De STEM-concepten ontluisterd

In de huidige STEM-eindtermen van de tweede en derde graad werden de STEM-concepten opgenomen. Dit heeft tot enige ongerustheid gezorgd bij menige STEM-leerkrachten; "STEM-concepten?!? - wat is dat nu weer...."

Nochtans is er niets moeilijks aan die concepten: het zijn begrippen die disciplines overstijgen, omdat ze in alle STEM-disciplines van toepassing zijn en dus de werkelijkheid behapbaar maken.

“Some important themes pervade science, mathematics and technology

and appear over and over again, whether we are looking

at an ancient civilization, the human body, or a comet.

They are ideas that transcend disciplinary boundaries and

prove fruitful in explanation, in theory, in observation, and in design.”

 

– American Association for the Advancement of Science

STEM-concepten in de klas

De zeven STEM-concepten zijn begrippen die hun toepassing vinden in zowel wetenschappelijke disciplines (fysica, biologie, chemie, aardrijkskunde) als in techniek als in wiskunde. Omdat voorbeelden altijd gekoppeld zijn aan een discipline en omdat iedereen een andere achtergrond heeft, staan er op deze pagina geen voorbeelden. De toelichting moet dan ook vanuit uw eigen discipline bekeken worden.

De cel iSTEM Inkleuren geeft workshops over hoe je met de STEM-concepten aan de slag kan gaan in de klas. Meer informatie vind je op de pagina met de vormingen.

 

 

Systemen en modellen

Een systeem is een deel van de werkelijkheid waar men zijn aandacht op richt en wordt gekenmerkt door de grenzen van het systeem, de onderdelen en de onderlinge relaties tussen die onderdelen. Het moeilijkste is vaak om de grenzen aan te geven, omdat alles nu eenmaal deel uitmaakt van een groter geheel. 

Modellen zijn een (vereenvoudige) voorstelling van een systeem. Dat gaat van een tekening tot een wiskundig model.

 


Oorzaak en gevolg

Om de werkelijkheid te begrijpen en te verklaren, zoeken we binnen STEM vaak naar verbanden om de oorzaak van fenomenen of problemen te achterhalen. 

Niet alle verbanden zijn echter oorzakelijke verbanden.

 

 


Patronen

Patronen zitten overal, je vindt ze in vormen, in gebeurtenissen die zich herhalen, in verbanden.... Patronen herkennen leidt tot vragen over de natuurlijke en technische wereld.

Door waarnemingen/data te gaan ordenen en classificeren, tekenen zich gelijkenissen en verschillen af die het geheel bevattelijker maken.

 


Stabiliteit en verandering

Systemen evolueren en veranderen in de tijd volgens bepaalde regels en wetten.

Enkele voorbeelden zijn: struikelen, groeien, ziek worden en genezen, evenwicht en onevenwicht, maar ook klimaatverandering, homeostase, levenscycli, chemische reacties en alle feedback mechanismen...

 

 


Structuur en functie

Structuur en functie gaan meestal samen, zowel in natuurlijke als in technische systemen. 

Structuur (vorm) ondersteunt de functie (werking) en omgekeerd. Welke schroevendraaier gebruiken voor welke vijs heeft ermee te maken, maar ook de structuur van het blad van planten. Binnen een systeem zijn er wel vaak meerdere functies te onderscheiden.

 


Energie en materie

Wellicht een van de moeilijkste begrippen binnen de STEM-disciplines is energie, omdat er veel misconcepties over bestaan. Het STEM-concept energie en materie hangt sterk samen met systemen en modellen. Systeem neemen energie en materie op en geven energie en materie af. Essentieel in dit concept is het behoudsidee. Met andere woorden in een systeem veranderen dingen van vorm of structuur, worden nieuwe stoffen gemaakt en verdwijnen andere, … maar energie en materie worden hierbij nooit gecreëerd ‘uit het niets’ of vernietigd ‘tot niets’.

Bovendien zijn er allerlei energievormen en energieomzettingen.


Schaal, verhouding en hoeveelheid

Hoeveelheid slaat zowel op grootheden, eenheden, getalsystemen,... Typische verhoudingen zijn vergelijkingen, breuken, percentages. Hoe iets werkt, kan heel verschillend zijn wanneer je het bekijkt op een andere grootte (macro, micro of nano) of binnen een andere tijdsspanne (nanoseconden, uren, eeuwen). 

 

Bronmateriaal:

Deze webpagina is bewust kort en krachtig gehouden. Maak het u eigen en als je daarbij bijkomende informatie nodig hebt, kan je zeker waardevol materiaal vinden op de volgende websites. Om verwarring te vermijden willen we er u wel op wijzen dat er verschillende benamingen de ronde doen: de STEM-concepten (Vlaanderen, Eindtermen SO), the crosscutting concepts (USA, NGSS), Perspectieven (Vlaanderen, Big Ideas) zijn als het ware synoniemen. 

Uiteraard ben je altijd welkom op één van onze vormingen.