Content uploaded by Jelle De Schrijver
Author content
All content in this area was uploaded by Jelle De Schrijver on Sep 13, 2016
Content may be subject to copyright.
VOB - Jaarboek 2015
189
WETEN OVER WETEN: NATURE OF SCIENCE
IN HET WETENSCHAPSONDERWIJS
Jelle De Schrijver
Stephanie Vervaet
Kristof Van de Keere
Claudia Vandebeek
Eef Cornelissen
Hogeschool ODISEE
1000 Brussel
“An accumulation of facts is no more science than a heap of stones is a house.”
1. WETEN OVER WETENSCHAPPELIJK WETEN
De slagzin “Dit is wetenschappelijk bewezen” prijkt zowel op potjes yoghurt als op es-
sen shampoo en weerklinkt in reclames en tv-reportages. Maar wanneer is een weten-
schappelijke uitspraak bewezen? En kan een wetenschapper wel een denitief bewijs
leveren? Om dit soort vragen te beantwoorden is inzicht nodig in hoe het wetenschappe-
lijke bedrijf functioneert. En al komt deze materie impliciet aan bod in de wetenschaps-
klas, meer aandacht voor wat “nature of science” (NoS) wordt genoemd kan de kritische
zin en wetenschappelijke geletterdheid van al onze leerlingen nog vergroten.
Eenvoudigweg heeft “nature of science” betrekking op het “weten over (wetenschap-
pelijk) weten”. Als men inzicht heeft in NoS weet men hoe een wetenschapper iets kan
weten en hoe betrouwbaar die wetenschappelijke kennis is. Men heeft dan inzicht in ‘het
epistemologische statuut’ van wetenschappelijke kennis. Diverse misverstanden bij stu-
denten en leerlingen getuigen dat er zelden op grote schaal expliciet aandacht geschonken
wordt aan de specieke aard van wetenschappen. Misverstanden zoals “Omdat er een we-
tenschapper is die zegt dat melk drinken ongezond is, drink ik geen melk meer”, “Omdat
er onenigheid is tussen wetenschappers omtrent de evolutietheorie, is deze verkeerd” of
“Een wetenschappelijke uitspraak is altijd 100% waar”.
VOB - Jaarboek 2015
Weten over weten - Nature of Science in het wetenschapsonderwijs
190
Deze misverstanden geven onder andere blijk van autoriteitsargumenten, foute veralge-
meningen en een verkeerde omgang met statistische uitspraken. Ze sluiten aan bij de be-
vindingen dat de wetenschappelijke feitenkennis bij Vlaamse leerlingen opvallend groter
is dan kennis over wetenschap (OECD, 2006). Vandaar dat er nood is aan het uitdiepen
van het wetenschapsbeeld bij jongeren. Wetenschap is immers niet zozeer een waarheids-
machine waar een vraag door de ene gleuf naar binnen wordt gebracht en het antwoord
door een andere gleuf naar buiten komt, het is daarentegen een menselijke onderneming
met eigen valkuilen en kansen.
Hieronder lichten wij toe welke aspecten van NoS aandacht verdienen en hoe men dit
thema kan aanpakken in een klascontext.
2. WAT IS NATURE OF SCIENCE?
NoS omvat vele aspecten, we sommen 10 centrale punten op die aan bod kunnen komen
in de Vlaamse wetenschapsklaspraktijk (Lederman, 1998, 2001; Grotzer, Heffner-Wong,
Morris, Jasti, & Liu, 2010):
§Wetenschappelijke kennis kan veranderen. Als nieuwe bevindingen eerdere
ideeën of theorieën tegenspreken wordt de oude theorie aangepast of maakt deze
plaats voor de nieuwe. Men kan haast stellen dat het in wetenschappen “goed is
om verkeerd te zijn”: telkens men blootlegt dat een eerdere bevinding niet correct
is, leer je iets nieuws over de wereld. Bv. Doorheen de tijd werden verschillende
systemen gebruikt om levende wezens te classiceren. Terwijl Linnaeus twee rij-
ken onderscheidde, sprak van Whittaker van 5 rijken en werken we vandaag met
3 domeinen: archae, bacteria, eukaryota. Telkens leidden nieuwe vaststellingen
tot een andere indeling.
§Een wetenschapper wil natuurlijke fenomenen doorgronden en ontwikkelt hier-
voor verklaringen, deels op basis van empirische bevindingen. Zonder observaties
van natuurlijke fenomenen kan men niet aan wetenschap doen; er is immers steeds
een aanleiding nodig, een element uit de werkelijkheid dat wordt onderzocht. Niet
voor niets spreekt men van empirisch onderzoek: onderzoek waarbij men directe
of indirecte waarnemingen maakt. Empirische observaties zijn fundamenteel bij
het opbouwen van wetenschappelijke kennis; het blootleggen van logische ver-
banden, het groeperen van waarnemingen in theorieën is mensenwerk. Vermits
wetenschap meer omvat dan een opsomming van (empirische) observaties zegt
men dat wetenschap deels is gebaseerd op observaties. Bv. op basis van geobser-
veerde eigenschappen worden verschillende individuele organismen gegroepeerd
in grotere groepen (soorten). Het indelen van organismen in groepen is echter een
menselijke activiteit. Men kan stellen dat het enige wat bestaat de individuen zijn.
Het zijn wetenschappers die de organismen indelen in soorten, al gebeurt dit na-
tuurlijk op basis van criteria die zinvol zijn in een theoretisch (evolutionair) kader.
§Er bestaat geen universeel stappenplan om aan wetenschap te doen. Wetenschap-
pers hebben doorheen de geschiedenis gebruikt gemaakt van verschillende on-
derzoeksmethoden om problemen te onderzoeken en om nieuwe inzichten te
VOB - Jaarboek 2015
Weten over weten - Nature of Science in het wetenschapsonderwijs 191
verwerven. Bv. verschillende wetenschappelijke disciplines hanteren diverse
werkwijzen: terwijl in de geologie en biologie beschrijvend onderzoek lange tijd
primeerde, stond het maken van modellen en het zoeken naar unicerende theo-
rieën al snel centraal in de fysica.
§Observatie en interpretatie staan centraal bij het opbouwen van wetenschappelijke
kennis. Beide gedragingen zijn echter verschillend. Bij het observeren wordt de
wereld beschreven op basis van onze zintuigen (of meetinstrumenten). Bij het in-
terpreteren wordt de betekenis van deze waarneming uitgelicht. Dit interpreteren
gebeurt ten minste voor een deel op basis van reeds bestaande ruimere theore-
tische kaders. Bv. de waarneming dat nakomelingen gelijkaardige gedragingen
stellen als voorouders kan men ofwel interpreteren als een kwestie van opvoe-
ding, ofwel als een kwestie van genetica. Eenzelfde waarneming kan anders wor-
den geïnterpreteerd, het theoretische kader en verdere bevindingen geven zin aan
de waarneming.
§De creativiteit en de verbeeldingskracht van de wetenschapper spelen een cruciale
rol in het tot stand komen van wetenschappelijke kennis. Met het bedenken van
grondbrekende vragen, de innovatieve organisatie en/of interpretatie van empiri-
sche data, het ontwikkelen van onderzoeksmethoden, de ingenieuze design of het
innovatief gebruik van een instrument, de constructie van een nieuwe verklaring,
creërt de wetenschapper iets nieuws wat vroeger gewoon niet bestond. Bv. de 19de
eeuwse chemicus Kékulé kwam – naar eigen zeggen - op het idee van de ring-
structuur van benzeen in een droom waarbij een slang in haar eigen staart beet.
De droom was niet voldoende om de ringstructuur te verdedigen, maar vormt de
aanleiding om deze structuur te onderzoeken.
§Wetenschap is niet louter objectief. De wijze waarop wetenschappelijke ontdek-
kingen worden gemaakt is immers sterk aan het toeval of de subjectieve voorkeu-
ren van de wetenschapper gebonden. Echter, in de wijze waarop een toevallige
ontdekking wordt verantwoord, streeft men naar een zo groot mogelijke objecti-
viteit: op logische gronden wordt een betoog gebouwd om de ontdekking te ka-
deren en verantwoorden. De subjectiviteit heeft vooral een invloed op de evolutie
van de wetenschap en de richtingen waarin de wetenschappelijke kennis groeit.
Wat onderzocht wordt, is immers afhankelijk van menselijke voorkeur. Bv. Het
onderzoek van de Deense fysicus Oersted, de vader van het elektromagnetisme,
werd sterk beïnvloed door zijn lososche opvattingen, typisch van zijn histori-
sche periode: de Romantiek. Zoals andere romantische wetenschappers van die
periode, had Oersted een sterk geloof in de eenheid van alle krachten van de na-
tuur. Daarom was hij op zoek naar verbanden tussen elektriciteit en magnetisme
en heeft de eerste stap gezet naar hun unicatie. Wat vaak in de leerboeken staat,
dat hij ‘per toeval’ het verband tussen elektrische stroom en magnetisch veld heeft
ontdekt, is een historische fout.
§De historische en culturele context hebben een invloed op wetenschap. Weten-
schappers doen aan onderzoek in een ruimere culturele context. Elementen uit
deze context - politiek, economie, religie, ... – hebben een invloed op de keuze en
de uitvoering van onderzoek. Bv. de focus in het Amerikaanse ruimte-onderzoek
VOB - Jaarboek 2015
Weten over weten - Nature of Science in het wetenschapsonderwijs
192
en de hiermee gepaard gaande ontdekkingen op het vlak van materiaal- en bouw-
kunde zijn sterk gestimuleerd door de politieke ambitie van de Verenigde Staten
de Russische spoetnikraket te overtreffen.
§Wetenschap kan beschouwd worden als een sociaal gegeven. Wetenschappers
werken vaak samen in leergemeenschappen – communities of practice – en wis-
selen ideeën uit. Er wordt verder gebouwd uit elkaars aanzetten en bevindingen.
Bv. bij peerreviews - collegiale toetsing - kijken een aantal gelijken, meestal an-
dere experts binnen hetzelfde vakdomein, met een kritische blik mee naar het
geleverde werd.
§Wetenschap en technologie staan in wisselwerking met elkaar. Beide domeinen
oefenen invloed op elkaar uit. Bv. de ontwikkeling van de microscoop door Van
Leeuwenhoek en Hooke heeft een nieuw wetenschapsdomein ontsloten: de cel-
biologie. Omgekeerd stuurde het verlangen de cel in steeds groter detail te bekij-
ken de technologische vernieuwing bij de ontwikkeling van nieuwe microscopen.
§Wetenschappelijke kennis op zichzelf is noch goed, noch slecht. Het gaat erom
hoe we deze wetenschappelijke inzichten en kennis inzetten in de dagelijkse we-
reld. De toepassingen ervan kunnen een positieve of negatieve invloed hebben op
o.a. de mensheid. Bv. de kennis rond atoomsplitsing is op zichzelf neutraal. Deze
kennis wordt op een negatieve (en destructieve) manier ingezet bij het bouwen
van een atoombom.
3. MET WELK NOS-LEERMATERIAAL KAN JE IN DE WETENSCHAPS-
KLAS AAN DE SLAG?
Verschillende benaderingen zijn mogelijk om NoS aan te brengen bij leerlingen. Zo-
als hierboven werd aangegeven omvat wetenschapsonderwijs verschillende domeinen
(Abd-El-Khalick, 2012). NoS vormt één van deze domeinen. In de klas kan het domein
van NoS op zichzelf staan als leerinhoud of kan het samen met de andere domeinen ge-
integreerd aangebracht worden (Khishfe & Lederman, 2006).
3.1. Abstract NoS-leermateriaal
Wanneer NoS-inzichten niet-geïntegreerd aangebracht worden dan gebeurt dit zonder di-
recte link met andere wetenschappelijke inhouden, zoals wetenschappelijke kennis of
vaardigheden. Er wordt gebruikt gemaakt van abstract leermateriaal waarin enkel NoS-
inzichten centraal staan. De leerlingen gaan aan de slag met denk- en doe-oefeningen
waarbij ze met behulp van een vergelijking of metafoor de werking van wetenschappen
ontrafelen.
VOB - Jaarboek 2015
Weten over weten - Nature of Science in het wetenschapsonderwijs 193
Voorbeeld abstract leermateriaal: opgravingen van de paleontoloog
Je bent een paleontoloog. Er wordt in verschillende fasen een stuk grond blootgelegd. Wat kan je
aeiden uit de afdrukken die zijn achtergelaten op deze bodem?
Fase 1
• Wat zie je?
• Zie je dat of is dat een interpreta-
tie?
• Wat denk je dat er is gebeurd?
• Ben je zeker dat het pootafdrukken
zijn?
• Zijn de afdrukken op hetzelfde mo-
ment achtergelaten?
Fase 2
De opgravingen worden verdergezet, een nieuw stuk grond wordt blootgelegd.
• Wat zie je nu?
• Zijn de sporen op hetzelfde mo-
ment achtergelaten?
• Hoeveel dieren waren betrokken?
• In welke richting bewogen de die-
ren?
• Veranderde de snelheid of de be-
wegingsrichting van de dieren?
• Wat denk je dat er gebeurde?
• Wat zou er nog gebeurd kunnen
zijn?
• Welke gegevens heb je nodig om
je interpretatie te bevestigen?
• Denk je dat of ben je daar zeker
van?
VOB - Jaarboek 2015
Weten over weten - Nature of Science in het wetenschapsonderwijs
194
Fase 3
Het laatste stuk grond wordt blootgelegd
• Bevat het nieuwe luik extra informatie om je hypothese te verjnen?
• Welk deel van je hypothese is een observatie dan wel interpretatie?
• Wat is er gebeurd? Waarom denk je dat? Ben je hier zeker van?
• Kan je één van de hypothesen bevestigen?
• Ben je er zeker van dat de dieren naar rechts bewogen?
• Ben je zeker dat één dier het andere heeft opgegeten of zijn er nog andere mogelijkheden?
Bovenstaande oefening met bijhorende discussievragen laat leerlingen ontdekken hoe
een wetenschapper aan de slag gaat. De oefening laat toe te reecteren over de aard van
hypothesen, het statuut van betrouwbare kennis, de rol van creativiteit bij de wetenschap-
per of het verschil tussen waarnemingen en interpretaties.
Abstract leermateriaal kan het voordeel hebben dat de leerlingen geen problemen on-
dervinden met het begrijpen van eventueel andere, complexe wetenschappelijke inhou-
den (Lederman & Abd-El-Khalick, 2002). Het nadeel is echter dat dergelijke oefeningen
veraf staan van wetenschappen, waardoor leerlingen de transfer moeten kunnen maken.
3.2. Verhalend en experimenteel NoS-leermateriaal
De geïntegreerde benadering betekent dat NoS-inzichten een plaats krijgen in de klas
ingebed in andere, wetenschappelijke inhouden. Tijdens zo’n activiteiten kunnen zowel
NoS-inzichten als andere inhouden van wetenschapsonderwijs als leerdoel vooropstaan.
VOB - Jaarboek 2015
Weten over weten - Nature of Science in het wetenschapsonderwijs 195
Door reectieve vragen aan te reiken kunnen in principe in nagenoeg elke wetenschaps-
les één of meerdere inzichten van NoS benadrukt worden, zodat NoS-inzichten expliciet
worden gemaakt (Lederman & Lederman, 2004). Het is echter ook mogelijk dat de an-
dere - wetenschappelijke - inhouden speciek worden ingezet als leercontext voor NoS-
inzichten.
De inbedding van NoS-inzichten kan gebeuren aan de hand van verhalend leermateriaal,
zoals biograeën van wetenschappers, casussen uit de wetenschapsgeschiedenis, teksten
over de totstandkoming van bepaalde wetenschappelijke kennis, zoals genetica, klimaats-
verandering of evolutietheorie (Abd-El-Khalick, 2012).
Ook experimenteel leermateriaal is zeer geschikt voor het aanbrengen van NoS-inzichten.
Tijdens onderzoeksactiviteiten worden de eigen onderzoekservaringen van de leerlingen
via reectie in verband gebracht met NoS-inzichten (Abd-El-Khalick, 2012). Opdrachten
waarbij leerlingen meetresultaten vergaren laten bijvoorbeeld toe te reecteren over de
betrouwbaarheid van metingen of het verschil tussen waarnemingen en interpretaties.
De geïntegreerde aanpak heeft als voordeel dat de NoS-inzichten niet vervallen tot een lijstje
met begrippen, maar gezien worden als wezenlijk onderdeel van alles wat wetenschappen
is (Akerson, Weiland, Pongsanon, & Nargund, 2011). Het nadeel is echter dat de NoS-
inzichten meer verborgen zitten voor de leerlingen. Verhalend leermateriaal leent zich erg
goed voor het aanleren in het bijzonder van de NoS-inzichten over subjectiviteit en de rol
van sociale en culturele factoren (Akerson, Abd-El-Khalick, & Lederman, 2000). Op haar
beurt is experimenteel leermateriaal erg waardevol doordat het de link mogelijk maakt tus-
sen NoS en de eigen onderzoekservaringen van de leerlingen, die mee het beeld bepalen dat
leerlingen zich vormen van de wetenschappelijke praktijk (Van Eijck, Roth, & Hsu, 2008).
4. REFLECTEREN OVER NOS
In feite kan elke les wetenschappen een les over NoS zijn. Er is immers aandacht voor we-
tenschappelijke ontdekkingen, het belang van observatie, of de relatie tussen technologie
en wetenschappen. Onderzoek van Akerson en collega’s geeft aan dat expliciete aandacht
waarbij leerlingen uitdrukkelijk het verband leggen tussen de activiteit die ze uitvoeren
en de centrale aspecten van NoS noodzakelijk is om hen inzicht te verschaffen in de aard
van wetenschappen. Dit betekent dat leerlingen tijdens hun leerproces zelfstandig de cen-
trale stellingen m.b.t. NoS moeten ontdekken, verwoorden en erover reecteren.
Met een aangepaste vraag- en discussietechniek kan dit reectieproces worden gereali-
seerd (Abd-El-Khalick et al., 1998; Clark et al., 2000). De methodieken dialogisch leren
en het losoferen bieden instrumenten om bij leerlingen reectie over NoS op te wek-
ken. Leerlingen maken hierbij hun denkproces als het ware zichtbaar in de dialoog zodat
onzorgvuldigheden in leerlingendenkbeelden worden blootgelegd. Onder leiding van een
gespreksleider worden leerlingen aangemoedigd om samen op zoek te gaan naar moge-
lijke oplossingen of antwoorden voor een probleem. Er wordt ruimte gecreëerd om op
elkaar te reageren en elkaar te ondersteunen tijdens het onderzoeksproces.
VOB - Jaarboek 2015
Weten over weten - Nature of Science in het wetenschapsonderwijs
196
Al staat aandacht voor NoS (nog) niet uitdrukkelijk in de leerplannen vermeld, werken
aan inzicht in NoS staat centraal om een doelstelling van ons wetenschapsonderwijs te re-
aliseren. Eén van de doelstellingen voor het schoolvak (natuur)wetenschappen is immers
de burger van morgen een wetenschappelijke basis te bieden om een relevant gesprek te
voeren over de voor- en nadelen van kernenergie, de rode draad te vinden in het jargon van
een arts of een krantenartikel te lezen over genetische manipulatie. Vermits de impact van
wetenschap en techniek zowel op individueel als maatschappelijk vlak enkel toeneemt en
belangrijke keuzes steeds vaker wetenschappelijk worden onderbouwd, heeft elke burger
baat bij een correcte inschatting van wetenschappelijke uitspraken. Meer aandacht voor
NoS in de wetenschapsklas zorgt ervoor dat de leerling van vandaag de opgeleide burger
is van morgen. Een burger die met vertrouwen de wetenschapsbijlage van de krant leest,
deelneemt aan een discussie op café over de aanpak van het broeikaseffect en met enige
wijsheid in de wachtkamer van de huisarts de anamnese afwacht.
BIBLIOGRAFIE
Abd-El-Khalick, F., Bell, R.L., & Lederman, N.G. (1998). The nature of science and
instructional practice: Making the unnatural natural. Science Education, 82, 417–436.
Abd-El-Khalick, F. (2012). Teaching with and about nature of science, and science tea-
cher knowledge domains. Science & Education , 22(9), 2087-2107.
Akerson, V., Abd-El-Khalick, F., & Lederman, N. (2000). Inuence of reective activity-
based approach on elementary teachers’ conceptions of nature of science. Journal of
Research in Science Teaching , 37(4), 295-317.
Akerson, V., Weiland, I., Pongsanon, K., & Nargund, V. (2011). Evidence-based strate-
gies fo teaching nature of science to young children. Journal of Kirsehir Education , 11(4),
61-78.
Bowen, A. (2005). The buttery project - Mystery tubes. Opgehaald van Center for tech-
nology and teacher education, op 22/01/2014: http://www.teacherlink.org
Clark, R.L., Clough, M.P. & Berg, C.A. (2000). Modifying Cookbook Labs. The science
teacher, 67 (7), 40-43.
de Bruin, K. (2010, maart 14). Wallace-nietes. Opgehaald van NPO Wetenschap, op
VOB - Jaarboek 2015
Weten over weten - Nature of Science in het wetenschapsonderwijs 197
19/10/2014: http://www.npowetenschap.nl/nieuws/artikelen/2010/maart/Wallace-nietes.html
Grotzer, T., Heffner-Wong, A., Morris, L., Jasti, C., & Liu, D. (2010). The nature of scien-
tic thinking: Lessons designed to develop understanding. Cambridge: Harvard Graduate
School of Education.
Heffner-Wong, A., & et al. (2010). The nature of scientic thinking. Lessons designed to
develop understanding of the nature of science and modeling. Cambridge: Harvard Gra-
duate School of Education.
Khishfe, R., & Abd-El-Khalick, F. (2002). Inuence of explicit and reective versus im-
plicit inquiry-oriented instruction on sixth graders’ views of nature of science. Journal of
Research in Science Teaching , 39(7), 551-578.
Khishfe, R., & Lederman, N. (2006). Teaching nature of science within a controversial
topic: integrated versus nonintegrated. Journal of Research in Science Teaching , 43,
395-418.
Klink, B. (z.d.). Waarom gebruikt men beter niet de term darwinisme om evolutietheorie
aan te duiden? Opgehaald van Evolutietheorie.be, 29/12/2014: http://www.evolutietheo-
rie.ugent.be/node/667
Lederman, N., & Abd-El-Khalick, F. (2002). Avoiding de-natured science: activities that
promote understandings of the nature of science. In W. McComas, The Nature of Science
in Science Education (pp. 83-126). Springer.
Lederman, N., & Lederman, J. (2004). Revising instruction to teach nature of science.
The Science Teacher , 71(9), 36-39.
Lemmer, L. (2009, november 10). Gould and his contribution to science. Opgehaald van
Australian Museum, 28/10/2014: http://australianmuseum.net.au/Gould-and-his-contri-
bution-to-science
Quest. (2015).
OECD (2006). Assessing scientic, reading and mathematical literacy: A framework for
PISA 2006. Paris: OECD.
Van Eijck, M., Roth, W., & Hsu, P. (2008). Translations of scientic practice to “students’
images of science’. Science Education , 93, 611-634.
