Verklaringen en oplossingen formuleren

515641_8532_Picto_Verklaren  oplossing-kop

Een wetenschappelijke verklaring maakt de link tussen een waargenomen fenomeen en een theorie of model. Een voorbeeld van een waargenomen fenomeen kan bv. de vaststelling zijn dat bij een doorgedreven inspanning, de hartslagfrequentie verhoogt en de ademhaling aanzienlijk versnelt. Indien de leerlingen de theorie en de modellen kennen hoe zuurstof in het lichaam gebruikt en getransporteerd wordt, kunnen zij een verklaring opstellen:

Een grotere inspanning vereist meer zuurstof, dus er moet meer zuurstof toegevoerd worden, dus een snellere ademhaling, en die zuurstof moet snel naar de juiste delen van het lichaam, het bloed met grotere snelheid door de aders, vandaar de hogere hartslag.

Het aanreiken van de meest gangbare wetenschappelijke verklaringen is een essentieel aspect van wetenschapsonderwijs, maar het is ook belangrijk dat leerlingen voldoende oefenruimte krijgen om hun eigen verklaringen over fenomenen op te stellen, gebaseerd op hun eigen mentale modellen en op zelf verzameld bewijsmateriaal (evidence). Door hun eigen verklaringen af te toetsen met concurrerende verklaringen van medeleerlingen, door ze bloot te stellen aan argumentatie en kritiek, wordt de basis gelegd voor een “conceptual change”, waarbij hun eigen intuïtieve denkbeelden vervangen worden door wetenschappelijke denkbeelden.

oplossing-conceptualchange

Verklaringen geven kan leiden tot inzicht in een bepaald waargenomen fenomeen, maar op basis van theorieën en modellen kunnen ook voorspellingen gemaakt worden over wat er zou kunnen gebeuren. Dergelijke hypothesen zijn meer dan een wilde gok: het zijn plausibele verklaringen voor wat zou kunnen gebeuren in een specifieke situatie, gebaseerd op een bestaande wetenschappelijke theorie of uitgaande van een specifiek model voor het systeem in kwestie.

Modellen en theorieën kunnen gebruikt worden om fenomenen te verklaren, maar ook om gestelde vragen en specifieke problemen op te lossen. Dit kan gaan van eenvoudige vraagstukjes tot zeer complexe projecten. Hiervoor is training in specifieke heuristieken en oplossingsstrategieën noodzakelijk, waarbij modellen gebruikt worden om antwoorden te zoeken op specifieke vragen.

Leerlingen moeten echter ook de kans krijgen om meer open problemen aan te pakken, waarbij ze alle aspecten van een onderzoek of ontwerp kunnen doorlopen, van vraagstelling, tot opzet en ontwerp en eventuele implementatie van ontworpen oplossingen. Dit vraagt ook flexibiliteit van de leerkracht, vermits leerlingen paden kunnen inslaan die buiten de verwachting van de leraar liggen, maar daarom niet minder succesvol kunnen zijn.