Computer ondersteunt leerlingen bij het zelfstandig maken van
natuurkundeopgaven
Datum: 17 november 2009
Door de invoering van het studiehuis krijgen leerlingen tegenwoordig
minder vaak les en moeten ze vaker zelfstandig werken. Veel leerlingen
hebben daar moeite mee. Vakdidacticus Henk Pol ontwikkelde een
computerprogramma dat middelbare scholieren helpt bij het maken van
natuurkundeopgaven. Hij toonde aan dat zijn programma ervoor zorgt dat
leerlingen beter worden in het oplossen van complexe problemen. Pol
promoveert op 27 november 2009 aan de Rijksuniversiteit Groningen.
`Het huidige onderwijs is erg gericht op zelfstandigheid', zegt Pol,
`maar er is nooit goed nagedacht over hoe je leerlingen daarbij in de
schoolpraktijk het beste kan ondersteunen.' Daarom ontwikkelde hij
voor dit doel een computerprogramma: Physhint.
Hints
Leerlingen krijgen via dit programma ingewikkelde natuurkundeopgaven
voorgeschoteld. Vervolgens kunnen ze tijdens het maken aangeven of ze
gebruik willen maken van bepaalde hints. Pol: `Het programma geeft
leerlingen de mogelijkheid om de problemen op hun eigen manier op te
lossen. Het is geen gesloten systeem, waarbij er maar één goede manier
van oplossen bestaat. Want je wil dat ze zelf eigen strategieën
ontwikkelen. Het programma is daarom ondersteunend, maar niet
sturend.'
De leerling moet bijvoorbeeld van het programma de volgende opgave
oplossen: er is een trein die uit Amsterdam vertrekt, en er is een
trein die uit Parijs vertrekt. De een gaat later weg dan de ander en
ze hebben verschillende snelheden. Waar komen ze elkaar tegen?
Leerlingen kunnen tijdens het maken kiezen voor simpele hints of
complexere hints, die meer hulp bieden.
Snel feedback
Pol, die naast onderzoeker ook leraar natuurkunde was, testte dit
programma uit bij leerlingen. Die moesten - als huiswerk - gedurende
veertien lessen werken met het programma. `Over het algemeen vonden ze
Physhint leuk en nuttig. Het programma houdt bij wat je doet, dus het
kreeg ook een wedstrijdelement. Bovendien geeft het programma je
gelijk feedback. Dat is heel stimulerend. Normaal gesproken krijg je
bij huiswerk pas de volgende dag te horen wat je fout hebt gedaan.'
Bijkomend voordeel is dat de docent minder tijd hoeft te besteden aan
het geven van feedback en daardoor meer aandacht kan besteden aan
andere zaken.
Algemene oplosstrategieën
Pol ging vervolgens na of de leerlingen door het gebruik van het
Physhint beter waren geworden in het oplossen van complexe
vraagstukken. Dat deed hij door de leerlingen hierop vóór en na het
experiment te testen. Vervolgens vergeleek hij hun resultaten met die
van een controlegroep. Het bleek dat leerlingen die met het programma
gewerkt hebben, allerlei algemene oplosstrategieën ontwikkelen.
Bovendien zag Pol dat leerlingen op een verstandige manier met het
programma omgingen. `Je verwacht dat leerlingen liever lui dan moe
zijn en meteen de complexere hints aanklikken. Maar wat je ziet is dat
een deel begint met makkelijke hints, en daarna pas naar de
moeilijkere hints gaat.'
Volgens Pol is het ontwikkelen van algemene oplosstrategieën erg
belangrijk. Deze kunnen namelijk ook ingezet worden bij het oplossen
van alledaagse problemen. `Neem het kiezen van een
ziektekostenverzekering. Je moet daarbij allerlei verschillende
aspecten afwegen en met elkaar combineren. En uiteindelijk moet je een
beslissing nemen. In de natuurkunde kun je dat goed oefenen.'
Pol signaleert dat er op scholen echter weinig aandacht is voor dit
soort vaardigheden. `In plaats daarvan wordt er vooral nadruk gelegd
op inhoudelijke kennis en specifieke vaardigheden zoals het werken met
formules.' Hij hoopt dat zijn programma deze lacune voor een deel kan
opvullen.
Ontwikkelen kost tijd
Pol constateert ook dat er veel verbeterd kan worden aan de inzet van
computers in het onderwijs. `Scholen denken vaak 'we moeten iets met
computers doen', maar er wordt dan niet gekeken of dat ook aansluit op
de onderwijsdoelen. Heel veel computermateriaal is op die manier
ontwikkeld. De computer moet echter een middel zijn en geen doel. Als
je leerlingen achter de computer zet, lijkt het alsof ze lekker bezig
zijn. Ondertussen leren ze heel weinig. Computers hebben veel
mogelijkheden, maar als je die op een goede manier wilt gebruiken,
kost dat heel veel tijd en moeite. Kijk naar mijn programma. Daar zat
een jaar ontwikkeling in.'
Curriculum vitae
Henk Pol (1968) studeerde technische natuurkunde in Groningen. Na zijn
afstuderen in 1993 ging Pol de lerarenopleiding volgen en werd hij
docent natuurkunde. Vanaf 1995 is hij ook medewerker van de Groningse
lerarenopleiding. In 2001 begon hij met zijn promotieonderzoek. Sinds
2009 is hij verbonden als vakdidacticus natuurkunde aan de
Universiteit Twente. Pol is lid van de landelijke commissie voor
vakvernieuwing Natuurkunde (NiNa) en is vaksectievoorzitter VWO
natuurkunde van het College voor Examens.
Rijksuniversiteit Groningen