1. Aanleiding Kader voor een geïntegreerde STEM-didactiek: 4. Ontwikkelwerk

Transcriptie

1

2 1. Aanleiding Kader voor een geïntegreerde STEM-didactiek: 4. Ontwikkelwerk

3 ROSE studie (2010) Aanleiding

4 ROSE studie (2010) Aanleiding

5 Aanleiding ROSE studie (2010)??

6 Aanleiding 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

7 Aanleiding Oorzaak(?): Isolatie van Wiskunde Wetenschap Technologie in leerplannen & inrichting Secondair Onderwijs Relevantie van Wetenschap & Wiskunde is zoek bij jongeren

8 Aanleiding 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

9 1. Aanleiding Kader voor een geïntegreerde STEM-didactiek: 4. Ontwikkelwerk

10 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!

11 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

12 Oriënteringsfase 1 e graad ASO, i.s.m. H. Graf Leerlijnen Mechanica, Programmeren & Ontwerp Project start 2 de graad ASO/TSO Integratie van Wiskunde Fysica Engineering Later uitbreiding Naar 1 e en 3 de graad abstractieniveau Naar andere wetenschappen: Chemie, Biologie, Informatica

13 1. Aanleiding Kader voor een geïntegreerde STEM-didactiek: Doel Pijlers Leerdoelstellingen Richtlijnen 4. Ontwikkelwerk

14 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

15 Kader voor een geïntegreerde STEM-didactiek Pijlers Integratie Probleemgecentreerd leren Onderzoekend & ontwerpend leren Samenwerkend leren Vakdidactische input

16 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

17 Kader voor een geïntegreerde STEM-didactiek Leerdoelstellingen 1. Leren & toepassen van STEM-inhouden 2. Integreren van STEM-inhouden 3. Gericht zijn op & vaardig zijn in onderzoek & ontwerp 4. Denken & redeneren, modelleren & abstraheren 5. Strategisch toepassen & ontwikkelen van technologie 6. Interpreteren van en communiceren over informatie i.v.m. wetenschap, technologie, engineering & wiskunde 7. Samenwerken als STEM-team

18 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

19 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

20 1. Aanleiding Kader voor een geïntegreerde STEM-didactiek: 4. Ontwikkelwerk: Methode Resultaat 3 de jaar Voorbeeld

21 Ontwikkelwerk: methode Voor en door leerkrachten: Vakoverschrijdend team leerkrachten Secundair Onderwijs Expertise, Niveau lln, leerplantopics... Expertise, Leerdoelen, Misconcepties, onderzoek Team onderzoekers KULeuven

22 Ervaringen ontwikkelleerkracht Samenwerken met leerkrachten uit andere vakken. Samenwerken met PhD s Samenwerken met andere scholen

23 Belangrijk! Woordgebruik in de verschillende vakken is cruciaal Team van leerkrachten is de drijvende kracht Expliciet linken leggen tussen de verschillende vakken

24 ontwikkeling Legacy Cycle: leerlingen Uitdaging, probleemstelling CHALLENGE Wat kennen we al? Reflectie VERDIEPEN ORIËNTATIE Voorstellen aan anderen Werkvormen Welke kennis hebben we nog nodig? RAPPOR- TEREN VOOR- BEREIDEN Brainstormen & plannen STEM-LEEROMGEVING RESULTATEN TESTEN & CONCLU- DEREN ONDERZOEK / ONTWERP Herhaling & nieuwe theorie (vanuit nood aan ) 24

25 Ontwikkelwerk: methode CHALLENGE Wat kennen/kunnen we al? Welke kennis/inzicht/ vaardigheden hebben we nog nodig? Waarom zouden we dit willen weten/kunnen? LEERINHOUD: ONDERZOEK & ONTWERP

26 Ontwikkelwerk: resultaat 3 de 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!

27 Ontwikkelwerk: resultaat 3 de 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

28 Workshop

29 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.

30 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 y- richting. 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?

31 Opdracht 3 Een sensor met een negatieve temperatuurscoëfficiënt heeft volgend voorschrift voor de weerstandswaarde: R NTC = R T0 e β 1 T 0 1 T Met = 4000 en R T0 = bij 25 C. Maak een opstelling en schrijf een programma dat de spanning meet en de temperatuur uitleest.

32 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

33 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