Good Practice 4: Samenwerkend leren met het Pi-project

Het Pi-project kent drie doelstellingen. De leerlingen:

  1. ontwikkelen diepgaand inzicht in het werken met meetonzekerheid bij het uitvoeren en uitwerken van experimenten
  2. ontwerpen zelf een experiment (verplicht onderdeel syllabus centraal examen natuurkunde)
  3. doen ervaring op met samenwerkend leren en probleemgestuurd onderwijs

Theoretische achtergrond

“Samenwerkend leren kan gedefinieerd worden als een onderwijsleersituatie waarbij leerlingen de verantwoordelijkheid delen om in interactie met groepsleden taken met een gemeenschappelijk doel of eindproduct uit te voeren [1]”

Wetenschappelijk onderzoek toont aan dat samenwerkend leren een effectieve onderwijsstrategie is, die positief effect kan hebben op de leerprestaties en motivatie van leerlingen (zie ook de bovenstaande figuur, uit [2]). Het succes van samenwerkend leren hangt sterk af van een aantal basisvoorwaarden. Heterogene groepjes werken beter dan homogene groepjes. Daarnaast is het van belang dat er sprake is van afhankelijkheid binnen de groep. De taak moet complex genoeg zijn. Tot slot dient de docent te zorgen voor een uitdagende en ondersteunende leeromgeving( scaffolding).

Start van het Pi-project (week 0)

 

“Bepaal pi experimenteel, en met een zo groot mogelijke nauwkeurigheid”

Dit is de opdracht die de leerlingen meekrijgen. In groepjes van drie hebben ze tien weken de tijd om aan deze opdracht te werken. De werkzaamheden vinden parallel aan de reguliere lessen plaats. De leerlingen voeren het project uit tijdens hun zelfstandige uren op school (ze hebben ongeveer 10 zelfstandige uren (KWT-uren) in de week), of thuis.
Een groepsgrootte van drie is ideaal. Het leidt tot veel meer interactie dan groepjes van twee. Bij groepjes groter dan drie leden zal de kans dat individuele leerlingen zich gaan drukken ook groter worden. De docent maakt de groepjes, en zorgt daarbij voor heterogene groepjes. Op het gebied van gender en aanleg, maar ook rekening houdend met de mix aan persoonlijkheden. In elk groepje wordt één leerling aangewezen als voorzitter.
Alle leerlingen ontvangen verdiepende theorie over meetonzekerheid en hoe daarmee om te gaan bij experimenten (deze stof valt namelijk niet onder de examenstof en is dus verdiepend van aard). Ze krijgen ook de interactieve rubric (zie hieronder) waarmee uiteindelijk het werk beoordeeld gaat worden. De data van drie tussentijdse overlegmomenten (check-up’s) worden gecommuniceerd, alsmede de bijbehorende taken.

Een aantal taken moeten twee weken later, tijdens de eerste check-up, al gedaan zijn. Elk groepje maakt een planning voor de gehele projecttijd. Zie ook het voorbeeld hieronder. Daarnaast voeren ze een sterkte-zwakte analyse uit voor elk van de groepsleden (‘wat kan ik goed?’, ‘wat voeg ik toe?’, ‘wat zijn mijn valkuilen?’).

De groep gaat op zoek naar drie mogelijke aanpakken om pi te bepalen. Ook wordt er, vanaf de eerste week, een logboek bijgehouden waarin alle activiteiten van alle groepsleden bijgehouden wordt. De voorzitter zorgt voor een effectieve communicatie. Alle relevante bestanden worden op tijd gedeeld met de docent, binnen de Google G Suite omgeving.

Eerste check-up (week 2)

Tijdens het eerste overlegmoment bekijken docent en groepsleden samen de drie ingediende voorstellen. De docent geeft aan welk voorstel het meest veelbelovend is. Ook geeft hij advies over de aandachtspunten bij het uitwerken van dit voorstel tot een daadwerkelijk experiment.
Gedurende de volgende twee weken werkt de groep het gekozen voorstel uit. Hoe gaan de experimenten er in de praktijk uitzien? Welke spullen zijn er nodig? Vinden de metingen plaats óp school, of thuis? Moeten er op school afspraken gemaakt worden over de beschikbaarheid van spullen en/of ruimtes?

Tweede check-up (week 4)

Tijdens het tweede overlegmoment wordt de experimentele uitwerking gepresenteerd. Er is extra aandacht voor de vraag hoe de meetonzekerheid tijdens de metingen geminimaliseerd kan worden. De docent kan, indien nodig, nog laatste adviezen geven over het uitvoeren en uitwerken van de metingen.
De experimenten kunnen nu uitgevoerd worden.

Derde check-up (week 7)

Nu de metingen uitgevoerd zijn kunnen de resultaten in de vorm van tabellen en grafieken gepresenteerd worden. Belangrijk is dat de meetonzekerheid ook is meegenomen in deze verwerking. Vanuit deze resultaten kan idealiter een voorlopig resultaat gegeven worden: de waarde van pi, mét meetonzekerheid. De docent beslist (GO/NO GO) of de gepresenteerde meetwaarden van voldoende kwaliteit zijn om uit te kunnen werken tot een verslag. Bij een NO GO zal de groep eerst nog herstelwerkzaamheden moeten verrichten.
Bij een GO kan begonnen worden aan het laatste onderdeel, de eindpresentatie. Hierbij kan gekozen worden uit twee vormen: een schriftelijk wetenschappelijk verslag, of een (opgenomen) mondelinge presentatie, in de vorm van een Pecha Kucha.

Evaluatie (week 9)

Vóór de deadline worden alle relevante documenten gedeeld met de docent. Naast het verslag of de film van de presentatie horen daar ook de planning en het logboek bij. In het logboek (zie voorbeeld hieronder) zijn, per groepslid, de activiteiten weergegeven. De docent bevordert gedurende het hele proces het eigenaarschap van de groepsleden voor specifieke taken. Hierdoor worden de groepsleden ook afhankelijk van elkaars werk en inzet.

De docent bepaalt, aan de hand van de rubric, een gemiddeld eindcijfer van de groep. Deze wordt, samen met een begeleidende feedback, gedeeld met de groep. Vervolgens hebben de groepsleden nog de mogelijkheid om te variëren in de eindcijfers per groepslid. De leerlingen van het logboek hierboven besloten bijvoorbeeld, in goed overleg, dat leerling 3, door haar getoonde inzet en leiderschap, een hoger cijfer verdiende dan de andere twee.

Aanbevelingen
Het Pi-project maakt al een aantal jaren, met succes, deel uit van mijn lesprogramma in 6VWO. Maar er is altijd ruimte ter verbetering. Ik wil op twee aandachtspunten ingaan:

  1. Voorbereiden op samenwerkend leren: onderzoek toont aan dat leerlingen méér kunnen halen uit een samenwerkingsopdracht wanneer ze hebben geleerd om samen te werken. Het leren samenwerken vindt niet plaats tijdens de lessen natuurkunde. Samenwerken is een vaardigheid die vakoverstijgend van enorm belang is. Deze activiteit kan nog beter dan op dit moment het geval is ingebed worden in de doorlopende leerlijn ‘samenwerken’ van de school.
  2. Het lerend effect wordt vergroot wanneer de leerlingen ook bewust moeten reflecteren op hun eigen gedrag tijdens het proces. Door tijdgebrek is daar tot op heden nog te weinig aandacht voor geweest. In het ideale geval zou ook deze vaardigheid opgenomen moeten worden in een schoolbrede doorlopende leerlijn

Resultaten
Een aantal hoogtepunten van de afgelopen jaren:

Literatuur:
[1] Erkens, Kirschner, & Janssen, 2009; Johnson & Johnson, 2009

[2] Making the black box of collaborative learning transparent: Combining process-oriented and cognitive load approaches, Janssen, J.J.H.M.; Kirschner, F.; Erkens, G.; Kirschner, P.A.; Paas, F. (2010) Educational Psychology Review, volume 22, issue 2, pp. 139 – 154

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *