Onderzoeksprojecten

Actuele onderzoeksprojecten van het Freudenthal Instituut zijn onder andere:

Burgerschapsvorming rond duurzaamheidsvraagstukken in het bètaonderwijs

NRO Langlopend Praktijkgericht Onderzoek

Ontwikkelingen in wetenschap en technologie kunnen zowel een positieve als negatieve impact hebben op onze maatschappij. Om verantwoorde beslissingen te nemen in zogenaamde socio-scientific issues (SSIs) zijn zowel wetenschappelijke kennis als persoonlijke en sociale normen en waarden van belang. Een belangrijk doel van het bètaonderwijs, en dus een uitdagende verantwoordelijkheid voor de bètadocent, is om middelbare scholieren op te leiden zodat ze in staat zijn om goed geïnformeerde beslissingen te nemen over SSIs waarmee ze in hun dagelijks leven in aanraking kunnen komen.

In dit project werken biologie- en scheikundedocenten samen met onderzoekers van het FI aan het versterken van burgerschapsvorming rond duurzaamheidsvraagstukken. Middels de SSIBL-aanpak (Socio-Scientific Inquiry-Based Learning), die is ontwikkeld in het Europese PARRISE project (www.parrise.eu), wordt in verschillende Lesson Study cycli onderwijs ontwikkeld en getest, waarbij het doel is meningsvorming over maatschappelijke vraagstukken gerelateerd aan duurzaamheid effectiever te integreren in de onderbouw van de middelbare school. Zowel docentcompetentie als het leren van de leerling staan hierbij centraal. Uiteindelijk leidt dit project tot een collectie van handelingspraktijken, lesmateriaal, lesvoorbeelden, meetinstrumenten en kennis die burgerschapsvorming in de bètales stimuleren.

Projectleider: Marie-Christine Knippels

Looptijd project: januari 2019 tot januari 2022

Mathematics Education Relevant Interesting and Applicable (MERIA)

The main goal of MERIA is to promote a positive attitude towards mathematics in upper secondary education and to show that mathematics is engaging, important and useful. In the project we try to achieve this goal by implementing an inquiry-based approach to mathematics education by using theories of Realistic Mathematics Education and the Theory of Didactic Situations. We develop scenarios for various mathematical topics in close cooperation with teachers from Croatia, Slovenia, Denmark and the Netherlands. The MERIA project activities address low and high achievers in mathematics with the ultimate aim of improving students' knowledge and attitudes towards mathematics. All resources are available through the MERIA website and disseminated by the MERIA newsletter.

Projectleider: Matija Basic (Croatia)

Contactpersoon NL: Rogier Bos and Michiel Doorman

Website: https://meria-project.eu/

Looptijd: 2016-2019

KA2 2018 Integrity

Erasmus+  

Cases of research misconduct are frequently discussed in leading scientific journals and have gained substantial public interest. The use of codes of conduct can help as guidelines to inform students and researchers about appropriate research practices, but a code of conduct without a clear implementation will not change the behaviour of scientists. Moreover, implementing rules and regulations is not always the best way to stimulate responsible behaviour. The development and implementation of an educational pathway for students on all levels of studies (Ba, Ma, PhD) is necessary to teach students how to recognize problematic situations, how to discuss them with their colleagues, and how to devise strategies for dealing with them. The first objective of the project is to encourage students to act with integrity during their education and conduct research in an integer way upon completion of their education. The second objective is to increase the level of digital teaching skills of staff and use of digital tools for integrity teaching. The third objective is to facilitate the translation of the existing codes of conduct into the curriculum and policy of Higher Education Institutions

Projectleider: Bert Theunissen

Looptijd: oktober 2018 - augustus 2021

Automatische feedback in universitair statistiekonderwijs (promotieonderzoek)

Statistiekcursussen zijn belangrijk in veel universitaire bacheloropleidingen, maar vormen vaak een struikelblok voor studenten. Studenten hebben moeite met de grote hoeveelheid abstracte concepten die een rol spelen binnen statistiek. Daarnaast zijn de groepen vaak groot, waardoor het lastig is voor docenten om individuele begeleiding en feedback te geven. Dit onderzoek richt zich daarom op de vraag: hoe kan automatische feedback in een online leeromgeving studenten aan de universiteit helpen om begrip van statistiek te ontwikkelen? Twee typen feedback worden onderzocht: studentmodellen voor een globaal overzicht van kennis van studenten over een reeks opgaven, en een zogenoemde domain reasoner voor feedback op tussenstappen binnen opgaven. Van beide typen is een variant ontwikkeld specifiek voor statistiek en deze twee varianten zijn ingezet binnen drie bacheloropleidingen van de Universiteit Utrecht. Het ontwerp van de feedback is geëvalueerd aan de hand van kwalitatieve analyse van studentwerk in de online leeromgeving, vragenlijsten en interviews. Effecten van de feedback op het statistiekbegrip van studenten worden geëvalueerd in een onderzoek waarin studenten willekeurig aan verschillende feedback-condities zijn toegekend en waarin studentwerk en tentamenresultaten kwantitatief worden geanalyseerd. Op deze manier beogen we effectieve vormen van automatische feedback voor statistiekonderwijs en andere domeinen te ontdekken.

Promovendus: Sietske Tacoma (s.g.tacoma@uu.nl)

Begeleiders: Paul Drijvers (p.drijvers@uu.nl) en Johan Jeuring (j.t.jeuring@uu.nl)

Looptijd project: 1 april 2015 – 1 juli 2020

Computationeel denken en wiskundig denken: digitale geletterdheid in wiskundecurricula

In wiskundeonderwijs waarin ICT een steeds grotere rol speelt, is de vraag of en hoe wiskundig denken, dat centraal staat in de nieuwe Nederlandse wiskundecurricula, kan worden geïntegreerd met computationeel denken, zoals benadrukt in het informaticacurriculum en in de landelijke curriculum.nu hervorming. De belangrijkste vraag in dit door NRO gehonoreerde langlopende praktijkonderzoek is: Hoe kan een onderwijsleerstrategie, gericht op het gebruik van digitale hulpmiddelen, 16-17 jaar oude vwo-leerlingen ondersteunen bij het ontwikkelen van computationele denkvaardigheden, verbonden met wiskundig denken?

Het consortium, dat bestaat uit vijf scholen, twee universiteiten en een curriculumontwikkelingsinstituut, voert een theoriegebaseerd ontwerpgericht onderzoek uit. Dit onderzoek beslaat vier fasen: een inventarisatiefase van een literatuurstudie en expertinterviews, een eerste ontwerpcyclus waarin twee interventies van vijf lessen worden ontworpen en getest, een tweede ontwerpcyclusfase, waarin de herziene interventie wordt getest en de leerresultaten worden beoordeeld, en een afsluitende fase, gericht op de verspreiding van resultaten.

De resultaten omvatten een op onderzoeksliteratuur gebaseerde, praktijkgerichte lijst van kernaspecten van computationeel denken, gerelateerd aan wiskundig denken; empirisch gevalideerde leeractiviteiten voor vwo-leerlingen in lessen wiskunde A en wiskunde B; instrumenten om de bijbehorende leeropbrengsten te beoordelen; een handleiding voor docenten over het ontwerp en gebruik van leeractiviteiten gericht op computationeel en wiskundig denken met digitale hulpmiddelen; een policy-document om de komende curriculumvernieuwing te informeren.

Het consortium bestaat uit:

  • Carina van Amerongen, docent Christelijk Gymnasium Sorghvliet, Den Haag
  • Erik Barendsen, onderzoeker, Radboud Universiteit
  • Sylvia van Borkulo, onderzoeker, Universiteit Utrecht
  • Wim Caspers, docent Lyceum Ypenburg, Den Haag
  • Juan Dominguez, docent Willem de Zwijger College, Bussum
  • Paul Drijvers, projectleider, Universiteit Utrecht
  • Ivana den Hartog, master student, Universiteit Utrecht
  • Maria Kallia, onderzoeker, Radboud Universiteit
  • Jos Tolboom, curriculumontwikkelaar, SLO
  • John Val, docent Rijnlands Lyceum, Oegstgeest
  • Fetske Zwaga, docent Harens Lyceum, Haren

Projectleider: Paul Drijvers (p.drijvers@uu.nl)

Contactpersoon: Sylvia van Borkulo (s.vanborkulo@uu.nl)

Looptijd project: Van 1 februari 2019 tot 1 februari 2022

Zie ook https://www.nro.nl/onderzoeksprojecten-vinden/?projectid=40-5-18540-130-computationeel-denken-en-wiskundig-denken-digitale-geletterdheid-in-wiskundecurricula

De digitale wende in de kenleer

Belichaamde, omgevingsingebedde en uitgebreide cognitie (E3C) markeert een recente wende in de Kenleer (de filosofie van kennis). De uitgebreidheid verwijst naar de idee dat onze kennis en vaardigheden niet beperkt zijn tot onder onze hersenpan, doch zijn uitgestrekt over: (i) ons lichaam dat is ingebed in een omgeving waarmee het lichaam voortdurend wisselwerkt via de zintuigen; en (ii) over de hulpmiddelen die we gebruiken, van knoop-in-de-zakdoek en notitieboekje tot slimfoon en het wereldwijd web. E3C claimt dat vaardigheidskennis primair is: subject S weet hoe een handeling uit te voeren, en dat de andere vorm van kennis, beweringskennis, daarvan is afgeleid — subject S weet dat p, waarin p een bewering is. De rol van digitale kennisverwerving (ICT) is dermate overheersend en alomtegenwoordig (slimfoon, tablet, schootcomputer) dat de Epistemologie ook een digitale wende dient te maken.

We richten ons op de volgende epistemologische vragen die zich opdringen. Hoe kunnen we wiskundige kennis begrijpen in E3C, gegeven haar abstracte aard? Zal de digitale wende ons kennisbegrip wezenlijk veranderen? Wanneer praktische kennis leidt tot beweringskennis, hoe werkt dit ‘leiden tot’ dan precies, in het bijzonder in een digitale leeromgeving?

Teneinde deze vragen te beantwoorden, is een empirische gevalstudie in de epistemologie nodig van de verwerving van wiskundige kennis en vaardigheden door een subject ingebed in en wisselwerkend met een ICT-omgeving — ook omdat wiskundige kennisverwerving nauwkeurig toetsbaar is. Daarenboven zal het ICT-middel dat door dit project ontwikkeld zal worden van zeer goede dienst zijn in het wiskundeonderwijs aan alle middelbare-schoolleerlingen.

Het consortium bestaat uit:

Hoofdaanvrager:

Mede-aanvragers:

Industriële partner:

Projectleider: dr. Arthur Bakker, A.Bakker4@uu.nl,

Looptijd project: Van 1 februari 2017 tot 1 maart 2021

Zie ook: https://www.nwo.nl/onderzoek-en-resultaten/onderzoeksprojecten/i/30/26830.html en project-website https://digtep.sites.uu.nl/

Raising students’ interests with film and video (PhD research)

Teachers are increasingly using video in their lessons, with various aims, such as raising students’ levels of conceptual knowledge or interest. Videos that can be used for educational purposes are numerous, ranging from instruction videos to fiction films. These videos all have different characteristics, for example regarding the amount and structure of information, and the audio-visual presentation. However, guidelines on which video characteristics can help to achieve specific teacher aims are lacking. In our research, we make a first step towards composing such guidelines by adding a film theory perspective to educational research on videos.

In both film theory and educational psychology we have found leads to believe that film and video might be useful for raising students’ interest. In a literature review we bring together the theories from both fields into a convergent framework. We then empirically test this framework to judge its workability and ecological validity. Finally we translate the framework into guidelines that should enable teachers and filmmakers to make or select interest raising videos that kickstart science and mathematics classes.

PhD candidate: Winnifred Wijnker (w.wijnker@uu.nl)

Supervisors: Paul Drijvers (p.drijvers@uu.nl), Tamara van Gog (t.vangog@uu.nl), and Arthur Bakker (a.bakker4@uu.nl)

Publications:

  • Wijnker, W., & Bos, R. D. (2018). Een goede onderwijsvideo dient een helder doel. NVOX, 43(4), 212–213.
  • Wijnker, W., Bakker, A., Van Gog, T. A. J. M., & Drijvers, P. H. M. (2018). Educational videos from a film theory perspective: Relating teacher aims to video characteristics. British Journal of Educational Technology. Advance online publication. doi: 10.1111/bjet.12725

Project duration: September 1, 2016 – November 1, 2020

Developing Techno-mathematical Literacies in higher technical professional education (HBO) (promotieonderzoek)

Due to increased use of technology, the workplace practices of engineers have changed. So-called Techno-mathematical Literacies (TmL) are necessary skills for current and future engineers. In this study, the specific TmL used by engineers are identified. With these TmL as central learning goals, an innovative course of applied mathematics for higher technical professional education (HBO) will be developed and evaluated by the research approach of design-based implementation research. This study will yield theoretical knowledge about the nature of TmL and the implementation of TmL in education, next to a course of applied mathematics that is adjustable for all technical domains.

PhD student: Nathalie van der Wal, n.j.vanderwal@uu.nl.

Supervisors: Paul Drijvers (p.drijvers@uu.nl) en Arthur Bakker (a.bakker4@uu.nl).

Looptijd project: 2014 - 2020

Naar een leerlijn voor het verklaren en ontwerpen van de technisch geprogrammeerde leefwereld in de bovenbouw van het basisonderwijs (promotieonderzoek)

Het centrale doel van dit onderzoek is het ontwikkelen van een relevante, aansprekende en haalbare leerlijn voor het leren verklaren en ontwerpen van de technisch geprogrammeerde leefwereld voor de bovenbouw van het basisonderwijs. Het onderzoek levert inzicht in het ontwikkelingsniveau van leerlingen en hoe dit van invloed is op het kunnen verklaren en ontwerpen, welke contexten voorbeeldmatig en aansprekend zijn voor leerlingen, hoe er een balans gevonden kan worden tussen verschillende instructiebenaderingen, hoe progressie zichtbaar gemaakt kan worden en welke TPACK minimaal nodig is om leerlingen te onderwijzen in het verklaren en ontwerpen van de technisch geprogrammeerde wereld.

Het overheidsbeleid in Nederland is erop gericht om programmeren en computational thinking een plaats te geven in het curriculum van de basisschool. In diverse andere landen wordt gewerkt aan de invoering van programmeren en computational thinking in het basisonderwijs (Nederland, Verenigd Koninkrijk, Estland, VS). De voorgestelde invullingen en de verwachte leeropbrengsten lopen echter sterk uiteen en het is nog allerminst duidelijk wat een gewenste beheersing op basisschoolniveau zou moeten inhouden, wat een goede opbouwende leerlijn zou zijn en welke kennis en vaardigheden leerkrachten nodig hebben om dit te onderwijzen en te begeleiden. Dit onderzoek beoogt hiervoor theoretische en praktische handvatten te bieden.

Promovendus: Gerard Dümmer, e.g.dummer@uu.nl

Begeleiders: Paul Drijvers en Elwin Savelsbergh

Looptijd project: 1-12-2017 tot 1-12-2021

Het ontwikkelen van statistische vaardigheden via histogrammen

Leerlingen in het voortgezet onderwijs zijn niet goed in staat verantwoorde conclusies te trekken uit statistische data. Dit probleem speelt zelfs bij eenvoudige grafische representaties van data zoals het histogram. De onderzoeksvraag is hoe leerlingen kunnen leren om correcte conclusies te trekken uit histogrammen. Via eye-tracking wordt nagegaan wat de fouten bij leerlingen veroorzaakt. Op basis van de resultaten hiervan wordt een interventie ontworpen en getest die leerlingen ondersteunt om correcte conclusies te trekken. Dit onderzoek levert een bijdrage aan theorievorming over grafische representaties en aan verbetering van het statistiekonderwijs voor havo en vwo. Een presentatie over de eerste twee onderzoeken en ideeën voor het derde onderzoek (video, Engelstalig, 45 minuten) evenals enkele andere materialen en een pdf van de presentatie is hier te vinden.

Promovenda: Lonneke Boels, lonneke.boels@uu.nl  

Begeleiders: Paul Drijvers (promotor), Arthur Bakker (copromotor)

Looptijd project: 2016 – 2021

TIME – teachers’ Inquiry on Mathematics Education

Students learn mathematics in a more meaningful way by involving them in the process of reinventing concepts, processes and results. How is this principle successfully implemented? Reinvention is form of learning by inquiry.

In TIME, we collaborate with Croatia, Slovenia and Denmark to find ways to support teachers in implementing inquiry in their schools. The work in this project builds on two traditions in mathematics education: Realistic Mathematics Education and the Theory of Didactical Situations. We will use the method of Lesson Study with teams in schools to organize implementation on a structural level. TIME is a follow-up of the Meria project (www.meria-project.eu).

Looptijd project: 2019 – 2022.

Van steekproef tot populatie: Statistische redenering en informele conclusies inferenties (promotieonderzoek)

Het huidige statistiekonderwijs voor 15-jarigen richt zich op de formele procedures van beschrijvende statistiek. Als gevolg hiervan hebben studenten moeilijkheden om deze procedures in de praktijk toe te passen. Bovendien zijn studenten zich er niet van bewust dat statistiek in essentie gaat over hoe we gegevens uit een steekproef op een betrouwbare manier kunnen extrapoleren naar de onderliggende populatie. Informele statistische inferentie richt zich op deze extrapolatie met bijbehorende redenering over de waarschijnlijkheid. Het doel van deze studie is dan ook om kennis te verwerven over een leertraject om informele statistische inferentie te verbeteren.

Promovenda: Marianne van Dijke-Droogers

Begeleiders: Paul Drijvers en Arthur Bakker

Dit onderzoek wordt gefinancierd door het Ministerie van Onderwijs, Cultuur en Wetenschap in het kader van het Dudoc-programma. https://www.ru.nl/dudoc/docent-onderzoekers/

Duur van het project: september 2016 - februari 2021

Visualizing relativity: the effects of a visual modeling tool on students’ reasoning about special relativity in pre-university education (promotieonderzoek)

Recently, Einstein’s special relativity theory (SRT) was added to the physics curriculum for Dutch pre-university education. As the features of SRT are highly abstract and very remote from every day experience, learning difficulties have been widely reported. It is hypothesised that  visualization, or mental imagery, of exemplifying thought experiments may offer a potential solution to this problem. The aim of this project is to investigate students’ interaction with a visual computational modeling tool and its effects on students’ reasoning about SRT. Finally, the results of this study will be implemented into a whole-class lesson series.

Promovendus: Paul Alstein

Begeleider: Wouter van Joolingen

Duur van het project: september 2019 - september 2024

Financiering: NWO

Relativity Theory in the Secondary Physics Classroom (Promotieonderzoek)

The concepts of Special Relativity Theory can be quite counter intuitive for novice learners. Our aim therefore is to develop an effective teaching approach for secondary education. We first investigated students’ pre-instructional reasoning with light propagation and found that students reason consistently with one of two alternative models. Based on these results we designed tasks to introduce the light postulate to secondary students. Finally, we collaborated with teachers to develop and field-test a teaching approach.

Promovendus: Floor Kamphorst

Begeleiders: Wouter van Joolingen, Elwin Savelsbergh, Marjolein Vollebregt

Duur van het project: augustus 2015 - juli 2020

Financiering: NWO (Grant No. OCW/PromoDoc/1065001)

Het ontwikkelen van statistische vaardigheden via histogrammen (promotieonderzoek)

Leerlingen in het voortgezet onderwijs zijn niet goed in staat verantwoorde conclusies te trekken uit statistische data. Dit probleem speelt zelfs bij eenvoudige grafische representaties van data zoals het histogram. De onderzoeksvraag is hoe leerlingen kunnen leren om correcte conclusies te trekken uit histogrammen. Via eye-tracking wordt nagegaan wat de fouten bij leerlingen veroorzaakt. Op basis van de resultaten hiervan wordt een interventie ontworpen en getest die leerlingen ondersteunt om correcte conclusies te trekken. Dit onderzoek levert een bijdrage aan theorievorming over grafische representaties en aan verbetering van het statistiekonderwijs voor havo en vwo. Een presentatie over de eerste twee onderzoeken en ideeën voor het derde onderzoek (video, Engelstalig, 45 minuten) evenals enkele andere materialen en een pdf van de presentatie is hier te vinden.

Promovenda: Lonneke Boels l.b.m.m.boels@uu.nl https://www.uu.nl/staff/LBMMBoels

Begeleiders: Paul Drijvers en Arthur Bakker

Looptijd project: 2016 – 2021