Thema 5 Ontwerpen en onderzoeken in de (nieuwe) bètavakken. Elise Quant Master SEC – Bètadidactiek I

2 Doelen Een vertaalslag kunnen maken vanuit bètadidactische ontwikkelingen naar de (eigen) onderwijspraktijk Daarbij op consistente en coherente wijze de volgende bètadidactische elementen met elkaar kunnen verbinden: (a) de aard van de bètawetenschappen (b) leerprocessen in de bètavakken (c) instructie in de bètavakken Master SEC – Bètadidactiek I

Doelen thema 5 Rol onderzoeken en ontwerpen in beroepspraktijk bètasector + leerlijnen van basisschool tot en met universiteit Overeenkomsten examenprogramma’s bètavakken vaardigheden analyseren van niveau ontwerpopdracht aan voorbeelden uit lespraktijk plus aanpassen kennismaking met NLT en O&O achtergronden en verschijningsvormen van contextonderwijs leren verandering docentrol bij vaardigheden-leerlijn en contextonderwijs kunnen aangeven. Master SEC – Bètadidactiek I, collegereeks II3

4 Inhoud 8.45 u Bètadidactische ontwikkelingen: –voorkennis inventariseren –verbanden ontdekken –leervragen formuleren 9.15 u terugkoppeling Pauze 9.45 u Onderzoeken en ontwerpen: doorlopende leerlijn u Analyseren ontwerps- en onderzoeksopdrachten Master SEC – Bètadidactiek I

5 Opdracht Vorm een tweetal Maak een mind map over een van de volgende begrippen: 1. Onderzoek en Ontwerpen (Technasium) 2. Natuur, Leven en Technologie 3. Vakvernieuwingen bètavakken 4. Technisch Ontwerpen Master SEC – Bètadidactiek I

Volgende stap Combineer twee tweetallen (verschillend begrip) en bespreek elkaars mind map. –Wat zijn overeenkomsten tussen de begrippen? –Wat zijn verschillen? –Noteer vragen! Master SEC – Bètadidactiek I, collegereeks II6

Schemaatje Master SEC – Bètadidactiek I, collegereeks II7

Plenaire terugkoppeling Overeenkomsten Verschillen - Master SEC – Bètadidactiek I, collegereeks II8

Mogelijke aspecten - (leer)doelen -Onderwijsactiviteiten -Verband (beroeps)praktijk -Rol docent -toetsvorm -? Master SEC – Bètadidactiek I, collegereeks II9

Overige kernbegrippen Competenties Ontwerpen en Onderzoeken Context-concept onderwijs Master SEC – Bètadidactiek I, collegereeks II10

Ontwerp Gericht Onderwijs Professionaliserend Activerend Samenwerkend Scheppend Integrerend Multidisciplinair (Wijnen, Perrenet e.a.) Master SEC – Bètadidactiek I, collegereeks II11

Pauze!

Professionaliserend Aard van de bètawetenschappen vertalen naar onderwijs Ontwerpen en onderzoeken Modellen van processen/ aanpak Master SEC – Bètadidactiek I, collegereeks II13

14 Onderzoeken en ontwerpen In de bètavakken maken leerlingen via onderzoeksactiviteiten kennis met de werkwijzen van natuurwetenschappers. ‘Leren ontwerpen’ is bedoeld om ze ook zicht te geven op de werkwijzen van technici. 14

15 Relatie natuurwetenschappen en techniek Een klassieke opvatting over het verschil: Binnen de natuurwetenschappen zijn we er op uit de wereld te verklaren en binnen de techniek willen we haar veranderen. Natuurwetenschappers onderzoeken de fysische wereld en ontwikkelen een verklaringsmodel (representatie) van die wereld. Ingenieurs of productontwikkelaars beschrijven een gewenste wereld en ontwikkelen een corresponderend technisch product. 15

16 Relatie De praktijk is echter complexer dan dit schema suggereert. Natuurwetenschappers ontwerpen ook technische systemen als onderdeel van hun onderzoek en veel ontwerpers doen natuurwetenschappelijk onderzoek als onderdeel van productontwerp. 16

17 Verwevenheid Natuurwetenschappen en Technologie zijn onlosmakelijk verweven. In de moderne beroepspraktijk zijn natuur- wetenschappers betrokken bij productontwikkeling en omgekeerd technici bij natuurwetenschappelijk onderzoek (bijv. CERN). Hierbij opereren technici als onderzoekers, wetenschappers als productontwikkelaars en omgekeerd. Op veel moderne terreinen (luchtvaart, elektronica, radioastronomie, biotechnologie, materiaalkunde…..) is het ook moeilijk natuurwetenschappelijke en technisch bijdragen te ontwarren 17

18 Ontwerpen /onderzoeken

19 Technisch ontwerpen Technisch ontwerpen betekent dat je een product ontwerpt en bouwt, dat een oplossing vormt voor een technisch probleem. 19

Doel versus middel Leren onderzoeken/ontwerpen (doel is om te leren ontwerpen en onderzoeken) versus Ontwerpend/onderzoekend leren (ontwerpen en onderzoeken zijn middel om te leren) Master SEC – Bètadidactiek I, collegereeks II20

21 Ontwerpend leren De ervaring leert dat ontwerpactiviteiten een verassend rijke leeromgeving kunnen bieden voor samenhangend leren. We noemen dat ‘ontwerpend leren’. Ontwerpend leren gaat over het verwerven van (ook natuurwetenschappelijke) kennis en vaardigheden via ontwerpactiviteiten. Deze vorm van constructivistisch of authentiek leren spreekt leerlingen aan die gemotiveerd worden door praktisch bezig zijn en door het leren in interactie van denken en doen. Wolff-Michael Roth, “Learning Science through Technological Design”, Journal of Research in Science Teaching, Volume 38, Issue 2001, ,

Leerlijn Ontwerpen en Onderzoeken Beroepspraktijk Hoger onderwijs Voortgezet onderwijs –Examenprogramma’s –Technasium Basisonderwijs Master SEC – Bètadidactiek I, collegereeks II22

23 Ontwerpen in curriculum Primair onderwijs: Natuur en techniek, Kerndoel 45 De leerlingen leren oplossingen voor technische problemen te ontwerpen, deze uit te voeren en te evalueren. Technische Universiteit, Academische criteria 3. is bekwaam in ontwerpen Veel academici zullen naast onderzoeken ook ontwerpen. Ontwerpen is een synthetische activiteit gericht op de totstandkoming van nieuwe of gewijzigde artefacten of systemen, met de bedoeling waarden te creëren conform vooraf gestelde eisen en wensen (bijv. mobiliteit, gezondheid). 23

24 Ontwerpen en maken van producten [domein C van de eindtermen Techniek basisvorming] De leerlingen kunnen een aantal technische ontwerpproblemen oplossen via een model voor probleemoplossend handelen voor een technisch product een ontwerp maken een product volgens een eigen ontwerp bouwen metingen uitvoeren en gegevens van werktekeningen overbrengen op materialen handelingen correct, veilig en milieubewust uitvoeren op het gebied van verspanen, vervormen, verbinden en/of samenstellen, waarbij van hout en/of kunststof en/of textiel en/of metaal gebruik wordt gemaakt Het technisch ontwerpproces en het product evalueren, daarbij rekening houden met ontwerpeisen en andere randvoorwaarden, en op basis van evaluatie voorstellen doen voor verbetering 24

25 Na-Sk-Bi-ANW-NLT Domein A havo/vwo Subdomein A5: Ontwerpvaardigheden De kandidaat kan een technisch ontwerp voorbereiden, uitvoeren, testen en evalueren. De kandidaat kan 28 een technisch probleem herkennen en specificeren. 29 een technisch probleem herleiden tot een ontwerpopdracht. 30 prioriteiten, mogelijkheden en randvoorwaarden vaststellen voor het uitvoeren van een ontwerp. 31 een werkplan maken voor het uitvoeren van een ontwerp. 32 een ontwerp bouwen. 33 ontwerpproces en -product evalueren, rekening houdende met ontwerpeisen en randvoorwaarden. 34 voorstellen doen voor verbetering van het ontwerp. 25

26 Wiskunde, Informatica Wiskunde D domein A2 Ontwerpen De kandidaat kan een ontwerp op basis van een gesteld probleem voorbereiden, uitvoeren, testen en evalueren en daarbij relevante begrippen en theorie gebruiken Informatica Watervalfasering (A4 kenmerken; C4 uitvoeren); een van de stappen Technisch Ontwerp Subdomein A4: Individu Eindterm 4: De kandidaat beheerst de vakspecifieke werkwijzen van informatici en ICT-ers, met name het werken in projectverband Subdomein C4: Informatiesysteemontwikkeling Eindterm 12: De kandidaat kan globaal de fasering van een systeemontwikkeltraject beschrijven.

Informatica Subdomein C9: Systeemontwikkeltraject 17. De kandidaat kan van een eenvoudig systeemontwikkeltraject de voortgang beoordelen, een prototype testen, controleren of het eindproduct aan de specificaties van de opdrachtgever voldoet en beoordelen of het systeem aan de eisen en wensen voldoet vanuit het perspectief van de gebruiker. Master SEC – Bètadidactiek I, collegereeks II27

Ontwerpen bij Technasium Master SEC – Bètadidactiek I, collegereeks II28

29 Technisch ontwerpen Gebruikt bij: Technasia:Onderzoek en Ontwerpen Science/techniek in de onderbouw (ook bij basisscholen) NLT, NiNa, NiSk Profielwerkstukwedstrijden wedstrijd Technisch Ontwerpen (bijv.Eurekacup ) 29

Academische criteria 2. is bekwaam in onderzoeken Een academicus heeft de competentie door onderzoek nieuwe wetenschappelijke kennis te verwerven. Onderzoeken betekent hier:het op doelgerichte en methodische ontwikkelen vinden van nieuwe kennis en nieuwe inzichten. Master SEC – Bètadidactiek I, collegereeks II30

Onderzoeken Primair onderwijs: Natuur en techniek, Kerndoel 42 De leerlingen leren onderzoek doen aan materialen en natuurkundige verschijnselen, zoals licht, geluid, electriciteit, kracht, magnetisme en temperatuur. Master SEC – Bètadidactiek I, collegereeks II31

Na-Sk-Bi-ANW-NLT Domein A havo/vwo Subdomein A1-6: Onderzoeksvaardigheden 6. De kandidaat kan een natuurwetenschappelijk onderzoek voorbereiden, uitvoeren, de verzamelde onderzoeksresultaten verwerken en hieruit conclusie trekken. Master SEC – Bètadidactiek I, collegereeks II32

Wiskunde B Subdomein A2: Onderzoeksvaardigheden 2. De kandidaat kan een gegeven probleemsituatie inventariseren, vertalen in een wiskundig model, binnen dat model wiskundige oplostechnieken hanteren en de gevonden oplossingen betekenis geven in de context. Master SEC – Bètadidactiek I, collegereeks II33

Wiskunde D Subdomein A2 5. Onderzoeken De kandidaat kan een probleemsituatie in een wiskundige, natuurwetenschap- pelijke of economische context ana- lyseren, gebruik makend van relevante begrippen en theorie vertalen in een vakspecifiek onderzoek, dat onderzoek uitvoeren, en uit de onderzoeks- resultaten conclusies trekken. Master SEC – Bètadidactiek I, collegereeks II34

Onderzoeken bij Technasium Master SEC – Bètadidactiek I, collegereeks II35

Leerlijnen SLO Stapsgewijs naar eindtermen Uitwerking in formulering opdracht en begeleiding Master SEC – Bètadidactiek I, collegereeks II36

Opdracht Formeer een groep van 3-4 personen Kies een voorbeeld ontwerp- of onderzoeksopdracht om te analyseren (voorkeur voor onderdeel dat in essay beschreven gaat worden) Bespreek op welk niveau binnen de leerlijn de opdracht geformuleerd is. Master SEC – Bètadidactiek I, collegereeks II37

Onderdeel eindopdracht Schrijven van betoog waarin een constructieve kritiek op lesmaterialen uit eigen onderwijspraktijk centraal staat In het beantwoorden van de vraag geef je zowel praktische aanbevelingen tot herontwerp als een theoretische onderbouwing voor deze aanbevelingen. Master SEC – Bètadidactiek I, collegereeks II38

Volgende bijeenkomst Context-conceptonderwijs –Achtergronden –Typen –Voorbeeldmaterialen Natuur, Leven en Technologie en Technasium - ingaan op vragen – Consequenties voor jullie als docent Master SEC – Bètadidactiek I, collegereeks II39

40 Bereikbaarheid Kamer Traverse 3.06 ‘s maandags afwezig Master SEC – Bètadidactiek I