Leren relateren: de meerwaarde van Geo-ICT

Leerlingen vinden het vaak lastig geografische relaties te herkennen in kaarten, figuren en teksten. Nog pittiger is het om systematisch te redeneren over zulke relaties. Geo-ICT kan helpen bij de ontwikkeling van het relationeel denken.

Welke docent kent ze niet: Google Earth, EduGIS, de Bosatlas Online, Gapminder en de Europese Waarden atlas: Het zijn allemaal vormen van geo-ICT: applicaties die toegang bieden tot geografische informatie via digitale kaarten, satellietbeelden, grafi eken enzovoort, en die gereedschappen bieden om met die informatie aan de slag te gaan. Met geo-ICT kun je interessant lesmateriaal maken dat het aardrijkskundig denken van leerlingen stimuleert. Van kaartvaardigheden, kritische denken en onderzoeken, tot diverse soorten geografi sche denkvaardigheden. Geo-ICT maakt het makkelijker lesmateriaal te ontwikkelen dat deze ‘hogere orde’ denkvaardigheden aanspreekt. Zulke lesmateriaal sluit vaak aan bij de ideeën over activerend leren, onderzoekend leren en probleemgestuurd leren. Maar werken de methoden echt? Doen leerlingen inderdaad hogere orde denkvaardigheden op door te werken met geo-ICT? Er is nog weinig bewijs voor deze veronderstelling. Tijd voor een empirisch onderzoek!

Geografisch relateren

Als je onderzoek wilt doen naar de leereffecten van geo-ICT, moet je eerst een bepaald leerdoel kiezen. Geografisch denken kent immers veel facetten. Dit onderzoek focust op ‘geografisch relateren’.

Het denken over geografische relaties speelt een belangrijke rol bij het begrijpen van vraagstukken in de wereld om ons heen, bijvoorbeeld over klimaat, voedsel, energie en water. Bij geografisch relateren wordt de wereld opgevat als een systeem dat bestaat uit aan elkaar verbonden natuurlijke en menselijke subsystemen. Het geografisch systeem maakt allerlei gebruiksfuncties mogelijk, maar levert ook gevaren op voor de mens. Omgekeerd hebben de gebruiksfuncties weer effect op het geografisch systeem. Mensen kunnen maatregelen nemen om de gebruiksfuncties te optimaliseren en de gevaren terug te dringen. De vraagstukken zijn vaak erg complex, omdat ze vele variabelen kennen die over ruimte en tijd variëren en diverse natuurlijke en menselijke subsystemen met elkaar verbinden. Daarnaast hebben deze vraagstukken een sterke ruimtelijke component: gebieden beïnvloeden elkaar immers door stromen van water, mensen, goederen, geld, enzovoort.

Het aardrijkskundeonderwijs heeft onder andere tot doel leerlingen uit te rusten met kennis van de grote geografi sche vraagstukken, en ze te leren de observaties die ze doen, krantenartikelen die ze lezen, nieuwsitems die ze zien, te vertalen naar een coherent begrip. Daarnaast moeten leerlingen in staat zijn zich een oordeel te vormen en oplossingen te formuleren voor de grote uitdagingen in de wereld, zodat ze goed onderbouwde beslissingen kunnen nemen. Leren relateren is daarom belangrijk voor de burgerschapsvorming van onze leerlingen.

Geo-ICT en geografisch relateren

Lesmethoden met geo-ICT kunnen om diverse redenen voordelen hebben ten opzichte van lesmethoden op papier. Allereerst maken geo-ICT-applicaties enorme hoeveelheden digitale kaarten toegankelijk. Leerlingen kunnen deze informatie verkennen om te kijken of er associaties zijn. Applicaties zoals Google Earth bieden ook toegang tot andere locatiegebonden informatiebronnen: Panoramio-foto’s, Wikipedia-artikelen, YouTube-filmpjes, enzovoort. Deze bronnen kunnen helpen bij het interpreteren van de relaties. Ten tweede bieden veel applicaties (zoals EduGIS en de Bosatlas Online) de mogelijkheid kaartlagen op elkaar te plaatsen, ze doorzichtig te maken en aan en uit te klikken. Dit kan het makkelijker maken relaties te herkennen. Vervolgens bieden sommige geo-ICT-applicaties leerlingen de mogelijkheid geografische informatie te verkennen in gekoppelde kaarten, tabellen en scatterplots. Als leerlingen een gebied aanklikken in de kaart, zien ze hetzelfde gebied ook oplichten in de tabel en scatterplot. Zo kunnen ze verbanden herkennen. Daarnaast roept het werken met dit soort applicaties vragen op als: welke gebieden volgen de regel en welke niet? En waarom dan niet? Ten vierde bieden sommige applicaties de mogelijkheid de sterkte van verbanden te berekenen. Ten vijfde kunnen veel applicaties temporele data weergeven in geanimeerde kaarten, histogrammen, scatterplots, enzovoort. Leerlingen kunnen dan bekijken hoe ontwikkelingen met elkaar samenhangen. Tot slot zijn er speciale applicaties zoals geogames waarin leerlingen de effecten van maatregelen op het geografisch systeem en de gebruiksfuncties kunnen evalueren. Zulke spellen geven dus ook inzicht in geografische relaties.

Het is al met al logisch te veronderstellen dat lesmethoden met geo-ICT een meerwaarde hebben op het leren relateren ten opzichte van lesmethoden die gebruik maken van analoge materialen (papieren kaarten en dergelijke). De vraag is echter of dat in de praktijk zo uitpakt. Zo speelt de vraag of computers leerlingen meer bij de leerstof betrekken, of juist daarvan afleiden. Bovendien kan werken met geo-ICT lastig zijn: je moet met de soft ware kunnen omgaan om je vragen te kunnen beantwoorden. Zoals een docent laatst zei in een interview: ‘Ik vraag me af of leerlingen nu echt geografisch leren denken, of dat ze alleen een krachtige tool leren gebruiken zonder echt op de onderliggende geografische vragen in te gaan.’

Onderzoek

Om te achterhalen in hoeverre lesmethoden met geo-ICT bijdragen aan het leren relateren, is in het voorjaar van 2013 een empirisch onderzoek uitgevoerd op zes middelbare scholen. Een controlegroep (164 leerlingen uit 3 havo en 3 vwo, verdeeld over zeven klassen) volgde een serie van drie lessen met het schoolboek. De lessenserie ging over waterbeheervraagstukken in de Delta en het Rivierengebied.

Een experimentele groep (139 leerlingen uit 3 havo en 3 vwo, verdeeld over zeven klassen) volgde een serie van drie lessen met geo-ICT over dezelfde inhoud. De lessen met geo-ICT maakten gebruik van De Watermanager, een serious game over waterbeheer (figuur 1). Daarnaast werkten leerlingen aan opdrachten met EduGIS, dat onder andere kaarten biedt over watervraagstukken (figuur 2). De lessenserie met geo-ICT besloeg dezelfde inhoudelijke leerdoelen, maar besteedde meer aandacht aan vaardigheden in relationeel denken, waarvoor geo-ICT bij uitstek mogelijkheden biedt. De lessenserie met het schoolboek had geen duidelijke leerdoelen wat betreft geografische denkvaardigheden.

Leerlingen in beide groepen maakten een voortoets en een natoets met opdrachten om het relationeel denken van leerlingen op het niveau van begrijpen, toepassen, analyseren, evalueren en creëren, te meten. Uit de scores werd de eff ectgrootte berekend, een statistische maat voor de omvang van het leereffect. De toetsen lieten zien dat de lessenserie met geo-ICT positieve effecten had op het geografisch relateren van de leerlingen. De gemiddelde effectgrootte was +0,38, wat te beschouwen is als een ‘middelhoog’ effect. Ter vergelijking: de gemiddelde eff ectgrootte van een jaar onderwijs op citotoets leerdoelen is ongeveer +0,50. Een score van +0,38 in drie lessen met geo-ICT is dus aanzienlijk. Leerlingen gingen sterker vooruit op items die begrijpen, evalueren en creëren toetsten dan op items die analyseren toetsten. De reguliere lessenserie had slechts minimaal effect op het geografisch relateren. De gemiddelde effectgrootte was +0,04.

Niet alleen leidde de lessenserie met geo-ICT tot hogere leeropbrengsten, leerlingen waren ook positiever over de leereffecten. Een enquête aan het einde van de natoets liet zien dat de testgroepen allebei het gevoel hadden dat ze na de lessenserie meer wisten over het watersysteem. Maar degenen die de lessenserie met geo-ICT hadden gevolgd, voelden de vooruitgang sterker (figuur 3 op pag. 39).

De hogere leeropbrengsten kunnen echter niet zomaar toegeschreven worden aan geo-ICT. Het is namelijk niet de technologie die leerresultaten produceert, maar het complexe geheel van leerdoelen, software en taken. Daarnaast spelen natuurlijk de uitleg, begeleiding en nabespreking door de docent een grote rol.

In dit onderzoek hebben we geprobeerd de leeropbrengsten op verschillende manieren te maximaliseren. Allereerst hebben we gekozen voor duidelijke en hoge leerdoelen: geografisch relationeel denken. Ten tweede hebben we gekozen voor interactieve software die uitermate geschikt is voor het verkennen van geografische relaties. Daarnaast hebben we taken ontworpen waarin leerlingen gestimuleerd werden om relaties te expliciteren, zowel verbaal (in de vorm van generalisaties en regels) als visueel (in de vorm van een conceptueel raamwerk). Tot slot hebben we docenten een klassikale nabespreking laten houden aan het eind van de lessenserie waarin leerlingen moesten samenvatten wat ze hadden geleerd, wat betreft de inhoud en de gevolgde denkstappen. Aangezien alle componenten (leerdoelen, soft ware, taken en rol van de docent) met elkaar samenhangen, heeft het weinig zin te proberen de leeropbrengst toe te schrijven aan individuele componenten.

Lessenseries zonder geo-ICT kunnen ook duidelijke en hoge leerdoelen hebben, geschikte taken en gedegen voorbespreking, begeleiding en nabespreking door de docent. Maar zonder interactieve ict-middelen zoals de Watermanager en EduGIS is het lastiger een goede lessenserie te ontwikkelen die zich richt op het relationeel geografisch denken. Zoals Palladino en Goodchild zeggen: ‘Geo-ICT makes it easier to engage students in higher order thinking activities that are oft en so hard to come up with’. 

Dit onderzoek is uitgevoerd door Tim Favier aan de Vrije Universiteit Amsterdam en is gefinancierd door NWO.

BRONNEN

• Favier, T.T. 2011. Geographic Information Systems in secondary geography education: Theory and Practice (Doctoral dissertation). Ipskamp Press, Enschede.
• Baker, R.T. & S.H. White 2003. The effects of GIS on students’ attitudes, self-effi cacy and achievement in Middle School science classrooms. Journal of Geography, 102: 243-254.
• Kerski, J. J. 2003. The implementation and effectiveness of Geographic Information Systems technology and methods in secondary education. Journal of Geography, 102: 128-137.
• Milson, A.J., A. Demirci & J.J. Kerski (Eds.) 2012. International Perspectives on Teaching and Learning with GIS in Secondary Schools. Springer, New York.
• Palladino, S.D. & M.F. Goodchild 1993. A place for GIS in the secondary schools? Geo Info Systems, 3(4): 45-49.