i.s.m. Kenn Foubert (UAntwerpen, Departement Farmaceutische Wetenschappen)
Wie denkt aan wetenschappen denkt aan practica. Experimenteel werk in laboratoria is vaak diep ingebed in wetenschappelijke opleidingen. En dat is niet zo vreemd, practica geven studenten namelijk de mogelijkheid om in een gecontroleerde omgeving en onder begeleiding te oefenen. Hierdoor leren ze praktische vaardigheden, zoals veilig werken en instrumenteel-technische vaardigheden. Daarnaast leren ze ook generieke vaardigheden, zoals samenwerken, planning en probleemoplossing. Ten slotte kunnen practica helpen bij het ontwikkelen van inzicht in de achterliggende theorie.
In deze onderwijstip verkennen we de wereld van het labo en bekijken we twee vormen van practica: kookboekpractica en geleid onderzoek. We gaan in op mogelijke valkuilen bij de organisatie ervan en geven tips mee om de begeleiding te optimaliseren.
Kookboekpratica
Het meest gekende practicum is het zogenaamde ‘kookboekpracticum’, waarbij studenten een reeks stappen in een handleiding volgen om een vooraf bepaald doel of resultaat te bereiken.
Een vaak gehoorde valkuil bij kookboekpractica is dat studenten een resultaat produceren zonder dat ze de onderliggende theoretische aspecten begrijpen. Ze richten zich alleen oppervlakkig op de uitvoering van de wetenschappelijke processen. Het ontbreekt hen aan een hoger niveau van reflectie op het labo en aan de verbinding tussen theorie en de uitgevoerde stappen. Hierdoor wordt het moeilijk om de doelstellingen van het practicum te behalen en kunnen studenten een negatieve houding ontwikkelen ten opzichte van de boeiende wetenschappelijke omgeving (Ural, 2016).
Enkele tips om deze valkuil te vermijden:
- Bied indien mogelijk experimenten aan uit domeinen die niet gekoppeld worden aan wetenschappelijk onderzoek, maar aan industriële productieomgevingen. Met deze laatste doelen we op omgevingen die voldoen aan internationale wetgeving en waar experimenten routineus worden uitgevoerd.
- Zorg dat studenten voorbereid naar het practicum komen (zie ook ECHO-onderwijstip, 2017). Dit vergroot de kans dat studenten (1) de verbinding tussen theorie en het labowerk maken, (2) bewuster te werk gaan tijdens het practicum en (3) zich vooraf inwerken in de verschillende onderwerpen die aan bod komen in de cursus en de labo-omgeving (Reid, 2007; Gregory, 2012). Studenten stimuleren om zich voor te bereiden kan op verschillende manieren. De voorbereiding kan eventueel ook (deels) online gebeuren (zie ook ECHO-onderwijstips, thema online en blended onderwijs):
- Bied voor het labo oefeningen aan die aansluiten bij het practicum. Deze (online) oefeningen kunnen peilen naar het begrip van de experimentele procedure, de planning, de dataverwerking en berekeningen, de terminologie, enzovoort. Verplichte online oefeningen bieden de mogelijkheid om directe feedback te geven over de mate van inzicht in de verwachte theoretische, wiskundige, procedurele en/of veiligheidsgerelateerde kennis. Deze feedback kan automatisch gegenereerd worden in een elektronische leeromgeving en/of aan het begin van het labo toegelicht worden.
- Bied videodemonstraties aan om basis labovaardigheden aan te leren (zie ook ECHO-onderwijstip, 2021). Hiermee kunnen startende studenten (al dan niet aanvullend op een algemene toelichting van jou als lesgever) verwachte labohandelingen individueel en in detail bestuderen, waardoor hun techniek verbetert. Koppel de video’s aan verplichte (online) oefeningen om het bekijken ervan een minder vrijblijvend karakter te geven. Meer ervaren studenten kunnen de video’s gebruiken als opfrissing van wat eerder geleerd werd.
- Bied video’s aan met theoretische informatie, zodat studenten de nodige theoretische bagage meenemen naar het practicum. Deze informatie kan een korte herhaling zijn van eerdere theoretische lessen. Ofwel kan het gebruikt worden in een flipped classroom concept, waarbij de video’s dienen als basis waarop tijdens het labo praktisch verder gewerkt wordt (zie ook ECHO-onderwijstip, 2019).
Als studenten voorbereid naar het labo komen heeft dit, bijvoorbeeld, als voordeel dat de inleiding van een practicum anders ingevuld kan worden. In plaats van enkel basisinformatie te geven, kan je fouten en misvattingen bespreken die aan het licht kwamen via de voorbereidende oefeningen.
Meer werk voor de student voorafgaand aan het practicum betekent ook niet automatisch een hogere totale studielast. Zo kan het zijn dat experimenten vlotter verlopen en/of dat de hoeveelheid werk na het practicum, bijvoorbeeld bij het uitwerken van verslagen, (sterk) vermindert (Pogacănik, 2006). Desondanks is het belangrijk om de totale studiedruk in het achterhoofd te houden.
Geleid onderzoek of onderzoek-gebaseerde experimenten
In een reactie op de genoemde valkuilen van kookboekpractica is er een tendens ontstaan richting open labo’s voor geleid onderzoek (Spagnoli, 2017). Hierbij zijn er twee vormen van onderzoek-gebaseerde experimenten. In een eerste vorm, de geleide onderzoeksvorm, stellen studenten het proces van de oplossing op. De lesgever stuurt door het stellen van vragen en door het aangeven van de procedure/techniek die gevolgd dient te worden. Dit zorgt er ook voor dat hij/zij/die een goed idee van de te verwachten resultaten heeft. In de tweede vorm, de open onderzoeksvorm, bepalen studenten het probleem in een gegeven context en proberen ze de oplossing te vinden. Deze methode lijkt sterk op ‘echt’ wetenschappelijk onderzoek. De lesgever leidt de studenten door vragen te stellen en hen te motiveren in hun onderzoek.
Bij beide vormen is het aan te raden om het practicum te vertalen naar een opdracht met een open einde, zodat er minder focus ligt op het eindproduct en meer op het denkproces. Zo krijgen studenten een beter begrip van de bedoeling van de verschillende stappen. Dit kan op zijn beurt een positief effect hebben op hun zelfvertrouwen en interesse (Ural, 2016). Een tweede voordeel is dat studenten foutieve en afwijkende resultaten beter kunnen verklaren. Op die manier krijgen ze een beter inzicht in het wetenschappelijk proces van vallen en opstaan en van de procedurele organisatie en logica van experimenten.
Naast het belang van een open einde, zijn er nog enkele andere aandachtspunten en tips bij het organiseren en begeleiden van een geleid onderzoek:
- Geleid onderzoek brengt extra uitdagingen met zich mee voor de studenten. Ze moeten meer input leveren en dieper nadenken. Aangezien zij meer controle hebben over het wat en hoe kan dit leiden tot enige onzekerheid. Het is daarom nuttig om het geleid onderzoek in groepen uit te laten voeren en studenten ideeën met elkaar te laten delen. Op die manier voelen ze zich minder alleen in het onderzoeksproces.
- Zet in op een positief klasklimaat waarin zowel lesgever als studenten zich comfortabel voelen (zie ook ECHO-onderwijstip, 2020).
- Ga als lesgever coachend te werk (zie ook ECHO-onderwijstip, 2021 en de screencasts ‘coaching basics’). Varieer daarbij in hoe sterk je stuurt en waarin je stuurt. De mate waarin studenten aandacht besteden aan bepaalde aspecten hangt immers af van waar jij de nadruk op legt in jouw begeleiding.
- Veiligheid is prioriteit! Studenten mogen niet roekeloos te werk gaan in het labo. Zorg voor een veilige context zonder noodzakelijk het juiste proces aan te reiken.
- Onderzoeksexperimenten kunnen leiden tot verschillende resultaten, waardoor conclusies voor studenten niet altijd eenduidig zijn en misvattingen kunnen ontstaan. Een algemene feedbacksessie voor studenten kan helpen om deze misvattingen weg te nemen.
Meer weten?
Good practices (enkel toegankelijk voor UAntwerpen-personeel, na login):
ECHO-onderwijstips:
BV-Databank: practicum
Carnduff, J., & Reid, N. (2003). Enhancing undergraduate chemistry laboratories, pre-laboratory and post-laboratory exercises, examples and advice. Education Department, Royal Society of Chemistry, Burlington house, Piccadilly, London.
Gregory, S. J., & Di Trapani, G. (2012). A blended learning approach to laboratory preparation. International Journal of Innovation in Science and Mathematics Education, 20, 56-70.
Pogacănik, L., & Cigić, B. (2006). How to motivate students to study before they enter the lab. Journal of Chemical Education, 83, 1094-1098.
Reid, N., & Shah, I. (2007). The role of laboratory work in University chemistry. Chemistry Education Research and Practice, 8(2), 172-185.
Spagnoli, D., Wong, L., Maisey, S., & Clemons, T. D. (2017). Prepare, do, review: a model used to reduce the negative feelings towards laboratory classes in an introductory chemistry undergraduate unit. Chemistry Education Research and Practice, 18, 26-44.
Ural, E. (2016). The effect of guided-inquiry laboratory experiments on science education students’ chemistry laboratory attitudes, anxiety and achievement. Journal of Education and Training Studies, 4, 217-227.