Studenten geven advies aan docent natuurkunde.

door Alice Cottaar - docent Pleinschool Helder, Eindhoven
NVOX 2009 oktober, p. 372

Het afgelopen schooljaar, 2008-2009, zijn er twee enquêtes uitgegaan naar eerstejaars studenten aan bètaopleidingen van tien verschillende universiteiten in Nederland. Het plan is om de verzamelde data te gebruiken om inzicht te krijgen in de invloed van ons natuurkundeonderwijs op het succes van deze studenten in hun vervolgopleiding. In eerste instantie hebben ruim 3200 studenten meegedaan aan dit onderzoek. Om te zorgen dat een zo groot mogelijk percentage van deze studenten ook de tweede vragenlijst zou invullen, is een prijsvraag uitgeschreven: 'Wat moet een natuurkundedocent doen om de leerlingen zo goed mogelijk op jouw studie voor te bereiden?' Dit artikel behandelt het antwoord van de deelnemende studenten op deze vraag.

Er zijn ruwweg adviezen gegeven op vier verschillende gebieden: vakinhoud, motiveren, vaardigheden en het lesgeven zelf. In bijgaand schematisch overzicht zijn deze vier onderdelen terug te vinden en zijn de meest voorkomende adviezen met korte trefwoorden vermeld. Bij de adviezen die opvallend vaak expliciet werden gegeven zijn tussen haakjes het aantal adviezen genoemd.

Advies van Wouter Somers,
student Diergeneeskunde in Utrecht

Als voorbereiding op mijn studie (diergeneeskunde) en volgens mij vele andere opleidingen, is het goed om vaak (bijvoorbeeld bij elk hoofdstuk) de praktische toepassing van de leerstof te demonstreren. Bovendien is dit zeer leuk en goed voor de motivatie van iedere leerling. Bijvoorbeeld: het gebruik van een magneetveld in een MRI-scanner of (vandaag geleerd) voor het scheiden van verschillende soorten T-lymfocyten (afweercellen). Of: als onderdeel van Mechanica uitrekenen (op het bord tijdens de les) hoe hard een paard je kan trappen en welk moment/kracht je nek moet verduren om te voorkomen dat je hoofd eraf wordt geschopt. Of: hoe het scherpstellen van een vissenoog verschilt van de situatie bij de mens (de lens van een vis beweegt naar voren of achteren, de lens van een mens wordt boller of vlakker). Of: de thermoregulatie van een varken (speklaag!). Als je een keer niets kunt bedenken is een leuke goocheltruc met natuurkundige achtergrond ook prima (bijvoorbeeld met het wijnglas aan een touwtje -met een klein gewichtje aan de andere kant van het touwtje- dat je van een stokje laat vallen. Het wijnglas zal niet op de grond kapot vallen omdat het gewichtje om het stokje zal wikkelen dankzij [hier natuurkundige uitleg] ) Zo wil ik nog wel een jaar natuurkunde volgen!

De participerende studenten zijn nog van de tweede fase oude stijl. Het gaat om advies van 1478 studenten, 50% is mannelijk, met iets meer natuurkunde 1,2 dan natuurkunde 1 respondenten (verschil 15%). Van de natuurkunde 1 studenten is zo'n 75% vrouwelijk terwijl de natuurkunde 1,2 groep voor maar 25% uit vrouwen bestaat. Aangezien er in de faculteiten waar ik mijn vragenlijst heb verspreid in het totaal nog net meer mannelijke dan vrouwelijke studenten studeren moet duidelijk zijn dat de vrouwelijke studenten relatief gezien vaker hebben gereageerd, echter de mannelijke studenten geven uitgebreider advies.

Vakinhoudelijk vragen studenten opvallend vaak om meer aandacht voor mechanica en vaak daarmee samenhangend om meer aandacht voor de wiskunde binnen de natuurkunde. Als het gaat om wiskunde dan worden vectoranalyse, goniometrie en het werken met grafieken expliciet genoemd, maar ook het manipuleren van formules, inclusief afleiden, zou volgens veel van de studenten meer aan bod moeten komen op het vwo. Mechanica en wiskunde worden het meest gemist door technische en exacte studenten, maar ook een opvallend grote minderheid aan (bio)medische studenten klaagt over te weinig aandacht voor deze vakinhouden. Veel studenten geven aan dat meer inzicht in formules hen goed van pas zou komen. Van deze studenten (ruim 80) is de helft uit de (bio)medische hoek. Geneeskundestudenten vragen ook om meer aandacht voor stromingsleer. Het blijkt dat als bij hen de bloedsomloop wordt behandeld de stromingsleer wordt behandeld in analogie met elektriciteit. De wet van Ohm in samenhang met stromingsleer wordt vaak genoemd als een manier om toekomstige geneeskundestudenten bij de les te betrekken.

De (bio)medische studenten hebben relatief vaak adviezen op het gebied van motivatie. Het lijkt redelijk aan te nemen dat het grote aantal studenten die vragen om voorbeelden uit de biomedische praktijk samenhangt met het feit dat we binnen de lessen vaak contexten van exact-technische aard gebruiken. Veel studenten mopperen dan ook over de vele sommetjes met auto's, hijskranen en dat soort zaken. Dit verklaart waarschijnlijk ook dat exact-technische studenten, maar zelden om 'voorbeelden uit de praktijk' vragen. Deze studenten zijn gewoon in hun behoeftes voorzien. Alleen de bouwkundestudent vraagt als aanvulling op het curriculum om voorbeelden op bouwkundig gebied en dan liefst met een excursie naar een speciale constructie buiten de school. Ook civiele techniek en (dier)geneeskunde lenen zich volgens de studenten goed voor excursies.

  • Advies van Sander van Oers,
  • student Lucht- en ruimtevaarttechniek in Delft

    Liedje Guus Meeuwis geven:
    “Het is een Kracht”
    Muziek en melodie: Het is een Nacht, Guus Meeuwis
    Tekst: “2April”

    Je vraagt of ik kracht heb, voor een nieuwe som
    Het is er een met krachten, die vind ik zo stom
    De pijlen, die gaan overal heen
    Aangrijpingspunten, ik zie er niet een
    Maar gelukkig, daar is een stappenplan
    En weet ik weer waar ik beginnen kan
    De zwaartekracht, ik herken hem meteen
    Want deze mooie kracht, die houdt me op de been

    Het is een kracht, die je altijd bij een massa ziet
    Het is een kracht, hij is er altijd dus vergeet hem niet
    Het is een kracht die ervoor zorgt dat ik hier, op aarde blijven zou
    Want deze kracht die houdt me hier, bij jou

    Een belangrijke motiverende, maar ook als leerzaam beschouwde werkvorm is het practicum. In het bijzonder biomedische studenten krijgen bij hun studie veel te maken met het doen van practicum en zien het natuurkundepracticum als een plaats waar je de nodige praktische vaardigheden kan opdoen. Ook hier wordt de motiverende werking van een op de eigen studie gericht practicum veelvuldig genoemd.

    Over het algemeen is er veel behoefte aan informatie over toepassingen van natuurkunde binnen de verschillende specifieke studierichtingen. Men vraagt van de docent voorbeeld(tentamen)opgaven, toegespitste practica, leuke verhalen en een (natuurkundig getint) college. Sommigen zouden binnen de natuurkundelessen graag de werkvormen van de universiteit terugzien. Hoor- en werkcolleges, maar ook probleemgericht en ontwerpgericht projectonderwijs worden in dit kader genoemd. Eén student stelt zelfs voor om een landelijke college-volg-week in te stellen, een week waarin universiteiten door het hele land open staan voor middelbare scholieren.

    Hier stuiten we op een eerste dilemma. Sommige studenten vragen van de natuurkundedocent om allerlei extra leerstof en activiteiten bovenop het curriculum. Stimulerende, liefst humoristische, verhalen en minder alledaagse (niet-)natuurkundige activiteiten worden door deze studenten als zeer motiverend ervaren, maar anderen geven expliciet aan hier juist helemaal niet van gediend te zijn. Deze studenten vraagt om meer aandacht voor de basis en herhaling, terwijl anderen juist uitdaging en diepgang willen. Let wel, het gaat hier om studenten die nog gescheiden vakken volgden, natuurkunde 1 en natuurkunde 2 en toch vragen ze binnen die vakken nog om differentiatie. De noodzaak tot differentiatie is in de klassenpraktijk van de vernieuwde tweede fase natuurlijk helemaal evident. Zeker als er in een klas leerlingen met wiskunde A, B en D zitten. Een student die duidelijk op de hoogte was van de nieuwe ontwikkelingen in het onderwijs vraagt om analoge vakken binnen de natuurkunde (A, B, C en D).

    Een ander soort dilemma ontstaat bij het lesgeven zelf. Een groot deel van de studenten vraagt van de leraar controle, dwang, orde en regelmaat. Er is er zelfs eentje die alle natuurkundedocenten adviseert de opleiding aan de militaire academie te volgen. Anderen daarentegen vragen juist om de vrijheid om zelf uit te zoeken wanneer en hoe men wil werken aan natuurkunde. De studenten zijn het er over eens dat de docent hen moet voorbereiden op de universitaire wereld, waar discipline, doorzettingsvermogen en zelfstandig werken noodzakelijk zijn om verder te komen. De een heeft het idee dat de juiste werkhouding afgedwongen moet worden terwijl de ander vindt dat alleen trial and error hen verder helpt. Hier lijkt een combinatie van differentiatie (de een kan meer vrijheid aan dan de ander) en variatie (een keer je hoofd stoten maar niet de studie helemaal in de soep laten lopen) de uitweg uit het dilemma. De optimale werkvorm is waarschijnlijk verschillend voor elke docent-klas-combinatie. Uit de vele complimenten die studenten aan hun voormalig docenten geven blijkt dan veel docenten dit optimum aardig weten te benaderen.

    In het kader van de zoektocht naar dit optimum ben ik nu op zoek naar objectief meetbare invloeden van de manier van lesgeven op de middelbare school op het succes van de student op de universiteit. Het is natuurlijk interessant om bijvoorbeeld de intuïtie van de studenten, zoals in dit artikel beschreven, te toetsen aan de praktijk. Geïnteresseerden kunnen het onderzoek volgen en eventueel meedenken via mijn website ... En natuurlijk houd ik jullie zoveel mogelijk op de hoogte via de NVOX.

    Advies van Stefan, diergeneeskundestudent in Utrecht.

    Het oefenen op inzicht verkrijgen, daar hecht ik zelf veel waarde aan. Ik probeer dingen te begrijpen, probeer het voor me te zien. Rijtjes leren werkt voor mij niet, en ik kan mij niet voorstellen dat het voor anderen wel kan werken. Toch zijn er, zeker op de middelbare school, leerlingen die dingen letterlijk uit het hoofd leren. Ik denk dat iedere docent zou moeten wijzen op het belang van inzicht, en een leerling ondersteunen in het proces van het verkrijgen van inzicht. Natuurkunde is ook een vak, waarbij inzicht belangrijk is. Met enkel regeltjes leren, haal je voor natuurkunde geen goed cijfer. Dat zag ik op de middelbare in de resultaten van leerlingen ook terug, degenen die (rijtjes) uit het hoofd leren scoren slecht op inzichtelijke vragen, welke steeds belangrijker worden naarmate het niveau hoger wordt. Dit is ten minste mijn ervaring, maar ik heb er geen onderzoek naar gedaan ;p.

    Maar hoe kun je als docent nu leerlingen inzicht bijbrengen?

    Een mogelijkheid is klassikaal bespreken van vragen, en leerlingen eerst zelf de opdracht laten maken. Vervolgens in de nabespreking moet de docent goed en duidelijk uitleggen hoe je de vraag oplost (eventueel voorafgegaan door een soort klassikaal debat waarbij leerlingen elkaar proberen uit te leggen hoe de vraag opgelost moet worden, in hun eigen taal).

    Inzicht is iets wat je niet kunt leren, zoals je een rijtje uit je hoofd zou kunnen leren. Ik denk dat het deels aangeboren is, in ieder geval het vermogen tot het ontwikkelen van inzicht. Maar met training (trail and error) denk ik dat veel mensen tot meer in staat zijn. Je moet gebruik maken van de manier waarop onze hersenen werken, en leren door trail and error is die manier waarop onze hersenen werken. Oefenen, oefenen en nog eens oefenen. Dat is volgens mij de sleutel. En de docent is er om ondersteuning te geven, als leidraad naar het goede antwoord en op de weg naar het verkrijgen van inzicht.
    Advies van Jonas Roothans,
    student Biomedische Techniek in Eindhoven

    Door eindeloos huiswerk te maken,
    zal je de kern van het vak nooit raken.
    Het gaat om inzicht en interesse,
    zodat het niet meer blijft bij zessen.
    Dus laat vooral de boeken liggen,
    en ga in groepjes zitten.
    laat ze met elkaar iets verzinnen,
    waarbij de beste groep een prijsje/bonus kan winnen
    Bijvoorbeeld een stelling, een wet of een probleem.
    De stof wordt logisch, met dit systeem.
    deel de groepen willekeurig in,
    zo krijgt iedereen evenveel zin.
    Advies van Jelmer Wagenaar,
    student Natuur- en Sterrenkunde in Leiden

    Huiswerkopgaven opgeven met een bonus-systeem. Op deze manier motiveer je leerlingen, weten ze beter wat er van ze gevraagd kan worden op een examen, kunnen de opgaven bovendien ook uitgebreider dan op een toets en je motiveert leerlingen die de lesstof te gemakkelijk vinden om zelf thuis nog te leren om toch in de stof te gaan verdiepen. Verder moeten middelbare schooldocenten stof vragen van universiteiten die excellente leerlingen zelf kunnen doornemen. Denk aan vector-wiskunde, complexe getallen of moderne natuurkunde-vakken. Leerlingen moeten nooit het gevoel krijgen dat ze alles al kunnen, waardoor ze zichzelf niet meer ontwikkelen en zich gaan vervelen. Excellentie moet gestimuleerd worden en niet enkel gewaardeerd met een 10 voor de toets!
    Advies van B.F. Aalders,
    student Farmacie in Groningen

    Beste natuurkunde leraren,

    U wilt werkelijk de kwaliteit verbeteren? Twijfel niet en laat de leerlingen geen opgaven maken in de klas waarbij u zelf achter uw bureau zit en wacht op vragen (die komen toch niet), maar ga zelf voor de klas staan en probeer het zo levendig uit te leggen dat zelfs de minder snelle \'natuurkundesnapper\' het kan oppakken.

    Mijn eigen natuurkunde leraar gaf altijd les met zijn hele lichaam waarbij het voor iedereen duidelijk werd. Het was altijd doodstil en we zaten aandachtig en geboeid te kijken naar de uitleg.

    Dit is dè meerwaarde als docent zijnde. Het maken van vragen kan thuis en antwoorden boeken verschaffen meestal voldoende uitleg. Bij mijzelf merkte ik dat ik steeds minder opgaven hoefde te maken, omdat de werking van mechanismen en principes mij in het hoofd gegraveerd stonden.

    Gaat u toch weer lesgeven zoals het bedoeld is; u krijgt zonder twijfel meer plezier in uw werk en dat zullen leerlingen ook merken.
    Advies van een student Lucht- en Ruimtevaarttechniek in Delft

    Het zal per persoon verschillen, maar de twee belangrijkste voorbereidingen zijn inzicht en discipline bij hun leerlingen ontwikkelen. Een aantal studiegenoten om me heen haalden met gemak hoge cijfers voor natuurkunde op de middelbare school. Maar nu het allemaal net wat complexer en uitgebreider is geworden, redden ze het niet meer met alleen hun goede inzicht. Nu ze soms simpelweg feitjes uit hun hoofd moeten leren om te gebruiken om problemen op te lossen haken ze al af. Dit is natuurlijk zonde en leraren zouden deze leerlingen misschien al op de middelbare school moeten stimuleren/motiveren. Doe dit dan met moeilijkere opdrachten die net wat moeilijker zijn dan normaal. Misschien moet je ze het wel min of meer verplichten omdat ze het anders nog niet uitvoeren.

    Voor de mensen die het juist minder van hun inzicht moeten hebben maar meer van hun discipline is het natuurlijk een ander verhaal. Deze mensen kan je het beste toch gewoon lekker zoveel mogelijk verschillende problemen laten oplossen. Die mensen weten op de universiteit al wat werken is en daarmee is het eigenlijk prima mogelijk om je vakken te halen. Als het dan toch niet lukt dan is het niveau voor die leerling misschien toch te hoog gegrepen en kan de docent er weinig aan doen.

    Om beide groepen optimaal te ontplooien is het misschien een idee om een paar kleine toegepaste projecten voor de N&T profielen aan te bieden en ze dit in groepjes laten uitvoeren. Dit is wat ik zelf erg gemist heb omdat je de laatste paar schooljaren geen technieklessen meer hebt. Laat ze van te voren een paar versimpelde berekeningen uitvoeren aan het object dat ze gaan maken. Organiseer dan wel verschillende projectjes over de verschillende onderwerpen binnen de natuurkunde. Denk dan aan elektriciteit, mechanica en kernfysica. Vooral bij ingenieurstudies zullen deze projectjes goed van pas kom omdat die studenten in het eerste jaar al aan een paar vrij grote projecten moeten gaan rekenen.

    Mijn eigen natuurkunde leraar liet de geinteresseerde mensen over baanbrekend onderzoek in de kwantumfysica en CERN lezen. Juist dat soort artikelen met ingewikkelde stof om te begrijpen kan mensen motiveren om meer energie in het vak te steken. Eigenlijk gebeurde dit op de basisschool bij mij ook al, je kon dan bladen zoals de KIJK gaan lezen als je klaar was met de stof. In mijn vrije tijd was ik ook al vrij vroeg begonnen met het lezen/bekijken van wetenschappelijke bladen en documentaires. Dit heeft mij tot nu toe altijd gemotiveerd om net dat beetje extra moeite overal in te steken en vooral het versterken van mijn technisch inzicht.

    Nog een laatste tip is om de leerlingen een korte introductie in computermodellen te geven met behulp van een programma zoals Excel. Dit wordt denk ik steeds belangrijker in het wetenschappelijk onderwijs en ik merkte dat veel mensen het allemaal niet echt konden volgen toen ik een simpel model maakte.

    Het is nog een best lang verhaal geworden, maar ik ben er vrij zeker van dat ik de meeste factoren heb behandelt die het succes met natuurkunde van je vervolgstudie kunnen beinvloeden. Ik hoop dat je er wat aan hebt!

    Advies van Stefan Remmers,
    student Biomedische Technologie in Eindhoven

    Extra lessen geven voor leerlingen die misschien naar een technische universiteit willen, waar moeilijkere stof behandeld wordt die erg nuttig kan zijn bij de vervolgopleiding. Hetzelfde als nu ook bij wiskunde het geval is. Net als dat Wiskunde nu uit delen A, B, C en D bestaat, zou dat bij Natuurkunde ook zo moeten zijn. In natuurkunde D zou de basis van de leerlingen erg versterkt moeten worden. Bij natuurkunde 1,2 is het namelijk nog altijd zo dat als je 15 formules kunt toepassen (die ook nog eens allemaal in binas staan), haal je al een voldoende cijfer. Leerlingen moeten meer met echte natuurkunde bezig zijn.
    Advies van Michiel de Jong,
    student Natuur- en wiskunde in Utrecht.

    Ik denk dat het belangrijkste wat een Natuurkunde (of willekeurige andere) docent kan doen om leerlingen op mijn studie voor te bereiden het aanleren van discipline is. Van middelbare school naar universiteit is zo een veel te grote schok: veel mensen zijn gewend niet zoveel te doen, en hier komen op de universiteit nog lange tijd grote problemen van. Docenten zouden al vanaf het begin af aan mensen moeten aanleren hun werk te doen: deze gewoonte is dan niet snel afgeleerd, en de leerling kan de rest van zijn leven van een goede werkhouding profiteren. Dit is belangrijker dan eventuele stof, die kan altijd nog aangeleerd worden.
    Advies van Sander Kuiper,
    student Geneeskunde in Leiden

    Geneeskunde is vooral een studie waar veel inzicht voor nodig is. Theorie staat dan ook voorop in de eerste jaren. Het is belangrijk om deze theorie aan de praktijk te koppelen, anders wordt het al snel saai en door verwarring lastig te begrijpen. Dus mijn advies hierbij is de leerlingen veel dingen in praktijk laten brengen. Veel natuurkundige wetten komen voor in de Geneeskunde, het is handig als je ze al kent en toe kan passen, scheelt veel werk. In de praktijk zien leerlingen sneller dat de wetten ook daadwerlkelijk kloppen zodat de Geneeskundige principes gebaseert op de natuurkunde gelijk begrepen worden. Horen, kijken, doen is het advies dan ook.