## Visie

Visie op Grensoverschrijdend Biologie Onderwijs in de Bovenbouw

Biologie, een uniek vak

Sommige bacteriën zijn dus wel zichtbaar met het blote oog! De bacterie Thiomargarita magnifica werd ontdekt door wetenschappers in de rottende bladeren van mangroves in een moeras in Guadeloupe. Deze eencellige bacterie was zo’n 5000 keer groter dan de gemiddelde bacterie, die gemiddeld ongeveer 2 micrometer groot is (Volland et al., 2022). Dit is een voorbeeld van hoe de biologische wetenschap in beweging is en deze inzichten bijdragen aan onze kennis over de concepten van bacteriële cellen. Dit is niet alleen een mutatie en omschakeling voor de cytologen, maar ook voor de leerlingen in de tweede fase van het voortgezet biologieonderwijs. Het is één van de vele eigenschappen die biologieonderwijs uniek maken. Biologie is een vak waarbij voortdurend kennisvernieuwing plaatsvindt door ontwikkelingen in wetenschappelijke instrumenten en vaardigheden. Een ander voorbeeld is de mitochondriale overerving die voorheen altijd als maternale overerving werd beschouwd, maar sinds 2018 is er bewijs dat ook mitochondriale overerving twee ouderlijk kan plaatsvinden (Luo et al., 2018). In het eerder opgestelde VWO eindexamen 2018 waren er zo ook vragen over de maternale mitochondriale overerving die dus eigenlijk incorrect bleken.

Naast het kennis vernieuwende aspect van het biologieonderwijs in de bovenbouw, heeft biologie een sterk maatschappelijk karakter met beroepsfuncties binnen de fysieke en geestelijke gezondheidszorg. Dit heeft betrekking op het kritisch nadenken over ethische keuzes bij onderwerpen als erfelijkheid, voedselzekerheid, gezondheid en duurzaamheid. Deze steeds relevanter wordende onderwerpen worden dan ook door de docent en de leerling op een andere manier beschouwd in bijvoorbeeld Heino vergeleken met het centrum van Amsterdam.

Het Nederlandse biologie onderwijs bestaat uit een onderbouw en een bovenbouw. Veel leerlingen ervaren biologie in de onderbouw als een gemakkelijk vak (Nijdeken, 2009). Een aantal verschillen tussen biologie in de onderbouw en bovenbouw zijn de diepgang van de lesstof, het tempo en het toenemende belang van inzichtelijk vermogen. Hierbij spelen het kunnen leggen van verbanden en het zien van het grotere geheel een belangrijke rol. In de bovenbouw maken de leerlingen de stap naar zelfverantwoordelijk leren, waarbij de docent een rol als coach/adviseur aanneemt (SLO, 2019). Nederlands biologieonderwijs in de bovenbouw is in principe een bètawetenschap. In biologieonderwijs nemen exacte berekeningen en logisch beredenering vanuit een natuurwetenschappelijke positie een voorname plaats in. Deze vaardigheden zijn ook van belang bij de andere bètawetenschappen zoals scheikunde, natuurkunde en NLT. Tussen deze exacte vakken en biologie is een sterke overlap waardoor veel van deze vakken door leerlingen samen in één vakkenpakket worden gekozen. Echter, kun je biologieonderwijs in de bovenbouw niet alleen een bètawetenschap noemen. Geletterdheid en taalbegrip zijn een cruciale factor voor succes tijdens het eindexamen biologie, alleen al bij het lezen en begrijpen van diagrammen in de BINAS (Kragten, Admiraal & Rijlaarsdam, 2013). Naast de relatie met het taalonderwijs heeft biologie een hechte relatie met de maatschappelijke vakken zoals maatschappijwetenschappen en burgerschapsvormend onderwijs. In brede zin ontwikkelen leerlingen hun vaardigheden, kennis en houding ten opzichte van het politiek, sociaal, cultureel en economisch vlak. Veel van deze onderwerpen hebben overlap met biologieonderwijs. Bij deze vakken komen onderwerpen zoals orgaandonatie, genderfluïditeit en de farmaceutische industrie aan bod waarbij kritische denkvaardigheid essentieel is. "Havisten en vwo’ers leren dat ze kritisch moeten reflecteren op hun maatschappij, zodat ze hun eigen mening leren vormen en deze maatschappij kunnen veranderen“ (Eidhof, 2019).

Vakdidactiek en pedagogiek binnen het biologieonderwijs in Nederland

Biologie in de bovenbouw is een vak dat leerlingen kunnen kiezen. Biologie zit binnen het HAVO en het VWO standaard in het vakkenpakket Natuur en Gezondheid en kan worden gekozen in de andere drie profielen. Binnen het Nederlands Instituut voor Biologie worden er voor biologieonderwijs zes speerpunten besproken (NIBI, z.d.). Een voorbeeld hiervan is dat de docent het belang van biologie inzichtelijk maakt en dat de docent zich inzet voor betekenisvol biologieonderwijs. Binnen de biologie in Nederland wordt veel gewerkt met de concept-context methode (Legierse, 2009). Ook worden onderwerpen vaak thematisch en vakoverstijgend aangeboden om zo het inzichtelijk vermogen te bevorderen. De nadruk ligt in de bovenbouw dan ook meer op de samenhangende contexten en inzicht dan op feitenkennis. Voor veel gedetailleerde feiten kunnen leerlingen in de bovenbouw een BINAS gebruiken. Om complexe concepten te verhelderen kan de docent gebruik maken van digitale leermiddelen en door de inzet hiervan is ook differentiatie mogelijk.

Naast het vakdidactisch perspectief speelt de docent een belangrijke pedagogische rol binnen en buiten de lessen. In de bovenbouw krijg je te maken met oudere leerlingen die langzaam volwassen worden. Ook in de bovenbouw moeten de leerlingen aandacht, contact, (sociale)veiligheid en duidelijkheid ontvangen van een docent. Door eigen ervaring is gebleken dat leerlingen in de bovenbouw meer op zoek naar een rolmodel met nuance en meer (vakinhoudelijke) diepgang (Marzano & Miedema, 2018). In Nederland heerst er een kleine mate van hiërarchie met betrekking tot de docent-leerling relatie. De docent staat veelal naast de leerling en er heerst vaak een vrij informele sfeer. De leerlingen voelen zich vaak op hun gemak om hun mening te geven, persoonlijke informatie te delen met de leraar maar ook om vragen te stellen.

Biologieonderwijs over de grens

In 1997 heeft de European Communities Biologists Association (ECBA) minimale eisen opgesteld waaraan biologieonderwijs binnen Europa moet voldoen. De reden hiervoor is om een gelijke basis te creëren voor al het biologieonderwijs binnen Europa en dat leerlingen vanaf jonge leeftijd tot hun 17e levensjaar bezig zijn met biologie op school (ECBA, 1997). Dit wordt gesteld omdat de leerlingen zo een relatie ontwikkelen met hun omgeving en de natuur. Binnen deze eisen wordt onderscheid gemaakt tussen het belang van biologie, de praktische zaken en biologie binnen het curriculum. Hierbij wordt aandacht besteed aan pedagogiek binnen het biologieonderwijs. Daarnaast wordt hierin beschreven dat er binnen het curriculum ruimte moet zijn voor practica zodat leerlingen inzicht krijgen in wetenschappelijk onderzoek.

Edina Palavra, voormalig docent scheikunde en biologie in Bosnië en huidig TOA op het Centre for Sports & Education, vertelt dat het Bosnisch onderwijs in het algemeen een formelere structuur kent. Vanuit vakdidactisch perspectief wordt er veel docent gestuurd onderwijs gegeven. Leerlingen werken weinig samen en als ze samenwerken is dat vaak in tweetallen. Ten opzichte van Nederland, is er meer focus op resultaten. “De leraar kiest aan de start van de les 3 leerlingen die naar het bord moeten komen. De docent stelt dan één vraag aan ieder van hen. Bij het beantwoorden van vraag krijgen de leerlingen direct een cijfer” (E. Palavra, persoonlijke communicatie, 11 september 2022). Naast tekstverwerkende programma’s op de laptop worden er in een doorgaanse les weinig digitale leermiddelen gebruikt. In het bovenbouw biologiecurriculum is veel ruimte voor veldwerk en practica. Er wordt een hogere mate van reproductie vereist en een lagere mate van inzicht in vergelijking met het Nederlandse biologieonderwijs. Ook wordt er veel aandacht besteed aan onderwerpen zoals eetbare planten en wat je van dieren kunt gebruiken. Onderwerpen zoals duurzaamheid worden minder behandeld. Voor het biologiecurriculum zijn er in het gehele land twee methodes. De evolutietheorie is een belangrijk onderwerp maar het bespreken van homoseksualiteit en gendervrijheid is minder aan de orde. Met betrekking tot de pedagogische dimensie is er gemiddeld gezien wat meer afstand tussen de docent en leerling. Er is een sterk hiërarchisch systeem in de school. Mevrouw Palavra beschreef hiervan een voorbeeld. “Als de docent binnenkomt staan alle leerlingen op, dit toont respect voor de docent” (E. Palavra, persoonlijke communicatie, 11 september 2022). De leerling mag de docent wel altijd vragen stellen en voelt zich gemiddeld wel vrij genoeg om adviezen te vragen. Er is individuele begeleiding voor leerlingen met een specifieke hulpvraag maar aandacht voor ADHD, ASS of hoogbegaafdheid is nauwelijks aanwezig. In de pauzes kunnen leerlingen veel bewegen en zijn er specifieke pauze ruimtes ingedeeld met basketbalveldjes en tafeltennistafels.

In de Verenigde Staten heb ik biomedische wetenschappen gestudeerd en heb ik mogen ervaren hoe biologieonderwijs op een universiteit wordt gedoceerd. Biologieonderwijs in de Verenigde Staten wordt er net als in Bosnië voornamelijk docent gestuurd gedoceerd. Tijdens de les is er volledige stilte en legt de docent uit met behulp van PowerPoint presentaties. De leerlingen binnen zowel hoger onderwijs als op het voortgezet onderwijs schrijven de gehele les mee. De band met de docent of professor is formeel en er zijn in vergelijking met Nederland minder samenwerkingsopdrachten. Herkansingen zijn net als in Bosnië niet aan de orde. Practica en lezingen op het voortgezet en hoger onderwijs zijn in het Nederlands biologieonderwijs vaak gescheiden. In de VS is het curriculum net als in Nederland veel gericht op het menselijk lichaam, maar minder op ecologie, populatie dynamica en duurzaamheid. In North Carolina wordt de evolutietheorie afhankelijk van de religieuze achtergrond van de school wel of niet besproken. Voortplanting wordt op een vrij biologische manier uitgelegd, maar is er weinig ruimte om het vrije gesprek met de leerlingen hierover aan te gaan. De onderwerpen zoals evolutie en voortplanting wordt in de meer progressievere staten zoals Californië of New York meer openlijk behandeld.

De toekomst van biologieonderwijs

Leerlingen zullen zaken die zij leren in de biologieles ook in het dagelijks leven tegenkomen. Biologieonderwijs moet gaan over moderne biologie en relevant zijn voor de persoonlijke en maatschappelijke vorming. Het is van belang om leerlingen te inspireren over de complexiteit van de aarde en alle levende organismen. Door te inspireren ontstaat nieuwsgierigheid, wat de beste drijfveer is om nieuwe dingen te leren. Zoals gezegd krijgt biologieonderwijs een steeds belangrijkere rol op het gebied van maatschappelijke vraagstukken. Actuele vraagstukken als duurzaamheid, gezondheid en technologische ontwikkelingen krijgen tegenwoordig meer aandacht (SLO vaksectie Natuur&Techniek, 2017). Dit is een goede en onvermijdelijke verandering. Het wordt in de toekomst belangrijker om vakken met elkaar te verbinden door middel van interdisciplinair onderwijs. Hierdoor sluit het onderwijs nog beter aan op de beleefwereld. Het zou dan ook verstandig zijn om hiervan een apart vak te maken en dit niet in alleen het biologieonderwijs te vermengen. Op dit moment vallen te veel sub-onderwerpen onder biologie. Voorbeelden hiervan zijn duurzaamheid, gender fluïditeit en de ethiek rondom genetische modificatie. Hierdoor verliest het vak de focus en is er te weinig aandacht voor onderwerpen zoals plantfysiologie, moleculaire biologie en ecologie. Ook zal het vak meer moeten groeien naar een bètawetenschap met een iets groter deel aan reproductie en toepassingsvragen op het centraal eindexamen. Hierbij blijven de toepassing- en inzichtvragen het belangrijkst. De reden hiervoor is omdat in deze toenemende kenniscultuur kennis overal te vinden is en kunnen we met een goede zoekterm in Google alle feiten kennis vinden. In mijn opinie zijn dan de kritische denkvaardigheid, analyserend vermogen en creativiteit belangrijker (Titsworth et al., 2015). In Engeland is een programma ontwikkeld waarbij meer aandacht wordt besteed aan practica binnen het bèta-onderwijs en is dit een sterke ontwikkeling (“Getting Practical - Improving Practical Work in Science”, z.d.). Taalvaardigheid blijft een belangrijk deel van het vak biologie maar het mag in mindere mate. Ook het inzichtelijk vermogen moet een belangrijk onderdeel blijven van het toetsbeleid maar ook dit mag in mindere mate. Tijdens practica zou ik graag vaker open-einde practica willen zien in het curriculum. Kookboekmethode practica zorgen ervoor dat veel leerlingen stoppen met zelf nadenken over het doel van het experiment (Schauble 1996; Schauble et al., 1995). Door het vergroten van eigen denkmethoden leert een leerling meer over natuurwetenschappelijke onderzoek (Duveen et al., 1993) en zal ook de houding tegenover gestructureerd onderzoek veranderen (Millar, Lubben, Got & Duggan, 1994).

Op pedagogisch gebied is het van belang dat de docent handelt vanuit eigen kernkwaliteit (Korthagen, 2020). Daarbij moet dit wel met eigenheid en de unieke eigenschappen van de docent. De docent moet kennis hebben van het brein en brain-based learning (Jensen, 2008). Hierbij moet rekening worden gehouden met de ontwikkeling van het brein van jonge mensen en worden bekeken wanneer bepaalde onderwerpen kunnen worden aangeleerd in de zone van naaste ontwikkeling (Marie-Jeanne Meijer, 2006). Op dit moment presteren soms jongens onder niveau en is het onderwijs te veel gericht op de manier hoe meisjes leren (Gastel-Firet, 2019).

De belangrijkste brandstof in de motor van de docent is de passie voor zijn vak. Een enthousiaste docent maakt de lessen leerzamer en interessanter. Dit zal leiden tot langere aandacht bij een onderwerp en uiteindelijk bevordering van de leerprestaties (Ebbens & Ettekoven, 2013). Als de docent in staat is de leerling passend te leren over belangrijke thema’s, zodat die vervolgens met deze kennis zelfverantwoordelijk stappen kan zetten in de maatschappij, dan is de fotosynthese van goed onderwijs compleet.