Een klassiek experiment van de Zwitserse psycholoog Jean Piaget (1896-1980). Kinderen zien een smal, hoog glas met water dat wordt leeggegoten in een breed glas. Het water in het brede glas staat dan lager. Een jong kind zal stellen dat er ook minder water in het brede glas zit, terwijl een ouder kind beseft dat in beide glazen even veel water zit. Het doorzien van dergelijke experimenten is van belang bij Wetenschap & Technologie (W&T). Om te experimenteren, moet je wetenschappelijk kunnen redeneren. En wil je goed kunnen experimenteren, dan moet je begrijpen dat een goed experiment twee condities met elkaar vergelijkt die maar op een aspect (variabele) van elkaar verschillen. Dit wordt ook wel de 'control of variables-strategie' genoemd. Een jong kind dat deze strategie begrijpt, zal ook eerder inzicht hebben in het experiment met het glas. Ook hier verandert immers maar een ding: het glas.
Experimenteren in de onderbouw
Inmiddels weten we uit onderzoek dat kinderen in groep 1 en 2 al best goed kunnen experimenteren. In een studie waarbij kinderen twee knikkerbanen te zien kregen, moesten zij bijvoorbeeld onderzoeken of een zware bal verder zou rollen dan een lichte bal. De proefleider zette voor het kind een proefstelling op en het kind mocht deze opstelling vervolgens aanpassen (zie kader 1). Na een fout kreeg het kind hulp en werd gekeken of daarna wel het goede antwoord kwam. Langzaam werd het steeds moeilijker, doordat het aantal variabelen toenam. Het experiment toonde aan dat kleuters al best ver komen, en dat sommige kinderen in groep 2 opstellingen met vier variabelen aankunnen. Het feit dat jonge kinderen dit al kunnen, maakt experimenten in de onderbouw mogelijk, bijvoorbeeld door kinderen te laten onderzoeken of een plantje beter groeit als het veel of weinig water krijgt.
Experimenteren in de bovenbouw
Ook in de bovenbouw van het basisonderwijs hebben we kinderen met soortgelijke experimentele opstellingen laten werken. Het viel daarbij op dat sommige kinderen het moeilijk vonden om zonder begeleiding een goed experiment met verschillende variabelen op te zetten. Ze maakten experimentele opstellingen waarbij de twee knikkerbanen op meer dan één aspect van elkaar verschilden. Dit waren met name de wat taalzwakkere kinderen. Een goede taalvaardigheid blijkt belangrijk bij Wetenschap en Technologie. Zo moeten kinderen bij het opzetten van een experiment de uitleg begrijpen en in samenspraak met anderen nagaan op welke manier het experiment het beste kan worden uitgevoerd. Op sommige scholen worden Wetenschap en Technologie-lessen gegeven waarbij kinderen onvoorbereid zelf met experimenten aan de slag gaan. Een gemiste kans, want wanneer experimenten niet in een betekenisvolle context zijn geplaatst, wordt er weinig van geleerd. Een voorbereiding waarin bijvoorbeeld moeilijke woorden worden uitgelegd, zoals 'helling' en 'oppervlakte' is cruciaal om iedere leerling de kans te geven zijn of haar talent in Wetenschap & Technologie tot ontplooiing te laten komen.
Experiment knikkerbaan
Met behulp van twee knikkerbanen kun je kinderen experimenten laten doen waarbij ze één, twee, drie of vier variabelen moeten controleren. Je kunt elke knikkerbaan op vier manieren instellen:
1. De helling kan steil of minder steil worden gemaakt.
2. Het oppervlak van de helling kan glad of ruw zijn.
3. De startpositie van de bal kan hoog of laag zijn.
4. De bal kan zwaar of licht zijn.
Wanneer de vraag is of een zware of een lichte bal verder rolt, moeten twee knikkerbanen op eenzelfde manier worden opgezet, het enige verschil is de bal. Bij de ene knikkerbaan hoort een zware bal, bij de andere een lichte. De helling moet bij allebei bijvoorbeeld steil zijn, het oppervlak van de helling bij allebei ruw, en de startpositie bij allebei hoog. Een kind dat dit begrijpt, beheerst de zogenaamde 'control of variables-strategie'. Deze strategie vormt de basis voor onderzoekend leren.
Op www.samenonderzoeken.nl staan uitgewerkte lessenseries waarin onderzoekend leren centraal staat. Voor groep 1 en 2 staat er bijvoorbeeld het experiment met 'de tuinkers', waarin piepjonge onderzoekers vol enthousiasme leren experimenteren en onderzoeken of een tuinkers beter groeit met of zonder water, of met of zonder licht. Er is ook een katrollen lessenserie voor groep 5 en 6. Of vliegtuigjes bouwen voor groep 3 en 4. De lessenseries bevatten allemaal experimenten die op een goede manier worden voorbereid en nabesproken.
Dit artikel is verschenen als onderdeel van de Didactief-special TalentenKracht (juni 2015). Deze special is gemaakt in opdracht en met financiële bijdrage van het platform Bèta Techniek.
En blijf op de hoogte van onderwijsnieuws en de nieuwste wetenschappelijke ontwikkelingen!
Inschrijven
