Woudschotenconferentie Noordwijkerhout

Presentatie over: "Woudschotenconferentie Noordwijkerhout"— Transcript van de presentatie:

1 Woudschotenconferentie Noordwijkerhout
Didactische en praktische aspecten van Technisch Ontwerpen bij natuurkunde Woudschotenconferentie Noordwijkerhout Wim Sonneveld, TULO, TU Delft 10 dec 2010

2 Probleem: een muis in huis
10 dec 2010

3 ? ? Vang de muis! Probleem: MUIZEN!!!! Magnetisch Straling Biologisch
Electronic / Electrical Optical Mechanical Hydraulic Probleem: MUIZEN!!!! Pneumatic Acoustical Thermal Magnetisch Straling Biologisch Etc…etc ? ? Chemical 10 dec 2010

4 Paradigm Shift Het probleem niet zien als
“hoe kan ik een muis in mijn huis doden”, maar als “hoe krijg ik de muis zo ver dat ie ergens anders heen gaat” Workshop van David & Arthur Cropley, juni 2010, Delft 10 dec 2010

5 Outline Inleiding ‘Problemen’ / aanpak / resultaten
Ontwikkelingen de afgelopen 10 jaar Didactiek Begeleiden en beoordelen Vragenronde/discussie 10 dec 2010

6 Inleiding Voor 1998 Programma 2e fase Cor de Beurs op Woudschoten 2002
TO in domein A bij ANW, bi, na, sk Cor de Beurs op Woudschoten 2002 T15+ (met inbreng div universiteiten) T&S, T12+, duurzaamheid, regionale netwerken NiNa T15+: Het organiseren van motiverende ontwerpactiviteiten bij Natuurkunde, Biologie en Scheikunde. Docenten en leerlingen instrumenten in handen geven om dat ook uit te kunnen voeren in beschikbare tijd en met beschikbare middelen. Daartoe te ontwerpen: Uitgewerkte opdrachten, Logboek voor leerlingen, Draaiboek voor docenten met voorbeelduitwerkingen en beoordelingstools 10 dec 2010

7 Constateringen Ontwerpvaardigheden beslaan een (cyclisch) traject
ontwerpen is mensgericht ontwerpen vraagt divergent denken techniek / ontwerpen is nauw verweven met natuurkunde Ontwerpen kent een longitudinale leerlijn Problemen ontwerpen duurt vaak lang verschillend lesmateriaal is nodig ontwerpkennis ontbreekt vrijwel in het programma wordt nauwelijks getoetst (je kunt er omheen) Techniek / ontwerpen is nauw verweven met de natuurkunde: De methodenschrijvers EN de examenmakers kiezen vaak voor een technische context 10 dec 2010

8 Mogelijke aanpak 10 dec 2010

9 Mogelijke aanpak Versnel de cyclus door korte opdrachten
Zoom in op verschillende onderdelen (en structureer de rest voor) Kies problemen waar mensen centraal staan

10 Cyclus zooming De leerling zoomt in op telkens een ander vaardigheidaspect van de ontwerp cyclus Hij combineert daarmee vaardigheden en (verschillende) inhouden hele ontwerpproces! korte tijd verschillende inhouden

11 T12+: Ontwikkeling β-lesmateriaal om technologie in het VO te versterken www.techniek12plus.nl
Wat zijn er al aan ontwikkelingen geweest? Reeds vijf jaar een samenwerkingsverband met leraren N,S, W, B en ANW in een netwerk. 10 dec 2010

12 Een opdracht uit de website www. techniek12plus
Een opdracht uit de website ovenschaal met één hand uit de hete oven halen?

13 Netwerk TU Delft: Ontwerpen in de Biomedische Technologie
Netwerk TU Delft: Ontwerpen in de Biomedische Technologie Samenhang beta-vakken Menselijke behoeften Samenwerken: IO, TNW, EWI, 3ME

14 Testresultaten: Leerlingen en leraren zijn enthousiast!
Aanleeropdrachten zijn smaakmakers Ontwerptermen geleerd Karakter TO wordt herkend en gewaardeerd Wensen: Samenwerking & bèta-brede aanpak Vaardighedenlijn basisvorming->2e fase

15 NiNa: Natuurkunde leeft
‘Traditioneel wordt binnen de natuurwetenschappelijke vakken vrij veel aandacht besteed aan de manier waarop door wetenschappers door onderzoek kennis verwerven. Technisch ontwerpen als bezigheid van ingenieurs is tot nu toe in het lesprogramma weinig van de grond gekomen’. ‘Zo kan de gegeven ontwerpvraag een context bieden die bijdraagt aan het leren van natuurkundige begrippen en modellen’. ‘Veel leerlingen waarderen technisch ontwerpen omdat zij binnen de ontwerpopdrachten zelfstandig, actief en creatief kunnen leren’. 10 dec 2010

16 Uitgangspunten Ontwikkelgroep TO (2006)
startmodule noodzakelijk ‘leren door doen’ aantrekkelijke contexten brede keuzemogelijkheid -> subdomein-opdrachten Natuurkunde leren door ontwerpen 10 dec 2010

17 Technisch Ontwerpen Domein A2.2 Ontwerpen (HAVO+VWO) De kandidaat kan een ontwerp op basis van een gesteld probleem voorbereiden, uitvoeren, testen en evalueren en daarbij relevante begrippen/theorie gebruiken. Havo-domein H: De kandidaat kan in voorbeelden van technologische ontwikkeling die vallen binnen een van de subdomeinen van het centraal examen natuurkundige principes en wetmatigheden herkennen, benoemen en toepassen. 10 dec 2010

18 TO – startmodule Startopdracht Sorteermachine Preparaat-transporter
Lanceerapparaat Zwever Eenhandige spinnenvanger Zonder het zich te realiseren pakken leerlingen dit goed aan Later kom je op deze opdracht terug met de cyclus in de hand 10 dec 2010

19 Ontwerpvaardigheden onderwijzen
Systematisch: ontwerpcirkel! stap voor stap cycluszooming vaak andere context herhalen bètabrede aanpak 10 dec 2010

20 Uit de TO – startmodule Cycluszooming
leerlingen zoomen telkens in op een ander vaardigheidsaspect twee of meer aanleeropdrachten Hierin zit een (beperkte tot flinke) hoeveelheid natuurkunde uitleg in de DH 10 dec 2010

21 Ontwerpcyclus 10 dec 2010

22 Simulatie I’ll show you 4 photos I have made in my class last year.
1 This is David; he is trying to open a pot with his hands tied. 2 Carla is trying to turn a key. 3 William is cutting a flower to put into a vase. 4 And this is Sandra. She is trying to open a milk-packet with her hands tied. You can see, all situations are normal as human activities, but it is hard for someone with arthritis. With a simulation of these situations the students get empathy and they are able to identify themselves with the owners of the problem. 10 dec 2010

23 Ontwerpcyclus 10 dec 2010

24 PvE d.m.v. nadenken: wie heeft wat met dit probleem?
Woordweb met belanghebbenden en hun eisen / wensen 10 dec 2010

25 Oefening om tot een PvE te komen
Maak een programma van eisen d.m.v. de volgende opdracht: Hoe kun je er voor zorgen dat je op tijd op school bent voor een les die om 8.30 uur begint? Let op: het is winter, dus is het donker als je naar school fietst (want je gaat op de fiets). Werk samen in groepjes van 3. Je hebt hiervoor 10 minuten. 10 dec 2010

26 Ontwerpcyclus 10 dec 2010

27 Deeluitwerkingen met een ideeëntabel
Voorbeeld: beveiligen van een huis HKJ 10 dec 2010

28 Productanalyse onderscheid eigenschappen en taken 10 dec 2010

29 HKJ Een HKJ-opdracht staat voor: “Hoe-Kun-Je-opdracht”.
De bedoeling is dat je alles gaat bedenken hoe je aan de gestelde taak kunt voldoen. Al deze “uitwerkingen” zet je in de ideeëntabel Voorbeeldoefening: bedenk … manieren om iets te openen en te sluiten (in feite bij 1 taak zo veel mogelijk “oplossingen” bedenken) 10 dec 2010

30 Didactiek De didactisch principes die hier gebruikt zijn:
aandacht besteden aan de motivatie eerst het geheel en vervolgens de delen van het proces en later weer het geheel aansprekende voorbeelden inzoomen op delen van de cyclus; deelvaardigheden oefenen reflectie op product en het gehele proces introductie bij één bèta vak; (vaker) oefenen bij alle bèta-vakken kom tegemoet aan verschillende leerstijlen (Kolb) 10 dec 2010

31 Didactiek (1) didactisch principe: aandacht voor motivatie in
de oriëntatiefase uitwerking: drama in klas, inleefoefeningen reuma 10 dec 2010

32 Didactiek (2) didactisch principe:
eerst het geheel en vervolgens de delen van het proces en later weer het geheel uitwerking: spuugmodelletjes (startopdracht NiNa) aanleeropdrachten PO’s 10 dec 2010

33 Didactiek (3) didactisch principe:
werken met aansprekende,realistische voorbeelden uitwerking: veiligheid duurzaamheid biomedische technologie 10 dec 2010

34 Didactiek (4) didactisch principes:
inzoomen op delen van de cyclus; deelvaardigheden uitwerking: oefenen systematische aanpak met veel doe-activiteiten cycluszooming productanalyse HKJ-oefening 10 dec 2010

35 Didactiek (5 en 6) Didactisch principe: Reflecteren op proces en product Uitwerking: Docent geeft commentaar mondeling en/of in het logboek. Na elke opdracht reflecteren en abstraheren Didactisch principe: Introductie bij één bètavak; oefenen bij alle bètavakken Uitwerking: Samenwerken met collega’s en afspraken maken over aanleeropdrachten, praktische opdrachten en profielwerkstukken. Procedures voor de beoordeling afspreken. 10 dec 2010

36 Didactiek (7) Kolb: Denker: model, abstractie, begrip
Doener: intuïtief, samenwerken, concreet Dromer: divergeerder, fantasierijk, brainstorm Beslisser: convergeerder, nuttig, verantwoordelijk 10 dec 2010

37 In de klas: creativiteit en motivatie
‘Nieuwe’ problemen: authentiek, uitdagend Iets unieks maken om een probleem op te lossen Denken, overleggen en doen gaan hand in hand Van verschillende kanten bekijken Divergent denken Betere profielwerkstukken Ervaring tot nu toe in het onderwijs Visie op ontwerpen: bij uitstek afwisselend divergente activiteiten en convergent denken; probleemdefinitie maakt deel uit van het proces: overlleggen met de probleemhebber Inspiratie voor de docent! 10 dec 2010

38 Ontwerpen = open staan voor nieuwe dingen houding:
interessant! hoe kan ik dit gebruiken? verzamel je ideeën niet: ja, maar… buiten gebaande paden treden (paradigm shift) Ger SG Randstad

39 Ontwerpen versus onderzoeken
Hier wordt aangegeven dat ontwerpen en onderzoeken grote overeenkomsten vertonen, maar ook enkele verschillen. 10 dec 2010

40 Hoe in de praktijk? Startmodule kan in klas 3 of 4.
10 slu’s (5 á 6 lessen) 2 domeinspecifieke PO’s van elk 10 slu 10 dec 2010

41 Resultaten in een klas 10 dec 2010

42 Krachtmeter voor draaidoppen
10 dec 2010

43 Eenhandige bezem: sneeuw vegen
10 dec 2010

44 Begeleiden en beoordelen
Zelfstandig leren? rol leerling rol docent Voorbeeld van beoordelen 10 dec 2010

45 Zelfstandig Leren? Oefening
Ieder noteert voor zich twee belangrijke rollen die bij zelfstandig leren aanwezig moeten zijn. voor de leerling voor de docent 10 dec 2010 10 dec 2010

46 Rol leerling bij zelfstandig leren
wordt aangemoedigd om na te denken (werkbladen daarop richten) kan in zijn eigen tempo werken (die ruimte moet duidelijk zijn) krijgt steun bij structureren van verwerking (taak van de begeleider) wordt zich meer bewust wat ie aan het doen is (neem eens tijd voor observatie!) 10 dec 2010

47 Rol docent bij zelfstandig leren
helpen bij bewustmaking probleem (vragen stellen) stimuleren tot probleem verkennen om tot leervraag komen; helpen mogelijke oplossingen te inventariseren (vragen stellen) ondersteunen en aanmoedigen o.a. door positieve feedback en helpen reflecteren leerling laten stilstaan bij en genieten van wat bereikt is (positieve feedback) kortom: taakgericht èn persoonsgericht 10 dec 2010

48 Voorbeeld van beoordeling
Toetsing formatief en summatief Logboek Beoordelingsformulier Proces (50%) Product (25%) Presentatie (25%) Bij toetsing wordt een onderscheid gemaakt tussen formatieve en summatieve toetsing. Formatieve toetsen kunnen worden gebruikt om leerlingen kennis te laten opdoen of te laten toepassen. Zij maken integraal onderdeel uit van het leerproces en hebben geen directe consequenties voor de eindbeoordeling. Doel van dit type toetsen is te diagnosticeren welke kennis of toepassing van kennis nog ontbreekt en de leerling dus nog moet verwerven. Bij formatieve toetsen worden vaak toetsomschrijvingen gebruikt als instaptoetsen, diagnostische toetsen, voorkennistoetsen, zelftoetsen. Belangrijkste doelen van formatieve toetsen zijn meten en leren. Aan de resultaten van summatieve toetsen zijn consequenties verbonden, meestal in de vorm van een cijfer. Het afnemen van deze toetsen vindt plaats onder gecontroleerde condities. Summatieve toetsen moeten voldoen aan hoge eisen van betrouwbaarheid en validiteit. Voorbeelden van summatieve toetsen zijn opdrachten, overhoringen, proefwerken, tentamens, (praktijk)examens. Het belangrijkste doel van summatieve toetsen is meten. 10 dec 2010

49 Conclusies uit een onderzoek naar het effect van didactische aanwijzingen op het divergent denken van leerlingen Positieve invloed: Functieanalyse Samenwerken Hoge minimumeisen Goede en enthousiaste uitleg docent Grote ideeëntabel Begeleiding bij ontwerpproces Motivatie om de beste oplossing te vinden 10 dec 2010

50 Conclusies (2) Negatieve invloed: Individueel werken Lage minimumeisen
Slechte uitleg ontwerpproces Kleine ideeëntabel Te veel afstand leerling – docent (veel vrijheid) Opdracht echt als schoolopdracht geven 10 dec 2010

51 Aanbevelingen en Vervolgonderzoek
Cursussen/bijscholing ontwerpen Meer aandacht voor stimulatie divergent denken Meer aandacht leerlingen bij ontwerpproces Wedstrijd element en feedback Vervolgonderzoek: Meer breedte-onderzoek Invloed functieanalyse Invloed ervaring en competentie Vorm ideeëntabel Samenstelling groepjes 10 dec 2010

52 Vragenronde / discussie
10 dec 2010

53 10 dec 2010