Studiedag STEM@school goes live - Seminarieronde 1 (10:50 - 12:10)

Talentenschool Turnhout bouwde vijf jaar geleden voorzichtig aan een samenwerking tussen WeWi en IW. Uit deze samenwerking groeide al snel een STEM werking, die samen met STEM@school uitgroeide tot een gedragen en kwaliteitsvolle leerlijn. Je team hiervoor warm krijgen, meer mensen bij het project betrekken, ideeën faciliteren en voeden staat centraal in ons traject.

Ontwerpgebaseerd onderzoek vormt een essentieel luik van STEM@school. Onderzoekers gingen met interdisciplinaire teams van STEM-leerkrachten aan de slag om leermiddelen te ontwikkelen die expliciet de link leggen tussen de verschillende STEM-domeinen. In deze sessie komen de onderzochte acties van zo’n ontwikkelproces en hun invloed op het leermateriaal aan bod in de concrete context van twee leermodules. Zo krijgt u als deelnemer inzicht in mogelijke conceptuele linken tussen de STEM-vakken en een manier om die expliciet te maken.

Module 1 van het derde jaar gaf de aftrap van STEM@school. De uitdaging die centraal staat is: ‘Laat een zelfgebouwd wagentje in één beweging een groene golf door rijden.’
De module bestaat uit vier grote experimenten die voortschrijdend inzicht en vaardigheden van leerlingen vereisen in analyse (eerstegraadsfuncties), kinematica 1D en programmeren.

Ook Module 1 voor het vierde jaar wordt voorgesteld. Leerlingen worden hier gevraagd een ballenwerper te ontwerpen en te programmeren zo dat die naar een willekeurig gekozen vakje in een rooster kan werpen. Ook hier wordt de opbouw van de module, met zijn linken naar en tussen de STEM-vakken en didactische wenken besproken. De module is opgebouwd rond leerinhouden analyse (tweedegraadsfuncties), kinematica 2D, programmeren en ontwerp.

STEM@School is een wetenschappelijk onderzoeksproject waarin de effectiviteit van deze aanpak wordt geëvalueerd. Het effect van de STEM@School-didactiek op de cognitieve prestaties en attitudes ten aanzien van STEM wordt onderzocht bij leerlingen in het derde jaar secundair.

In een eerste deel worden de resultaten van een quasi-experimentele studie waaraan 979 leerlingen uit 38 verschillende scholen meewerkten, voorgesteld. De leerlingen beantwoordden online toetsvragen die peilden naar onderzoeksvaardigheden, fysicakennis en – toepassingsvaardigheden, wiskundekennis en –toepassingsvaardigheden, het kunnen hanteren van technologische concepten en het kunnen oplossen van integratievragen. Daarnaast vulden leerlingen een vragenlijst in die peilde naar hun attitude tegenover STEM. De resultaten van deze toetsen en vragenlijsten worden in deze sessie gepresenteerd.

In een tweede deel presenteren we de indicatieve resultaten van drie testen die tijdens het eerste implementatiejaar gevalideerd werden. De eerste twee testen – één a.d.h.v. meerkeuzevragen en één a.d.h.v. open vragen – richten zich op het inzicht van leerlingen in lineaire functies in wiskunde en in de beweging met een constante snelheid (ERB) in fysica, welke de centrale concepten zijn in de eerste leermodule van STEM@school voor het 3e jaar secundair onderwijs. In de antwoordanalyse komen de invloed van de gebruikte representatie (grafieken, tabellen, formules) en de tekens van helling en intercept aan bod. De derde test legt de focus op conceptueel inzicht en misconcepties binnen 1D-kinematica. Centraal staat de vergelijking tussen de prestaties in wiskunde en fysica van de leerlingen in het geïntegreerde STEM-curriculum en de leerlingen in het reguliere onderwijs.

Tijdens deze sessie willen we onze ervaringen met het stem@school project delen.  Wat heeft de deelname aan het stem@school veranderd aan onze manier van lesgeven, evalueren en wellicht ook onze visie op onderwijs en stem? Concreet willen we uitleggen hoe we de projecten organiseren, wat de voor- en nadelen zijn van een deelname aan zo een onderzoeksproject en uiteraard welke mogelijkheden dit biedt. We eindigen met een blik op de toekomst, wat NA het onderzoeksproject?

Deze leermodule werd ontwikkeld voor leerlingen van het tweede leerjaar van de tweede graad en wordt bij voorkeur in het tweede semester geïmplementeerd. De centrale uitdaging van de module is het ontwerpen en bouwen van een passief huis. Daarnaast wordt een zonneboiler ontworpen. Het water dat opgewarmd wordt door de zonneboiler, dient als vloerverwarming voor het huis. Bijgevolg moet de temperatuur in het huis door de leerlingen gestuurd worden met een on/off- regeling.

In de sessie wordt het concept van deze leermodule doorlopen, en worden de expliciete linken met de leerplannen besproken. Daarnaast wordt er gewezen op de stukken waarin de visie en didactiek van STEM@school zeer prominent naar voor komen in het leermateriaal. Er zal verder ook ingegaan worden op de praktische kant van het verhaal, namelijk het bouwen en regelen van de opstelling, alsook op de verschillende mogelijke benaderingen in de klas.

Tijdens het doorlopen van deze module, wordt de nodige aandacht besteed aan evaluatie. Voor deze didactische aanpak wordt gepleit om gebruik te maken van permanente evaluatie. Er worden enkele mogelijke evaluatie-instrumenten voorgesteld en ook effectief gebruikt tijdens het doorlopen van de module.

In deze module maken we kennis met Mathijs, een jongen die door een auto-ongeluk gedeeltelijk verlamd geraakt is. De centrale uitdaging van de module bestaat erin om een revalidatietoestel te ontwerpen zodat Mathijs zijn armspieren kan versterken. Om de leerlingen hierbij te helpen, zijn er verschillende submodules uitgewerkt, o.a. ‘Zwaartekracht’, ‘Veerkracht’ en ‘Samenstellen van krachten’. Verder wordt er ook veel aandacht besteed aan het opstellen van mathematische modellen.

In de sessie zal vertrokken worden vanuit de overkoepelende uitdaging. Er wordt dieper ingegaan op hoe deze challenge aangepakt kan worden met de leerlingen. Hierbij ligt de focus op het opstellen van de verschillende modellen. Verder worden ook de verschillende submodules overlopen. Daarbij wordt telkens ingegaan op de leeractiviteiten en  leerplandoelstellingen die aan bod komen.