Good Practice 8: De TIMSS taxonomie; wat is de meerwaarde ervan voor het vo bèta-onderwijs? (versie april 2022)

De TIMSS taxonomie is nog relatief onbekend. En dat is jammer, want het kan bijdragen aan het ontwikkelen van nóg beter bèta-onderwijs. Dit artikel gaat in op de vraag hoe TIMSS kan helpen bij het ontwikkelen van je onderwijs bij het vak natuurkunde.

De meeste onderwijsprofessionals zijn op de hoogte van de taxonomie van Bloom. Deze taxonomie, met z’n vele variaties en afgeleiden, is al decennia een begrip in onderwijsland. Sinds het ontstaan ervan, in de jaren vijftig van de vorige eeuw, heeft ‘Bloom’ een vlucht genomen.

Wil je een algemeen geformuleerde taxonomie, zoals die van Bloom, inzetten binnen een bètavak, zoals natuurkunde, dan is een herdefiniëring van de categorieën bijna onvermijdelijk. Het is moeilijk om een categorie als ‘creëren’ of ‘evalueren’ te bevragen in een schriftelijke natuurkundetoets. Dit komt ook terug in de data van de internationale PISA onderzoeken [1]. Slechts 1,3% van de vragen die in deze onderzoeken gesteld worden kunnen onder ‘creëren’ geschaard worden. Je kunt je zo afvragen of het inzetten van de taxonomie van Bloom de beste keuze is bij een bétavak.

piramide van Bloom

Daarnaast wordt Bloom nog steeds vaak verbeeld als een piramide, waarbij de verschillende cognitieve domeinen in een hiërarchische indeling staan. Hogere orde vaardigheden (creëren, evalueren) worden op deze manier een hogere plaats toegekend dan vaardigheden als onthouden en begrijpen. Velen zetten inmiddels kanttekeningen bij deze aanname [2]. Het bezitten van parate kennis is wél enorm van belang voor het leerproces.

“Hoe meer je weet over een bepaald onderwerp of domein, hoe complexer de taken zijn die je op den duur aankunt, hoe meer je dus kunt leren”.[3]

Neem als voorbeeld de schaakstelling hieronder. Een geoefend schaker zal de onderstaande stelling direct herkennen en ook weten welke standaardprocedures er doorlopen moeten worden om binnen 50 zetten de zwarte koning mat te zetten. Het zelf creëren van deze kennis, onder tijdsdruk en achter het wedstrijdbord, is vele malen moeilijker, zo niet onmogelijk. Parate kennis loont! En dat geldt niet alleen achter een schaakbord, maar ook bij het verwerven van kennis en vaardigheden bij de bètavakken.

wit wint!

Naast de bekendere PISA onderzoeken bestaat er ook een internationaal onderzoek naar de staat van onderwijs, dat zich richt op het monitoren van de wiskundige en natuurwetenschappelijke vaardigheden van leerlingen over de hele wereld. Dit is de ‘Trends In Mathematics and Science Study’ [4], vaak afgekort tot TIMSS. Dit vierjarig onderzoek wordt uitgevoerd sinds 1995. In het kader van het TIMSS onderzoekstraject werd een nieuwe taxonomie ontwikkeld. Deze TIMSS taxonomie hanteert een eigen set definities van cognitieve vaardigheden, volledig gericht op de exacte vakken. In de loop van de verschillende cycli is de taxonomie van TIMSS enkele malen aangescherpt. Op dit moment bevat het drie cognitieve beheersingsniveaus, namelijk ‘weten’, ‘toepassen’ en ‘redeneren’.

Deze drie beheersingsniveaus kunnen als volgt samengevat worden [4,5]:

Weten

De leerling is in staat om, bij natuurkundige verschijnselen en waarnemingen, vakbegrippen en procedures te benoemen, te herkennen en toe te lichten.

Een voorbeeldvraag uit het domein ‘weten’ [6]:

voorbeeld weten

Toepassen

De leerling kan concepten en vakbegrippen met elkaar in verband brengen en koppelen aan een specifieke context om zo tot een oplossing te komen bij een praktisch probleem of een vraag.

Een voorbeeldvraag uit het domein ‘toepassen’ [6]:

voorbeeld toepassen

Redeneren

De leerling kan concepten en vakbegrippen toepassen in onbekende en/of complexe contexten of vraagstellingen. De leerling is daarnaast in staat om, vanuit de gegeven context en de beheersing van de vakgerelateerde concepten, een situatie te analyseren, voorspellingen en generalisaties uit te voeren en conclusies te trekken.

Een voorbeeldvraag uit het domein ‘redeneren’ [6]:

voorbeeld redeneren

In onderstaande figuur zijn de overeenkomsten tussen TIMSS en twee bekende andere taxonomieën, Bloom en OBIT, schematisch weergegeven.

TIMMS vs OBIT vs Bloom

Alhoewel veel van de termen in elk van de drie taxonomieën terugkomen (maar soms wel op een andere plaats!) zijn er zeker ook verschillen tussen TIMSS en de andere twee taxonomieën. TIMSS werkt met slechts drie beheersingsniveaus, waarmee het in de praktijk wat makkelijker in te zetten is. Meer hierover later in dit artikel. Daarnaast kennen de drie beheersingsniveaus van TIMSS een minder sterke hiërarchische indeling. Het ene TIMSS niveau bevat daarmee ook niet per definitie moeilijkere vragen dan een ander niveau.

TIMMS kan, binnen het exacte onderwijs, ingezet worden als instrument om tot een betrouwbare toetsing te komen. Ook kan het een bijdrage leveren  bij het opbouwen en evalueren van een lesprogramma. Van beide toepassingen volgt nu een voorbeeld. Allereerst de toetsing.

Bij het construeren van de eindexamens natuurkunde wordt een onderscheid gemaakt in vier beheersingsniveaus. De praktische vertaling hiervan zijn twee labels die elke examenvraag meekrijgt. Is het een kwalitatieve (‘redeneren’) of een kwantitatieve (‘toepassen’) vraag? En valt de vraag binnen de reproductie (‘weten’), of zijn de gevraagde handelingen productief van aard (‘toepassen’ of ‘redeneren’)? Gedetailleerde informatie hierover is te vinden in de Cito toets- en itemanalyses [7] van de centrale examens die elk jaar worden vrijgegeven. Door TIMSS te gebruiken bij het ontwerpen van je toetsen maak je dus gebruik van een vergelijkbare taxonomie als die bij het eindexamen gehanteerd wordt.

Vaak kun je herleiden in welke categorie een (examen)vraag valt door te kijken naar het zogenaamde examenwerkwoord dat gebruikt wordt. Ook de examenwerkwoorden zijn, per vak, gedefinieerd in de syllabus van het desbetreffende vak. Het vak natuurkunde onderscheidt 11 examenwerkwoorden [8]. In onderstaande figuur is gevisualiseerd onder welke van de drie domeinen elk van de examenwerkwoorden, bij benadering, valt. In de praktijk hangt het domein natuurlijk sterk samen met de complexiteit van de vraagstelling. Daarnaast kunnen er, in één vraag, ook meerdere domeinen aangesproken worden.

examenwerkwoorden bij natuurkunde

Een tweede praktische toepassing van de taxonomie van TIMSS is gerelateerd aan het werken met leerdoelen. Wil je effectieve feedback genereren, waarmee je als docent méér inzicht krijgt in de cognitieve groei van je leerlingen, dan kan het interessant zijn om de drie cognitieve beheersingsniveaus van TIMSS terug te laten komen in de manier waarop je de leerdoelen van de lesstof indeelt en aanbiedt. Zie als voorbeeld de tabel hieronder. In deze tabel is een lijstje met leerdoelen weergegeven die betrekking hebben op de natuurkundige context ‘krachten’.

leerdoelen over ‘krachten’

Door de drie cognitieve domeinen van TIMMS te benoemen en ook direct te koppelen aan opgaven krijgen zowel de docent als de leerling méér inzicht in de gevraagde vaardigheden, en daarmee ook in het leerproces. Daarnaast wordt het mogelijk om de voortgang van de leerling per domein te monitoren. Zo kan een krachtig instrument ontstaan, waarmee de docent in staat is om op individuele schaal feedback te geven, te differentiëren of te remediëren.

Om leerdoelen te kunnen combineren met de TIMSS taxonomie is het aan te raden om deze te herformuleren. Woorden als ‘toepassen’ en ‘redeneren met…’ hoeven niet meer gebruikt te worden in de omschrijving van de afzonderlijke leerdoelen. Dit onderscheid wordt namelijk al gemaakt wanneer de opgaven aan één van de drie cognitieve niveaus gekoppeld wordt.

De TIMSS taxonomie is, vergeleken bij die van bijvoorbeeld Bloom of OBIT, een relatief onbekende taxonomie. In tegenstelling tot Bloom is de TIMSS taxonomie een, met een specifiek doel ontwikkeld en continue geactualiseerd instrument. In dit artikel is de meerwaarde belicht van TIMSS voor het onderwijs bij de exacte vakken, zoals wiskunde, natuurkunde of scheikunde. Het biedt  een internationaal herkenbare en consistente omschrijving van de cognitieve domeinen voor wiskunde- en natuurwetenschappelijk onderwijs. Zowel bij de inrichting van het onderwijs als bij toetsing kan TIMSS een meerwaarde hebben.

[1] Cognitive Process Analysis of PISA, TIMSS, and UN Science Items Based on Revised Bloom Taxonomy, W.Wasis, S.Sukarmin, M.Prastiwi, december 2017,Journal of Computational and Theoretical Nanoscience

[2] A Roof without Walls: Benjamin Bloom’s Taxonomy and the Misdirection of American Education, Michael J. Booker, Published online: 30 January 2008, Springer Science

[3] https://onderzoekonderwijs.net/2017/12/21/de-holle-retoriek-van-21st-century-skills-hoezo-is-kennis-minder-belangrijk/

[4] https://www.iea.nl/publications/assessment-framework/timss-2019-assessment-frameworks

[5] https://natuurkundedidactiek.nl/wp-content/uploads/sites/224/2017/03/hbnd-w-02-07-04-INF-1-niveau-indeling-TIMSS.pdf

[6] https://www.examenblad.nl/examendocument/2021/cse-1/natuurkunde-havo/opgaven/2021/havo/f=/HA-1023-a-21-1-o.pdf

[7] https://www.cito.nl/vo-eindexamenbank/vwo?f=examfileyear%3A2019%7Cexamfilesubject%3Anatuurkunde%7Cexamfileperiod%3A1%7Cexamfiledocumenttype%3Aoverig

[8] https://www.examenblad.nl/examenstof/syllabus-2022-natuurkunde-vwo/2022/vwo/f=/natuurkunde_2_versie_vwo_2022.pdf

Geef een antwoord

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd.

Terug naar boven