Wouter Koning

Rol van formules

Begeleider: Wouter van Joolingen

School: Goois Lyceum Bussum

Samenvatting onderzoeksplan

Een belangrijk aspect van natuurkunde is het leren maken van een koppeling tussen een fysisch concept en een abstracte wiskundige uitdrukking hiervan. Het kunnen begrijpen of zelf construeren van deze koppelingen is een uitdaging voor leerlingen in het middelbaar onderwijs. Vele onderzoeken impliceren dat, ondanks de nadruk van veel goede docenten op de fysische interpretatie, leerlingen de neiging hebben verbindingen met onderliggende concepten te negeren. Deze verbindingen zijn essentieel in het overbrengen van conceptuele kennis naar ogenschijnlijk verschillende, maar structureel gezien vergelijkbare problemen. Er bestaat een risico dat de kennis als onafhankelijke eilandjes wordt opgebouwd in plaats van als een netwerk van verbonden concepten. Dit kan op zijn beurt weer gevolgen hebben voor de vaardigheid van het probleem-oplossen in een verder gevorderd stadium. Het blijkt uit onderzoek dat het voorkomt dat leerlingen, bijvoorbeeld wanneer een probleem vereist dat verschillende concepten met elkaar verbonden worden, niet de juiste kennis activeren, terwijl zij achteraf wel over deze kennis blijken te beschikken. Flexibele toepasbaarheid en kennisactivatie van geleerde concepten op langere termijn, en met de name de rol hierin van de manier van omgang met formules in een vroeg stadium, is het onderwerp van dit onderzoek.

In dit onderzoek wordt voortgeborduurd op verschillende onderzoeksgebieden binnen de educatieve en cognitieve wetenschappen. Er wordt in eerste instantie gekeken naar leerlingen in de onderbouw van het voortgezet onderwijs in Nederland. Bij de meeste onderwerpen zijn leerlingen in staat kwantitatieve problemen op te lossen zonder dat hiervoor de betreffende formules zijn geïntroduceerd, maar enkel op basis van een uitgelegd concept. We onderzoeken  in eerste instantie welke strategieën leerlingen gebruiken bij het oplossen van eenvoudige kwantitatieve problemen en of de keuze van strategieën wordt beïnvloed door de beschikbaarheid van een formule. Ten tweede proberen we de invloed in kaart te brengen van de strategie-keuze op de flexibiliteit en de duurzaamheid van de getrainde kennis.

Om antwoord te kunnen geven op enkele meer gespecificeerde vragen is een uitgebreid meetinstrument ontworpen worden en hiermee zijn we in de onderbouw van het voortgezet onderwijs metingen aan het doen. Analyse van deze gegevens zou meer duidelijkheid kunnen geven over hoe leerlingen leren, welke keuzes ze maken, wat het effect is van deze keuzes op het leerproces en hoe we deze keuzes kunnen beïnvloeden.