Peer instruction in Revalidatiewetenschappen & kinesitherapie
Algemene info
In dit voorbeeld wordt ingegaan op de implementatie van peer instruction in de eerste bachelor Revalidatiewetenschappen en kinesitherapie voor het opleidingsonderdeel Natuurkunde en inleiding tot de biomechanica. Centraal hierbij staat de werkwijze dat studenten tijdens de hoorcolleges geconfronteerd worden met meerkeuzevragen waarop ze een antwoord moeten trachten te geven door middel van fiches (het aangeven van wat volgens hen het juiste antwoordalternatief is). Vervolgens krijgen studenten de gelegenheid om met medestudenten te discussiëren over wat volgens hen het juiste antwoord zou moeten zijn en om hun nieuw antwoord met de fiches aan de docent te tonen. Tenslotte gaat de docent in op het juiste antwoord. Aan de hand van deze methode worden de belangrijkste fysische concepten aangereikt.
Het opleidingsonderdeel Natuurkunde en inleiding tot de biomechanica wordt onder de vorm van een activerend hoorcollege gedoceerd voor de gehele groep van ongeveer 150 studenten. Het opleidingsonderdeel Natuurkunde en inleiding tot de biomechanica bedraagt 10 studiepunten en bestaat uit twee delen, namelijk Natuurkunde en Inleiding tot de biomechanica. Beide delen worden door afzonderlijke docenten verzorgd.
De eerstejaarsstudenten komen uit sterk verschillende richtingen secundair onderwijs en dit gaande van sterk wiskundig/wetenschappelijke richtingen tot richtingen met weinig wiskundig-wetenschappelijke accenten (3 uur wiskunde per week). Onafhankelijk van deze vooropleiding blijkt de kennis van fysica zeer beperkt te zijn en dit zeker voor wat betreft het inzicht in basisprincipes.
Studenten blijken doorgaans niet sterk gemotiveerd te zijn voor deze vakken als dusdanig. Ze zijn dit wel voor het gebruik van deze wetenschap in hun (toegepaste) discipline.
- Het hoofddoel van het opleidingsonderdeel Natuurkunde en inleiding tot de biomechanica is dat studenten een overzicht verwerven van de basisbegrippen van de fysica met bijzondere aandacht voor mechanica en elementaire biomechanica.
- Studenten verwerven inzicht in de voornaamste principes en concepten.
- Ze leren een fysische argumentatie op te bouwen.
- Ze leren de principes en concepten hanteren.
Aangeboden leerinhouden
De inhoud bestaat uit twee leerinhouden.
Het eerste deel behandelt de mechanica en de biomechanica. Vertrekkend van een overzicht van fundamentele wisselwerkingen en krachten worden de basisprincipes van de mechanica besproken. Dit omvat de studie van de beweging (kinematica), van de beweging onder invloed van krachten (dynamica) en van de evenwichtsvoorwaarden (statica). Verder worden de begrippen energie en arbeid, impuls en impulsmoment ingevoerd en de behoudswetten afgeleid.
Vervolgens worden deze basisprincipes van de mechanica toegepast op de analyse van de menselijke beweging. Eerst worden de methodes en kenmerken besproken voor de beschrijving van de houding en bewegingen van het menselijk lichaam. Daarna worden basisbegrippen gedefinieerd voor de analyse van de mechanische functies van het bewegingsapparaat.
Tenslotte wordt de relatie tussen de lichaamshouding, lichaamsbelasting en de gewrichtsfunctie besproken, evenals de krachtwerking in de spieren en in het skelet. Bij de studie van dit deel wordt verwacht dat de leerstof op geïntegreerde wijze wordt verwerkt met basiskennis uit de anatomie, die in hetzelfde studiejaar wordt onderricht.
Een tweede deel behandelt in afzonderlijke hoofdstukken een aantal wetten, begrippen en toepassingen uit die gebieden van de natuurkunde die relevant zijn voor andere colleges of waarmee de student zal worden geconfronteerd in zijn professionele loopbaan. Zo worden begrippen uit de mechanica toegepast op de statica en de dynamica van vloeistoffen (hydraulische werktuigen, bloeddruk). Temperatuur en warmte, basisbegrippen in de fysiologie, komen eveneens aan bod. Verder worden basiswetten van elektriciteit, elektrische kringen en schakelelementen behandeld. Tenslotte worden enkele belangrijke aspecten van golven, geluid en licht besproken.
In de hoorcolleges wordt als centraal element in elke les gebruik gemaakt van peer instruction. In een eerste hoorcollege wordt een eerste kennismaking met de leerstof gegeven: de essentie en de coherentie van de leerstof wordt aangereikt. Ook kunnen er enkele demonstraties plaatsvinden. Er wordt eveneens een expliciete verwijzing gegeven naar de cursustekst. Ter voorbereiding van het daaropvolgende college wordt aan de studenten gevraagd om het desbetreffende onderwerp in de cursus na te lezen. Hierbij worden enkele bonusvragen aangereikt. Van studenten wordt verwacht dat ze deze vragen oplossen vóór de les. Als studenten deze vragen oplossen, kunnen ze reeds drie van de 20 punten verdienen. Deze bonusvragen zijn relatief eenvoudige vragen die studenten moeten kunnen oplossen nadat ze de leerstof hebben doorgenomen ter voorbereiding van het hoorcollege. Deze bonusvragen worden via Toledo (elektronisch leer- en toetsplatform) aangeboden en de antwoorden op de vragen worden elektronisch bezorgd aan de docent.
In de les wordt eerst tijd voorzien om eventuele vragen te beantwoorden. Vervolgens worden de principes en concepten systematisch ingeoefend aan de hand van reeksen van multiple-choice vragen. Dit gebeurt in een aantal stappen:
- de vraag wordt geprojecteerd en toegelicht;
- studenten zoeken individueel een antwoord dat ze via een manueel votingsysteem (aan de hand van fiches) kenbaar maken; ze registreren ook op een antwoordblad hoe zeker ze zijn van hun antwoord;
- de studenten krijgen tijd om hun medestudenten te overtuigen van hun gelijk;
- een nieuwe stemronde gebeurt;
- het juiste antwoord wordt gegeven en besproken.
Hierbij besteedt de docent aandacht aan de foutieve maar soms logische antwoorden die gebaseerd zijn op misconcepties. Tenslotte wordt tijd besteed aan het oplossen van vraagstukken.
Er is een volledige cursustekst beschikbaar. Ook worden de studenten ondersteund via Toledo: hier vinden ze een neerslag van de uiteenzettingen, worden bijkomende opgaven voor oefeningen aangereikt en wordt een discussieforum opgestart waardoor studenten kunnen discussiëren over de leerstof. Ook tussentijdse toetsen worden elektronisch aangeboden. Na elke les zijn de behandelde vragen met het juiste antwoord beschikbaar.
Daarnaast kunnen studenten ook beroep doen op het monitoraat waar zowel individuele als collectieve sessies georganiseerd worden.
Van de studenten wordt verwacht dat ze hun lessen voorbereiden, dit wil zeggen dat ze de les voorbereiden door de cursustekst op voorhand door te nemen en daarvoor eventuele vragen op te lossen. Ook wordt verwacht van de studenten dat ze vooraf vragen formuleren over zaken die niet duidelijk zijn.
In de lessen moeten studenten op een actieve wijze nadenken over conceptuele problemen: ze moeten de meerkeuzevragen die voorgelegd worden tijdens de hoorcolleges op een actieve wijze trachten op te lossen en ook in discussie treden met hun medestudenten.
Er is een volledige cursustekst beschikbaar. Ook worden de studenten ondersteund via Toledo: hierop vinden ze een neerslag van de uiteenzettingen, daarnaast worden ook bijkomende opgaven voor oefeningen aangereikt en wordt een discussieforum opgestart waardoor studenten kunnen discussiëren over de leerstof. Ook tussentijdse toetsen worden elektronisch aangeboden. Na elke les zijn de behandelde vragen met het juiste antwoord beschikbaar.
Daarnaast kunnen studenten ook beroep doen op het monitoraat waar zowel individuele als collectieve sessies georganiseerd worden.
Het examen gebeurt schriftelijk. Er wordt getest zowel op de basiskennis als op het hanteren van concepten (door conceptuele vragen). Daarnaast bevat het examen ook toepassingen.
Door middel van het inleveren van antwoorden op bonusvragen, dit zijn vragen die studenten kunnen oplossen na elke les, kunnen studenten drie punten verdienen voor het examen.
Het eindresultaat voor het gehele opleidingsonderdeel wordt samengesteld uit het gemiddelde van de twee delen die gedoceerd worden, namelijk het deel Natuurkunde en het deel Inleiding tot de biomechanica a rato van het aantal gedoceerde uren.
Reflecties Docent:
Het implementeren van peer instruction in onze hoorcolleges is geïnspireerd door een gelijkaardige manier van werken in Harvard door prof. Eric Mazur, en in zijn kielzog door een groot aantal wetenschapsdocenten aan vooral Amerikaanse universiteiten. Alhoewel zowel de studentenkenmerken als de cursusinhouden voor alle opleidingen die peer instruction gebruiken erg verschillen, toch blijkt deze aanpak vrijwel zonder uitzondering tot goede resultaten te leiden (studenten zijn gemotiveerd en verwerven inzicht, docenten zijn enthousiast).
Als belangrijkste redenen hiervoor zien wij
(i) de gelegenheid die gegeven wordt om tijdens de les onder begeleiding na te denken over basisprincipes en concepten;
(ii) de (uitnodiging tot) discussies over de leerstof tijdens hoorcolleges;
(iii) de bijkomende stimulans die gegeven wordt om 'mee te zijn' met de leerstof;
(iv) de mogelijkheid voor studenten om ook tijdens het hoorcollege een antwoord te vinden op soms triviale maar toch essentiële vragen.
Kunnen praten over de soms wel ingewikkelde inhouden van cursussen fysica, chemie of biomechanica is zeer belangrijk om tot een juist en diepgaand inzicht te komen. Gesprekken met medestudenten over concrete problemen i.v.m. de leerinhoud tijdens de les zijn niet alleen nuttig op zich, maar werken drempelverlagend om ook buiten de lessen tot discussies te komen. Dit blijkt o.a. door de grote respons op vragen die via Toledo-discussiefora gesteld worden.
Mee zijn met de leerstof is een andere, misschien wel cruciale, voorwaarde om tot voldoende inzicht te komen, zeker bij cursussen waarbij inzicht in concepten cumulatief moet worden opgebouwd, en in een organisatorische vorm waarbij na de lessenreeks relatief weinig tijd overblijft voor verwerking (semesterexamensysteem). De voorbereiding van lessen door studenten (zelfinitiatie) is zowel een voordeel van deze werkvorm, als een kwetsbaar aspect: de peer instruction sessies zijn weinig zinvol als de student totaal niet op de hoogte is van de basisinhouden.
Voor ons is het aanpassen van onze werkwijze tijdens de hoorcolleges een enorme meevaller gebleken. Alhoewel ook het systematisch opbouwen van een les in een klassiek hoorcollege veel voldoening kan geven, is de onmiddellijke respons van de studenten, en de vele mogelijkheden die je hebt om concreet in te spelen op vragen, problemen, misconcepties, enz. zeer aangenaam. Een voordeel is zeker ook de mogelijkheid die je hebt om je te richten tot individuele studenten, of bij uitbreiding tot groepen studenten die worstelen met dezelfde denkfouten of misconcepties.
In elk geval zou het voor ons beiden zeer moeilijk zijn om ooit nog terug ex cathedra hoorcolleges te verzorgen.
Peter Lievens
Arthur Spaepen