Afgelopen voorjaar ging ik samen met mijn collega Nadine van der Heijden naar een basisschoolklas voor Meet the Professor, een jaarlijks project van de Universiteit Utrecht waarbij onderzoekers op de fiets naar basisscholen gaan om met leerlingen te praten over hun werk.

Voorafgaand aan de gastles kregen we post. De leerlingen van groep 7 hadden tekeningen gemaakt van hoe ze dachten dat we eruit zouden zien tijdens ons werk. Bijna allemaal hadden ze een man getekend: met wild haar en een witte labjas, vaak met een mondkapje. Op de tekeningen stonden microscopen, reageerbuizen, explosies of gekleurde vloeistoffen.

De leerlingen hadden uiteenlopende ideeën over ons onderzoek, van het menselijk lichaam en hersenen tot zwaartekracht en 'gevaarlijke drankjes'. Ook hadden ze vragen voor ons opgeschreven: Wat onderzoeken jullie? Waarom doe je dit werk? Wilde je altijd al onderzoeker worden? Is onderzoeken moeilijk?

Op basis van deze brieven bereidden we onze gastles voor. We wilden aansluiten bij de leefwereld van de leerlingen door te beginnen met een quiz over voorwerpen die leerlingen al kennen: rubberen laarzen, een boomstam, een metalen vork, zonnebloemolie... Welke eigenschappen hebben die materialen? Zijn ze hard, warm, brandbaar? En hoe bepaal je dat eigenlijk?

Vanuit deze start over materiaaleigenschappen wilden we de stap maken naar ons eigen onderzoek; naar Nadines onderzoek met de scanning-tunneling-microscoop waarin ze onderzoekt hoe de atomaire structuur van materialen de elektronische eigenschappen beïnvloedt, en naar mijn onderzoek naar hoe leerlingen de nieuwe kennis die uit Nadines onderzoek komt goed kunnen begrijpen. We gingen er in ons verhaal vanuit dat leerlingen het begrip molecuul al zouden kennen. Meer voorkennis over de opbouw van materialen verwachtten we niet.

De schoolklas als laboratorium

Op 1 april fietsen we, samen met meer dan 250 andere onderzoekers, van het academiegebouw naar verschillende basisscholen in Utrecht en omgeving. De quiz sloeg aan. Leerlingen deden actief mee, er ontstonden kleine gesprekken over dat woorden als warm en hard relatief zijn. Ook dachten ze na over hoe we aan kennis over materiaaleigenschappen komen, en wat de rol van meetinstrumenten daarbij is. Daarna liet Nadine een foto zien van de scanning-tunneling-microscoop. Ze legde uit hoe zij dit apparaat gebruikt om de 'allerkleinste deeltjes' te onderzoeken. De leerlingen luisterden aandachtig naar haar verhaal.

Toen was het mijn beurt. Ik vertelde dat ik geen onderzoek doe naar de materialen zelf, maar naar hoe leerlingen de kennis die Nadine opdoet kunnen begrijpen. Ik legde daarbij uit dat leren niet altijd makkelijk is. Dat we allemaal ideeën meenemen die gevormd zijn door onze dagelijkse ervaringen. Ik gaf als voorbeeld dat jonge kinderen leren dat de aarde een bol is, maar dat ze iedere dag ervaren dat de wereld plat is. Die twee beelden botsen met elkaar, en dus proberen kinderen ze te combineren tot iets wat wél logisch voelt: bijvoorbeeld een afgeplatte aarde waarop mensen alleen bovenop kunnen wonen, of een holle bol, waar mensen binnenin wonen. Ik vertelde dat dit probleem ook bij het leren over materialen een rol speelt.

Daarna liet ik een foto zien van mijn eigen 'laboratorium': een schoolklas. Ik vroeg welke meetinstrumenten zij dachten dat ik gebruik. “Een MRI,” zei een leerling direct, “om in de hersenen te kijken.” Een andere leerling dacht aan een smartwatch die kon meten hoeveel iemand zweet of wat de hartslag is, zodat je kunt zien of iemand zenuwachtig is tijdens het leren.

Het gesprek ging anders dan ik had verwacht en het lukte me niet goed om de leerlingen richting het bedoelde antwoord te sturen. Het woord 'meetinstrument' zette hen duidelijk op een ander spoor. Ik legde uit dat je in mijn type onderzoek op een hele andere manier meet; met observaties, interviews en vragenlijsten.

Verkeerd ingeschat

Toen was het tijd voor een activiteit. In groepjes gingen de leerlingen actief aan de slag met een doos waarin een molecuulmodel zat. Ze speelden zelf de scanning-tunneling-microscoop: zonder te kijken, alleen door te voelen met hun handen, probeerden ze te achterhalen hoe het molecuul eruitzag en maakten ze een tekening. Na een korte nabespreking waarbij we de tekeningen vergeleken met de moleculen, mochten de leerlingen ons nog wat vragen stellen.

Tijdens de evaluatie zei één leerling: "Ik weet nu dat jullie ook hele andere dingen onderzoeken dan dat ik dacht." Het was een geslaagde les: de leerlingen deden actief mee, stelden veel vragen en gaven zelf aan dat ze nieuwe dingen hadden geleerd. Ook de leerkracht reageerde positief en zei dat ze duidelijk kon zien dat de leerlingen het interessant vonden.

Ze merkte wel op dat het begrip 'molecuul' nog niet bekend was bij de leerlingen. Dat hadden we verkeerd ingeschat, net als de verwarring die ontstond rond het begrip 'meetinstrument'. Onze inschatting van de voorkennis en ervaring van de leerlingen klopte dus niet helemaal.

Daardoor was het de vraag of ons verhaal goed was geland en of leerlingen de informatie die we gaven ook echt konden plaatsen. Zoiets vraagt natuurlijk ook meer dan voorbereiding: het gaat om gevoel hebben voor je doelgroep. En dat ontstaat niet achter een bureau of in een laboratorium. Daarvoor moet je met leerlingen in gesprek gaan en hun leefwereld van dichtbij meemaken.

De gastles zette mij daarom ook aan het denken over mijn eigen rol als vakdidactisch onderzoeker in het voortgezet onderwijs. Sta ik, na meer dan vijf jaar op de universiteit, nog wel dicht genoeg bij middelbare scholieren?

Kim Krijtenburg-Lewerissa is universitair docent natuurkundedidactiek aan de Universiteit Utrecht. Daarvoor stond ze zestien jaar voor de klas als natuurkundelerares.

Foto: Marieke de Lorijn