STEM@school
STEM@school 1. 2. 3. 4.
Aanleiding STEM@school STEM@school Kader voor een geïntegreerde STEM-didactiek: Ontwikkelwerk
Aanleiding STEM@school ROSE studie (2010)
Aanleiding STEM@school ROSE studie (2010)
Aanleiding STEM@school ROSE studie (2010)
??
Aanleiding STEM@school Probleem: Ondanks veel STEM-georiënteerde studierichtingen in SO, ondanks goeie scores van onze leerlingen (PISA)... • ... hebben potentiële STEM-leerlingen gebrek aan motivatie voor STEM (ROSE, 2010) • ... hebben potentiële STEM-leerlingen geen duidelijk beeld van STEM-studies en STEM-beroepen (ROSE, 2010) Relevantie van Wetenschap & Wiskunde is zoek bij jongeren
Aanleiding STEM@school
→ Oorzaak(?): Isolatie van Wiskunde | Wetenschap | Technologie in leerplannen & inrichting Secondair Onderwijs Relevantie van Wetenschap & Wiskunde is zoek bij jongeren
Aanleiding STEM@school → Oplossing: leerlingen tonen: Wetenschappen, Wiskunde & Technologie gaan in praktijk altijd interdisciplinair te werk om maatschappelijke / ecologische problemen op te lossen STEM vereist niet enkel werken met de handen, maar ook het vermogen om abstract na te denken
STEM@school 1. 2. 3. 4.
Aanleiding STEM@school STEM@school Kader voor een geïntegreerde STEM-didactiek: Ontwikkelwerk
STEM@school SBO-project, gestart op 01/06/14 door Prof. dr. ir. Wim Dehaene & dr. Heidi Knipprath: Ontwikkelen en introduceren van geïntegreerde STEM in het Vlaamse Secundair Onderwijs
Integratie van de verschillende STEM-domeinen in het secundair onderwijs leidt tot meer, betere en positievere keuze voor STEM Stuurgroep: KULeuven (ESAT-MICAS + SLO Fysica + HIVA) Uantwerpen (pedagogie) VOK & GO!
STEM@school Doelstellingen • Ontwikkelen van nieuwe didactiek voor geïntegreerde STEM • Testen en valideren van deze nieuwe didactiek • Uitrollen van de nieuwe didactiek – in de leerplannen – in de lerarenopleiding
STEM@school • Oriënteringsfase – 1e graad ASO, i.s.m. H. Graf – Leerlijnen Mechanica, Programmeren & Ontwerp
• Project start – 2de graad ASO/TSO – Integratie van Wiskunde – Fysica – Engineering
• Later uitbreiding abstractieniveau – Naar 1e en 3de graad – Naar andere wetenschappen: Chemie, Biologie, Informatica
STEM@school 1. Aanleiding STEM@school 2. STEM@school 3. Kader voor een geïntegreerde STEM-didactiek:
Doel Pijlers Leerdoelstellingen Richtlijnen
4. Ontwikkelwerk
Kader voor een geïntegreerde STEM-didactiek Doel relevantie van S, T, E & M aantonen door integratie van S, T, E & M en met respect voor de eigenheid van S, T, E & M
• S-, T- & M- inzichten & concepten opbouwen en operationalizeren bij het oplossen van een probleem = E
Kader voor een geïntegreerde STEM-didactiek Pijlers Integratie Probleemgecentreerd leren Onderzoekend & ontwerpend leren Samenwerkend leren Vakdidactische input
Kader voor een geïntegreerde STEM-didactiek Filosofie Making learning WHOLE (D. Perkins) Speel het HELE spel: (lees: breng het volledige verhaal, maar in een junior versie) Vermijd ‘aboutitis’ (= enkel: vertellen over, zonder diepgang/abstractie) Vermijd ‘elementitis’ (= enkel: de stukjes apart, zonder het geheel)
Maak het spel het spelen waard (lees: maak de les het leren waard) Werk op de moeilijke stukken Leer van je eigen team, en van de andere teams Leer het spel van het leren
Kader voor een geïntegreerde STEM-didactiek Leerdoelstellingen 1. 2. 3. 4. 5. 6.
Leren & toepassen van STEM-inhouden Integreren van STEM-inhouden Gericht zijn op & vaardig zijn in onderzoek & ontwerp Denken & redeneren, modelleren & abstraheren Strategisch toepassen & ontwikkelen van technologie Interpreteren van en communiceren over informatie i.v.m. wetenschap, technologie, engineering & wiskunde 7. Samenwerken als STEM-team
Kader voor een geïntegreerde STEM-didactiek Centraal probleem maakt de leerinhoud relevant – Real world / authentiek central probleem – “Welke leerinhouden hebben we nodig om dit probleem op te lossen?” – Antwoord op “Waarom willen we dit leren?” is direct gekoppeld aan de centrale opdracht.
S-, M- & T-inhouden worden parallel én geïntegreerd behandeld – – – –
Expliciet link gelegd S- en M-inhouden nodig om het ontwerp te kunnen uitvoeren Oefeningen die transfer stimuleren Oefeningen die modelleren & abstraheren stimuleren
Kader voor een geïntegreerde STEM-didactiek Zelfstandigheid wordt gestimuleerd – Geen voorgekauwd stappenplan
Leerlingen zijn actief en expliciet betrokken – Onderzoeksopdrachten – Reflectiemomenten
De leerkracht treedt op als coach – Niet de alles-weter, – Scaffolding, vragen stellen om denkproces te triggeren
STEM@school 1. 2. 3. 4.
Aanleiding STEM@school STEM@school Kader voor een geïntegreerde STEM-didactiek: Ontwikkelwerk: Methode Resultaat 3de jaar Voorbeeld
Ontwikkelwerk: methode Voor en door leerkrachten: Vakoverschrijdend team leerkrachten Secundair Onderwijs Expertise, Leerdoelen, Misconcepties, onderzoek
Expertise, Niveau lln, leerplantopics...
Team onderzoekers KULeuven
Ervaringen ontwikkelleerkracht • Samenwerken met leerkrachten uit andere vakken. • Samenwerken met PhD’s • Samenwerken met andere scholen
Belangrijk! • Woordgebruik in de verschillende vakken is cruciaal • Team van leerkrachten is de drijvende kracht • Expliciet linken leggen tussen de verschillende vakken
ontwikkeling Legacy Cycle: leerlingen Uitdaging, probleemstelling Reflectie
Wat kennen we al?
CHALLENGE
VERDIEPEN
ORIËNTATIE
Welke kennis hebben we nog nodig?
Voorstellen aan anderen
Werkvormen RAPPORTEREN
VOORBEREIDEN
Brainstormen & plannen
STEM-LEEROMGEVING
RESULTATEN TESTEN & CONCLUDEREN
ONDERZOEK / ONTWERP
Herhaling & nieuwe theorie (vanuit ‘nood aan’) 24
Ontwikkelwerk: methode Wat kennen/kunnen we al?
CHALLENGE Welke kennis/inzicht/ vaardigheden hebben we nog nodig?
LEERINHOUD: Waarom zouden we dit willen weten/kunnen?
ONDERZOEK & ONTWERP
Ontwikkelwerk: resultaat 3de jaar • Module 1 – Kinematica 1D: koppeling wiskunde – fysica – programmeren • Module 2 - Optica: gebruik van wiskunde & fysica om een engineeringplan op te bouwen • Module 3 - Krachten: modelgebaseerd ontwerpen • Module 4 – Kinematica 2D: synthesemodule met transfer: de ultieme challenge!
Ontwikkelwerk: resultaat 3de jaar • Inhoud, a.d.h.v. vragen – die voortbouwen op geziene kennis – die nieuw probleem aan de kaak stellen
• Didactische wenken – die geschikte werkvormen aangeven – die mogelijke problemen aankaarten
• Terugkoppeling naar challenge – om theorie aan te reiken – in experimenten en oefeningen
Workshop
Opdracht 1 • Welke wiskundige concepten gebruik je om de beweging van een voorwerp in een vlak te beschrijven? • Beschrijf hoe de concepten aangebracht worden. • Beschrijf hoe de concepten gebruikt worden in de kinematica.
Opdracht 2 “Bouw een hovercraft die je kan aansturen door de versnelling in de x- en in de y-richting in te stellen. Hoe moet je de hovercraft aansturen om een bepaald traject af te leggen.” Voorbeeld: beweeg over een afstand van 2 m in yrichting. Volg vervolgens een baan die een hoek maakt van 30° met de y-richting over een afstand van 2,5 m. • Over welke kennis moeten leerlingen ten minste beschikken om deze opdracht tot een goed einde te brengen? Bij welke vakken hoort deze kennis thuis? Wat zit er in het huidig leerplan en wat moet er extra gegeven worden?
Opdracht 3 Een sensor met een negatieve temperatuurscoëfficiënt heeft volgend voorschrift voor de weerstandswaarde: −𝜷∗
𝟏 𝟏 − 𝑻𝟎 𝑻
𝑹𝑵𝑻𝑪 = 𝑹𝑻𝟎 ∗ 𝒆 Met = 4000 en 𝑹𝑻𝟎 = 10 000 bij 25°C. • Maak een opstelling en schrijf een programma dat de spanning meet en de temperatuur uitleest.
Opdracht 4 • Kies een probleem uit de industrie (bv: bouw en ontwerp een biologische waterzuiveringsinstallatie) • Hertaal dit probleem naar een challenge, opdrachten en deelopdrachten, voor leerlingen, volgens het principe van ‘Making learning whole’
Samenvatting 1. Notaties en terminologie op elkaar afSTEMmen 2. Voorkennis, extraatjes, inhoud van het leerplan en volgorde op elkaar afSTEMmen 3. Fysicus, wiskundige en informaticus STEM-team 4. Making learning whole
