Water op het schoolplein

1 oktober 2019

Auteurs:

Tim Favier

Adwin Bosschaart

Hoofddocent Aardrijkskunde, Hogeschool van Amsterdam

Dit artikel is verschenen in: geografie oktober 2019

GIS

onderwijs

Kennis

FOTO: CHRIS GALLAGHER/UNSPLASH

Extra module wateroverlast

Sinds kort heeft de lesmodule over overstromingen er een broertje bij gekregen, die zich richt op wateroverlast in het stedelijk gebied. Beide modules zijn beschikbaar via waterophetschoolplein.nl.

De afgelopen jaren is de lesmodule over overstromingen uitgebreid naar een groot deel van Laag Nederland (zie Geografie mei 2015). Het lesmateriaal heeft een regionale insteek. Leerlingen doen onderzoek naar overstromingsrisico’s in de eigen omgeving, en maken gebruik van gedetailleerde digitale kaarten en andere bronnen over het gebied waar ze wonen. Volgens het nieuwe examenprogramma voor havo en vwo moeten leerlingen inzicht verwerven in vraagstukken over overstromingen én over wateroverlast. In maart lanceerde dijkgraaf Luc Kohsiek van Hoogheemraadschap Hollands Noorderkwartier een nieuwe lesmodule om leerlingen ervan bewust te maken hoe het watersysteem in hun eigen omgeving is ingericht en welke problemen er kunnen optreden als er een hoosbui valt. Leerlingen leren ook welke maatregelen gemeenten en bewoners kunnen nemen om de kans op wateroverlast te verkleinen. Het lesmateriaal is door de Universiteit Utrecht en Hogeschool van Amsterdam ontwikkeld voor de tweede klas, en is doorspekt met voorbeelden uit de eigen omgeving. De lesmodule is nu beschikbaar voor Noord-Holland ten noorden van het IJ, maar een aantal andere waterschappen heeft al aangegeven de lesmodule ook te willen voor hun beheergebied. Dat gaat het komend jaar gebeuren.

Need to know

De module start met een video van wateroverlast bij Beverwijk en Heemskerk. Op 28 juli 2014 werden deze gemeenten overvallen door een hoosbui waarbij er in twee uur tijd bijna 100 mm neerslag viel. Veel straten waren onbegaanbaar en enkele tunnels liepen onder. Ook een aantal winkels en huizen stond blank. Na het bekijken van de video moeten leerlingen een verwachting uitspreken over wat er zou gebeuren als een dergelijke hoosbui bij hen in de buurt valt. Vervolgens gebruiken ze de kaartapplicatie van het waterschap (hhnk.klimaatatlas.net) om hun hypotheses te checken. Deze applicatie bevat onder andere een kaart met een modelberekening van de waterdiepte als er een hoosbui valt met een kans van 1/100 per jaar (figuur 1). Ook kunnen leerlingen kijken welke wegen nog beschikbaar zijn voor verkeer en bij welke gebouwen water naar binnen kan lopen. Zo wordt duidelijk hoe groot de impact van zo’n bui kan zijn.

Figuur 1: Screenshots van de kaartapplicatie van Hoogheemraadschap Hollands Noorderkwartier

Tastbaar maken

Klimaatverandering is voor veel jongeren een abstract begrip dat vooral voor andere landen en in de verre toekomst speelt (zie Geografie maart). Cognitief psychologen noemen dit psychological distancing.

Wateroverlast in de stad maakt klimaatverandering heel concreet voor leerlingen. Door de wereldwijde klimaatverandering nemen de frequentie en intensiteit van zomerse hoosbuien toe. Doordat warme dagen vaker voorkomen, kan de lucht meer waterdamp bevatten en wanneer het vocht dan condenseert, kan het heviger regenen. Hoosbuien komen nu al vaker voor dan vroeger (figuur 2) en in de toekomst zal de frequentie waarschijnlijk nog toenemen.

Figuur 2: Aantal dagen per jaar met meer dan 50 mm neerslag

Vraagstukken over wateroverlast zijn heel geschikt om klimaatverandering tastbaar te maken voor leerlingen – meer dan overstromingen. Door klimaatverandering neemt de kans op overstromingen weliswaar toe, maar de meeste leerlingen zullen waarschijnlijk nooit een overstroming meemaken. Hoosbuien komen wel steeds vaker voor. De meeste leerlingen hebben al eens een korte hoosbui meegemaakt en misschien zelfs een extreme. Daar kun je als docent op inspelen.

Chain of events

Veel bestaand lesmateriaal benoemt al snel de maatregelen om wateroverlast te voorkomen, terwijl leerlingen dan nog niet goed weten wat precies het probleem is. Het is voor hen dan moeilijk in te schatten hoe de maatregelen wateroverlast kunnen verkleinen. De opbouw van de lesmodule Water op het Schoolplein volgt daarom de chain of events. Eerst wordt de ontstaanswijze van hoosbuien duidelijk. Daarna zien leerlingen dat wateroverlast ontstaat als regenwater niet snel genoeg kan infiltreren of worden afgevoerd. Ze verdiepen zich ook in de kenmerken en gevolgen van wateroverlast. Vervolgens zien ze hoe de gevoeligheid voor wateroverlast van plek tot plek varieert. Pas daarna komen de maatregelen aan bod om het risico te verkleinen. Elk onderdeel sluit logischerwijs aan op wat er in de vorige les is behandeld.

Normaal en extreem weer

Het KNMI definieert een hoosbui als een regenbui waarbij er meer dan 25 mm in een uur valt, of meer dan 10 mm in 5 minuten. Dit kun je natuurlijk uitleggen aan leerlingen door een laagje water van 25 of 10 mm te tonen in een glas, maar veel indruk zal het niet maken. In de lesmodule worden hoosbuien daarom vergeleken met gemiddelde regen in de vorm van een regenquiz. Bij elke vraag krijgen ze een grafiek te zien waaruit ze het correcte antwoord kunnen afleiden. Met deze quiz leren leerlingen meteen de verschillen tussen de begrippen neerslagduur, neerslaghoeveelheid en neerslagintensiteit.

Waterproefjes

De waterkringloop komt in alle schoolboeken aan bod, maar leerlingen vinden het vaak lastig het schematische plaatje uit het boek toe te passen op de werkelijkheid. Zo denken ze nogal eens dat we in Nederland geen waterkringloop hebben, ‘omdat er geen bergen en gletsjers zijn’.

In de lesmodule worden de processen van verdampen, condenseren, regenen, infiltreren, bovengronds afstromen en ondergronds afstromen verduidelijkt met een proefje, met een schaalmodel van de kringloop in een aquarium.

Ook de relatie tussen mondiale klimaatverandering en toename in de intensiteit van hoosbuien wordt uitgelegd met een proefje. Leerlingen vullen twee jampotjes met een laag water: het ene met lauw water, het andere potje met heet water. De potjes worden afgedicht met plastic folie, en daarbovenop komt een ijsklontje te liggen. Vrijwel direct zie je condensatie aan de onderkant van het plastic. De piepkleine druppeltjes klonteren vervolgens samen op het laagste punt, waar het begint te druppelen. Leerlingen kunnen zien dat er aanzienlijk meer druppels ontstaan in het potje met heet water.

Waterbalans en drietrapsstrategie

Het is belangrijk dat leerlingen begrijpen hoe de waterbalans in een stad verschilt met die in een natuurlijke situatie (figuur 3): de infiltratie is veel minder, dus moet meer water horizontaal worden afgevoerd. Bij normale regenbuien gebeurt dat via sloten, kanalen en riolen, maar bij extreme neerslag raakt dit systeem overbelast. In het lesmateriaal worden de maatregelen van de drietrapsstrategie gekoppeld aan de waterbalans (figuur 3, rechtsonder). Zo wordt duidelijk dat ‘vasthouden’ gaat over het vergroten van de sponswerking, ‘bergen’ slechts een tijdelijke oplossing is, en ‘afvoeren’ slaat op het vergroten van het horizontale transport van water uit het gebied via sloten, kanalen, regenwaterriolen, of vuilwaterriolen waar het niet anders kan. Omdat leerlingen de drietrapsstrategie vaak lastig vinden, bevat het lesmateriaal concrete voorbeelden van maatregelen in de eigen regio. Daarnaast is er aandacht voor gevolg-beperkende maatregelen, zoals het verhogen van elektriciteitshuisjes en drempels van huizen.

Figuur 3: De waterbalans in een natuurlijke en een stedelijke omgeving,
plus de drie typen maatregelen uit de drietrapsstrategie

Veldwerk

In een veldwerkopdracht kijken leerlingen naar de kwetsbaarheid van hun omgeving voor wateroverlast. Leerlingen gaan hun eigen buurt in en bepalen op vijf locaties de mate van bebouwing, verharding ( zoals tegels, asfalt), groen (aarde, gras, planten) en water (sloten, vijvers). Bij elke locatie openen ze een Survey123-formulier op hun smartphone en vullen de gegevens in (figuur 4). De data worden automatisch gecombineerd en opgenomen in een digitale kaart die ontsloten is in een webapp. Deze kaartapplicatie bevat een aantal tabbladen. In de eerste vier tabbladen kunnen leerlingen de ruimtelijke patronen in de bebouwing, verharding, groen en water analyseren. De binnensteden en oude wijken hebben meestal veel bebouwing en verharding, de nieuwbouwwijken meer groen en water. In de volgende tabbladen is een kaart opgenomen met de waterdiepte bij een hoosbui met een kans van 1/100 per jaar. Zo kunnen leerlingen de relatie onderzoeken tussen de bodembedekking en de kans op wateroverlast.

Figuur 4: Veldwerkopdracht, met het Survey123-formulier
(www.tinyurl.com/veldwerkwateroverlast) en de webapp
(www.tinyurl.com/resultatenwateroverlast)

Slotopdracht

De lesmodule doet een beroep op een aantal hogere-orde-denkvaardigheden. Zo is er aan het eind een opdracht waarin leerlingen oplossingen moeten bedenken om het risico op wateroverlast in hun eigen omgeving te verlagen. Belangrijk is dat de ene maatregel duurder en ingrijpender is dan de andere en dat de toepasbaarheid afhangt van de gebiedskenmerken, zoals de beschikbare ruimte. Ook moeten leerlingen nadenken over wie de maatregelen moet nemen: de overheid of de buurtbewoners. Er zijn twee versies voor de slotopdracht. Docenten kunnen leerlingen een advies laten schrijven of een storymap laten maken. Voor de storymap gaan leerlingen naar de eigen buurt en openen de webapp tinyurl.com/waterbijhoosbui op hun smartphone. In de digitale kaart zien ze waar water op straat blijft staan als er een hoosbui voorbijtrekt. Ze gaan dan naar vijf donkerblauw gemarkeerde plekken en nemen daar een foto. Telkens moeten ze bedenken waarom juist hier water op straat blijft staan. Omdat er veel bebouwing en verharding is? Ligt de plek relatief laag? Zijn er weinig putten? Ook moeten ze bedenken welke problemen hier kunnen ontstaan. Kan water kelders van huizen in stromen? Wordt het verkeer gehinderd? Tot slot moeten ze een voorstel doen voor een maatregel om de kans op of gevolgen van wateroverlast te verkleinen. Terug op school laden leerlingen de foto’s in ArcGIS Online. Als ze hun gps-functie aan hadden staan, worden de foto’s automatisch op de juiste locatie op de digitale kaart geplaatst. Vervolgens kunnen leerlingen bij elke foto een beschrijving zetten (figuur 5). Leerlingen vinden het over het algemeen leuk een storymap te maken. Het resultaat ziet er vaak verbluffend mooi uit en leerlingen laten de storymap met veel trots aan hun ouders zien.

Figuur 5: Screenshot van een storymap (www.tinyurl.com/storymapNikiKevin),
gemaakt op basis van foto’s verzameld met de smartphone.

Testen

Afgelopen winter is de lesmodule op zes scholen in Noord-Holland getest. Docenten en leerlingen waren er erg enthousiast over. Uit de testen rolden enkele suggesties voor aanpassing en uitbreiding. Het belangrijkste was dat de docenten de lesmodule vooral geschikt vonden voor havoleerlingen. Voor het vwo zou er complexere stof bij kunnen (vooral over de relatie tussen klimaatverandering en waterbeheer) en zouden er meer beredeneeropdrachten in mogen. De docenten gaven ook tips om de opdracht geschikt te maken voor het vmbo. Op basis van de testen is de lesmodule aangepast en gedifferentieerd naar niveau. De materialen staan op waterophetschoolplein.nl.

Ontwerpprincipes

De lesmaterialen zijn gebaseerd op tien ontwerpprincipes die voortkomen uit de algemene vakdidactische literatuur en onderzoek naar het denken van leerlingen over klimaatverandering en watervraagstukken.

De module start met een aansprekend beeld dat de relevantie van het onderwerp duidelijk maakt (need to know): een video van een hoosbui die in de regio heeft plaatsgevonden.
Om de psychological distancing (in time) aan te pakken verduidelijkt de lesmodule niet alleen dat hoosbuien door mondiale klimaatverandering in toekomst waarschijnlijk vaker zullen voorkomen, maar ook dat nu al vaker optreden dan vroeger. Het causale mechanisme wordt verduidelijkt en er wordt bewijs geleverd dat klimaatverandering nu al merkbaar is.
Om de psychological distancing (in space) aan te pakken is er veel aandacht voor de eigen omgeving. Naast de video van de hoosbui zijn er foto’s van maatregelen die in de regio zijn genomen. Daarnaast gebruiken leerlingen een kaartapplicatie om op te zoeken wat de gevolgen zijn van een hoosbui voor hun eigen buurt. Ook gaan ze op veldwerk in de eigen omgeving.
De module maakt het verschil tussen overstromingen en wateroverlast expliciet, omdat veel leerlingen deze begrippen door elkaar halen.
De module heeft een logische structuur, waarbij de chain of events (ontstaanswijze hoosbui à ontstaanswijze wateroverlast à kenmerken wateroverlast à gevolgen wateroverlast à ruimtelijke variatie in gevoeligheid voor wateroverlast à maatregelen om risico op wateroverlast te verkleinen) en samenhang daartussen duidelijk worden.
De module concretiseert theorie uit het schoolboek (zoals de waterkringloop en de drietrapsstrategie) en maakt deze relevant.
De module biedt een variatie aan werkvormen (zoals een quiz, proefjes en lees- en verwerkingsopdrachten) om tegemoet te komen aan verschillende leerstijlen.
De module heeft een positieve insteek. Er wordt duidelijk gemaakt dat het mogelijk is risico’s op wateroverlast te verkleinen.
De risicobenadering (risico = kans * gevolgen) wordt expliciet toegepast, omdat leerlingen vaak de begrippen risico en kans (en ook kwetsbaarheid) met elkaar verwarren.
De lesmodule biedt handelingsperspectief. Leerlingen bedenken een oplossing voor hun omgeving om de kans op en gevolgen van wateroverlast te verkleinen, waarbij ze ook kijken wat ze zelf kunnen doen.