Docenten van verschillende vakken hebben verschillende associaties bij en bedoelen verschillende dingen met het woord modelleren. Onafhankelijk van vak kunnen echter drie centrale leerdoelen onderscheiden worden om de rol van modelleren in het onderwijs te benadrukken:4,5
- Leren over modellen. Kennis over de rol en functie van modellen in de wetenschap - als onderdeel van kennis van de 'nature of science' – en het beleid. Leerlingen hebben inzicht in de relatie tussen een model en de werkelijkheid en kunnen dit relateren aan de toepasbaarheid van het model;
- Leren modelleren. Kennis en vaardigheden van technieken om modellen te maken, testen en evalueren. Leerlingen kunnen modellen opstellen (alleen vwo natuurkunde) en gebruiken om eigenschappen en gedrag van systemen te beschrijven, te verklaren en te voorspellen;
- Leren van het gemodelleerde. Modellen zijn altijd modellen van iets. Hun functie is het gemodelleerde systeem of fenomeen beter te kunnen begrijpen. Leerlingen zijn in staat voor een specifiek verschijnsel of systeem modellen te vergelijken, te evalueren en aan te passen op grond van nieuwe gegevens of aspecten.
In combinatie maken deze drie leerdoelen duidelijk dat modelleren niet een apart onderwerp is in het curriculum maar eerder bestaat uit kennis en vaardigheden die bij veel onderwerpen worden gebruikt.
Voor het natuurkundeonderwijs kan een dergelijk 'model-curriculum' ook in praktische zin bijdragen aan de kwaliteit. Op dit moment wordt de inhoud beperkt door de wiskundige mogelijkheden van de leerlingen. Hierdoor ligt de nadruk op een klein aantal speciale of sterk vereenvoudigde gevallen, en op momenten in plaats van veranderingen. De bewegingsvergelijkingen zelf verdwijnen daarbij uit het zicht. Door een systematisch 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?6,7 |
1. Samenvatting eindtermen modelleren syllabus natuurkunde havo (pdf, 106 kB)
2. Samenvatting eindtermen modelleren syllabus natuurkunde vwo (pdf, 113 kB)
3. W.R. van Joolingen, Modellenwerk, oratie UU (2016)
4. P.L. Lijnse, Modellen van/voor leren modelleren (pdf, 119 kB), Tijdschrift voor Didactiek der β-wetenschappen (2008)
5. P.L. Lijnse, Omzien in verwarring, Utrecht: Freudenthal Insituut (2014)
6. O. van Buuren, Development of a Modelling Learning Path, proefschrift UvA (2014)
7. O. van Buuren & K. Kortland in: Handboek natuurkundedidactiek; red: K. Kortland, A. Mooldijk & H. Poorthuis, Epsilon Uitgaven, Amsterdam (2017)