Standaarden en nieuwe ET Uitgangspunten TOS21 – Kijken vanuit het perspectief van de techniekgebruiker – op een competente manier leren leven in een technische wereld – objectief leren kiezen voor techniek – Een leerlijn techniek: 2,5 jaar -> 18 jaar kleuter lager onderwijs 1ste graad SO 2de en 3de graad SO Hoe doe je dat? Niet met ‘paneeltjes’ … VOET

Standaarden en nieuwe ET Uitgangspunten TOS21 – Eigenheid van techniek techniek is niet een verlengde van (toegepaste) natuurwetenschappen (vaak wel interactie!)

Standaarden en nieuwe ET Uitgangspunten TOS21 – Eigenheid van techniek techniek is niet een verlengde van (toegepaste) natuurwetenschappen (vaak wel interactie!) kerncomponenten of eigen kenmerken van techniek: systemen, processen, hulpmiddelen, keuzes maken

Standaarden en nieuwe ET Uitgangspunten TOS21 Technische geletterdheid operationaliseren - leren ‘ kijken ’ naar techniek: hoofdrubrieken of dimensies begrijpen (cognitieve dimensie – inzichten verwerven): wat is techniek? hanteren (proces-dimensie) wat kan je met / in techniek doen? duiden (maatschappelijke dimensie): wat betekent techniek voor jezelf en de maatschappij? (technische, ethische, maatschappelijke, wettelijke …)

Standaarden en nieuwe ET Uitgangspunten TOS21 Standaarden voor technische geletterdheid Binnen de matrix van dimensies en kerncomponenten ontwikkelt TOS21 in totaal 19 standaarden die omschrijven wat technische geletterdheid in Vlaanderen betekent

STANDAARDEN 8 5 6

Projectmatig werken: techniekproject – Fase 1: kennismaking met project en toepassings- gebied (constructies, energie, transport, biochemie, informatie en communicatie) – Fase 2: onderzoeken en oefenen: samenhangende kennisopbouw in functie van o.a. technisch proces – Fase 3: technisch proces met focus op ontwerpen, maken, gebruiken … – Fase 4: techniek en maatschappij - nadenken over techniek: o.a. effectenonderzoek Standaarden en nieuwe ET

STEM-actieplan Strategisch plan STEM 2020: actieplan voor het stimuleren van loopbanen in wetenschappen (science), techniek (technology), engineering en wiskunde (mathematics), beschreven in een mededeling aan de Vlaamse Regering op 14 oktober 2011 STEM en beleid

STEM en projecten PWO-project Arteveldehogeschool engineering Praktijkgericht Wetenschappelijk Onderzoek

Onderzoeksvraag Welke leeromgeving is er nodig om ‘engineering’ te implementeren in de eerste graad secundair onderwijs? Aangezien we vertrekken vanuit een geïntegreerde en maatschappelijk georiënteerde visie op engineering, hebben we in het onderzoek oog voor volgende kenmerken: – integratie van de vakgebieden techniek, wiskunde en wetenschappen – hogere orde denkvaardigheden zoals creatief denken en systeemdenken – de maatschappelijke rol (sociaal, ecologisch, economisch) van ‘engineering’ – het zinvol gebruik van nieuwe media en materiaal

Deelvragen Zijn er in de (inter)nationale literatuur aanpakken en ‘good practices’ te vinden die één of meerdere van bovenstaande aspecten van ‘engineering’ reeds implementeren in het basisonderwijs en de eerste graad secundair onderwijs? Hoe kunnen deze vertaald worden en geoptimaliseerd worden voor de Vlaamse context? Welke materialen en welke media kunnen deze aanpak versterken? Hoe kunnen we leraren begeleiden om deze aanpak te vertalen naar hun klaspraktijk? Heeft het implementeren van ‘engineering’ een effect op 1) het beeld dat de leerlingen hebben van wetenschap en techniek? 2) hun motivatie om verder te studeren in een STEM- richting?

Integratie Studenten beginnen met een ontwerpuitdaging; de vroege ontwerpfase mislukt, dit creëert een behoefte aan wetenschappelijke kennis de kennis wordt verworven door te experimenteren en te lezen de ontwerpopgave wordt hervat, met nieuwe wetenschappelijke kennis aanpassing van Apedoe e.a ntwerp Evalueer resultaat Zoek verklaringen Test ideeën Analyseer resultaten Veralgemeen resultaten Verbind met theorieën ONTWERP WETENSCHAP DIALOOG & OVERLEG IN EEN ‘OPEN OPDRACHT’ GAAT MEN ER VEEL TE GEMAKKELIJK VAN UIT DAT LEERLINGEN ‘AUTOMATISCH’ CREATIEF DENKEN EN HANDELEN (ONTWERPEN)

Uitgangspunten Techniek is multidisciplinair: – Om problemen op te lossen -> inzet van ‘alles’ wat kan helpen bij het ontwerpen en maken van een systeem, omgeving …

Uitgangspunten Techniek en wetenschap: – een voortdurende interactie

Uitgangspunten Techniek en wetenschap: – een voortdurende interactie

Uitgangspunten Techniek en wetenschap: – een voortdurende interactie

Uitgangspunten Techniek en wetenschap: – in een industriële omgeving Google-resultaten voor ‘engineering’

Uitgangspunten Techniek en wetenschap: – in een bedrijf: R&D-afdeling veel tekenomgevingen, technische tekeningen, 3D- simulaties en testomgevingen: nieuwe zaken ontwerpen en testen is blijkbaar zeer belangrijk; veel tandwielen …: engineering sterk verbonden met de harde sectoren; complexe resultaten van engineering zoals grote constructies, vliegtuigen …: het moet dus zeker over ingewikkelde en complexe systemen gaan; white collar men wearing helmet: het is zeker een mannenactiviteit en … …de bijhorende job van ingenieur wordt hooggewaardeerd

Uitgangspunten Levensecht (authentiek) engineeringsonderwijs – reële processen uit industriële en onderzoeksomgevingen vertalen naar practica Een practicum is een didactisch vereenvoudigde simulatie van een levensechte werkwijze uitgaande van een concrete probleemstelling. Aan deze vereenvoudiging wordt structuur gegeven door opsplitsing in 5 (iteratieve) kenmerkende fasen of stappen

Uitgangspunten Levensecht (authentiek) engineeringsonderwijs – reële processen vertalen naar practica: wetenschappen - wetenschappelijke werkwijze -> stappenplan onderzoek

Uitgangspunten Levensecht (authentiek) engineeringsonderwijs – onderscheid wetenschappen - techniek

Uitgangspunten Levensecht (authentiek) engineeringsonderwijs – onderscheid wetenschappen - techniek

Uitgangspunten Levensecht (authentiek) engineeringsonderwijs – wetenschappen – techniek - maatschappij

Uitgangspunten Levensecht (authentiek) engineeringsonderwijs – reële processen vertalen naar practica: wetenschappen: twee soorten onderzoek – opbouw samenhangende kennis in functie van het engineeringsproject – keuzebepalende onderzoeken tijdens het ontwerpen (functietabel) (aangevuld met materiaallijsten, simulaties …)

Uitgangspunten Levensecht (authentiek) engineeringsonderwijs – reële processen vertalen naar practica: wiskunde: matematisering en dematematisering

Uitgangspunten Levensecht (authentiek) engineeringsonderwijs – reële processen vertalen naar practica: techniek: systeemonderzoek, ontwerpen, maken, logistiek, gebruiken …

Uitgangspunten Onderzoek dynamisch systeem: stappenplan onderzoek verschijnselen Onderzoek statisch systeem: checklist, vragenlijst … Onderzoek dynamisch systeem: stappenplan onderzoek verschijnselen Onderzoek statisch systeem: checklist, vragenlijst …

Uitgangspunten Levensecht (authentiek) engineeringsonderwijs – reële processen vertalen naar practica: techniek: systeemonderzoek, ontwerpen, maken, logistiek, gebruiken …

Uitgangspunten Levensecht (authentiek) engineeringsonderwijs – reële processen vertalen naar practica: techniek: systeemonderzoek, ontwerpen, maken, logistiek, gebruiken …

Uitgangspunten Levensecht (authentiek) engineeringsonderwijs – reële processen vertalen naar practica: techniek: systeemonderzoek, ontwerpen, maken, logistiek, gebruiken …

Uitgangspunten

Levensecht (authentiek) engineeringsonderwijs – reële processen vertalen naar practica: techniek: systeemonderzoek, ontwerpen, maken, logistiek, gebruiken …

Uitgangspunten

Levensecht (authentiek) engineeringsonderwijs – reële processen vertalen naar practica: techniek: systeemonderzoek, ontwerpen, maken, logistiek, gebruiken …

Uitgangspunten Enquiry-based learning – toepasbaar in elke probleemoplossende situatie wiskunde: proces van matematiseren en dematematiseren

Uitgangspunten Enquiry-based learning – toepasbaar in elke probleemoplossende situatie wetenschappen: wetenschappelijke werkwijze -> onderzoek verschijnselen

Uitgangspunten Enquiry-based learning – toepasbaar in elke probleemoplossende situatie techniek: – onderzoek systemen – ontwikkelen maakproces (5 M’n) – ontwerpen: programma van eisen en functietabel – logistiek: welk transportmiddel inzetten? – ecosysteemdiensten: afweging ecosysteem technisch systeem – effectenonderzoek

Uitgangspunten Levensecht onderwijs Enquiry-based learning – in elke probleemoplossende situatie overzicht

Uitgangspunten

Systeemdenken – Eindtermen: 1/3 de -> techniek en maatschappij

Uitgangspunten

Systeemdenken

Uitgangspunten

Levensecht onderwijs Enquiry-based learning Systeemdenken: effectenonderzoek

Modellering engineering

Definitie engineering

‘het ontwerp onder beperkingen’ ‘Standards for K-12 Engineering Education’ (2010) - de meest fundamentele beperkingen: wetten van de natuur - andere beperkingen zijn tijd, geld, beschikbare materialen, ergonomie, milieuregelgeving, maakbaarheid, herstelbaarheid, politieke overwegingen, mode …

Definitie engineering alle technische contexten / omstandigheden waarin processen, producten, systemen, diensten en omgevingen continu ontwikkeld worden hierbij is creativiteit, gedefinieerd als divergerend en convergerend denken, een onmisbaar werkinstrument tijdens dit ontwikkelingsproces worden alle noodzakelijke kennisbronnen en werkwijzen gebruikt maar wetenschappelijke en/of wiskundige kennis en werkwijzen worden steeds benut

Definitie engineering deze technische contexten / omstandigheden zijn: het ontwerp- of designproces van producten, systemen, diensten en omgevingen (ontwerper) het ontwerp- en uitwerkingsproces van voornamelijk onderzoeks-, maak- en logistieke processen (ingenieur, ontwerper productieproces, logistiek ontwerper) het onderzoeken en afwegen van ecosysteemdiensten versus technische systemen en modelleren

Definitie engineering deze technische contexten / omstandigheden zijn: het uitwerken van de materiële, organisatorische en beheersmatige omstandigheden van deze processen (productieleider) reflectieprocessen binnen een systeemdenken: het ontwikkelde proces, product, systeem, dienst of omgeving wordt getoetst aan diverse andere processen zoals ecologische, sociale en economische processen

Structuur van een engineeringsproject engineering in techniekproject

Structuur van een engineeringsproject inzoomen op fase 3 techniekproject

aangevuld met: -materiaalfiches -formulefiches (wiskunde, fysica, chemie …) -simulaties aangevuld met: -materiaalfiches -formulefiches (wiskunde, fysica, chemie …) -simulaties

Voor de leerlingen

Geïntegreerd toepassen van wetenschap, wiskunde en techniek leidt tot verwarring bij de leerlingen en zal dus geen (weinig) leerwinst of motivatie opleveren Stellingen

Geïntegreerd toepassen van wetenschap, wiskunde en techniek is enkel goed voor knappe leerlingen Stellingen

Secundair onderwijs (voortgezet onderwijs) en integratie van vakken gaan niet samen … Stellingen

… en bij deze integratie is techniek altijd de ‘dupe’ … Stellingen

bij STEM-onderwijs is techniek de ‘draaischijf’ Stellingen

Het is belangrijk dat 18-jarigen kunnen systeemdenken! Stellingen