Geen tentamens of hoorcolleges, wel een radiotelescoop bouwen met lege verfblikken
Het is gedaan met hoorcolleges en tentamens voor het vak Radioastronomie van Michiel Brentjens. De coronacrisis is een moment van reflectie dat zijn hele manier van lesgeven heeft veranderd. In plaats van vooraan in de klas te staan, laat hij zijn studenten met verfblikken een radiotelescoop bouwen.
Drie jaar geleden neemt Brentjens het vak over van zijn collega. Samen met co-docent Timothy Shimwell geeft hij hoorcolleges en een computerpracticum over de geschiedenis, werking en het gebruik van radiotelescopen. ‘Aan het einde van het jaar besefte ik dat er veel te veel passief geluisterd wordt. En ook de studenten zeiden dat de lessen hen niet goed voorbereiden op het tentamen. Daar hebben ze ook gelijk in. Op een tentamen moet je dingen op papier uitwerken en dat deden we eigenlijk niet.’
Hoorcolleges voorbereiden kost veel tijd en moeite voor docenten, maar de studenten steken er volgens Brentjens relatief weinig van op. ‘Als je de hele tijd luistert, onthoud je maar een klein deel van alle informatie die voorbij komt. We hebben toen de helft van het hoorcollege omgevormd naar het oefenen met geschreven oefeningen. Dat werkte best goed, maar toen kwam corona en moest alles thuis.’
In die paar uur hebben ze veel kennis op een leuke manier met elkaar verbonden.
Nieuwe aanpak nodig door corona
Al snel komt Brentjens erachter dat het voor de studenten moeilijk is om een hele les geconcentreerd te blijven achter een scherm. Om de studenten toch actief bezig te houden, nemen hij en Shimwell de colleges in kleine stukjes op en houden ze quizjes tussendoor. Voor het laatste college stond er een lezing van Jim Moran uit de Verenigde Staten op de planning. Nu dat door de pandemie niet kon, bedacht Brentjens een leuk alternatief.
Radiotelescoop voor het fotograferen van een zwart gat
‘Met een kort artikel over hoe je een radiotelescoop voor het fotograferen van een zwart gat zou kunnen bouwen, zette ik studenten in groepjes aan de slag. Iedereen kreeg een onderdeel om aan te werken en dan moesten ze zo op elkaar terugvallen en elkaar aanvullen. In die opdracht komt alles van het hele vak samen.’
Die middag vond Brentjens geweldig. ‘Het was leuk om met elkaar bezig te zijn. In die paar uur hebben ze veel kennis op een leuke manier met elkaar verbonden. En ook ik heb veel lol gehad. Ik dacht: wat is dit eigenlijk gaaf!’
Een radiotelescoop bouwen met verfblikken
Vanaf dan speelt Brentjens met het idee om de studenten ook in het echt een radiotelescoop te laten bouwen. ‘Ik dacht: wat als ik nu een vak ga geven waar geen tentamen en hoorcollege bij zitten? De twee dingen die een universiteit definiëren.’ Omdat materiaal voor een antenne ontzettend duur is, zoekt hij het internet af naar alternatieven. ‘Toen bleek dat verfblikken van vijf liter bijna exact de juiste afmetingen hebben om de radiostraling van neutraal waterstofgas in het heelal te detecteren.’
Met verfblikken van €4, een goedkope radio ontvanger en een precisieklok gedoneerd door ASTRON, komt het plan tot leven. Wanneer de eerste studenten binnenkomen, is de verbazing groot wanneer ze tafels vol materialen zien. ‘Ik dacht dat we een telescoop zouden bouwen in ons hoofd,’ zei een studente.
Hoewel de manier van leren nu anders is, moeten de studenten nog steeds wel dezelfde onderwerpen meekrijgen. ‘Ik heb een hekel aan tentamens en jullie ook, maar jullie moeten wel beoordeeld worden. Je gaat dus wél hard moeten werken.’
Abstracte begrippen in de praktijk toepassen
Voor elke les moeten de studenten zich telkens uitgebreid voorbereiden. ‘Voor het eerste college moesten ze al acht uur aan de slag. In plaats van een les geschiedenis over radioastronomie maakten ze een overzicht van de meest impactvolle artikelen in het vakgebied van 1930 tot nu. In de les liet ik ze discussiëren over welke ontdekkingen het meest impactvol waren. Zo hebben ze in één les de hele geschiedenis interactief overlopen.’
Dan komt het echte werk: lekker in groepjes aan de slag gaan om de radiotelescoop te bouwen. Al doende leren de studenten alles over de lesonderwerpen. ‘In het ene groepje kwam er tijdens een les een andere grafiek op het schermpje dan bij de anderen. Ze gingen dan uitzoeken wat het verschil was en kwamen erachter dat het ene groepje dichterbij de monitor aan de muur stonden. Zo leren ze abstracte begrippen als ruis aan de hand van praktische voorbeelden.’
Tijdens een normaal hoorcollege zie je iedereen al tien minuten voor de pauze wegzakken. Nu zijn ze zo druk bezig dat ik ze eraan moet herinneren dat ze af en toe ook even moeten gaan eten.
De pauzes worden bijna vergeten
De lessen gaan goed en de groepjes zijn elke week druk aan de slag. ‘Tijdens een normaal hoorcollege zie je iedereen al tien minuten voor de pauze wegzakken. Nu zijn ze zo druk bezig dat ik ze eraan moet herinneren dat ze af en toe ook even moeten gaan eten.’
Later in de lessenreeks gaan de studenten ook naar buiten, onder andere om hun verfblikken te ijken. ‘Dat was geweldig leuk zo lekker naar buiten.’ Uiteraard moeten de studenten wel beoordeeld worden voor het vak. Daarvoor laten de docenten de studenten elkaar beoordelen. ‘Dat was nog even paniek bij de universiteit toen ze dat hoorden. Er zijn nu afspraken gemaakt dat wij docenten eindverantwoordelijk zijn over de cijfers. Maar we zien dat studenten elkaar eigenlijk beoordelen zoals we dat zelf ook zouden doen. Meestal nog iets strenger zelfs.’
Met verfblikken de zon en Melkweg detecteren
De reacties van leerlingen zijn over het algemeen erg positief. Soms is de voorbereiding wat teveel werk. De docenten gaan dan ook kritisch naar het vak kijken om het voor de volgende groepen nog beter te maken. ‘Ook met de feitelijke correctheid hadden sommige studenten wat moeite. Ik kan studenten een negen geven voor een verslag waar op een paar plekken onzin staat. Het is de methode, structuur en de figuren die dan heel goed het proces weergeven. Dat is belangrijker dan het juiste antwoord.’
De eindopdracht van het vak was initieel nog wel dezelfde als voorheen waarin studenten moeten werken met bestaande datapakketten. Naar aanleiding van een vraag van een student, mochten een deel van de studenten dit inruilen om verder te gaan met de verfbliktelescopen. ‘Ze zijn tegen allerlei problemen aangelopen en hebben veel proeven gedaan. Uiteindelijk zijn er duidelijke aanwijzingen in de data dat ze erin geslaagd zijn de zon en Melkweg te detecteren.’
Corona heeft mijn volledige lespraktijk op zijn kop gezet en dat is geweldig!
Telescopen zijn ook een setje verfblikken
Ook na de pandemie wil Brentjens verder met deze manier van lesgeven. ‘Corona heeft mijn volledige lespraktijk op zijn kop gezet en dat is geweldig! In een hoorcollege ben je soms informatie aan het uitstorten in plaats van kennis aan het overdragen. Deze nieuwe manier van werken dwingt je om te kijken wat je echt wil meegeven. Naar mijn idee zijn we veel meer naar de essentie van het vak gegaan.’
De studenten onthouden de kennis nu niet alleen beter, maar begrijpen ook andere dingen. ‘Dat ze het kunnen relateren aan de dingen in de wereld om hen heen, helpt zeker. Later als ze met de grote telescopen gaan werken, zien ze dat het eigenlijk ook maar een setje verfblikken zijn.’
Voor andere docenten die ook vastlopen met hoorcolleges heeft Brentjens nog een tip. ‘Kijk naar wat je wil dat de studenten kunnen. Als je wil dat ze betere software gaan schrijven, laat ze in de cursus dan heel veel oefenen met software schrijven. Wat goed gewerkt heeft wat mij betreft, is meer focus op het aanleren van goede gewoonten en processen dan te hameren op feitelijke details.’
Geef je onderwijs en wil je kijken of het anders kan? Neem dan contact op met SEEDS@science.leidenuniv.nl De onderwijskundige en technische experts denken graag met je mee.