Sector
  • Havo bovenbouw
  • Vwo bovenbouw
  • Gymnasium bovenbouw
Vakgebied
  • Natuurkunde
Leerplankundig thema
  • Handreiking
  • Schoolexamen
  • Examenprogramma

Wat is het probleem

30-1-2018

​Hoewel modelleren als vaardigheid al vanaf 1991 deel is van de exameneisen natuurkunde, blijft modelleren in het VO meestal beperkt tot het werken met modellen als toepassing van eerder behandelde stof. Het denken in modellen, d.w.z. modelvorming zoals bedoeld in de eindtermen van het examen havo1 en vwo2, blijft daarbij onderbelicht. Het probleem is dat modelvorming, als onderdeel van modelleren, door leraren vaak gezien wordt als een additionele vaardigheid die tijdrovend is en maar beperkt bijdraagt aan het begrijpen van de essentiële principes van de natuurkunde en natuurwetenschap als geheel. Leraren worden gesterkt in deze opvatting door hun waarneming dat leerlingen het denken in modellen een vreemde manier van redeneren vinden die in strijd is met hun intuïtieve begrip van de werkelijkheid. Waarom zou je die werkelijkheid vervangen door een (wiskundig) model, in plaats van een verschijnsel of systeem rechtstreeks te bestuderen?3,4

 

De heen-en-weer vertaling tussen de fysieke werkelijkheid en een model lijkt een omslachtige weg. Dit is een leerprobleem en niet alleen voor leerlingen in de onderbouw. Ook leerlingen in de hogere leerjaren en zelfs studenten in de natuurkunde blijken moeite te hebben met deze abstractie van modelleren.

Bovendien blijkt de natuurkunde waar leerlingen in het VO zich mee bezig moeten houden, buiten het klaslokaal vaak maar weinig toepasbaar. Waar bij het vak natuurkunde in de bestudeerde problemen de wrijvingskracht vaak wordt verwaarloosd, is wrijvingsweerstand in het dagelijks leven alomtegenwoordig. Met formules berekende slingertijden blijken alleen te kloppen voor slingers met alle massa geconcentreerd in één punt aan een massaloos touw en dan alleen nog voor kleine tophoeken. Het model van een auto met constante versnelling heeft in de praktijk nauwelijks een zinnige toepassing.

Het probleem is dat in het huidige natuurkundeonderwijs de inhoud sterk beperkt wordt door de wiskundige mogelijkheden van de leerlingen. Hierdoor ligt de nadruk op een klein aantal speciale of sterk vereenvoudigde gevallen, en op momentane situaties. De bewegingsvergelijkingen zelf verdwijnen daarbij uit het zicht. Door een systematische aanpak van het modelleeronderwijs kan dit veranderen:

  • de wiskundige rekenbeperkingen worden minder dwingend en het oplossingsrepertoire neemt toe. Er kunnen modellen worden gemaakt met een aanzienlijk hoger realiteitsgehalte, en dynamische processen, waarbij verschillende grootheden voortdurend van waarde veranderen, kunnen worden bestudeerd;
  • de fundamentele vergelijkingen nemen in deze modellen de centrale plaats in die ze verdienen. Het geeft leerlingen meer kans om inzicht te verwerven in het algemene karakter van de basisvergelijkingen van de natuurkunde.
In deze handreiking houden wij ons bezig met de vraag: kan het onderwijzen van modellen, van de aard van modellen en van modelleren, niet op een functionele manier geïntegreerd worden in het onderwijs, zodat deze doelen elkaar versterken? Wat houdt dat dan in voor de rol van de docent? En hoe kan het onderwijzen van ‘leren modelleren’ er dan in de praktijk uitzien?5,6

 

1. Samenvatting eindtermen modelleren syllabus havo
2. Samenvatting eindtermen modelleren syllabus vwo
3. P.L. Lijnse, Modellen van/voor leren modelleren, Tijdschrift voor Didactiek der β-wetenschappen (2008)
4. P.L. Lijnse, Omzien in verwarring, Utrecht: Freudenthal Insituut (2014)
5. O. van Buuren, Development of a Modelling Learning Path, proefschrift UvA (2014)
6. O. van Buuren & K. Kortland in: Handboek natuurkundedidactiek; red: K. Kortland, A. Mooldijk & H. Poorthuis, Epsilon Uitgaven, Amsterdam (2017)

 

Contactpersoon