Een exploratieve studie naar de relatie tussen geïntegreerd STEM-onderwijs en STEM-vaardigheden op secundair niveau

Transcriptie

1 Een exploratieve studie naar de relatie tussen geïntegreerd STEM-onderwijs en STEM-vaardigheden op secundair niveau dr. H. Knipprath ing. J. De Meester

2 STEM Science Engineering Technology Mathematics 2

3 Overzicht Nood aan geïntegreerde STEM-didactiek Geïntegreerde, abstracte STEM Implementatie 1e graad Post-test STEM-geletterdheid & STEM-attitude 3

4 Nood aan geïntegreerde STEM-didactiek Waarom zouden we een vernieuwde STEM-didactiek willen?

5 Nood aan geïntegreerde STEM-didactiek Het probleem Groeiende industrie & economie snakt naar (hoog) opgeleide wetenschappers, technici, ingenieurs groot tekort! Kwantitatieve oorzaak: Instroom (VRWI, 2012) uit STEM-georiënteerde studierichtingen in SO HO Kwalitatieve oorzaak: te weinig STEM-skills 5

6 Nood aan geïntegreerde STEM-didactiek Hoe komt dat? Ondanks veel STEM-georiënteerde studierichtingen in SO... Ondanks goeie scores van onze leerlingen (PISA2012) 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) 6

7 Nood aan geïntegreerde STEM-didactiek Ik kan persoonlijk invloed uitoefenen op wat gebeurt in mijn omgeving. antw.: (eerder) akkoord?? Wetenschap & technologie kunnen milieuproblemen oplossen. antw.: (eerder) niet akkoord Relevantie van Wetenschap & Wiskunde is zoek bij jongeren Kan dit aan onderwijs liggen? Wetenschappen op school heeft me het belang van wetenschap voor onze manier van leven aangetoond. antw.: (eerder) niet akkoord 7

8 Nood aan geïntegreerde STEM-didactiek Masterplan hervorming SO: W & T moeten voldoende aan bod komen (basisvorming doorheen SO) positieve beeldvorming m.b.t. W & T STEM-actieplan: aanbieden van aantrekkelijk STEM-onderwijs aanpassen van het opleidingsaanbod... 8

9 Nood aan geïntegreerde STEM-didactiek Relevantie van Wetenschap & Wiskunde is zoek bij jongeren De oorzaak (?): scheiding van Wetenschappen & Wiskunde geen link naar Technologie in Secundair Onderwijs curricula 9

10 Nood aan geïntegreerde STEM-didactiek En dus... moeten we jongeren aantonen dat STEM een verschil kan maken voor problemen o zorgsector o milieu o energie in de praktijk interdisciplinair te werk gaat niet alleen werken met de handen, maar ook het vermogen abstract te denken vereist 10

11 Geïntegreerde, abstracte STEM Didactische aanpak

12 Geïntegreerde, abstracte STEM Operationaliseren van Science, Mathematics in functie van Technology Wetenschappen maken gebruik van wiskunde Wiskunde en Wetenschappen inzetten om technische systemen te beschrijven, ontwerpen, valideren EEN PROCES, GENAAMD NGINEERING: & geïntegreerd samenbrengen met

13 Geïntegreerde, abstracte STEM Een vernieuwde vorm van didactiek die een brede algemene vorming biedt in Wetenschappen, Wiskunde & Techniek (STEM-geletterdheid) aandacht heeft voor de integratie van de S, T, E & M de relevantie van STEM voor de maatschappelijke problemen laat zien (Essentieel in kader van gender probleem) 13

14 Geïntegreerde, abstracte STEM STEM-skills Inzicht hebben in en integreren van S, T & M inhouden / concepten Erkennen van de relevantie van S, T & M Modelleren van observaties, systemen en problemen Abstraheren & benaderen = werkelijkheid beschrijven m.b.v. wetenschap en wiskunde Analyseren, interpreteren & voorstellen van gegevens o Verschillende representatievormen: Grafieken, tabellen, trends, verbanden Praktische vaardigheden, experimenten ontwerpen & uitvoeren Logisch, algoritmisch redeneren: programmeren! Samenwerken & communiceren o teamwerk, presenteren, plannen 14

15 Implementatie 1 e graad Voorstel: a.d.h.v. 3 leerlijnen

16 Nieuw initiatief: studierichting STEM Gestart door pionierschool in Vlaanderen Een nieuwe studierichting STEM : Eerste jaar van Secundair Onderwijs (13-jarigen) 3 h/week het vak (geïntegreerde) STEM 30 leerlingen 2 klassen 6 meisjes, 24 jongens 4 leerkrachten 2 leerkrachten/klas verschillende opleidingen (ingenieurs, regenten wiskunde...)

17 Implementatie in de 1e graad Leerlijnen: Mechanica Programmeren Ontwerpen Wiskundige concepten in operationele vorm

18 Implementatie in de 1e graad Mechanica av? av? 18

19 Implementatie in de 1e graad Leerlijnen: Algoritmisch denken Programmeren 19

20 Implementatie in de 1e graad Leerlijnen: Ontwerpen Problem solving volgens vereisten en beperkingen & planning 20

21 Post-test STEM-geletterdheid & STEM-attitude

22 Onderzoeksmethode 2 klassen met verschillend STEM-onderwijs: o o Moderne: Vak Natuurwetenschappen Vak Techniek STEM: Vak Natuurwetenschappen Vak Techniek : meer volledig ontwerpproces -dimensie Vak geïntegreerde STEM : mechanica, programmeren, gezondheid Posttest, na 1 jaar STEM-onderwijs, in: o o Moderne: STEM-attitude STEM: STEM-geletterdheid en STEM-attitude 22

23 STEM-geletterdheid Cognitieve test: omgang met & vermogen te switchen tussen verschillende representatievormen (abstraheren & modelleren) bv.: grafiek tabel, grafiek fysische werkelijkheid inzicht in S & M concepten bv.: snelheid, helling van een grafiek Vraagstelling: open en gesloten vragen Evaluatie: codeerschema met turven

24 STEM-geletterdheid Gesloten vragen, bv.: Conclusies: Waterniveau (cm) Leerlingen kunnen switchen tussen verschillende representatievormen (abstraheren & modelleren) Leerlingen kunnen de transfer maken tussen M & S (integreren), maar hebben het moeilijk met pure M context 1. Maak een tabel van de dataset. 63% slaagde 2. Meer Verandert introductie het waterniveau in pure M met concepten stijgende snelheid 0% dalende snelheid 30% & meer oefening is vereist continue snelheid? 70% 30% steunde op def. 3. Stel de vergelijking op voor. 15% slaagde 24

25 STEM-attitude 25 items (4-punts likertschaal) o o o (a) gedachten: de eigen gedachten over genderverschillen; vooruitgang in eigen kunnen; eigen opvattingen over het belang voor de samenleving; (b) gevoelens: gevoelens van eigen plezier of interesse in STEM (c) (voorgenomen) gedrag: eigen voornemens om later een baan in die richting te zoeken PCA: 5 schalen (Cronbach s α.55 ~.86) Attitude test: vrij uniek o meestal instrumenten met enkel focus op één dimensie

26 STEM-attitude Tabel 1. Significante effecten van geslacht, STEM-onderwijs en STEM-onderwijs gecontroleerd voor geslacht op de verschillende dimensies van STEM-attitude (lineaire regressie) Geslacht (man) STEM-klas STEM-klas, gecontroleerd voor geslacht Relevantie + + Leerwinst + + Genderverschillen + Interesse Beroepsintenties

27 STEM-attitude: interactie-effecten Conclusies: De kloof tussen jongens en meisjes met betrekking tot beroepsintenties is groter in STEM dan in de moderne. Voor relevantie stellen we vast dat in de moderne jongens minder het belang inzien in STEM dan meisjes, terwijl in STEM de jongens meer dan meisjes het belang inzien. 27

28 STEM-attitude Conclusies: Jongens o o o tonen meer interesse; lijken meer zelfvertrouwen te hebben over hun leerwinst; vinden vaker dat jongens beter in STEM zijn dan meisjes. STEM-leerlingen o o o tonen meer interesse in STEM; vinden vaker dat STEM relevant is; (wanneer er gecontroleerd is voor geslacht) vinden niet vaker dat ze leerwinst gemaakt hebben. Maar de kloof tussen meisjes en jongens voor relevantie en beroepsinteresse is groter in de STEM-klas dan in de moderne! 28

29 Algemene conclusie Een duidelijke relatie tussen geïntegreerde STEM, interesse en notie van relevantie maar de genderkloof lijkt te vergroten. Wiskunde wordt gepercipieerd als conceptueel verschillend van de andere STEM-disciplines (S & T) Wiskunde zou, naast geïntegreerd, nog steeds als apart vak moeten worden gegeven Om meisjes tot STEM te blijven aantrekken, zijn andere benaderingen van belang (thema s zoals Gezondheid )