Interactieve whiteboards (digiborden) in wiskunde-onderwijs: versterken van de interactie tussen leerlingen en leraren

Dit doctoraatsonderzoek de voordelen van IWBs als hefboom van interacties in de klas op het gebied van wiskundeonderwijs te onderzoeken, uit te werken en te valideren. De introductie van IWBs in het onderwijs daagt de routine van leraren uit en vereist de ontwikkeling van nieuwe onderwijspraktijken. Belangrijke uitdagingen waarbji IWBs kunnen ondersteunen zijn: het stimuleren van leerlingen om bij het verkennen van wiskundige onderwerpen wiskundige software te hanteren, het bevorderen van studentgericht leren en het versterken van de dialoog tussen leraar en leerlingen en tussen leerlingen onderling. De visualisatie- en manipulatiemogelijkheden van IWB’s maken hen vooral geschikt om meervoudige wiskundige representaties en elaboraties te maken waarbij leerlingenparticipatie kan gestimuleerd worden. Vaak worden de mogelijkheden van het digibord niet ten volle benut. Leraren slagen er niet in de voordelen maximaal uit te buiten en gebruiken het digibord louter als een presentatietool. Om de problemen en uitdagingen voor leraren bij het ontwerpen en uitvoeren van IWB-lessen beter te begrijpen, is een diepgaande analyse en de ontwikkeling van een specifieke onderwijsaanpak voor het gebruik van IWB's aangewezen. Dit proefschrift beoogt praktisch bruikbare, empirisch geteste en theoretisch onderbouwde richtlijnen uit te werken en alzo de kwaliteit van IWB-lessen te vergroten. Deze richtlijnen kunnen leraren helpen bij een meer gericht en meer uitgebreid gebruik van digiborden. Het proefschrift gaat uit van de stelling dat IWB's de mogelijkheid bieden om het onderwijs te verbeteren door relevante wiskundige taken te ondersteunen en een aangehouden interactiviteit tussen leraren en leerlingen te bevorderen door de productieve dialoog te contextualiseren en leerlingen sterker bij het leerproces te betrekken.

Het onderzoeksproject ging in 2010 van start. Actief betrokken waren kleine groepen Italiaanse wiskundeleraren op middelbare scholen die vrijwillig deelnamen. Op basis van een literatuuronderzoek werden de IWB-voordelen en aspecten van hun effectiviteit in de wiskunde geïdentificeerd. IWB-voorzieningen lijken meest aangewezen wanneer leerlingen wiskundig dienen te redeneren en alle leerlingen aan het gesprek participeren. Vervolgens zijn drie studies uitgevoerd waarin leraren wiskundelessen met digiborden hebben ontworpen en verzorgd. Om deze lessen te analyseren, werden twee verschillende kaders gebruikt, een meer analytisch en een meer 'holistisch'. Het analytische kader (gebruikt in de eerste twee studies) maakt een systematische evaluatie mogelijk van de belangrijkste componenten van de didactische activiteiten en helpt bij het implementeren van verbeteringen. Het raamwerk heeft geholpen om de belangrijkste kenmerken van twee patronen voor effectief IWB-gebruik in de wiskunde te onthullen: het probleemoplossend en het organisatorisch patroon. Niettemin had dit kader ook duidelijke beperkingen, aangezien het de drie belangrijkste dimensies (taken, interactie, IWB-gebruik) afzonderlijk analyseerde. Daarom werd in het laatste onderzoek een ander, meer 'holistisch' raamwerk gehanteerd dat meer recht doet aan de onderlinge verbondenheid van deze dimensies. Het holistische raamwerk biedt een meer omvattend beeld van de interactie tussen docent en student en van het gebruik van IWB-mogelijkheden.

De resultaten van deze studies toonden dat het IWB actieve vormen van wiskundig denken in de klas kan bevorderen. Deze actieve vormen van wiskundig denken i) betrekken leerlingen bij wiskundig denken en redeneren over kern-wiskundige concepten, laten nieuwe wiskundige kennis opbouwen door problemen op te lossen, en stimuleren het formuleren en onderzoeken van wiskundige vermoedens, en ii) stimuleren een klasdiscours waarin leerlingen samen wiskundige redeneringen opbouwen en nadenken over belangrijke wiskundige concepten. Een systematische combinatie van de twee voorgaande elementen met de IWB-voordelen biedt nieuwe potentiële schema's die een veelzijdigheid combineren met diepgaande begripsvorming. De voordelen van digiborden kunnen de ontwikkeling van kwalitatief verschillende wiskundige acties en activiteiten bevorderen en ondersteunen.