Biologie

Biologie in perspectief

Waarom is Biologie belangrijk?

Biologie is fascinerend én van levensbelang voor leerlingen nu en later. Iedereen zou met een basiskennis van de biologie moeten kunnen nadenken over uitdagingen zoals de stikstof- of klimaat crisis, maar ook hoe de eigen gezondheid te behouden of versterken. Zeker zo waardevol is het om verwonderd te raken over de natuur, en de manier waarop al het leven met elkaar verbonden is. Hoe creëer je dat gevoel van verwondering in het leslokaal, en zorg je er ook voor dat leerlingen diepgaand leren denken als een bioloog?

Wat is het schoolvak Biologie?

De belangrijkse zorg van veel biologieleraren is de grote hoeveelheid stof die in korte tijd behandeld moet worden. Leraren en leerlingen ervaren grote overladenheid. Er lijkt soms helemaal geen tijd te zijn om aandacht te besteden aan de wezenlijke vragen in de biologie, of om verwondering te ervaren. Leerlingen hebben daardoor moeite om hoofd- en bijzaken te scheiden en samenhang te zien. Ook krijgen ze vaak weinig de gelegenheid  om zelf vragen te stellen of diepgaand biologische inzichten te ontwikkelen vanuit relevante en motiverende contexten. Veel van de 'feitjes' die leerlingen op school leren worden ook weer gauw vergeten. Maar de grotere inzichten en manieren van denken, mits goed aangeleerd, kunnen duurzaam onderdeel worden van het denken van de leerling. Hoe kun je ervoor zorgen dat leerlingen zelf die belangrijke vragen kunnen stellen en duurzame inzichten ontwikkelen, en dat ze dit doen  in relatie tot actuele contexten?

Bij het ICLON doen we al langere tijd onderzoek naar de antwoorden op deze vragen. In de lerarenopleiding en nascholing combineren we de inzichten die dit onderzoek heeft opgeleverd met het werk van collega’s uit binnen- en buitenland. Allereerst spelen de vakperspectieven een centrale rol in onze aanpak. Dit combineren we met:

• Wat we weten over grote ideeën en drempelconcepten;
• Jarenlang onderzoek naar het gebruik van contexten in het onderwijs (Dam, 2014; Wieringa, 2019)
• Effectieve didactische aanpakken zoals het opsporen van misconcepten met diagnosische vragen, uitbeelddidactiek en werkvormen zoals het beweegredeneren.

Ook de eigen doelen en identiteit van de docent én leerlingen bepalen in belangrijke mate wat een 'goede' manier is om het onderwijs vorm te geven, net als de specifieke schoolcontext. Om deze in kaart te brengen hebben we bij het ICLON de innovatieve methodiek van doelsystemen ontwikkeld.

Verdieping

Alle onderdelen van vakdidactiek Biologie hangen sterk met elkaar samen. Denken vanuit perspectieven is daarbij vaak de sleutel tot het kunnen bevragen van oneindige aantallen vraagstukken en vormen samen een biologische manier van denken waarmee leerlingen ook na hun schooltijd denken. Vakdidactische strategieën zijn vervolgens onmisbaar om het leren werken met perspectieven en grote ideeën te vergemakkelijken. Als leerlingen zich verdiepen in het leven in en om hen heen, ontdekken ze hoe bijzonder het in elkaar zit. Biologische inzichten zijn ook belangrijk bij het maken van verantwoorde keuzes op tal van terreinen zoals gezondheid, voedselproductie, klimaat, biodiversiteit et cetera. Maar hoe doe je dit concreet? 

Biologisch denken en daarmee het biologisch perspectief bestaat uit zes grondvragen, die onder andere gebaseerd zijn op het werk van Niko Tinbergen en Ernst Mayr.

• Wat is het? (classificatie)
• Waartoe dient het? (functie)
• Hoe werkt het? (werking)
• Hoe is het ontwikkeld? (ontwikkeling)
• Hoe is het geëvolueerd? (evolutie)
• In welke omgeving? (ecologie)

We illustreren deze vragen aan de hand van de zang van het roodborstje.

• Wat is het roodborstje eigenlijk voor vogeltje?
• Waarvoor dient de zang van een roodborstje?
• Welke organen zijn betrokken bij het produceren van zang van het roodborstje?
• Hoe ontwikkelt de zang van een roodborstje zich van jong tot volwassen vogel?
• Hoe is vogelzang van zangvogels geëvolueerd?
• In welke omgeving en wanneer zingt een roodborstje?

Het grote idee dat aan deze vragen voor biologisch denken ten grondslag ligt: organismen zijn geëvolueerd en ontwikkelen zich en zijn aangepast om te functioneren in de omgeving waarin ze voorkomen. Elk van de vetgedrukte onderdelen van dit idee zorgt voor een grondvraag die over elk mogelijk organisme en onderdelen hiervan kunnen worden gesteld. We geven dit visueel weer in een zogenaamd biologisch perspectief. Dit perspectief geeft richting aan biologisch denken  en alle biologisch kennis wordt in dit perspectief samenhangend verbonden.

Praktijkvoorbeeld

Hoe maken spinnen een web?

Reguliere aanpak

Een docent legt kort uit hoe spinnen een web maken, waarna leerlingen een aantal kleinere opdrachten krijgen (deeltaken). De les wordt afgesloten met een grotere opdracht (hele taak) waarbij leerlingen tussen twee bomen een web moeten tekenen.

 

Omgebouwde aanpak

De docent bekijkt deze les met het biologisch perspectief om te bepalen welke inhouden waardevol zijn om te leren. De docent wil leerlingen laten oefenen met functioneel denken, een belangrijk aspect van biologisch denken. Daarvoor gaan leerlingen in duo’s een web ontwerpen tussen twee bomen, waarbij de één een eenvoudige oplossing bedenkt voor het functionele probleem  en de ander telkens een nadeel bedenkt van deze oplossing. Dit resulteert weer in een nieuw functioneel probleem. Bijvoorbeeld: een  spin zet het draadje op de ene boom vast en loopt dan via het gras naar de ander boom. Nadeel: dan breekt het draadje. Nieuw functioneel probleem: hoe een draad spannen van de ene boom naar de andere boom zonder over de grond te lopen?

Om leerlingen dit te laten oefenen en ook de les meer activerend en uitdagend te maken voor alle leerlingen, draait de docent de volgorde om (hele taak eerst door omdraaien). De les start nu met het web ontwerpen. De deeltaken worden als hints op het bord geschreven. De leerlingen bekijken ze als daar behoefte aan is (hulp op maat door weglaten). Nadat leerlingen zelf een web hebben ontworpen bekijken ze de uitlegvideo over hoe een spin een web maakt. Hiermee kunnen ze hun oplossing controleren. De les wordt afgesloten met een reflectie op functioneel denken, welke aannames hieronder zitten en waar je op moet letten.

Hoofdstuk 2 Planten (brugklas havo/vwo)

Hoofdstuk 2 over planten omvat maar liefst 36 pagina’s. Ter voorbereiding bepaalt de docent, vanuit het biologisch perspectief, wat de kern is en hoe de leerstof samenhangt. De hoofdvraag luidt: Hoe voeden planten zich? Daarbij benadrukt de docent dat verschillen in bouw tussen planten en dieren vooral voortkomen uit verschillen in voeding. Aan de hand van de samenvatting achterin het hoofdstuk maakt de docent een mindmap met de belangrijkste begrippen, gegroepeerd per basisstof (1 t/m 8). Kernonderdelen worden met groen gemarkeerd. Zo blijkt dat bijna 32 pagina’s kunnen worden weggelaten, zonder dat de essentie verloren gaat.

Deze kern wordt opgenomen in een overzicht voor leerlingen met verwijzingen naar de relevante boekpagina’s. Daarnaast ontwikkelt de docent een ‘hele taak’ waarbij alle kernonderdelen nodig zijn. Leerlingen werken hieraan op hun eigen tempo, met extra uitleg en deelopdrachten als ondersteuning. Het biologisch perspectief helpt de docent niet alleen bij het selecteren en structureren, maar biedt ook leerlingen denkgereedschap: het stimuleert het stellen van goede vragen en dient als kapstok om nieuwe kennis in samenhang te verbinden.

Praktische tips voor lessen Biologie

Voor waardevol biologieonderwijs met focus op kern, samenhang en  relevantie:

• Plaats de leerstof in het biologisch perspectief.
• Benader het desgewenst ook vanuit andere perspectieven.
• Start met één (of meerdere) hele taken door bestaande hele taken naar voren te halen of door zelf ontwerpen van hele taken met perspectieven. Hierdoor wordt ook passende voorkennis geactiveerd.
• Bied hulp op maat door selectief weglaten.
• Bied (een deel van) het perspectief aan als denkgereedschap en kapstok.
• Maak gebruik van een uitdagende context met (maatschappelijke) onderwerpen om de verbinding met de leefwereld van leerlingen te maken.
• Kies één of meerdere vakdidactische strategieën om bijvoorbeeld te monitoren in hoeverre misconcepten zijn geadresseerd (diagnostische vragen), of om het leren zichtbaar te maken (uitbeelddidactiek of modelgebruik).