Om een authentiek probleem op te lossen, doorlopen leerlingen meermaals een onderzoeks- en/of ontwerpcyclus. Om een antwoord te vinden op het probleem voeren leerlingen deelopdrachten -ontwerpen of experimenten – uit en bouwen ze geleidelijk aan de kennis op die ze nodig hebben om een antwoord te vinden op het authentieke probleem. Het is belangrijk dat leerlingen tijdens onderzoekend en ontwerpend leren goed begeleid worden. Meer nog, door de stappen van onderzoekend leren en ontwerpend leren te verbinden creëer je een cyclisch leerproces dat zowel STEM-lerenden als -leraren de kans geeft om fouten, ideeën, prototypes of concepten te analyseren, evalueren en optimaliseren. Dit creëert een open en creatief leerproces.
Een model dat leerkrachten ondersteunt in dit proces is het STEMOOV-model. STEMOOV (“ STEM move”) staat voor ‘STEM onderzoekend, ontwerpend en verbindend leren’ en is een model in beweging. Het is een actief dynamisch meegroei-model dat STEM-lerenden en -leraren ondersteunt bij het verwerven van STEM-geletterdheid en het ontwikkelen van hun STEM-vaardigheden en -competenties waarbij verbindend leren centraal staat. Het model bestaat uit drie grote delen: onderzoekend leren, ontwerpend leren en verbindend leren.
Door gebruik te maken van het STEMOOV-model kunnen leerkrachten samen met hun leerlingen antwoorden vinden op authentieke en maatschappelijk relevante vragen. Het model biedt alle STEM-geletterden een systematische aanpak voor het actief onderzoekend leren en ontwerpend leren door het verbindend leren centraal te plaatsen. Aan het einde van een project of wanneer STEM-lerenden de cycli van onderzoekend en/of ontwerpend leren hebben doorgemaakt, zijn ze uiteindelijk in staat om hun nieuwe inzichtenof creaties toe te passen en te gebruiken binnen de fysische wereld.
Het verbindend leren staat centraal in het STEMOOV-model en verbindt het onderzoekend leren met het ontwerpend leren. Het model bevat vier verbindende elementen.
1. Verbinden met de fysische wereld
De fysische wereld staat centraal in STEM-onderwijs en bevat de levende natuur, de niet-levende natuur en alle technische realisaties. Het is deze wereld waar kinderen, wetenschappers, ingenieurs … zich over verwonderenen die je als leraar centraal moet stellen. Verwonderd worden door vragen, problemen, wensen en ervaringen is essentieel in het leerproces van zowel STEM-lerenden als -leraren. Door te vertrekken vanuit een authentieke context, een levensechte vraag of een maatschappelijk relevant probleem dat eveneens aansluit bij hun leefwereld, interesses en waarden, zien STEM-lerenden in waarom ze bepaalde dingen moeten leren. Het is noodzakelijk om deze betekenisvolle context bij de start van een project of op regelmatige momenten te duiden.
Centraal in het model bevat het verbindend leren de termen verwonderen, context duiden en ook communiceren die in elke stap van het proces belangrijk zijn.
2. Verbinden van onderzoekend en ontwerpend leren
De cycli ‘onderzoekend en ontwerpend leren’ zijn onderdeel van het STEMOOV-model. Dit model is geen starre structuur waarbij elke stap lineair of stap voor stap gevolgd moet worden. Het model is zo opgebouwd dat op elk moment in het model kan worden ingestapt, alsook tussen de verschillende stappen geschakeld kan worden of op een andere plek teruggaat in de cyclus. Het kan ook regelmatig voorkomen dat een leerling stappen meerdere keren doorloopt.Zo kan een leerling kan bij de stap ‘concluderen’ tot de ontdekking komen dat hij onvoldoende informatie heeft verzameld om de onderzoeksvragen te beantwoorden. De leerling doorloopt dan opnieuw de stappen ‘onderzoek opzetten’ en ‘onderzoek uitvoeren’: hij plant aanvullende activiteiten en voert deze uit. Het kan ook zijn dat een leerling zijn ontwerp moet bijsturenen nieuwe criteria moet selecteren. Onderzoekend leren kan ook een ontwerpende fase hebben en ontwerpend leren een onderzoekende fase.
Dit iteratief proces is tot stand gekomen door de stappen van onderzoekend leren en ontwerpend leren aan het proces van ‘Design Thinking’ te koppelen. Design Thinking in het STEMOOV-model bestaat uit vier fasen: inleven, begrijpen, ontwerpen (bedenken) en uitvoeren (maken). We gaan in deze handleiding niet verder in op het proces van Design Thinking, maar focussen hier op het onderzoeks- en ontwerpproces. Meer info over het onderzoekend lerenen ontwerpend leren binnen het STEMOOV model kan je raadplegen via de website van STEMOOV.
Een onderzoekende en ontdekkende ‘uitprobeerhouding’ van de leraar zelf, is een belangrijke succesfactor. Te veel uitleg en instructies kunnen STEM-lerenden belemmeren om zelf te experimenteren of op ontdekking te gaan. Ook essentieel bij het ontwerpend leren is dat elke leerling ruimte krijgt om zijn/haar creatieve verbeelding aan te spreken. Hierbij leert de leerling eigen ideeën omzetten naar een concreet, tastbaar eindproduct. Dit betekent dat het ontwerpend leren in de eerste plaats een creatief proces is waarbij leerlingen zelf met ideeën komen om deze daarna kritisch te vertalen naar een eigen eindproduct. Het STEMOOV-model is daarom een actief dynamisch meegroei-model dat STEM-lerenden en -leraren ondersteunt en helpt uitgroeien tot daadkrachtige, autonome en zelfsturende sleutelfiguren.
Tot slot zal de creatie gebruikt worden en misschien wel als opstart dienen voor een nieuw probleem. Eventueel kan er nagedacht worden of het ontwerp nog beter kan worden gemaakt. De STEM-lerenden beschrijven in een ontwerpboek of presentatie hun ontwerp en benoemen wat er goed aan is en wat nog kan worden geoptimaliseerd. Zo begint dan een nieuwe ontwerpcyclus (iteratief proces). Eigenlijk start hier dus een nieuwe ontwerpcyclus (iteratief proces), maar in de klascontext is de creatie gebruiken vaak het eindpunt. De taak van de leraar is om de inhouden bv. sturingen, programmeren … expliciet te verbinden aan de presentaties van de leerlingen zodat op die manier een duidelijke samenhang ontstaat en een overkoepelende conclusie geformuleerd wordt.
3. Verbinden met elkaar: door communiceren en samenwerken
Het onderzoekend en ontwerpend leren wordt vaak afgesloten met het communicerenvan het onderzoek of inzicht. Zo leren STEM-lerenden om in begrijpelijke taal toe te lichten welke stappen ze hebben genomen en waarom. Wanneer ze iets kunnen uitleggen aan anderen, begrijpen ze het vaak zelf ook beter.
Een leerling zal gedurende een onderzoek samenwerkenmet klasgenoten of andere personen die de rol vervullen van mede-onderzoeker, kritische volger van het onderzoek of doelgroep. Het leren vindt plaats in interactie met anderen. Door samen te werken gaat de leerling op een natuurlijke wijze in gesprek over nieuwe kennis, meningen en inzichten die hij gedurende het onderzoekstraject verwerft. Daarnaast moeten onderzoeksteams ook indirect elkaar kunnen inspireren. Door STEM-lerenden te laten afkijkenbij anderen komen ‘good practices’ en nieuwe creatieve ideeën spontaan boven water drijven.
4. Verbinden met denk- en doevaardigheden van een hogere orde
Daarnaast omvat het verbindend leren enkele doe- en denkvaardigheden van een hogere orde volgens de herziene taxanomie van Bloom: analyseren, evalueren en creëren kunnen op elke moment van het onderzoekend, ontwerpend en verbindend leren van toepassing zijn. Deze werden aangevuld met de vaardigheden selecteren, optimaliseren en synthetiseren, die ook tijdens elke stap in het model kunnen toegepast worden.
Ter illustratie: sjabloon voor onderzoekend en ontwerpend leren toegepast op het project Groen, groener, groenst II (lege sjablonen zitten als bijlage in de leerkrachtenbundels van de projecten voor de basisopties).
REFERENTIES:
Website : https://stemoov.weebly.com/
