Leren is onderzoeken. Aan de slag met wetenschap in de klas

Het is algemeen aanvaard in de literatuur dat het wetenschapsonderwijs moet gaan over het leren over en van de fysische wereld (het leren van wetenschappelijke concepten) en over het ontwikkelen van onderzoeksvaardigheden. Het wetenschapsonderwijs moet zich dus tot doel stellen om leerlingen te vormen die beschikken over conceptuele kennis van waaruit geput kan worden om wetenschappelijke probleemstellingen op te lossen.
Daarvoor is het noodzakelijk dat zij de nodige onderzoeksvaardigheden ontwikkelen. Op die manier kan het wetenschapsonderwijs bijdragen tot het vormen van wetenschappelijk geletterde burgers. Het integreren van ‘onderzoekend leren’ in de klaspraktijk is een veel belovende invalshoek om hieraan tegemoet te komen.

‘Onderzoekend leren’ is echter een breed begrip dat in de literatuur op verschillende manieren geïnterpreteerd wordt. In deze review wordt ‘onderzoekend leren’ gezien als een specifieke vorm van probleemoplossend leren, en specifiek omdat het zoeken naar een oplossing voor de probleemstelling gebeurt door middel van het uitvoeren van een onderzoek, waarbij op een systematische manier de onderzoekscyclus wordt doorlopen. De kennis omtrent wetenschappelijke concepten enerzijds en wetenschappelijke processen anderzijds worden bij onderzoekend leren niet los van elkaar aangeboden.

Binnen deze publicatie werd nagegaan of onderzoekend leren met de klemtoon op metacognitieve ondersteuning en samenwerkend leren effectief een basis kan vormen voor het aanbrengen van wetenschappelijke geletterdheid bij kinderen uit het lager onderwijs.
In de literatuur is er heel wat discussie ten aanzien van het leereffect van ‘onderzoekend leren’ bij kinderen. Maar heel vaak is deze discussie terug te brengen op een verschillende invulling van het begrip ‘onderzoekend leren’ bij de gevoerde onderzoeken. Zo spreekt men vaak over open inquiry als er weinig externe sturing is en de leerlingen zelf het onderzoek sturen zonder veel begeleiding van de leerkracht. Open inquiry wordt ook vaak geassocieerd met discovery learning (ontdekkend leren). Guided inquiry wordt dan gezien als een vorm van ‘onderzoekend leren’ met een sterkere begeleiding door de leerkracht. Een extreme vorm hiervan is ‘directe instructie’.

In een recente publicatie in Science (Klahr, Zimmerman, & Jirout, 2011) stellen de auteurs dat open inquiry of guided inquiry geen voordeel heeft ten opzichte van directe instructie bij het aanleren van de strategie voor het controleren van variabelen. Het zou volgens de onderzoekers zelfs langer duren om de strategie aan te leren via open of guided inquiry en de transfer naar andere situaties is ook niet beter in vergelijking met direct instruction. Deze discussie over het aanleren van het controleren van variabelen is goed gedocumenteerd in de onderzoeksliteratuur en kan daarom ook als een interessante invalshoek dienen voor de aanpak van het wetenschapsonderwijs tout court. Het is een feit dat een meer open vorm van onderzoekend leren tijdsintensiever is om de nodige conceptuele kennis en onderzoeksvaardigheden bij kinderen aan te leren. Hoe men het ook bekijkt en welke aanpak men ook kiest, het komt in de geraadpleegde literatuur er steeds op neer dat er een duidelijke trend is die aangeeft dat activiteiten waarbij wetenschappelijke probleemstellingen opgelost moeten worden door middel van de onderzoekscyclus mogelijkheden scheppen tot het stimuleren van denkprocessen bij kinderen.

Onderzoek toont aan dat het stimuleren van actief denken en het leggen van de klemtoon op het trekken van conclusies uit observaties belangrijke voorspellers zijn voor wat betreft het begrijpen van wetenschappelijke concepten en het stimuleren van onderzoeksvaardigheden bij de kinderen. Hierbij kunnen metacognitieve ondersteuning door de leerkracht en samenwerkend leren als dé sleutels gezien worden die toegang bieden tot een succesvolle aanpak van ‘onderzoekend leren’ binnen het wetenschapsonderwijs. Leerlingen die samenwerken leren meer en kunnen elkaar inspireren bij het opstellen van hypotheses en experimenten om deze hypothesen te testen. Eens de onderzoeksdata verzameld zijn, kunnen deze samen kritisch bekeken worden. Net zoals bij echte wetenschappers is het belangrijk dat de conclusies van een onderzoek en de gehanteerde werkwijze bij het uitvoeren van het onderzoek aan een kritische, maar constructieve feedback worden onderworpen.

Als leerkracht is het belangrijk om tijdens dit proces op te treden als mediator en de kinderen te begeleiden doorheen het onderzoeksproces. In principe komt dit neer op het stimuleren van het actief denken en handelen door het stellen van hogere orde vragen of het expliciet vragen naar de argumentatie voor elke stap die in het onderzoeksproces genomen wordt. Een aantal methodieken zoals het hanteren van de ‘wetenschappelijke denkcirkel’ die de aandacht van de kinderen reguleert en hen bewust maakt van hun denkproces, kunnen hierbij helpen. Over het algemeen kan men stellen dat hands-on activiteiten belangrijk zijn, op voorwaarde dat de leerkracht de kinderen uitdaagt om de bekomen resultaten vanuit de activiteit te interpreteren en hierover te discussiëren in kleine groepen.

In principe kunnen we stellen dat onderzoekend lesgeven gezien kan worden als het creëren van een leeromgeving waarbij de kinderen in kleine groepen de mogelijkheid krijgen om via procesgeoriënteerde werkvormen vragen te stellen, oplossingen te formuleren en via experimenten hypotheses te testen. Cruciaal hierbij is dus de rol van de leerkracht die de kinderen uitdaagt en aanzet tot actief denken, handelen en discussiëren. Afhankelijk van de beginsituatie van de leerlingen kan de leerkracht kiezen voor een aangepaste onderwijsaanpak (deductief of inductief) en begeleiding (op het continuüm gesloten-open).

‘Onderzoekend leren’ hoeft niet beperkt te blijven tot een specifieke aanpak voor het wetenschapsonderwijs, maar is een manier van leren die ook in andere vakgebieden kan ingezet worden. Een reviewonderzoek naar het effect van onderzoekend leren binnen andere vakgebieden valt echter buiten de scope van deze publicatie.

Binnen de onderzoeksvraag van deze review wordt als doelgroep het lager onderwijs vooropgesteld. Vanuit de geselecteerde studies blijkt duidelijk dat kinderen in staat zijn om wetenschappelijk te denken en wetenschappelijke probleemstellingen onderzoekend te benaderen op voorwaarde dat ze daarbij goed begeleid worden door de leerkracht. Ook in het kleuteronderwijs kunnen reeds kiemen gelegd worden voor een onderzoekende houding en kunnen reeds basisvaardigheden met betrekking tot wetenschappelijk denken gestimuleerd worden.