen toelichten en illustreren hoe ze eventueel kunnen worden vermeden; B - 5. met voorbeelden verschillen tussen aangeboren en aangeleerd gedrag illustreren; B - 6. op het terrein organismen in hun habitat waarnemen en beschrijven; B - 7. bij waargenomen organismen overeenkomsten en verschillen beschrijven en die organismen in een eenvoudige classificatie plaatsen; B - 8. voorbeelden geven van interacties tussen organismen en hun omgeving en van interacties tussen organismen van dezelfde soort en van organismen van verschillende soorten; B - 9. aan de hand van voorbeelden het begrip ecosysteem omschrijven en verduidelijken; Symposium
27 november 2013
Pagina 25
B - 10. illustreren dat micro-organismen uiteenlopende functies vervullen in de natuur; B - 11. een eenvoudige materiekringloop en energiedoorstroming in een ecosysteem beschrijven; B - 12. aan de hand van voorbeelden het belang van biodiversiteit in ecosystemen aantonen; B - 13. illustreren dat bacteriën en virussen de menselijke gezondheid beïnvloeden. III. Vakgebonden eindtermen chemie Leerlingen kunnen: C - 1. mengsels en zuivere stoffen onderscheiden aan de hand van gegeven of waargenomen fysische eigenschappen; C - 2. mengsels herkennen als homogeen, heterogeen, een oplossing, emulsie of suspensie op basis van aggregatietoestand of informatie over de deeltjesgrootte van de componenten; C - 3. een geschikte methode suggereren om een zuivere stof uit een mengsel te isoleren; C - 4. aan de hand van de chemische formule een representatieve stof benoemen en classificeren als: − anorganische of organische stof; − enkelvoudige of samengestelde stof; * in het geval van enkelvoudige stof als: ° metaal; ° niet-metaal; ° edelgas; * in het geval van anorganische samengestelde stof als: ° oxide; ° hydroxide; ° zuur; ° zout; C - 5. aan de hand van de chemische formule een representatieve stof of stofdeeltje classificeren als: − opgebouwd uit atomen, moleculen, mono- en/of polyatomische ionen; − atoom, molecule of ion; C - 6. aan de hand van waarnemingen een chemische reactie classificeren als: − neerslag-, gasontwikkelings- of neutralisatiereactie; − endo-, exo-energetisch; C - 7. aan de hand van een gegeven reactievergelijking een chemische reactie classificeren als ionen-, protonen- of elektronenuitwisselingsreactie; C - 8. atoom-, molecuul- en roostermodellen interpreteren; C - 9. de samenstelling van een atoom afleiden uit nucleonengetal en atoomnummer en, systeem van de elementen geven; C - 10. voor alle atomen uit de hoofdgroepen het aantal elektronen op de buitenste hoofdschil afleiden uit hun plaats in het periodiek systeem; C - 11. met voorbeelden uitleggen hoe een ionbinding, een atoombinding en een metaalbinding tot stand komen en het verband leggen tussen bindingstype en elektrisch geleidingsvermogen van een zuivere stof; C - 12. voor een watermolecule het verband uitleggen tussen enerzijds de polariteit en anderzijds de ruimtelijke structuur en het verschil in elektronegatieve waarde van de samenstellende atomen;
Symposium
27 november 2013
Pagina 26
C - 13. eenvoudige reacties corpusculair voorstellen, symbolisch weergeven en interpreteren; C - 14. het oplossen van stoffen in water beschrijven in termen van corpusculaire interacties; C - 15. de begrippen stofhoeveelheid en molaire concentratie kwalitatief en kwantitatief hanteren; C - 16. in verbrandingsreacties, in synthesereacties met enkelvoudige stoffen en in ontledingsreacties van binaire stoffen oxidatie en reductie aanduiden aan de hand van elektronenuitwisseling. IV. Vakgebonden eindtermen fysica Leerlingen kunnen: F - 1. het vectorieel karakter van een kracht toelichten; F - 2. krachten volgens dezelfde richting samenstellen; F - 3. de begrippen zwaartekracht en veerkracht kwalitatief en kwantitatief hanteren; F - 4. voor een eenparige rechtlijnige beweging de snelheid berekenen en de beweging grafisch voorstellen; F - 5. de invloed van de resulterende kracht in verband brengen met de eenparig rechtlijnige beweging; F - 6. de begrippen arbeid, energie en vermogen kwalitatief en kwantitatief hanteren; F - 7. de arbeid berekenen bij een constante kracht die evenwijdig is met de verplaatsing; F - 8. de gravitatiepotentiële energie bij het aardoppervlak, elastische potentiële energie en de kinetische energie van een voorwerp berekenen; F - 9. bij energieomzettingen het begrip rendement kwalitatief en kwantitatief hanteren; F - 10. de wet van behoud van energie formuleren en illustreren met voorbeelden; F - 11. met het deeltjesmodel van de materie het begrip inwendige energie uitleggen; F - 12. de warmte-uitwisseling tijdens faseovergangen kwalitatief hanteren; F - 13. het begrip specifieke warmtecapaciteit kwalitatief en kwantitatief hanteren; F - 14. de massadichtheid van een stof kwalitatief en kwantitatief hanteren; F - 15. het begrip druk en hydrostatische druk kwalitatief en kwantitatief hanteren; F - 16. het deeltjesmodel van een gas hanteren om de begrippen druk en absoluut nulpunt te verduidelijken; F - 17. het verband tussen de toestandsgrootheden druk, volume en temperatuur van een bepaalde hoeveelheid gas kwalitatief en kwantitatief hanteren; F - 18. de stralengang van het licht vaststellen en toelichten: - in een homogene middenstof; - bij terugkaatsing aan een vlakke spiegel; - bij breking van de ene middenstof naar de andere middenstof; - bij dunne bolle lenzen; F - 19. de beeldvorming bij de vlakke spiegel en de dunne bolle lens bespreken en illustreren aan de hand van optische toestellen en bij de werking van het oog
Symposium
27 november 2013
Pagina 27
A.5 Vakgebonden eindtermen natuurwetenschappen KSO en TSO 2e graad Voor TSO en KSO hebben de geformuleerde vakgebonden eindtermen betrekking op wetenschappelijke geletterdheid. In het leerplan worden doelstellingen op een aangepast beheersingsniveau aangeboden en de leerplanontwikkelaars bepalen de concrete doelstellingen voor biologie, fysica en chemie. 1. Onderzoekend leren Met betrekking tot een concreet natuurwetenschappelijk of toegepast natuurwetenschappelijk probleem, vraagstelling of fenomeen, kunnen de leerlingen 1 relevante parameters of gegevens aangeven en hierover doelgericht informatie opzoeken. 2 een eigen hypothese (bewering, verwachting) formuleren en aangeven waarop deze steunt. 3 omstandigheden die een waargenomen effect kunnen beïnvloeden inschatten. 4 resultaten van experimenten en waarnemingen afwegen tegenover de verwachte resultaten, rekening houdende met de omstandigheden die de resultaten kunnen beïnvloeden. 5 experimenten of waarnemingen in klassituaties met situaties uit de leefwereld verbinden. 6 doelgericht, vanuit een hypothese of verwachting, waarnemen. 7 alleen of in groep waarnemings- en andere gegevens mondeling of schriftelijk verwoorden. 8 alleen of in groep, een opdracht uitvoeren en er verslag over uitbrengen. 9 informatie op elektronische dragers raadplegen en verwerken. 1 10 een fysisch, chemisch of biologisch verschijnsel of proces met behulp van een model voorstellen en uitleggen. 11 in het kader van een experiment een meettoestel aflezen. 12 samenhangen in schema's of andere ordeningsmiddelen weergeven. 2. Wetenschap en samenleving De leerlingen kunnen 13 voorbeelden geven van mijlpalen in de historische en conceptuele ontwikkeling van de natuurwetenschappen en ze in een tijdskader plaatsen. 14 de wisselwerking tussen de natuurwetenschappen, de technologische ontwikkeling en de leefomstandigheden van de mens met een voorbeeld illustreren. 15 een voorbeeld geven van positieve en nadelige (neven)effecten van natuurwetenschappelijke toepassingen. 16 met een voorbeeld sociale en ecologische gevolgen van natuurwetenschappelijke toepassingen illustreren. 17 met een voorbeeld illustreren dat economische en ecologische belangen de ontwikkeling van de natuurwetenschappen kunnen richten, bevorderen of vertragen. 18 met een voorbeeld verduidelijken dat natuurwetenschappen behoren tot cultuur, nl. verworven opvattingen die door meerdere personen worden gedeeld en die aan anderen overdraagbaar zijn. 19 met een voorbeeld de ethische dimensie van natuurwetenschappen illustreren en een eigen standpunt daaromtrent argumenteren. 20 het belang van biologie of chemie of fysica in het beroepsleven illustreren. Symposium
27 november 2013
Pagina 28
21 natuurwetenschappelijke kennis veilig en milieubewust toepassen bij dagelijkse activiteiten en observaties. 3. Attitudes De leerlingen 22* zijn gemotiveerd om een eigen mening te verwoorden. 23* houden rekening met de mening van anderen. 24* zijn bereid om resultaten van zelfstandige opdrachten objectief voor te stellen. 25* zijn bereid om samen te werken. 26* onderscheiden feiten van meningen of vermoedens. 27* beoordelen eigen werk en werk van anderen kritisch en objectief. 28* trekken conclusies die ze kunnen verantwoorden. 29* hebben aandacht voor het correcte en nauwkeurige gebruik van wetenschappelijke terminologie, symbolen, eenheden en data. 30* zijn ingesteld op het veilig en milieubewust uitvoeren van een experiment. 31* houden zich aan de instructies en voorschriften bij het uitvoeren van opdrachten. 32* hebben aandacht voor de eigen gezondheid en die van anderen. * Met het oog op de controle door de inspectie werden de attitudes met een * aangeduid in de kantlijn. (1) De eindtermen moeten worden gerealiseerd, ongeacht de keuze die de inrichtende machten op basis van Onderwijsdecreet-II maken
A.6 Vakgebonden eindtermen Project algemene vakken BSO 2e graad …. 6. Wetenschap en samenleving (Eindtermen Natuurwetenschappen) 35 onder begeleiding illustreren hoe natuurwetenschappen kunnen bijdragen tot een duurzame globale en lokale leefomgeving; 36 onder begeleiding natuurwetenschappelijke verschijnselen verbinden met toepassingen uit de leefwereld; 37 de invloed van omgevingsfactoren en micro-organismen op de menselijke gezondheid duiden.
Symposium
27 november 2013
Pagina 29
A.7 Vakgebonden eindtermen natuurwetenschappen5 ASO 3e graad In de derde graad wordt een onderscheid gemaakt tussen wetenschappen voor de basisvorming en wetenschappen voor studierichtingen die, overeenkomstig hun profiel, een beroep moeten kunnen doen op een uitgebreider pakket wetenschappelijke kennis en vaardigheden. De eindtermen voor de basisvorming leggen de nadruk op persoonsgerichte ontwikkeling, op maatschappelijke participatie en op standpuntbepaling ten aanzien van wetenschappen. In de basisvorming worden de conceptuele grondslagen die in de tweede graad werden gelegd op een zodanige wijze verder uitgebouwd dat het accent kan worden gelegd op de persoonsvormende en maatschappelijke functie van het onderwijs in de wetenschappen . De kennisbasis wordt uitgebreid met breed inzetbare concepten die toelaten om wetenschappelijke ontwikkelingen als geïnformeerde leek te volgen, om wetenschappen in maatschappelijk relevante contexten te herkennen en om tegenover wetenschappelijke vraagstukken op het maatschappelijke forum een geïnformeerd standpunt te kunnen innemen . Hiernaast reikt deze basisvorming ook elementen aan om wetenschap als proces en als methode van kennisverwerving in cultureel, ethisch en historisch perspectief te kunnen plaatsen. Op deze wijze legt de basisvorming wetenschappen een expliciete band tussen de wetenschappelijke cultuurcomponent en de andere. De basisvorming wordt dus uitgebouwd met behulp van structurerende concepten die met toegepaste en maatschappelijk-culturele contexten worden verbonden. Het beheersingsniveau is minder gericht op het formeel-operationeel kunnen omgaan met de leerinhouden in een wetenschappelijke context dan op het kunnen transfereren ervan naar maatschappelijke situaties. De leerinhouden worden eerder thematisch-beschrijvend dan verklarend-systematisch uitgebouwd. Ze worden eerder kwalitatief dan kwantitatief benaderd.
I Gemeenschappelijke eindtermen voor wetenschappen 1. Onderzoekend leren/leren onderzoeken Met betrekking tot een concreet wetenschappelijk of toegepast wetenschappelijk probleem, vraagstelling of fenomeen kunnen de leerlingen 1 relevante parameters of gegevens aangeven, hierover informatie opzoeken en deze oordeelkundig aanwenden. 2 een eigen hypothese (bewering, verwachting) formuleren en aangeven hoe deze kan worden onderzocht. 3 voorwaarden en omstandigheden die een hypothese (bewering, verwachting) weerleggen of ondersteunen, herkennen of aangeven. 4 ideeën en informatie verzamelen om een hypothese (bewering, verwachting) te testen en te illustreren. 5 omstandigheden die een waargenomen effect kunnen beïnvloeden, inschatten. 6 aangeven welke factoren een rol kunnen spelen en hoe ze kunnen worden onderzocht. 7 resultaten van experimenten en waarnemingen afwegen tegenover de verwachte, rekening houdend met de omstandigheden die de resultaten kunnen beïnvloeden.
5
Deze eindtermen worden momenteel herzien
Symposium
27 november 2013
Pagina 30
8 resultaten van experimenten en waarnemingen verantwoord en bij wijze van hypothese, veralgemenen. 9 experimenten of waarnemingen in klassituaties met situaties uit de leefwereld verbinden. 10 doelgericht, vanuit een hypothese of verwachting, waarnemen. 11 waarnemings- en andere gegevens mondeling en schriftelijk verwoorden en weergeven in tabellen, grafieken, schema's of formules. 12 alleen of in groep, een opdracht uitvoeren en er een verslag over uitbrengen. 2. Wetenschap en samenleving De leerlingen kunnen met betrekking tot de vakinhoudelijke eindtermen 13 voorbeelden geven van mijlpalen in de historische en conceptuele ontwikkeling van de natuurwetenschappen en ze in een tijdskader plaatsen. 14 met een voorbeeld verduidelijken hoe de genese en de acceptatie van nieuwe begrippen en theorieën verlopen. 15 de wisselwerking tussen de natuurwetenschappen, de technologische ontwikkeling en de leefomstandigheden van de mens met een voorbeeld illustreren. 16 een voorbeeld geven van positieve en nadelige (neven)effecten van natuurwetenschappelijke toepassingen. 17 met een voorbeeld sociale en ecologische gevolgen van natuurwetenschappelijke toepassingen illustreren. 18 met een voorbeeld illustreren dat economische en ecologische belangen de ontwikkeling van de natuurwetenschappen kunnen richten, bevorderen of vertragen. 19 met een voorbeeld de wisselwerking tussen natuurwetenschappelijke en filosofische opvattingen over de werkelijkheid illustreren. 20 met een voorbeeld verduidelijken dat natuurwetenschappen behoren tot cultuur, nl. verworven opvattingen die door meerdere personen worden gedeeld en die aan anderen overdraagbaar zijn. 21 met een voorbeeld de ethische dimensie van natuurwetenschappen illustreren. 3. Attitudes De leerlingen 22* zijn gemotiveerd om een eigen mening te verwoorden. 23* houden rekening met de mening van anderen. 24* zijn bereid om resultaten van zelfstandige opdrachten objectief voor te stellen. 25* zijn bereid om samen te werken. 26* onderscheiden feiten van meningen of vermoedens. 27* beoordelen eigen werk en werk van anderen kritisch en objectief. 28* trekken conclusies die ze kunnen verantwoorden. 29* hebben aandacht voor het correct en nauwkeurig gebruik van wetenschappelijke terminologie, symbolen, eenheden en data. 30* zijn ingesteld op het veilig en milieubewust uitvoeren van een experiment. 31* houden zich aan de instructies en voorschriften bij het uitvoeren van opdrachten. II Vakgebonden eindtermen biologie 1. Algemene eindtermen Algemene eindtermen zijn vakgebonden eindtermen die niet aan een welbepaalde vakinhoud zijn gebonden. Symposium
27 november 2013
Pagina 31
De leerlingen kunnen B1 kenmerken van een gezonde levenswijze verklaren. B2 illustreren dat biologisch verantwoord handelen noodzakelijk is voor het individu. B3 een kritisch oordeel formuleren over de wisselwerking tussen biologische en maatschappelijke ontwikkelingen. B4 macroscopische en microscopische observaties verrichten in het kader van experimenteel biologisch onderzoek. B5 biologische verbanden in schema's of andere ordeningsmiddelen weergeven. B6 informatie op gedrukte en elektronische dragers opzoeken, raadplegen en zelfstandig verwerken. B7 studie- en beroepsmogelijkheden opnoemen waarvoor biologische kennis noodzakelijk is. B8* De leerlingen hebben aandacht voor de eigen gezondheid en die van anderen. 2. Vakinhoudelijke eindtermen De vakinhoudelijke eindtermen worden gerealiseerd in leersituaties die op een evenwichtige wijze steunen op de pijlers van biologie als wetenschap, als maatschappelijk verschijnsel en als toegepaste en praktische wetenschap. 2.1 De cel De leerlingen kunnen B9 celorganellen, zowel op lichtmicroscopisch als op elektronenmicroscopisch niveau, benoemen en functies ervan aangeven. B10 met behulp van eenvoudige voorstellingen de bouw van sachariden, lipiden, proteïnen, nucleïnezuren, mineralen en water verduidelijken, en hun belang voor de celstructuur en het celmetabolisme aan de hand van een voorbeeld toelichten. B11 verschilpunten tussen mitose en meiose opsommen en het belang van beide soorten delingen aantonen. B12 in een celcyclus de DNA-replicatie situeren en het verloop ervan uitleggen. B13 de eiwitsynthese beschrijven. 2.2 Voortplanting De leerlingen kunnen B14 primaire en secundaire geslachtskenmerken bij man en vrouw beschrijven en hun biologische betekenis toelichten. B15 de rol van geslachtshormonen bij de menstruatiecyclus en bij de gametogenese toelichten. B16 methoden van regeling van de vruchtbaarheid beschrijven en hun betrouwbaarheid bespreken. B17 het verloop van de bevruchting, de ontwikkeling van de vrucht en de geboorte beschrijven en de invloed van externe factoren op de ontwikkeling bespreken. 2.3 Genetica De leerlingen kunnen B18 de wetten van Mendel toepassen op voorbeelden, ook bij de mens. B19 overkruising, geslachtsgebonden genen, gekoppelde genen en genenkaarten aan de hand van voorbeelden toelichten. Symposium
27 november 2013
Pagina 32
B20 implicaties van verschillende types mutaties toelichten aan de hand van voorbeelden bij de mens. B21 aan de hand van een voorbeeld uitleggen dat de mens door ingrijpen op niveau van het DNA genetische eigenschappen kan wijzigen. 2.4 Evolutie De leerlingen kunnen B22 aanwijzingen voor biologische evolutie formuleren. B23 uitleggen hoe, volgens hedendaagse opvattingen over evolutie, nieuwe soorten ontstaan. B24 de biologische evolutie van de mens toelichten. III Vakgebonden eindtermen chemie 1. Algemene eindtermen Algemene eindtermen zijn vakgebonden eindtermen die niet aan een welbepaalde vakinhoud zijn gebonden. De leerlingen kunnen C1 een determineertabel gebruiken met minstens volgende stofklassen Stofklassen Algemene Formule Naam R-H Alkanen R-CH=CH-R’ Alkenen R-CºC-R’ Alkynen R-OH Alcoholen (Alkanolen) R-X Halogeniden (Halogeenalkanen) R-NH2 Aminen (Alkaanaminen) R-CHO Aldehyden (Alkanalen) R-CO-R’ Ketonen (Alkanonen) R-COOH Carbonzuren (Alkaanzuren) R-COO-R’ Esters (Alkylalkanoaten) R-CO-NH2 Amiden (Alkaanamiden) R-O-R’ Ethers (Alkoxyalkanen) C2 veilig en verantwoord omgaan met stoffen en chemisch afval, gevarensymbolen interpreteren en R- en S-zinnen opzoeken. C3 met eenvoudig materiaal een neutralisatiereactie en een redoxreactie uitvoeren. C4 de aanwezigheid van een stof vaststellen met behulp van een gegeven identificatiemethode. C5 chemische informatie in gedrukte bronnen en langs elektronische weg systematisch opzoeken, en met behulp van ict weergeven in grafieken, diagrammen of tabellen. C6 het belang van chemische kennis in verschillende opleidingen en beroepen illustreren. 2. Vakinhoudelijke eindtermen De vakinhoudelijke eindtermen worden gerealiseerd in leersituaties die op een evenwichtige wijze steunen op de pijlers van chemie als wetenschap, als maatschappelijk verschijnsel en als toegepaste en praktische wetenschap. 2.1 Structuur en eigenschappen van de materie Symposium
27 november 2013
Pagina 33
De leerlingen kunnen C7 koolstofverbindingen aan de hand van een gegeven structuurformule of naam toewijzen aan een stofklasse met behulp van een determineertabel. C8 gegeven eigenschappen van monofunctionele koolstofverbindingen in verband brengen met karakteristieke groep en koolstofskelet. C9 het begrip isomerie uitleggen aan de hand van representatieve voorbeelden van structuur- en stereo-isomerie. C10 het oplosproces in verband brengen met het polaire of apolaire karakter van de opgeloste stof en het oplosmiddel. 2.2 Chemische interactie tussen deeltjes De leerlingen kunnen C11 in een gegeven zuur-base-evenwicht de betrokken deeltjes, op basis van de protonenoverdracht, identificeren als zuur of als base. C12 in een gegeven redoxevenwicht de betrokken deeltjes, op basis van de elektronenoverdracht, identificeren als oxidator of als reductor. C13 een reactie uit de koolstofchemie, die volgens een eenvoudig model is voorgesteld, toewijzen aan één van de volgende reactietypes: substitutie, additie, eliminatie, condensatie, vorming van macromolecule, skeletafbraak. C14 voor een aflopende reactie, waarvan de reactievergelijking gegeven is, en op basis van gegeven stofhoeveelheden of massa's, de stofhoeveelheden en massa's bij de eindsituatie berekenen. 2.3 Dynamiek van chemische processen De leerlingen kunnen C15 de invloed van snelheidsbepalende factoren van een reactie verklaren in termen van botsingen tussen deeltjes en van activeringsenergie. C16 het onderscheid tussen een evenwichtsreactie en een aflopende reactie beschrijven. C17 de evolutie van een reactie in evenwicht voorspellen na een verstoring van het evenwicht door verandering van temperatuur of van concentratie. 2.4 Chemische analyse De leerlingen kunnen C18 van volgende stoffen of mengsels een typische toepassing of eigenschap aangeven: • methaan, wasbenzine, white spirit, paraffine • methanol, ethanol, glycerol, glycol • azijnzuur • natriumhypochloriet, waterstofperoxide • een buffermengsel C19 een gemeten of gegeven pH van een oplossing in verband brengen met de concentratie aan oxonium- en aan hydroxide-ionen. C20 de verschillende stappen van een chemische analyse (nemen van een representatief staal, voorbereiden en uitvoeren van de analyse, interpreteren van de resultaten) beschrijven en met een voorbeeld illustreren.
Symposium
27 november 2013
Pagina 34
IV Vakgebonden eindtermen fysica 1. Algemene eindtermen Algemene eindtermen zijn vakgebonden eindtermen die niet aan één welbepaalde vakinhoud zijn gebonden. De leerlingen kunnen F1 grootheden uit onderstaande tabel • benoemen • de eenheid ervan aangeven • definiëren in woorden en met behulp van de formule de eenheid aangeven • het verband leggen tussen deze eenheid en de basiseenheden uit het SIeenhedenstelsel • de formule toepassen Grootheid Versnelling bij E.V.R.B. Snelheid bij E.C.B. Periode Frequentie Hoeksnelheid bij E.C.B. Centripetaalversnelling Neutronental Atoomnummer Massagetal Lading Halveringstijd Stralingsactiviteit Magnetische inductie Geluidsniveau Uitwijking van H.T.
Symbool a v T f w a N Z A Q T1/2 A B L
Golflengte l Golfsnelheid v Elektrische spanning U Elektrische stroomsterkte I Ohmse weerstand R Vermogen bij ohmse weerstand
P
Eenheid m/s² m/s s Hz rad/s m/s2
Formule a = Dv/Dt v = 2p r/T f = 1/ T w = 2p /T a = v2/r
A=Z+N C s Bq T dB
m m/s V A W W
y(t) = Asinw t of s(t) = rsinw t l = vT V=lf U = W/Q I = DQ/Dt R = U/ I P=UI
F2 het belang van behoudswetten illustreren (energie en lading). F3 met voorbeelden uitleggen dat opeenvolgende energieomzettingen, met de daarmee gepaard gaande degradatie van energie, de evolutie van het fysische systeem bepaalt. F4 in concrete toepassingen de grootteorde van fysische grootheden aangeven. F5 aangeven met welk meetinstrument volgende fysische grootheden gemeten kunnen worden: geluidsniveau, magnetische inductie, stralingsactiviteit en de meetinstrumenten voor spanning en stroomsterkte hanteren. F6 fysische informatie in gedrukte bronnen en langs elektronische weg systematisch opzoeken en weergeven in grafieken, diagrammen of tabellen, desgevallend met behulp van ict. F7 het belang van fysische kennis in verschillende opleidingen en beroepen illustreren.
Symposium
27 november 2013
Pagina 35
2. Vakinhoudelijke eindtermen De inhoudelijke eindtermen worden gerealiseerd in leersituaties die op een evenwichtige wijze steunen op de pijlers van fysica als wetenschap, als maatschappelijk verschijnsel en als toegepaste en praktische wetenschap. 2.1 Beweging en kracht De leerlingen kunnen F8 de beweging van een voorwerp beschrijven in termen van positie, snelheid en versnelling (eenparig versnelde en eenparig cirkelvormige beweging). F9 de invloed van de resulterende kracht en van de massa op de verandering van de bewegingstoestand van een voorwerp kwalitatief en kwantitatief beschrijven. F10 de wet van behoud van energie toepassen. 2.2 Materie en straling De leerlingen kunnen F11 de effecten van de interactie tussen elektromagnetische straling en materie beschrijven aan de hand van verschijnselen zoals het foto-elektrisch effect en elektromagnetische spectra. F12 de oorsprong en enkele toepassingen van natuurlijke en kunstmatig opgewekte ioniserende straling beschrijven. F13 a, b-, g straling van elkaar onderscheiden op basis van hun eigenschappen (aard, lading, energie); het vervalproces waarbij ze uit een radionuclide worden gevormd beschrijven en dit proces karakteriseren met behulp van de halveringstijd. 2.3 Trillingen en golven De leerlingen kunnen F14 de oorzaak en eigenschappen van een harmonische trilling omschrijven en in concrete voorbeelden illustreren. F15 met behulp van het golfmodel interferentie, terugkaatsing en breking van licht of geluid beschrijven. F16 de energieoverdracht door mechanische en elektromagnetische golven aan de hand van verschillende verschijnselen, waaronder resonantie, illustreren. 2.4 Elektriciteit en magnetisme De leerlingen kunnen F17 het verband leggen tussen elektrische spanning, verandering van elektrische potentiële energie en elektrische lading. F18 voor een geleider in een gelijkstroomkring het verband tussen spanning, stroomsterkte en weerstand toepassen. F19 de energieomzettingen in elektrische schakelingen met voorbeelden illustreren en het vermogen berekenen. F20 met voorbeelden illustreren dat ladingen in beweging aanleiding geven tot magnetische krachten. Symposium
27 november 2013
Pagina 36
F21 met behulp van de magnetische kracht de werking van een motor beschrijven. F22 met behulp van elektromagnetische inductie de werking van de generator beschrijven. * Met het oog op de controle door de inspectie werden de attitudes met een * aangeduid in de kantlijn. (1) De eindtermen moeten worden gerealiseerd, ongeacht de keuze die de inrichtende machten op basis van Onderwijsdecreet-II maken.
Specifieke eindtermen wetenschappen, 3e graad ASO De decretale specifieke eindtermen voor wetenschappen zijn geordend in zes onderdelen, namelijk: structuren; interacties, veranderingen en processen; systemen; tijd; genese en ontwikkeling; natuurwetenschap en maatschappij. De polyvalentie van de tweede graad van de pool wetenschappen ten aanzien van natuurwetenschappen in de basisvorming moet verzekerd zijn. Het curriculum voor natuurwetenschappen in de opleidingen met de pool wetenschappen in de derde graad moet aansluiten bij de basisvorming voor natuurwetenschappen in de tweede graad. A. Structuren De leerlingen kunnen op verschillende schaalniveaus 1. structuren classificeren en beschrijven op basis van samenstelling, eigenschappen en functies; 2. structuren met behulp van een model of schema voorstellen en hiermee eigenschappen verklaren; 3. relaties leggen tussen structuren; 4. methoden beschrijven om structuren te onderzoeken; 5. structuren op grond van observeerbare of experimentele gegevens identificeren en classificeren. B. Interacties De leerlingen kunnen op verschillende schaalniveaus 6. processen waarbij energie wordt getransformeerd of getransporteerd beschrijven en herkennen in voorbeelden; 7. vorming, stabiliteit en transformatie van structuren beschrijven, verklaren, voorspellen en met eenvoudige hulpmiddelen experimenteel onderzoeken; 8. berekeningen uitvoeren bij energie- en materieomzettingen; 9. effecten van de interactie tussen materie en elektromagnetische straling beschrijven en in voorbeelden herkennen. De leerlingen kunnen
Symposium
27 november 2013
Pagina 37
10. beweging en verandering in bewegingstoestand kwalitatief beschrijven, in eenvoudige gevallen experimenteel onderzoeken en berekenen; 11. verbanden leggen tussen processen op verschillende schaalniveaus; 12. fundamentele wisselwerkingen verbinden met hun rol voor de structurering van de materie en met energieomzettingen. C. Systemen De leerlingen kunnen op verschillende schaalniveaus 13. uitleggen hoe systemen een toestand van evenwicht bereiken en behouden; 14. relaties tussen systemen beschrijven en onderzoeken; 15. vanuit een begintoestand de evenwichtstoestand van een systeem en effecten van storingen kwalitatief onderzoeken en in eenvoudige gevallen berekenen; 16. de evolutie van een open systeem kwalitatief beschrijven. D. Tijd De leerlingen kunnen op verschillende schaalniveaus 17. voorbeelden geven van cyclische processen en deze cycli op een tijdschaal plaatsen; 18. de levensduur van structuren en systemen en de snelheid van processen vergelijken en de factoren die hierop een invloed uitoefenen verklaren en in eenvoudige gevallen onderzoeken; 19. relaties tussen cyclische processen illustreren; 20. uitleggen hoe cyclische processen worden aangewend om de tijdsduur te bepalen; 21. methoden beschrijven om structuren relatief en absoluut te dateren. E. Genese en ontwikkeling De leerlingen kunnen op verschillende schaalniveaus 22. fasen in de evolutie van structuren en systemen beschrijven en ze op een tijdschaal ordenen; 23. relaties leggen tussen evoluties van systemen en structuren; 24. mechanismen beschrijven die de stabiliteit, verandering en differentiatie van structuren of systemen in de tijd verklaren. F. Natuurwetenschap en maatschappij De leerlingen kunnen 25. met voorbeelden illustreren dat de evolutie van de natuurwetenschappen gekenmerkt wordt door perioden van cumulatieve groei en van revolutionaire veranderingen; 26. natuurwetenschappelijke kennis vergelijken met andere visies op kennis; 27. de relatie tussen natuurwetenschappelijke ontwikkelingen en technische toepassingen illustreren; 28. effecten van natuurwetenschap op de samenleving illustreren, en omgekeerd.
Symposium
27 november 2013
Pagina 38
G. Onderzoekscompetentie De leerlingen kunnen 29. zich oriënteren op een onderzoeksprobleem door gericht informatie te verzamelen, te ordenen en te bewerken; 30. een onderzoeksopdracht met een wetenschappelijke component voorbereiden, uitvoeren en evalueren; 31. de onderzoeksresultaten en conclusies rapporteren en ze confronteren met andere standpunten
Symposium
27 november 2013
Pagina 39