Leren redeneren over natuurwetenschappelijke vraagstukken

In onze moderne samenleving moeten burgers zich verhouden tot ingewikkelde vraagstukken waar natuurwetenschappelijke kennis aan ten grondslag ligt, maar waarbij ook burgerschapsaspecten een rol spelen, zoals gezondheid en duurzaamheid. Onderwijs om kennis en vaardigheden zoals redeneren met bewijs aan te leren is een lastige uitdaging voor docenten. Het postdoconderzoek onderzoekt hoe dit probleem kan worden opgelost.
In het 1e projectjaar is een didactisch instrument ontwikkeld (ICC): door middel van interactieve concept cartoons worden leerlingen gestimuleerd om met elkaar in discussie te gaan en redeneervaardigheden aan te leren terwijl interactieve kennisrepresentaties (diagrammen) en oproepbare pop-up informatie bijdragen aan de kennisontwikkeling. Na een aantal rondes van testen en evalueren met kleine leerlingaantallen, hebben vervolgens negen docenten (van zowel basisschool als voortgezet onderwijs) de ICC over een van de sociaalwetenschappelijke onderwerpen (vaccinatie, opwarming van de aarde en corona) uitgetest in hun klas. Na evaluatie is in kaart gebracht in hoeverre de verschillende kenmerken van de ICC, zoals de concept cartoons en toepassen van kennis in de interactieve diagrammen, leerlingen stimuleren om met elkaar in discussie te gaan en de aangeboden informatie gebruiken bij het redeneren over de onderwerpen. Tevens is geëvalueerd in hoeverre de leerlingen plezier hebben in de les en of de ICC praktisch inzetbaar is voor docenten. Naar aanleiding van de evaluatie zijn kenmerken aangepast en is een ICC met het onderwerp Nature of Science (aard van de wetenschap) ontwikkeld.
In het 2e projectjaar zijn drie lessen met de ICC (vaccinatie, opwarming van de aarde en Nature of Science) door 10 docenten-in-opleiding geïmplementeerd in hun klas. Met een experimentele opzet met voor-en nameting en een controlegroep blijkt de ICC effectief te zijn bij het aanleren van kennis en redeneervaardigheden bij leerlingen in de klas. Alhoewel zowel de leerlingen als de docenten de lessen met de ICC in het algemeen als plezierig ervaren, vinden de docenten het geven van de lessen soms ook een uitdaging.

In onze moderne samenleving moeten burgers zich verhouden tot ingewikkelde vraagstukken waar natuurwetenschappelijke kennis aan ten grondslag ligt, maar waarbij ook burgerschapsaspecten een rol spelen, zoals gezondheid en duurzaamheid. Echter, mensen blijken slecht in staat om beschikbare kennis te evalueren en te interpreteren en 25% van de mensen is sceptisch over wetenschap.
Deze situatie stelt het onderwijs voor een serieuze uitdaging. In de praktijk op zowel de basisschool als in het voortgezet onderwijs is het bijbrengen van kennis en vaardigheden als redeneren met wetenschappelijk bewijs en argumentatie over (burgerschaps)waarden niet vanzelfsprekend. De onderwerpen zijn complex en docenten hebben weinig handvatten om hun onderwijs hierin vorm te geven. In de lerarenopleidingen van de natuurwetenschappelijke vakken is er beperkt plek voor de didactiek die zich richt op het ontwikkelen van burgerschapsvaardigheden in combinatie met kennis over hoe wetenschap werkt.
In het voorgestelde onderzoek wordt op basis van ‘concept cartoons’ een didactisch instrument ontwikkeld dat bijdraagt aan het oplossen van deze problematiek. Concept cartoons blijken redeneervaardigheden van leerlingen te kunnen stimuleren en aan te zetten tot discussie. In het postdoc-onderzoek wordt de basisvorm van concept cartoons uitgebreid tot een interactieve applicatie die het groepsgesprek reguleert en die middels eenvoudige kennisrepresentaties leerlingen ondersteunt bij het zelfstandig creëren en doordenken van hun argumentatie. Tevens wordt de effectiviteit van dit nieuwe instrument onderzocht.
Middelen om leerlingen (deels) zelfstandig te laten werken aan hun kennis, wetenschappelijke redeneervaardigheden en burgerschapsvaardigheden voorzien in een belangrijke als ook omvangrijke behoefte in het onderwijs. Het in dit onderzoek ontwikkelde instrument zal op eenvoudige wijze kunnen worden gebruikt door docenten en zorgt daarmee voor inbedding in het curriculum. Dit bevordert de ontwikkeling van leerlingen naar wetenschappelijk geletterde burgers die in staat zijn onderscheid te maken tussen wetenschappelijke argumenten en normatieve overwegingen en daarover met elkaar in discussie te gaan.