Lerarenopleidingen Science en Wiskunde/Rekenen

Lerarenopleidingen Science en Wiskunde/Rekenen

Opbrengsten van de ECENT conferentie 2015: De leerling als ontwerper

Op 20 mei 2015 vond de jaarlijkse ECENT conferentie plaats. Dit jaar was het thema ‘De leerling als ontwerper’. Hieronder vindt u verslagen van de openingslezing en werkgroepen. Tevens zijn de bijbehorende presentaties, een film van de openingslezing en foto’s van de dag te vinden.
In de NVOX is een artikel gepubliceerd over de ECENT conferentie 2015: “De leerling als ontwerper”.

Door: Prof. dr. Maarten G. Kleinhans (Hoogleraar Rivieren en Delta’s, Universiteit Utrecht)

Verslag

Onderzoeken in de zandbak, de keuken en de rest van het heelal
Door: Prof. dr. Maarten G. Kleinhans (Hoogleraar Rivieren en Delta’s, Universiteit Utrecht)

Verslag geschreven door: Miranda Overbeek (ECENT redactie)

Wetenschap is georganiseerde nieuwsgierigheid: je wilt wat weten en dat ga je onderzoeken, waarbij het van belang is om out of the box te kunnen denken. Kinderen kunnen dit ook goed: wetenschappers en kinderen denken op dezelfde manier. Ze kunnen goed vragen stellen, hypotheses bedenken en onderzoeken. In de openingslezing ging Maarten Kleinhans in op hoe je wetenschap kunt bedrijven met kinderen en studenten. Hij beschreef dit aan de hand van zijn eigen onderzoek naar delta’s op Aarde en Mars.

De empirische cyclus met pannenkoeken
Kleinhans bakt pannenkoeken met kinderen om de empirische cyclus uit te leggen, waarbij de onderzoeksvraag is: Wat voor effect heeft ei in het beslag op de pannenkoeken? De kinderen verzinnen verklaringen, bedenken hoe ze dit zouden moeten onderzoeken, voeren het onderzoek uit en vergelijken de uitkomsten met hun verwachtingen. Centraal staat: We moeten eerlijk onderzoeken, dus eerlijk vergelijken: We hebben een controle nodig en kunnen maar 1 variabele tegelijk veranderen. Kinderen vinden het eerste logisch en het tweede begrijpelijk. De empirische cyclus met pannenkoeken kan je vervolgens steeds gebruiken als scaffold voor hypothese- en controle-experimenten.

De empirische cyclus is feitelijk de hypothetico-deductieve methode (model voor hoe wetenschap werkt): vraag → hypothese → experiment → test van hypothese → generalisatie en nieuwe vragen. In werkelijkheid is het wetenschappelijke proces natuurlijk complexer dan een cyclus. Op de website Understanding Science worden hier voorbeelden van gegeven; zo kun je als docent beter uitleggen hoe wetenschap werkt.

Empirische cyclus: Het stellen van vragen
Geef geen receptlessen, maar laat leerlingen zelf vragen bedenken om te onderzoeken. Docenten vinden het begeleiden van leerlingen in het stellen van goede vragen lastig. Een aantal tips om met leerlingen tot onderzoekbare vragen te komen:

  • Er zijn drie categorieën vragen: a priori (onderdeel van een logisch stelsel, bijvoorbeeld wiskunde), normatief (normen en waarden) en empirisch. Voor elke van deze categorieën zijn andere onderzoeksinstrumenten nodig. Daarom is het van belang om deze categorieën te onderscheiden in vragen van leerlingen
  • Een onderzoekbare empirische vraag moet haalbaar (uitvoerbaar in de klas), meetbaar (eerlijk vergelijken!), simpel (één variabele onderzoeken) en specifiek (moet om één fenomeen gaan) zijn. Om vragen aan de hand van deze eigenschappen uit te pellen tot onderzoekbare vragen, kun je gebruik maken van het vragenmachientje. Dit is ontwikkeld voor basisscholen, maar is uit te breiden voor middelbare scholen en lerarenopleidingen

Empirische cyclus: Het doen van eigen onderzoek
In de lezing van Kleinhans stond deze delta op Mars centraal (waar er minder zwaartekracht is dan op Aarde), die ontstaan is door waterstroming:

Onderzoeksvragen: Wat is het effect van zwaartekracht op de vorming van dit soort delta’s? Wat is de invloed van de zwaartekracht op de hoek van inwendige wrijving op de steile lijzijde van delta’s?

Mogelijke hypothesen:

  • De hoek neemt toe bij toenemende zwaartekracht (want het is dan moeilijker om wrijving te overwinnen om naar beneden te rollen, nadat deeltjes bovenaan de helling zijn neergelegd door de waterstroom)
  • De hoek neemt af bij toenemende zwaartekracht (resultaat van eerder onderzoek)
  • De hoek is onafhankelijk van de zwaartekracht (omdat de wrijving afhankelijk is van de normaalkracht en je de normaalkracht weg kan strepen tegen de zwaartekracht)

Materialen:

  • Een vliegtuig dat uitgerust is om paraboolvluchten te maken, zodat je tijdelijk minder zwaartekracht hebt
  • Experimentele opstelling in het vliegtuig: Negen trommels die gevuld zijn met verschillende korrels en met water of lucht als medium

Methode:

Tijdens de paraboolvlucht van het vliegtuig draaien de trommels rondjes, waardoor er continu lawines ontstaan. Het steilste punt (net voor de lawine begint) is de statische hoek van inwendige wrijving; de flauwste hoek (als de lawine net klaar is) is de dynamische hoek van inwendige wrijving.

Data:

Filmpjes van de ronddraaiende trommels (waaruit de hoeken gemeten kunnen worden) en metingen van de versnellingen van het vliegtuig.

Conclusies:

  • Bij een lagere zwaartekracht is de statische hoek groter
  • Bij een lagere zwaartekracht is de dynamische hoek kleiner
  • De gemiddelde hoek blijft ongeveer gelijk

Dat betekent dat er meer volume in lawines zit bij lagere zwaartekracht. Een nieuwe onderzoeksvraag is dus of er grotere lawines zijn op Mars dan op Aarde (in verder vergelijkbare omstandigheden).

In de klas

Dat je grotere lawines op Mars hebt, kun je voor de klas concreet maken met hagelslag: Op Mars kan je een hoopje hagelslag op de boterham steiler krijgen dan op Aarde! En het onderzoek van Kleinhans kun je nabootsen met een fles water, gevuld met water en zand, waar je metingen aan kunt doen met een liniaal. Of met behulp van een stroomgoot: een zandbak met water en zand.

Empirische cyclus: Het geven van verklaringen
De onderzoeksvragen kun je onderzoeken en verklaren door gebruik te maken van mechanistische verklaringen vanuit de natuurkunde, scheikunde en biologie. Reduceer daartoe een fenomeen naar het onderliggende mechanisme en voer een experiment uit. Bijvoorbeeld: het onderliggende mechanisme bij het ei in de pannenkoeken is polymerisatie (scheikunde).

Bij het verklaren kan gebruik gemaakt worden van verschillende logica-vormen:

  • Inductie (statistiek/generalisatie/extrapolatie): vanuit een oorzaak/beginsituatie en een effect/eindsituatie naar een wet/generalisatie. Bijvoorbeeld: experimenten doen en resultaten generaliseren
  • Deductie (wetmatige verklaring/voorspelling): vanuit een oorzaak/beginsituatie en een wet/generalisatie naar een effect/eindsituatie. Bijvoorbeeld: bewegingswet toepassen op een specifieke situatie
  • Abductie (afleiding naar de beste verklaring/hypothesevorming): vanuit een effect/eindsituatie en een wet/generalisatie naar een oorzaak/beginsituatie. Hier wordt in de natuurwetenschappen ook veel gebruik van gemaakt. Bijvoorbeeld: puinhellingen op Mars zijn steiler, omdat de zwaartekracht lager is en dat een effect heeft op de puinhellingen

Bron: HESS Opinions On the use of laboratory experimentation (zie onder ‘Bronnen voor verdere verdieping’)

Actie nodig
Wetenschappers ontwikkelen begrip via theoretische kennis en belichaamde kennis. Belichaamde kennis houdt in dat je leert van spelen met materie, fouten maken, experimenten, en van anderen. Niet alleen wetenschappers leren zo, maar kinderen ook, en daar moet begeleiding op afgestemd worden. Om leerlingen op hun natuurlijke manier te kunnen laten leren over de wereld, is er dus actie nodig in de lerarenopleiding: laat lio’s zintuigelijk ervaren, experimenteren en spelen met materie, en laat ze vragen stellen en die met de empirische cyclus onderzoeken.

Bronnen voor verdere verdieping

Werkgroepenronde 1

‘3D’ lessen in de biologie
Door: Dirk Jan Boerwinkel (Freudenthal Instituut)

Verslag geschreven door: Maurice Vijfvinkel

Dirk Jan Boerwinkel vertelt in deze werkgroep over de dimensies van een leersituatie. Een les met een microscoop bijvoorbeeld geeft je informatie over cellen, maar ook over schaalgrootte. Hoe je deze leerervaringen verbindt en welke dat zijn wordt uitgelegd aan de hand van de Kennisbasis natuurwetenschappen en technologie voor de onderbouw van het voortgezet onderwijs.

Deze kennisbasis is ontwikkeld met als doel om de leeropbrengsten in de onderbouw van het voortgezet onderwijs te verbeteren, met het oog op het onderwijs in de bovenbouw (vmbo en havo/vwo). Tijdens de ontwikkeling heeft de kennisbasis ook nevendoelen gekregen, zoals:

  • De samenwerking tussen bètavakken
  • Betekenisvol eindonderwijs
  • Het stimuleren van hogere orde denkactiviteiten

In de kennisbasis wordt aandacht gegeven aan de drie dimensies van lesmateriaal, namelijk de:

  • werkwijzen
  • vakinhouden
  • denkwijzen

Een denkwijze:
1.  is een bepaalde manier van kijken naar een verschijnsel (bijvoorbeeld niet naar de oorzaak, maar naar de functie)
2.  bevat een set vragen die daarbij hoort (bijvoorbeeld “waar dient het voor?”, “hoe wordt deze functie vervult?”)
3.  bevat een set heuristieken die daarbij hoort (bijvoorbeeld: “ken ik voorbeelden met eenzelfde vorm of eenzelfde functie?”)
4.  bevat een set kennis-elementen (bijvoorbeeld “In de biologie zijn functies vaak te herleiden tot de vier V’s”)
5.  heeft een domein waarop het van toepassing is (bijvoorbeeld structuren en processen/gedrag van levende organismen, ontworpen producten)
6.  is soms samen te vatten in een schema van kernrelaties (V-F model, ‘ontwerpersbril’)

De denkwijze uit de Kennisbasis die in deze werkgroep werd benadrukt, is de denkwijze waar bij een vorm een functie bedacht moet worden (of andersom). De leerling krijgt een vorm voorgelegd en kan dan de vraag stellen: “Waar dient dit voor?”. Andersom kan de leerling een functie krijgen waarbij hij/zij een vorm moet bedenken via de vraag: “Hoe wordt deze functie vervuld?”.

Hierna volgden voorbeelden uit de praktijk die met de groep werden geëvalueerd. De leerdoelen van deze voorbeelden waren:

  • De leerling leert oorzaak en gevolg van meerdere kanten bekijken
  • De leerling kan meerdere kennisbronnen (vakgebieden) combineren

‘Maker Education’ in de lerarenopleiding Techniek
Door: Rob Hoevenaars (Hogeschool Utrecht)

Verslag geschreven door: Birgit Goversen

De rol van ICT en internet wordt samen met de 21st century skills steeds belangrijker in het onderwijs. In de video Maker the Movie leren we over het maken in de praktijk en het verschil tussen productontwerp en maakonderwijs. Maakonderwijs stapt af van de lineaire ontwerpcyclus en traditionele instructie; dit leidt tot meer eigenaarschap voor de leerling.

In een videoregistratie uit Hoevenaars’ eigen lespraktijk zien we studenten van de lerarenopleiding Techniek (HU) aan de slag met de Raspberry Pi. Studenten kregen de opdracht om een mediaplayer én een eigen ontwerp te realiseren. Zij gingen daar enthousiast mee aan de slag, vormden automatisch groepjes en kwamen met uiteenlopende resultaten.

Na afloop van de video volgen enkele kritische vragen over de beoordeling en de leerdoelen, waar de nadruk wordt gelegd op een goede reflectie. De Maker Ed website wordt getoond als voorbeeld van maakonderwijs in het voortgezet onderwijs. Er volgt een discussie over de vertaling van maakonderwijs naar de praktijk. Deze verschilt per doelgroep en varieert met de beschikbaarheid van materialen, software, hardware etc. Na afloop mogen de aanwezigen ook zelf experimenteren met de Raspberry Pi.

Natuurkundedemonstraties en -visualisaties uit je broekzak
Door: Ed van den Berg (Lerarenopleiding VU en Hogeschool van Amsterdam)

Verslag geschreven door: Lysanne Smit

Stel: Je komt totaal onvoorbereid de klas in, hebt geen demonstratieapparatuur mee, bevind jezelf in een kaal lokaal en het cabinet is op een andere verdieping. Wat kun je dan toch doen om een inspirerende les te geven met concrete voorbeelden? We gaan uit van wat er in een standaard lokaal aanwezig is: tafels, bord, krijt, ramen, stoelen, leerlingen, en de inhoud van broekzakken en tassen van leerlingen. Kun je dan toch demonstraties doen? Ja, heel veel zelfs. De aard van de demonstraties varieert:

  • Iets experimenteel bewijzen (sommige demonstaties)
  • Visualisatie en motivatie (de meeste demonstraties)
  • Uitmonden in onderzoekjes (enkele demonstraties)
  • Rollenspelen voor als leerlingen moeilijk stil kunnen zitten, slaperig zijn of wanneer de docent gewoon even iets heel anders wil doen

Bekijk het artikel ‘66 Broekzakdemonstraties en -visualisaties’ voor 66 voorbeelden van demonstraties.
De uitleg bij simpele verschijnselen met broekzakdemonstaties is soms nog best lastig en bij sommige demonstaties kunnen fysici met verschillende verklaringen komen. Dat kan onderzoek stimuleren.

Wat is de kern van het demonstreren?
Het collectief en individueel heen-en-weer denken tussen de wereld van verschijnselen om ons heen en de wereld van ideeën/begrippen/theorie in onze hoofden. Dat heen-en-weer denken moet afgedwongen worden, o.a. door een klassikale demonstratie af te wisselen met individuele taken zoals voorspellen of verklaren. Wat zo’n demonstratie uiteindelijk moet bereiken is de constructie van beelden en ervaringen (“video clips”) in de geheugens van leerlingen (White, 1989), als illustratie van die moeilijke theorie. Want begrip huist in beelden en (waarschijnlijk) niet in woorden (Berg, 2000).

Referenties:

  • Berg van den E. (2000). 27 Geboden voor docenten Natuurwetenschappen volgens Walt Scheider. NVOX, 25(9), 488-490
  • White R.T. (1989). Learning Science. Blackwell

Hoe we praktisch werk effectiever kunnen maken: Getting practical
Door: Fer Coenders (ELAN, Universiteit Twente)

Verslag geschreven door: Daniël van Draanen

De training ‘Getting Practical’ is een in Groot-Brittannië ontwikkelde cursus voor docenten om praktisch werk in de bètavakken effectiever te maken. Er is veel winst te behalen door het leerproces tijdens een practicum goed te laten verlopen. Dit leerproces bestaat uit de volgende stappen:

Doelen van de docentDe gegeven opdrachtDe uitvoering van de opdracht Het leerresultaat

Aan de hand van een artikel van Abrahams en Millar (2008) wordt aangegeven dat:

  • de uitvoering van een praktische opdracht (3) overeen moet komen met de gegeven opdracht (2)
  • het leerresultaat (4) van de opdracht moet kloppen met de leerdoelen van de docent (1)

De deelnemers oefenden in groepen met het bedenken van leerdoelen bij een aantal uitgedeelde praktische opdrachten. Daarbij kwamen drie typen leerdoelen naar voren:

  • Leerdoelen gericht op kennis en begrip
  • Leerdoelen voor praktische vaardigheden
  • Leerdoelen voor kunnen onderzoeken en ontwerpen

Een vierde type, dat overigens niet in Abrahams en Millar te vinden is, luidt: leerdoelen gericht op verwondering en motivatie.

De deelnemers analyseerden daarna eigen practica op leerdoelen om te ontdekken dat er meer (typen) leerdoelen gesteld kunnen worden. Er moeten ook weer niet teveel doelen gesteld worden per practicum, maar de hoop is dat in opbouwende lijn steeds meer leerdoelen aan de orde kunnen komen in praktische opdrachten.

In de cursus ‘Getting Practical’, die drie dagdelen duurt, komen aan de orde:

  • kennismaken en reflecteren
  • analyse van eigen proeven
  • ontwerpen met doelstellingen
  • evaluatie en testen (erg belangrijk)

Voor meer informatie of opgave voor de cursus, zie gettingpractical.nl. Voor lerarenopleiders wordt deze cursus op 10 september, 8 oktober en 12 mei 2016 gegeven. Stuur een mail naar Fer Coenders voor meer informatie hierover.

Ontwerpend aan de slag met techniek
Door: Inka de Pijper (NEMO Science Learning Center) en Martijn Weesing (Hogeschool iPabo)

Verslag geschreven door: Joy Kerklaan

De workshop begint gelijk met een actieve opdracht: the marshmallow challenge. De deelnemers worden verdeeld in vier groepen en moeten met behulp van spaghettislierten, tape, touw en een schaar een zo hoog mogelijke toren bouwen. De marshmallow moet bovenop staan.
Boomconstructies, piramides, kubussen en de Eiffeltoren… de deelnemers bleken erg creatief.

Peter Skillman heeft deze challenge vaak uitgevoerd met een grote variatie aan doelgroepen. Hij kwam erachter dat kinderen de hoogste toren kunnen bouwen. Zij overleggen minder en gaan gelijk aan de slag, in tegenstelling tot volwassenen. De deelnemers lopen de verschillende ontwerpfases door (ontwerpen, testen, verbeteren). Kinderen gaan snel door deze fases heen.

Wat moeilijk kan zijn voor leerkrachten is het invoeren van een ontwerpcyclus. De vraag blijft of je als leerkracht een min of meer gesloten probleem geeft aan de kinderen, of dat je het veel opener laat en het probleem of de vraag vanuit de kinderen laat komen. Daarnaast is het lastig om een vraag van kinderen om te zetten in een onderzoekbare vraag.

De SLO heeft een leerplankader gemaakt, waarbij onderzoek en technisch leren een plek krijgt in het onderwijs. Bij ontwerpend leren is er een vraag van buitenaf, denken kinderen na over het probleem en ervaren het probleem door zelf oplossingen uit te testen. Vaardigheden als creativiteit, kritisch denken, communiceren en samenwerken zijn belangrijk bij ontwerpen. De Hogeschool iPabo en NEMO proberen leraren hierin te begeleiden via nascholing en door ze ter plekke (bijvoorbeeld in de klas) te coachen en feedback te geven.

Werkgroepenronde 2

Leren door ontwerpen
Door: Dave van Breukelen (Fontys Lerarenopleiding Sittard)

Verslag geschreven door: Maurice Vijfvinkel

In deze werkgroep over het Learning By Design (LBD) beginnen we met een vliegende start doordat de deelnemers een vliegtuigje moeten maken met 3 A4tjes en 5 paperclips. Het doel: zo ver mogelijk vliegen. Door het ontwerpen van vliegtuigjes wordt een beroep gedaan op leren door ontwerpen.

Dave van Breukelen bespreekt een onderzoek met leerlingen waarbij LBD is toegepast. In dit onderzoek moesten leerlingen een dansmat maken zonder enige voorkennis van natuurkunde. Door deze aanpak werden leerlingen sneller vaardig, maar leerden ze de onderliggende wetenschappelijke concepten niet beter. Om dit te verbeteren zijn er in vervolgonderzoeken een aantal aanpassingen aangebracht, om een verstoorde focus door complexiteit van de leertaak aan te pakken. Dit bleek significant betere leerlingscores op te leveren op het gebied van wetenschappelijke concepten.

Een les die uit deze werkgroep kan worden getrokken, is dat een veelzijdig en theoretisch leerzaam onderwijsconcept niet persé de gewenste leerresultaten hoeft te hebben, omdat leerlingen door de complexiteit van de taak bijvoorbeeld niet meer kunnen focussen op wetenschappelijke inhouden. De leraar speelt hier dus een grote rol. Enerzijds door leertaken te ontwerpen waarbij leerlingen de kans krijgen om te focussen op belangrijke inhouden. Anderzijds door inhouden gaandeweg het proces voldoende te expliciteren (uiteen te zetten).

Algodoo als katalysator voor ontdekkend en ontwerpend leren
Door: Jos Smits (Fontys Lerarenopleiding Sittard)

Verslag geschreven door: Birgit Goversen

Het computerprogramma Algodoo kan als instrument dienen om het leerproces van leerlingen m.b.t. onderzoeken en ontwerpen te versnellen. Het zelf ontwerpen van dingen kan voor leerlingen problematisch zijn door ontbrekende kennis van de natuurwetenschap of gebrek aan technische creativiteit en vindingrijkheid. Met Algodoo kunnen leerlingen leren ontwerpen en onderzoeken binnen verschillende vakgebieden. Bij natuurkunde, scheikunde en biologie kunnen simulaties gemaakt worden waarbij verschillende variabelen, zoals materiaaleigenschappen, onderzocht kunnen worden. Zo kun je bijvoorbeeld eb en vloed manipuleren door met variabelen te spelen, om een natuurlijk principe uit te leggen.

Er worden enkele voorbeelden getoond van studenten van de tweedegraads lerarenopleiding natuurkunde en techniek:

  • virtuele doseerapparaatjes
  • het gedrag van grote hoeveelheden kleine deeltjes
  • biologische modellen

De ervaring van leerlingen met Algodoo is vrijwel altijd positief, al wordt het proces soms ook wel tijdrovend bevonden.

In kleine groepen ontwerpen de deelnemers vervolgens een mechanisme voor een praalwagen of kermisattractie. Eén van de ontwerpen wordt gemodelleerd in Algodoo. Helaas doen zich hierbij verschillende ontwerpproblemen voor en uiteindelijk ontstaat er een topzware praalwagen die voorover kukelt. Dit illustreert een belangrijk gegeven bij het maken van een prototype: de natuur stelt randvoorwaarden aan werkende oplossingen.

De werkgroep wordt afgesloten met de opmerking dat leerlingen met Algodoo kunnen leren op een manier die tegenwoordig ook in de wereld van de ‘echte’ natuurwetenschap en techniek gangbaar is: virtuele modellen ontwerpen en onderzoeken en daarvan spelenderwijs leren.

Ontwerpen onderwijzen
Door: Ineke Frederik en Wim Sonneveld (SEC, TU Delft)

Verslag geschreven door: Daniël van Draanen

Aanleiding voor deze werkgroep is het boekje ‘Onderzoeken en ontwerpen met 4- tot 14-jarigen’ van de NVON. Ontwerpen en onderzoeken zijn belangrijke doelen in de bètavakken. Ineke Frederik en Wim Sonneveld demonstreren hoe je ontwerpen kunt onderwijzen.

Al bij de deur krijgen de deelnemers een rol in de sessie: iedereen krijgt een onbekend voorwerp waarvan men de functie moet achterhalen. Voorwerpen variërend van kersenontpitter en antieke krultang tot pantyladder-stopper en sigaren-ontpunter passeren de revue. De nieuwsgierigheid is nu gewekt voor het volgende onderdeel: het ontwerpen van producten.
Ineke Frederik onderstreept dat ontwerpen moeilijk is, en dat het daarom voor onderwijsdoeleinden opgesplitst moet worden in voor de doelgroep haalbare onderdelen. In lessen over ontwerpen kunnen het geheel en de delen elkaar dan afwisselen.
De deelnemers gaan nu in groepen aan de slag met het ontwerpen van een pillensorteerder, zadenverspreider, medicijnvernevelaar en éénhandige spinnenvanger. Van tevoren bedenkt men welke materialen uit een gegeven lijst nodig zijn. Binnen 20 minuten ontwerpt men nu daadwerkelijk het product. Er is aandacht voor alle fases van ontwerpen: het proces, het product en de presentatie van het product.

Een dergelijke praktische aanpak van het onderwijzen van ontwerpen maakt veel ideeën los en stimuleert vaardigheden zoals denken, overleggen, samenwerken en verkopen. Het werkt goed om eerst in een les een product te laten maken en later met de leerlingen op het proces terug te komen. Leerlingen volgen de stadia uit de ontwerpcyclus zelden stap voor stap, maar springen heen en weer. De ontwerpcyclus is dan ook geen dwingende heuristiek; ontwerpen moet geen ‘recept volgen’ worden! Na een klassendiscussie over de ontwerpcyclus kan er (telkens in een andere context) ingezoomd worden op de deelstappen van ontwerpen (‘cyclus zooming’). In de loop van de lessen bouwt de docent steeds meer vakspecifieke kennis in.
Voor de ontwikkeling van een schoolbrede leerlijn ontwerpen is het belangrijk om samen te werken met collega’s, zodat ontwerpen bij alle vakken geoefend wordt.

MakerSchool – betekenisvol, maak- en ontwerpgericht onderwijs
Door: Henk van Zeijts (Rotslab Coöperatie u.a.) en Michiel Lucassen (X11 school voor grafimedia)

Verslag geschreven door: Lysanne Smit

Makeronderwijs zit in de lift nadat de overheid heeft erkend dat het van belang is om ‘maken’ beter te implementeren binnen het onderwijs. Makeronderwijs stimuleert het technische inzicht, maatschappelijk bewustzijn en de creativiteit van leerlingen. De X11 school brengt in samenwerking met het Rotslab het makeronderwijs ten uitvoering in de vorm van MakerSchool. Rotslab is een zogenaamd fab(rication) lab. Een fablab biedt vrije toegang tot machines waarmee leerlingen ideeën kunnen delen en documenteren. Door een fablab te creëren binnen een school, kunnen leerlingen meteen aan de slag met mooie ideeën. De belangrijkste voordelen van een fablab zijn:

  • Snelle productie van prototypes
  • Echte maatschappelijke problemen waardoor de leerlingen direct de relevantie zien

De uitdagingen van het makeronderwijs liggen in:

  • De integratie binnen het curriculum
  • De multidisciplinaire aanpak

Aanbod PO/VO vanuit MakerSchool
MakerSchool biedt scholen de mogelijkheid om kennis te maken met deze methode door drie verschillende programma’s aan te bieden aan:

  • docenten die interesse hebben in makeronderwijs, maar geen ideeën hebben over de uitvoering. Hiervoor biedt MakerSchool een vooraf vastgesteld programma aan
  • docenten die samen met MakerSchool willen nadenken over een programma aan de hand van ideeën vanuit de docent en ideeën vanuit MakerSchool
  • docenten die precies weten wat ze zouden willen met makeronderwijs, maar er geen ruimte voor hebben. Hiervoor biedt MakerSchool de ruimte en begeleiding

Werkgroepenronde 3

De wisselwerking tussen onderzoekend & ontwerpend leren en de taalverwerving. Casus: zomerschool Den Haag
Door: Remke Klapwijk (Wetenschapsknooppunt Delft / TU Delft)

Verslag geschreven door: Maurice Vijfvinkel

Het doel van deze werkgroep was leren hoe je taal/communicatie bewust kan integreren in onderzoekend en ontwerpend leren (OOL). De voordelen van taal koppelen aan OOL zijn:

  • Het begrijpend lezen wordt bevorderd
  • OOL opent de wereld voor kinderen en geeft ze meer tastbare ervaringen
  • Het bevordert de motivatie van de leerlingen, omdat er een wens is om te creëren en hiermee ook om te communiceren

Op de zomerschool wordt er vanuit verhalen onderzoekend en ontwerpend geleerd. Hierdoor worden kinderen zich bewust van de taalgenres die bij verschillende onderzoeken of ontwerpen worden gebruikt. Een taalgenre is een speciale omschrijving van een bepaalde tekst met oog op de context. Het taalgenre van een kookboek bestaat bijvoorbeeld uit korte instructies in stappen. Om ook creativiteit te stimuleren, worden er ‘hoe kun je’-vragen met daarbij een werkwoord gesteld. Dit laat zien dat er meerdere mogelijkheden zijn om een probleem op te lossen.

Leerlingen gaan ook experimenteren door bijvoorbeeld op blote voeten op verschillende bodems te lopen. Ze beschrijven wat ze ervoeren, geven hiervoor een verklaring en evalueren dit daarna. Dit wordt gedaan door bijvoorbeeld na te denken over of ze deze ondergrond zelf op hun eigen onbewoonde eiland zouden willen gebruiken. Op deze manier worden taal en het zelf ontwerpen gestimuleerd.

Drawing-Based Modelling
Door: Wouter van Joolingen en Frank Leenaars (Freudenthal Instituut)

Verslag geschreven door: Birgit Goversen

Modelleren is een activiteit waarin leerlingen zelf computermodellen maken van een systeem of proces. Modelleren wordt vaak pas geïntroduceerd in de bovenbouw van het VWO, omdat er voor de gebruikelijke modelleerprogramma’s wiskundige kennis nodig is die pas in de bovenbouw aan de orde komt. Deze werkgroep laat zien dat modelleren zeker ook geschikt is voor de onderbouw en zelfs de basisschool, wanneer de software niet afhankelijk is van formules of programmeercodes.

In de werkgroep werd SimSketch gepresenteerd. Dit is een modelleerprogramma waarin je tekeningen kunt maken. Je kunt vervolgens een model construeren door aan elementen van de tekening gedrag toe te kennen. SimSketch werd geïntroduceerd aan de hand van het zonnestelsel: Door aan de verschillende planeten het gedrag “maak een cirkelbaan om de zon” toe te kennen, kan het bewegende zonnestelsel in beeld gebracht worden. Zo kan je de baan van een individuele planeet volgen.

De werkgroepdeelnemers krijgen de opdracht om met SimSketch een file-simulatie te maken om zo files beter te kunnen begrijpen en verklaren. In de discussie die volgt wordt aandacht besteed aan de mogelijkheden die de leerling krijgt bij het modelleren en hoe dat samenhangt met begripsvorming over het onderwerp (files) en modelleren. Voor verdere ontwikkeling van het programma is het de vraag welke variabelen ingebouwd moeten worden. Deze kunnen verschillen per doelgroep en hangen af van de ontwerpvaardigheid van die groep. SimSketch kan voor meerdere onderwerpen worden ingezet en is beschikbaar op simsket.ch.

Ontwerpen, alleen om te maken? Reflecties op de Maker Movement en Maker Education
Door: Marc de Vries (TU Delft)

Verslag geschreven door: Lysanne Smit

De Maker Movement is op dit moment in opkomst en men heeft het veel over de waarde en potentie ervan. Maar in hoeverre is het echt nieuw? Van oudsher zit maken in ons onderwijs, namelijk in de vorm van:

  • Handvaardigheid
  • Algemene technieken
  • Techniek (vanaf 1993)
  • Technologie (maken naar de achtergrond, cognitie op de voorgrond)
  • STEM (nog niet geïntegreerd)

In Nederland is op dit moment het makeronderwijs in opkomst, waarbij het maken van artefacten met digitale middelen centraal staat. Maken is belangrijk voor de mens vanwege het lichamelijke contact met materialen. Het is daarom belangrijk dat niet alleen het virtuele aspect van techniek wordt belicht. Het maken van dingen zou zelfreflectie, zelfvertrouwen, begripsleer, onderzoeksvaardigheden en samenwerken stimuleren. De vraag hierbij is: in hoeverre wordt dit voor elke individuele leerling gestimuleerd? Een nadeel van het makeronderwijs is dat het vaak buitenschools gebeurt.

De Maker Movement lijkt in veel opzichten op techniekonderwijs. Vanaf 1993 werd duidelijk dat techniek een belangrijke rol moest spelen, om leerlingen meer gevoel te geven voor het maken van dingen. Echter, een aantal jaar geleden werd dit vak niet meer verplicht gesteld.
Makeronderwijs is erg belangrijk voor de ontwikkeling van leerlingen, maar het is wel belangrijk om in de gaten te houden of de geschiedenis zich niet herhaalt.

Ontwerpen in vmbo-t en technologieroutes
Door: Carla van den Brandt en Martine Hoefeijzers (BDF Advies)

Verslag geschreven door: Joy Kerklaan

Het bureau BDF Advies, een netwerk van onderwijsdeskundigen, adviseert bij onderwijsvernieuwingen. Vaak op het gebied van techniek en ICT/media, op verschillende onderwijsniveaus. Zo was BDF Advies o.a. betrokken bij:

  • het Technasium
  • de Techniekmavo
  • de TOT (Talent Ontwikkeling Techniek)
  • een versnelde doorlopende route naar MBO en HBO
  • de vmbo ICT-route
  • een intersectoraal beroepsgericht vak
  • het nieuwe algemeen vormende vak Informatietechnologie voor vmbo-t

Bij haar onderwijsontwerpen gebruikt BDF Advies het BDF-leerlijnen model. Met behulp van dit model wil BDF Advies leerlingen meer in contexten laten leren en zo laten ontdekken welke beroepsrichting iets voor hen is. Een kenmerkende leerlijn is de projectenlijn. Projectopdrachten worden op elk niveau gegeven.

Carla van den Brandt laat een voorbeeld-projectopdracht zien: leerlingen ontwerpen feestverlichting voor een winkelcentrum (prototype op schaal). De deelnemers raden voor welk niveau deze opdracht ontwikkeld is. De meeste deelnemers hadden het niveau (vmbo-t) goed ingeschat. Met deze projectopdracht leren leerlingen veel over licht, maar ontdekken zij ook al in een vroeg stadium of ze bijvoorbeeld elektrotechniek wel of niet leuk vinden. Zo kunnen zij beter hun vervolgstudie kiezen.

Via een vergelijking van eindtermen uit verschillende onderwijsniveaus ontdekken de deelnemers vervolgens dat eindtermen in alle onderwijsniveaus op vrijwel gelijke manier beschreven zijn; ontwerpen bijvoorbeeld is een eindterm voor vmbo, mbo en hbo. Doorlopende routes zijn naast didactisch dus ook inhoudelijk goed te ontwikkelen.

Maar wat betekent zo’n veelheid aan bestaande bèta-technische en technologische vakken (van algemeen vormend tot beroepsgericht en ook nog eens voor verschillende niveaus) voor bèta-technische lerarenopleidingen? Docenten moeten bevoegd voor de klas staan, maar voor sommige nieuwe bèta-technische vakken bestaan zelfs geen lerarenopleidingen. Hoe kunnen lerarenopleidingen dit oplossen, hoe kunnen zij hun opleidingen zodanig aanpassen dat docenten op al die vakken voorbereid zijn en er bevoegd in zijn? Aanwezigen bespreken dit vraagstuk met elkaar.

Meer weten?

 

Gerelateerde artikelen

ELWIeR en Ecent als één STEM