In het artikel wordt onderzocht of men het wetenschappelijk denken kan stimuleren bij kinderen van 9-12j. oud door middel van metacognitieve ondersteuning.
Het artikel start met een introductie waarbij de auteurs vanuit een literaturstudie het theoretisch kader rond wetenschappelijk denken schetsen. Wetenschappelijk denken kan gezien worden als een vorm van problem solving waarbij degene die het probleem moet oplossen gaat zoeken in ‘een fictieve probleem omgeving’ die zich situeert in het brein en waarbinnen ‘orde’ gecreëerd moet worden om het probleem te analyseren.
Hiervoor zijn 3 processen nodig. Een eerste proces is het zoeken van hypotheses. Ergens is er wel kennis aanwezig in het brein (vaak heel basaal), waarop men zich kan baseren om een hypothese op te stellen. Een tweede proces is het zoeken naar een experiment dat hypotheses kan bevestigen of weerleggen of waarbij verschillende hypotheses tegenover elkaar afgewogen kunnen worden. En het derde proces is dan het evaluatie proces waarbij de resultaten van een experiment worden vergeleken met voorspellingen die voorop gesteld werden vanuit de hypothese. Een manier om het ‘zoeken’ binnen deze ‘fictieve probleemomgeving’ te stimuleren bij kinderen, is om hen een goede methode aan te leren om dit te doen. Binnen dit artikel trekt men hiervoor de kaart van metacognitieve ondersteuning.
Vervolgens wordt in het artikel de methode geschetst.
Er werden aan kinderen van negen en elf jaar wetenschappelijke vraagstukken voorgelegd gebaseerd op de control of variables (COV) strategie. Bij dergelijke vraagstukken moet de relatie tussen variabelen onderzocht worden.
Voorbeeld: Is drijven en zinken hetzelfde in zout water als in kraantjeswater?
Bij dergelijke probleemstellingen wordt de onafhankelijke variabele gevarieerd, namelijk zout water of kraantjeswater. De afhankelijke variabele, drijven of zinken, is deze die verandert als gevolg van de wijziging van de onafhankelijke variabele.
Voor elke leeftijdsgroep werden in het onderzoek drie groepen kinderen met elkaar vergeleken. Een groep die de COV strategie aangeleerd kreeg via de wetenschappelijke denkcirkel, een groep kinderen die de COV strategie aangeleerd kreeg via directe instructie en een controlegroep waarbij geen interventie uitgevoerd werd. De probleemstellingen die aan bod kwamen tijdens de interventies werden uit het didactisch pakket Proeven van wetenschap (Averbode Educatief) gehaald (Van de Keere, Dejonckheere, Mestdagh, & Tallir, 2010).
Enkele voorbeelden van probleemstellingen zijn:
• Wat gebeurt er met onze hartslag tijdens een inspanning?
• Waarom blijft een groot schip drijven, terwijl een kleine speld zinkt?
• Bepaalt de lengte van een slinger de tijd die nodig is om heen en weer te slingeren?
• Beïnvloedt het aantal lampen in een elektrische schakeling de lichtsterkte van een lamp?
• Hoe kun je een balans in evenwicht houden met twee verschillende gewichten?
De wetenschappelijke denkcirkel moet men zien als een soort van handleiding voor de leerkracht waarbij de leerkracht de kinderen begeleid volgens het wetenschappelijk denkproces. In die zin is het een vorm van metacognitieve ondersteuning. Het mag dan ook in geen geval gezien worden als een rigid stappenplan voor de kinderen.
Na de interventies in de klas werd elk kind in een ‘posttest fase’ individueel geconfronteerd met twee analoge probleemstellingen.
Na het schetsen van de onderzoeksmethode, geeft men de resultaten weer in het artikel.
Tijdens de posttestfase bleek dat elfjarige kinderen die via de wetenschappelijke denkcirkel werden begeleid, de vraagstellingen beter konden oplossen dan leeftijdsgenoten die niet via deze denkcirkel werden begeleid. Er werd zelfs een langetermijneffect vastgesteld: na een half jaar lukte het de kinderen die de begeleiding via de wetenschappelijke denkcirkel kregen nog altijd beter om dergelijke problemen op te lossen.
Bij kinderen van negen jaar werd geen significant verschil opgemerkt tussen de drie verschillende groepen. Dit houdt in dat niet alleen het aanleren van de COV strategie aan de hand van de wetenschappelijke denkcirkel, maar ook de directe instructie ervan, geen succesvolle resultaten tot gevolg had. De auteurs gaan hier dan dieper op in in de discussie en conclusies: Het ontbreken van een effect bij jongere kinderen, lijkt vreemd aangezien dit in eerder uitgevoerde studies van Klahr (1999), (2004) wel werd gevonden: na de directe instructie van de COV strategie stelden zij een significante verbetering vast voor het wetenschappelijk denken bij kinderen van negen jaar. Een mogelijke verklaring kan de moeilijkheidsgraad van de probleemstelling zijn. In deze studie onderzocht men in hoeverre kinderen een wetenschappelijk experiment konden opstellen vanuit een wetenschappelijke vraagstelling. Dat betekent dat de kinderen eerst de vraag moeten begrijpen, en daarna moeten nagaan wat de variabelen zijn en welke relatie onderzocht moet worden. Dan pas moeten ze een hypothese opstellen en op basis daarvan een experiment opstellen. Dergelijke activiteiten vragen een hoge cognitieve capaciteit van de kinderen. In de studies van Klahr (2003), (2004) was de voorgelegde probleemstelling minder complex. De vragen die aan de kinderen werden gesteld, hadden onmiddellijk betrekking op het gebruik van de COV strategie. De onderzoekers vroegen de kinderen bijvoorbeeld of ze konden aantonen of de lengte van een veer een effect kon hebben op hoe ver je ze kunt uitrekken. Na het experiment werd hen dan gevraagd of de variabele (lengte van de veer) bepalend was voor de uitkomst van het experiment.
Uit de resultaten van deze studie blijkt dat kinderen op het einde van de basisschool beter presteerden bij het oplossen van wetenschappelijke vraagstellingen wanneer hen via metacognitieve ondersteuning aangeleerd werd hoe ze een wetenschappelijk experiment moeten oplossen waarbij de relatie tussen variabelen onderzocht moet worden. De tijd die kinderen nodig hadden om dergelijke problemen op te lossen varieerde tussen de controle en de interventiegroep. De kinderen uit de interventiegroep deden er langer over om een probleem op te lossen, wat kan wijzen op het feit dat ze minder impulsief te werk gaan en beter nadenken vooraleer een probleem aan te pakken.
