Techniek op school voor de 21
steeeuw
Een kader voor technische geletterdheid
Tussentijds rapport juli 2006
Inhoud
Inleiding 2
DEEL 1 3
1. Uitgangspunten TOS21 3
2. Een kader voor technische geletterdheid 5
3. Toelichting bij het kader 8
Luik 1: streefdoelen 8
Luik 2: kerncomponenten / dimensies 10
Luik 3: de wereld van techniek 13
DEEL 2 15
1. Niveaudescriptoren 15
2. Referentiepunten 17
Bibliografie 21
Bijlagen 22
Tussentijds rapport: basisdocument voor te leggen aan de intermediaire
actoren. Datum van goedkeuring door de stuurgroep op 06/07/2006.
Voorzitter: Gaston Moens Projectmedewerkers:
Leen De Bie – Pol Demeurisse Pierre Pansar – Eric Maertens Secretaris: Franz Pieters
Techniek op school voor de 21
steeeuw
Een kader voor technische geletterdheid
Tussentijds rapport juli 2006
Inleiding
Wetenschappelijke en technische vooruitgang is een bepalende factor in een steeds complexer wordende wereld.
Om op een volwaardige manier te kunnen deelnemen aan de kennismaatschappij, is een wetenschappelijke en technische geletterdheid noodzakelijk voor iedereen, zeker voor hen die geen wetenschappelijke of technische loopbaan kiezen. Verder heeft onze samenleving behoefte aan meer (hoger) wetenschappelijke en technische opgeleiden.
Om deze redenen heeft de Vlaamse Regering er een beleidspunt van gemaakt (actieplan Wetenschapsinformatie en Innovatie, zijnde het actieplan voor de popularisering van Wetenschappen, Techniek en Technologische Innovatie en diverse onderwijsprojecten) om onder andere de belangstelling voor wetenschap en techniek bij alle jongeren te bevorderen door middel van een sterkere technische en wetenschappelijke vorming. Bij de uitwerking en de invoering hiervan worden actoren uit het onderwijs en socio-economische veld betrokken die actief zijn op het terrein van de relatie tussen wetenschap, techniek, onderwijs en
vorming. Acties uit de beleidsdomeinen Onderwijs en Vorming en Wetenschapsinformatie en Innovatie vormen hierbij een ondersteuning.
In een gezamenlijk initiatief van de Vlaamse minister van Economie, Ondernemen, Wetenschap, Innovatie en Buitenlandse Handel en de Vlaamse minister van Werk, Onderwijs en Vorming werd het project TOS21 opgestart.
TOS21 staat voor “Techniek op School voor de eenentwintigste eeuw”. Het project TOS21 loopt van september 2004 tot augustus 2008. Onder leiding van een externe voorzitter en begeleid door een stuurgroep waarin afgevaardigden van de onderwijskoepels en van beide betrokken beleidsdomeinen zetelen, zijn vier projectmedewerkers werkzaam. Zij doen een beroep op intermediaire actoren en experts uit onderwijs en industrie om de
projectdoelstellingen uit te voeren. Van elke actor wordt verwacht dat hij zijn verantwoordelijkheid opneemt in zijn werkdomein:
• de overheid bouwt een basisconcept op voor techniek op school; • de inrichtende machten ontwikkelen leerplannen;
• de pedagogische begeleiding ondersteunt nascholing en implementatie van het in de leerplannen uitgewerkt basisconcept;
• de onderwijsinspectie stimuleert en controleert initiatieven in verband met techniek en wetenschap;
• de leraren en hun scholen zetten lesactiviteiten en projecten op, die de doelstellingen voor techniek helpen realiseren;
• de lerarenopleiders integreren techniek in het leerpakket en bieden nascholing aan; • andere actoren ontwikkelen leermiddelen en leren hoe deze in het onderwijsveld te
gebruiken.
Het project TOS21 bouwt verder op de voorbije inspanningen van de departementen
Onderwijs, Vorming en Werk en van Economie, Wetenschappen en Innovatie en stuurt bij op basis van een evaluatie ervan. Voortaan wordt op conceptontwikkeling gewerkt. TOS21 richt
zich hoofdzakelijk tot het intermediaire niveau en beoogt het ontwikkelen van structurele partnerschappen met relevante actoren.
Concrete initiatieven worden genomen en activiteiten opgezet met het oog op het realiseren van volgende doelstellingen:
• een degelijke inhoudelijke basis voorzien in onderwijs voor wetenschappen en techniek;
• de onderwijspartners de mogelijkheid bieden techniek op school pedagogisch-didactisch en wetenschappelijk verantwoord aan te pakken;
• een visie voor techniek (en wetenschap) op school ontwikkelen;
• de essentiële bouwstenen voor een degelijke curriculumontwikkeling aanleveren. In eerste instantie wordt nadrukkelijk gewerkt aan techniek op school.
Om deze doelen te bereiken wordt een analyse gemaakt van techniek en op basis hiervan wordt een kader ontwikkeld dat kan worden gehanteerd om:
• curricula te ontwikkelen voor techniek van 2,5 tot 18 jaar;
• projecten die betrekking hebben op de popularisering van wetenschappen, techniek en technologische innovatie te valideren, te screenen en te ontwikkelen;
• bakens uit te zetten voor een sterker profiel voor wetenschappen en techniek op school;
• in een later stadium een koppeling te maken met wetenschappen op school.
DEEL 1
1. Uitgangspunten TOS21
Een gezamenlijk gedragen visie op techniek, technische geletterdheid en techniek leren is erg belangrijk. De (internationale) literatuur toont een grote verscheidenheid in opvatting van deze begrippen. Om efficiënt en gelijkgericht te kunnen werken zijn – in overleg met de dienst Curriculum (voorheen “DVO”), departement Economie, Wetenschap en Innovatie (waar het vroegere “AWI” deel van uitmaakte), onderwijsinspectie en de pedagogische begeleiding – keuzes gemaakt die richtinggevend zijn voor TOS21.
1. De terminologie
Er wordt bewust gekozen voor de terminologie “techniek”, “technisch”, “technische geletterdheid”, “techniek leren” en “techniekonderwijs”, dit om spraakverwarring tussen techniek / technisch en technologie / technologisch te voorkomen.
2. Het begrip “techniek” in een brede betekenis
Techniek is het geheel van ingrepen waarmee de mens zijn omgeving probeert te beheersen en te veranderen. Techniek komt daardoor tegemoet aan menselijke materiële noden en behoeften maar moet gezien worden in een bredere betekenis, namelijk als maatschappelijk verschijnsel en als deel van de cultuur. Techniek houdt niet enkel het bewerken van materie of het omgaan met gereedschap in. Techniek mag niet begrepen worden in de enge zin van gestructureerd handelen alleen.
Technisch omgaan met de wereld veronderstelt een wijze van denken die gericht is op competent handelen (makend of uitvoerend handelen): denken en doen sturen elkaar wederzijds. Technisch competent handelen is enerzijds het uitvoeren van instructies (reproductief aspect) en anderzijds het handelend ontwerpen (creatief aspect) van oplossingen door doelmatig gebruik en keuze van middelen. Het gebruik en keuze van
deze middelen gebeurt op basis van technisch-rationele en technisch-culturele criteria (functionaliteit, veiligheid, kwaliteit, ergonomie, ethische, esthetische aspecten, enz.).
3. Technische geletterdheid voor iedereen
Technische geletterdheid moet worden begrepen als de mate waarin elk individu op de hoogte is van en kan omgaan met techniek om optimaal te kunnen functioneren en te participeren aan de samenleving. Technisch geletterd zijn betekent een verantwoordelijke en competente gebruiker van techniek zijn. Daarom is het nodig dat iedereen:
• de evolutie ziet van techniek in relatie met de ontwikkeling van de wetenschap; • kennis en inzicht heeft van technische (kern)componenten (zie hoofdstuk 2); • de eigenheid en kenmerken van de techniek begrijpt;
• vaardigheden verwerft die bij technisch handelen belangrijk zijn;
• de waarde en betekenis van techniek ziet voor mens en maatschappij, in haar historische ontwikkeling en haar culturele relativiteit;
• de limieten, risico’s en beperkingen van techniek begrijpt en inziet.
Ongeacht schoolloopbaan of beroep en ongeacht sociale en culturele achtergrond, moet ieder individu een verantwoordelijk en competent techniekgebruiker kunnen worden. Techniekgebruiker zijn betekent dus het beschikken van kennis, inzichten, vaardigheden en attitudes op het domein van techniek in zijn brede betekenis. Deze verschillende elementen moeten niet geïsoleerd van elkaar, maar in hun samenhang worden bekeken. We spreken dan van de competenties van een techniekgebruiker.
Een competentie is een samenspel van kennis, inzichten, vaardigheden en attitudes nodig om technisch geletterd te zijn. Ze is multidimensioneel en kan in allerlei contexten en zowel formeel als informeel, bewust en onbewust verworven worden. Competentie is vereist om adequaat te antwoorden op de vereisten van een bepaalde technische situatie of taak.
4. Het technische proces
Een technische realisatie (zie hoofdstuk 4) ontstaat meestal door het vaststellen van een behoefte (probleem) waarvoor een oplossing wordt gezocht. Dit resulteert in het realiseren van een prototype, dat eventueel later als massaproduct op de markt komt. Een technische realisatie kan worden beschouwd als een technisch systeem of product dat tot stand komt en in stand wordt gehouden door een proces van ontwerpen, realiseren, in gebruik nemen en evalueren. Hierbij worden diverse
hulpmiddelen gebruikt zoals werktuigen,
machines, menskracht of energie. Het technische systeem is onderworpen aan normen en criteria en is het resultaat van optimalisatie en gemaakte keuzes.
Systemen, processen, hulpmiddelen, normen & criteria en optimalisatie & keuzes worden kerncomponenten van techniek genoemd. (zie hoofdstuk 4)
5. ‘Techniek leren’ is ervaringsgericht en ontwerpend-onderzoekend leren behoefte
Techniek op school omvat naast het leren van techniek ook het leren door techniek.
Daarom moet het leren van techniek niet enkel door de kenmerken van techniek zelf, maar ook door de eigenheid en de ontwikkeling van de techniekgebruiker worden gestuurd. Techniek leren is een middel om de ontwikkeling van de totale persoonlijkheid te stimuleren. Hiervoor worden volgende funderende doelstellingen nagestreefd:
• het belang inzien van techniek voor onze en voor andere samenlevingen en voor de evolutie ervan;
• inzicht verwerven in werkingsprincipes en processen; • technische vaardigheden ontwikkelen;
• een positief-kritische houding ontwikkelen ten overstaan van techniek;
• eigen mogelijkheden en interesses herkennen en ontwikkelen en aan eigen waarden gestalte geven;
• veiligheidsattitudes ontwikkelen.
Techniek leren vormt iedereen tot competente en verantwoordelijke techniekgebruikers. Dat leren omvat drie dimensies (zie hoofdstuk 5): weten wat techniek is en waar het in techniek om gaat (techniek begrijpen), kunnen in praktische gebruikerssituaties omgaan met techniek (techniek hanteren), het belang van techniek in onze cultuur beoordelen (techniek duiden) vanuit een positief-kritische houding.
6. Techniek in de algemene vorming
Techniek is belangrijk in onze samenleving, daarom is het nodig dat techniek een plaats krijgt in de algemene vorming van iedereen, tot het einde van het leerplichtonderwijs. Het is de bedoeling om belangstelling voor techniek als cultuurverschijnsel op te wekken in relatie tot de andere leergebieden en leerlingen toe te laten eigen talenten te ontdekken en te ontwikkelen zodat een aantal onder hen bewust een positieve keuze kunnen maken voor techniek en wetenschappen. Techniek in de algemene vorming heeft niet tot doel professionele technici op te leiden. Het door TOS21 ontwikkelde kader heeft tot doel techniek voor de (toekomstige) gebruiker van techniek vorm en gestalte te geven.
2. Een kader voor technische geletterdheid
Drie belangrijke vragen moeten worden beantwoord om te bepalen wat nodig is om leerlingen te vormen tot competente en verantwoordelijke techniekgebruikers:
• over welke vaardigheden en houdingen beschikt een competent en verantwoordelijk techniekgebruiker ?
• welke zijn de gemeenschappelijke kenmerken van techniek en hoe kunnen deze naar onderwijs worden vertaald?
• hoe kan de concrete wereld van techniek in beeld worden gebracht, zodat de kenmerken ervan op verschillende wijzen geleidelijk en samenhangend worden uitgebouwd ?
Het antwoord op deze vragen leidt tot een kader voor technische geletterdheid. Dit kader bestaat uit drie luiken:
• het eerste luik beschrijft de streefdoelen voor technische geletterdheid;
• het tweede luik analyseert techniek in haar karakteristieke kerncomponenten vanuit drie dimensies van techniek leren: begrijpen, hanteren en duiden;
• het derde luik brengt de wereld van techniek op een schematische wijze in kaart. Elk van deze luiken wordt in volgende onderdelen beschreven.
Luik 1: Streefdoelen:
Een techniekgebruiker moet kennis, vaardigheden en houdingen leren en oefenen om competent te worden. Deze competenties zijn essentieel voor technische geletterdheid en leveren tezelfdertijd een bijdrage aan de harmonische ontwikkeling van de totale
persoonlijkheid. De competenties worden per persoonlijkheidsdomein als streefdoelen geformuleerd, waar alle leeftijdsgroepen moeten naar streven.
De streefdoelen zijn gerelateerd aan het dynamisch-affectieve, het cognitieve en het psychomotorische persoonlijkheidsdomein. Bij techniek leren zijn de sociale en
metacognitieve vaardigheden evenzeer belangrijk. Ze worden hier echter niet afzonderlijk vermeld.
Luik 2: Kerncomponenten van techniek
Om later een techniekgebruiker te kunnen zijn is het belangrijk dat leerlingen zich een beeld vormen van wat techniek is, welke de specifieke kenmerken ervan zijn en wat techniek onderscheidt van wetenschappen en andere vakgebieden.Daarom worden een aantal kerncomponenten opgesomd, die bij elke technische realisatie van cruciaal belang zijn. Elk voortgebracht gebruiksvoorwerp heeft een technisch proces ondergaan. Er is rekening gehouden met de beschikbare hulpmiddelen, met de opgelegde normen en criteria om iets te optimaliseren en om keuzes te maken. Die keuzes heeft men gemaakt bij het ontwerpen, het maken, het bijsturen of herstellen van de technische realisatie.
De kerncomponenten zijn de gemeenschappelijk voorkomende elementen die door ze samen te nemen het mogelijk maken om techniek te beschrijven en techniek te
onderscheiden van andere vakdomeinen. Voor om het even welke technische realisatie zijn dit: systemen, processen, hulpmiddelen, normen en criteria, optimalisatie en keuzes.
Dimensies om techniek te leren
‘Techniek leren’ is leren wat techniek is, is techniek leren hanteren en het in een breder kader plaatsen. Voor een toekomstige techniekgebruiker is het van belang de rol van de kerncomponenten te leren zien vanuit deze verschillende invalshoeken. Het verwerven van brede kennis, inzichten en vaardigheden, het frequent omgaan met materialen en
gereedschappen binnen een gegeven technisch-maatschappelijke context en het anticiperen op beslissingen met het oog op veiligheid, milieuzorg, ethiek en esthetiek brengt leerlingen tot een verantwoorde en inventieve techniekbeleving. ‘Techniek leren’ wordt dus benaderd vanuit drie dimensies, die apart worden toegelicht. Samen zorgen zij voor een kwalitatieve invulling van technische geletterdheid.
Deze drie dimensies zijn: • techniek begrijpen • techniek hanteren • techniek duiden
Luik 3: De wereld van techniek
Iedereen maakt gebruik van techniek. Techniek is altijd en overal aanwezig. Doorheen de geschiedenis heeft de mens techniek steeds verfijnd of nieuwe technieken aangewend om problemen op te lossen of om aan behoeften te voldoen. De wereld van techniek integraal in
kaart brengen en beschrijven is te complex en niet haalbaar. Daarom werden een aantal ervaringsdomeinen uitgekozen die – ondanks de beperking veroorzaakt door een keuze – een representatief en relevant beeld van techniek voor leerlingen in Vlaanderen kunnen geven (zie hoofdstuk 6).
De wereld van techniek wordt beschreven vanuit ervaringsvelden in de samenleving waarin techniek een belangrijke rol speelt.
Bovenstaande analyse van het verwerven van technische geletterdheid kan worden samengevat en gevisualiseerd in volgend schema.
Kader voor technische geletterdheid
STREEFDOELEN
DYNAMISCH-AFFECTIEVE COGNITIEVE PSYCHOMOTORISCHE Competenties voor technische geletterdheid
KERNCOMPONENTEN VAN TECHNIEK
SYSTEMEN – PROCESSEN – HULPMIDDELEN – NORMEN EN CRITERIA – OPTIMALISATIE EN KEUZES
LEREN VANUIT DE DIMENSIES VAN TECHNIEK BEGRIJPEN Reikwijdte kennis, kenmerken en samenhang van de kerncomponenten HANTEREN Mentale en praktische vaardigheden betreffende analyseren, ontwerpen, uitvoeren en evalueren DUIDEN
Impact op en relaties met maatschappij, milieu, geschiedenis en wetenschap
DE WERELD VAN TECHNIEK
Aan de hand van technische realisaties uit ervaringsnabije leef- en ervaringsvelden techniek begrijpen, hanteren en duiden op een gestructureerde wijze en aangepast aan het
ontwikkelingsniveau van de leerlingen.
Het kader voor technische geletterdheid is geen curriculum. Het is een hulpmiddel dat wegwijzers uitzet voor curriculumontwikkelaars. Het kader voor technische geletterdheid laat verschillende curricula toe. Het curriculum start waar het kader voor techniek eindigt.
Het bouwt zijn doelstellingen progressief op door het uitzetten van leerlijnen en/of leertrajecten.
Daarmee wordt uiteindelijk het algemene streefdoel, m.n. competente en verantwoordelijke techniekgebruiker, nagestreefd. In dat proces is de wereld van techniek het vertrekpunt. Dit zijn de ervaringsdomeinen (van de leerlingen) waarin de kerncomponenten van techniek op de verschillende dimensies en niveaus verkend, bestudeerd en verworven worden. Datzelfde kader kan worden aangewend als een toetsingskader door actoren
wetenschappen en techniek, die initiatieven nemen ten aanzien van het onderwijs.
Het functioneert verder als een hulpmiddel om gelijkgericht aan techniek te werken binnen onderwijs, om diverse curricula uit te schrijven en als een toetsingskader voor projecten van popularisering voor wetenschappen, techniek en technologische innovatie.
Bij de opbouw van het kader liet TOS21 zich vooral inspireren door een Amerikaans studiedocument, International Technology Education Association (2000), Standards for
Technological Literacy. Dit document beschrijft hoe techniek in de Verenigde Staten wordt
worden gespreid over verschillende leeftijdsgroepen van leerlingen. Zij worden met voorbeelden geïllustreerd.
3. Toelichting bij het kader
Luik 1
Streefdoelen voor technische geletterdheid
Jongeren moeten op achttienjarige leeftijd, ongeacht de doorlopen schoolloopbaan en het gekozen schoolniveau, technisch geletterd zijn.
Als algemeen streefdoel wordt gesteld dat leerlingen competente en verantwoordelijke techniekgebruikers worden.
Hiervoor wordt een progressief opgebouwde leerlijn gevolgd. Bij het doorlopen van deze leerlijn, rekening houdend met het ontwikkelingsniveau van de jongere, verwerft de leerling stelselmatig de competenties om een competent en verantwoorde techniekgebruiker te worden. Het technische denkproces is hierbij een krachtig hulpmiddel.
Om dat algemene streefdoel te bereiken is het nodig alle aspecten van de totale
persoonlijkheid te ontwikkelen, meer bepaald het dynamisch-affectieve, het cognitieve en het psychomotorische domein.
Streefdoelen voor het dynamisch-affectieve domein
Een aantal dynamisch-affectieve vaardigheden en houdingen worden aangeleerd, geoefend en verinnerlijkt in functie van de dynamisch-affectieve ontwikkeling van de leerlingen.
Een competent en verantwoordelijke techniekgebruiker:
• wil en durft uit eigen beweging een technisch probleem aanpakken in zijn zoektocht naar een adequate oplossing;
• informeert zich om meer en dieper inzicht te verkrijgen in de wereld van techniek; • ontwikkelt en verantwoordt zijn mening over techniek en de gemaakte keuzes, die het
tot stand komen van een technisch proces en/of een wetenschappelijk onderzoek sturen;
• is gevoelig voor de ontwikkeling van nieuwe technische realisaties, brengt deze in verband met verschillende culturen, historische periodes en bestudeert de effecten ervan;
• ontwikkelt zelfvertrouwen in het omgaan met techniek. Streefdoelen voor het cognitieve domein
Cognitieve vaardigheden zijn bekwaamheden, die zich afspelen op mentaal niveau en die toelaten om te ageren in functie van het technisch te bereiken doel, resultaat of prestatie. Het begrijpen van, het omgaan (hanteren) met en het inschatten van de gevolgen (duiden) van een technisch proces staan centraal.
Streefdoelen voor het psychomotorische domein
Tijdens het verwerven van technische geletterdheid worden psychomotorische handelingen ontwikkeld. Door de fysische, de sensorische en de stuurvaardigheden – afzonderlijk en ook in relatie met elkaar – vergroot de slaagkans bij het oplossen van het probleem en het uitvoeren van het technisch proces.
Een competent en verantwoordelijk techniekgebruiker:
• maakt gebruik van grove en fijne motoriek om binnen een technische context kracht, soepelheid en snelheid aan te wenden;
• gebruikt alle zintuigen om technische informatie over kenmerken en eigenschappen van technische realisaties te vergaren;
• kan zijn lichaamsbewegingen aanpassen, gebruiken en sturen in een technische omgeving;
• kan technische hulpmiddelen gepast, correct en ergonomisch gebruiken.
Bij het leren en toepassen van techniek zijn sociale en metacognitieve vaardigheden heel belangrijk. Ze worden niet apart geformuleerd, maar moeten samengaan met bovenstaande streefdoelen en worden via de vakoverschrijdende eindtermen bereikt.
Op het sociale domein zijn samen denken, zoeken en werken essentieel bij het doorlopen van de leerlijn naar technische geletterdheid. Leerlingen leren van en aan elkaar.
Ook in een toekomstige werksfeer zijn sociale vaardigheden belangrijk om tot samenwerking en kwaliteitsverbetering te komen.
Een competent en verantwoordelijke techniekgebruiker is in staat om • een technisch proces toe te passen:
o stap 1: een technisch probleem te analyseren en er een creatieve, haalbare en efficiënte oplossing aan te geven;
o stap 2: op creatieve wijze een technische realisatie te ontwerpen rekening houdend met vooraf gestelde wensen en eisen;
o stap 3: een eigen werkmethode te gebruiken bij de realisatie van het technische proces. Hierbij zijn onder andere efficiënt materiaal en gereedschapskeuze belangrijk. Er wordt ook rekening gehouden met kwaliteits-, veiligheids-, milieu- en maatschappelijke… normen; o stap 4: te controleren of een technische realisatie oordeelkundig kan
worden gebruikt;
o stap 5: met kennis en inzicht de technische realisatie te evalueren op kwaliteit, functionaliteit, ethische en esthetische verantwoording. Daarbij wordt nagegaan in welke mate de gevolgde weg tot het oplossen van een technisch probleem adequaat, voor herhaling vatbaar of bij te sturen is. • te begrijpen wat techniek is, op welke domeinen techniek aanwezig is en hoe de
techniek evolueert;
• begrippen te leren, die een centrale rol spelen in techniek en deze toepassen op concrete technische realisaties;
• de kenmerken van probleemoplossende processen in techniek te herkennen en toepassen op concrete technische realisaties;
• een verklaring te ontdekken over de invloed van techniek op de maatschappij, het milieu en omgekeerd;
• te ontdekken welke de invloed was van de techniek op de maatschappij doorheen de geschiedenis;
Techniek streeft naar voortdurende kwaliteitsverbetering. Daarom is het nodig om metacognitieve vaardigheden te ontwikkelen. Zij laten toe te reflecteren op techniek begrijpen, techniek hanteren en techniek duiden. Deze reflecties zijn de drijfveer om het toekomstig handelen op een meer optimale manier te laten verlopen.
Luik 2
Kerncomponenten van techniek
Techniek is op alle ervaringsdomeinen en onder ontzaglijk veel vormen aanwezig. Al deze vormen en domeinen beschrijven, is een onmogelijke opgave. Wel kan men op zoek gaan naar kenmerken of eigenschappen, die in één of andere vorm in alle technische realisaties terug te vinden zijn of kunnen worden herkend. Inzicht in deze gemeenschappelijke
kenmerken van techniek is een belangrijk hulpmiddel om eenheid te vinden in de zeer verschillende verschijningsvormen van techniek. Dergelijk gemeenschappelijke kenmerken worden kerncomponenten genoemd.
Hoewel ze steeds in samenhang met elkaar moeten worden beschouwd, dringt een analyse zich op. Deze analyse benadert elke kerncomponent afzonderlijk en evenwaardig.
Systemen
Een systeem is een geheel van elkaar wederzijds beïnvloedende elementen en onderdelen die gericht zijn op het bereiken van (een) bepaald(e) doel(en) bij een technische realisatie. Systemen worden gekenmerkt door invoer, verwerking en uitvoer. Tijdens de verwerking doen zich natuurkundige, scheikundige of biologische fenomenen voor. Binnen elk systeem zijn de elementen en onderdelen op elkaar afgestemd. De onderdelen ervan kunnen op zichzelf ook een technische realisatie zijn.
Systeemdenken houdt het begrijpen in van de samenhang en de samenwerking van elementen en onderdelen in het geheel.Om een goed systeem te ontwerpen worden noodzakelijkerwijs alle elementen in hun samenhang op elkaar afgestemd. Een slecht functionerend systeem vraagt een kritisch onderzoek van elk onderdeel en van de samenhang ertussen.
Elke technische realisatie kan gezien worden als een systeem of product. Zo is bijvoorbeeld een fiets een technische realisatie. In zijn geheel beschouwd is de fiets een product. Als men dit product benadert vanuit de wijze waarop de verschillende onderdelen ervan functioneel met elkaar verbonden zijn, is het een systeem.
Processen
Onder processen worden hier handelingsprocessen bedoeld. Een proces kent een geleidelijk verloop, voortgang of ontwikkelingsgang van een reeks acties waarbij hulpmiddelen worden ingezet om een technische realisatie te ontwikkelen of te verbeteren.
Kerncomponenten zijn de gemeenschappelijk voorkomende elementen die door ze samen te nemen het mogelijk maken om techniek te beschrijven en techniek te onderscheiden van andere vakdomeinen. De kerncomponenten van techniek beschrijven in samenhang met elkaar technische realisaties onder hun verschillende aspecten.
De kerncomponenten van techniek zijn systemen, processen, hulpmiddelen, normen en criteria, optimalisatie en keuzes.
Bij het doorlopen van een technisch proces maakt men achtereenvolgens gebruik van analyseprocessen, ontwerpprocessen, realisatieprocessen, gebruiksprocessen en
evaluatieprocessen. Ze werken voortdurend op elkaar in en sturen elkaar tot een adequate technische oplossing.
Andere processen zijn gericht op duurzaamheid, optimalisatie en bedrijfsorganisatie. Onderhoudsprocessen gaan na in welke mate een technische realisatie als geheel goed functioneert. Ze worden ingezet om in de tijd geregeld de werking van de onderdelen van een technische realisatie te controleren.
Controleprocessen bestaan uit een opeenvolging van activiteitenin functie vanhet
verzamelen van informatie of data, die nodig zijn om een technische realisatie te veranderen of te verbeteren.
In het procesmanagement zitten opeenvolgende elementen van planning, organisatie, en controle om het bedrijfsproces te optimaliseren.
Hierbij denkt men aan mensen met hun specifieke capaciteiten, economische middelen, materialen en werktuigen.
Onder norm wordt verstaan een extern opgelegde maatstaf in functie van (wettelijke) normalisatieregels.
Criteria zijn vaak bedrijfsgebonden voorwaarden die aan (de ontwikkeling van) een technische realisatie worden gesteld.
Elke technische realisatie moet beantwoorden aan normen en criteria. Ongeacht de aard moet elk technische realisatie voldoen aan een aantal normen betreffende kwaliteit, veiligheid, milieu, ... Deze zijn wettelijk bepaald.
Ook het bedrijf legt normen op inzake productiesnelheid, duurzaamheid, gebruiksgemak, kostprijs en de kwaliteit van het product. Deze criteria bepalen in welke mate het product wordt verkocht.
Optimalisatie en keuzes
Optimalisatie beoogt een verbetering van de functionaliteit van een technische realisatie. Keuzes zijn nodig om een optimale kwaliteit te bekomen rekening houdende met de
beschikbare hulpmiddelen en doelstellingen en met normen en criteria. Dimensies van techniek leren
Techniek leren is alle kerncomponenten vanuit verschillende dimensies leren benaderen. De drie dimensies van techniek leren zijn:
techniek begrijpen, techniek hanteren en techniek duiden.
Techniek begrijpen
Techniek begrijpen is leren waar het in techniek om gaat, hoe techniek ‘werkt’, waar men in techniek rekening mee moet houden, welke de kenmerken van techniek zijn.
Hulpmiddelen zijn middelen om technische realisaties efficiënter te verwezenlijken, hun werking te doorgronden of ze te laten functioneren.
Normen en criteria: een intern of extern opgelegde maatstaf waaraan een technische realisatie moet voldoen.
Techniek begrijpen is kennis en inzicht verwerven in: • de kenmerken van systemen;
• de kenmerken van probleemoplossende processen in de techniek; • de rol en functie van hulpmiddelen;
• de aard van normen en criteria;
• de rol van optimalisatie en het maken van keuzes. Techniek hanteren
Techniek hanteren is de vaardigheden leren die nodig zijn om met techniek om te gaan en het technische proces in de praktijk toe te passen.
Techniek hanteren is ruimer dan louter manipuleren, monteren, construeren, … Het betreft evenzeer analyseren, het gebruik maken van audiovisuele media of van een checklist om de kwaliteit te meten.
Techniek hanteren is leren:
• omgaan met en hanteren van systemen; • toepassen van verschillende processen; • gebruiken van hulpmiddelen;
• toepassen van normen en criteria;
• gerichte keuzes maken met het oog op optimalisatie. Techniek duiden
Techniek duiden is techniek in een bredere maatschappelijke context leren plaatsen en de impact van techniek op maatschappij en wetenschap en omgekeerd leren beoordelen. Vanuit deze invalshoek worden de relaties met andere maatschappelijke fenomenen gelegd. Er is een belangrijke relatie met economie. Techniek beïnvloedt het milieu en kan een positieve rol spelen om het te beschermen. Techniek bepaalt mee de vrijetijdsbesteding van mensen. Techniek genereert ethische vraagstukken die politieke standpunten vereisen. Wetenschap en techniek zijn nauw met elkaar verweven in de zin dat wetenschappelijke ontdekkingen techniek aansturen en omgekeerd technische probleemstellingen vaak een impuls geven tot wetenschappelijke doorbraken.
Techniek maakt gebruik van wetenschappelijke inzichten om technische realisaties te verfijnen. Techniek zet ook aan tot nieuw wetenschappelijk onderzoek.
Systemen Processen Hulpmiddelen Normen en criteria Optimalisatie en keuzes Relaties - impact Wetenschap Maatschappij Milieu
In de dimensies van “techniek leren” gaat een bijzondere aandacht naar de relatie met de vakdomeinen wetenschappen en wiskunde. Deze zijn een niet uit te sluiten kenniselement waar techniek voortdurend gebruik van maakt.
Op de volgende pagina zijn twee voorbeelden opgenomen die de dimensies voor techniek illustreren. Twee technische realisaties worden vanuit de drie dimensies beschreven. In het eerste voorbeeld “tafel” is in de beschrijving eerder gekozen voor elementaire techniek.
In het tweede voorbeeld “fotocamera” gaat de aandacht naar hedendaagse meer complexe techniek, die aansluit bij de interessesfeer van leerlingen.
Beide voorbeelden kunnen voor alle leeftijden worden gebruikt. In het kader van het verhogen van de technische geletterdheid geeft TOS21 impulsen om hedendaagse technische realisaties in de klas bespreekbaar te maken.
Luik 3
Wereld van techniek
Zoals al eerder is aangegeven is de wereld waarin techniek een rol speelt zeer breed en complex. Om relevante vormingsinhouden voor een goed techniekonderwijs aan te reiken, dienen keuzes gemaakt. Deze moeten toelaten een voldoende verscheiden representatief en dekkend beeld van techniek te geven.
Bovendien moeten ze voorbereiden op het leven in een voortdurende veranderende technische wereld.
In navolging van de eerder geciteerde Amerikaanse studie werd in een eerste denkoefening voor volgende ervaringsdomeinen van techniek gekozen:
• Techniek en Gezondheid • Techniek en Voeding
• Techniek en Informatie en Communicatie • Techniek en Transport
• Techniek en Energie • Techniek en Constructies
Voorbeelden bij luik 2: Beschrijving van twee technische realisaties volgens de dimensies van techniek leren.
dimensies De technische realisatie “TAFEL” De technische realisatie “FOTOCAMERA”
TECHNI
EK
BEGRIJPE
N
o Weten wat een tafel is, de functionaliteit ervan uitleggen. o De onderdelen van een tafel los en in samenhang beschrijven. o De sterkte van het frame afleiden.
o De verbindingen en hechtingen herkennen, aanduiden. o Het belang van een vlak tafelblad erkennen.
o Weten hoe een tafel kan worden verstevigd.
o Een plan lezen over het samenstellen van een voorgefabriceerde tafel. o …
o De fysische (lichtleer, spiegels, lenzen, …), chemische en digitale begrippen die aan de basis liggen van de fotografie.
o Het tot stand komen van het beeld bij de verschillende camera’s.
o Principe van chemische fotografie tegenover digitale fotografie; beelden worden vastgelegd doordat de lichtstralen genoeg energie bevatten om de nodige fysische en chemische processen op gang te brengen.
o Fotografie is gebaseerd op het feit dat op alle voorwerpen waarop licht valt, licht weerkaatst op een manier die wordt bepaald door hun vorm en kleur.
o Het gereflecteerde licht (bij chemische fotografie) wordt met lenzen gebundeld en op een oppervlak geprojecteerd; het gereflecteerde licht (bij digitale fotografie) wordt met lenzen gebundeld, omgezet in een binaire code en opgeslagen op een
geheugenkaart.
o Chemische en digitale beeldverwerking, chemische en digitale beeldoverdracht op verschillende dragers o … TECHNI EK HANTE R EN
o De onderdelen van een tafel samenvoegen door gebruik te maken van hechtingsmiddelen.
o Een tafel ontwerpen met één poot.
o Een tafel bedenken die kan worden meegedragen met een bromfiets. o Via kwaliteitsnormen tafels maken die kunnen worden ingezet om te eten, om
iets tentoon te stellen, om iets warms op te plaatsen, om buiten te laten staan …. o Een tafel met meerdere hoogteniveaus ontwerpen.
o Een tafel onderwerpen aan een kosten-batenanalyse. o …
o Een zoeker hanteren om een samenstelling van de beeldcompositie te bepalen. o Verschillende camera’s instellen om foto’s te nemen (bv. scherpstellen, lichtsterkte,
sluitertijd, gebruik maken van een statief, …).
o Verschillende koppelsystemen van lenzen met elkaar vergelijken; o Een lens koppelen aan het fotohuis van de camera.
o De keuze van de soort lens bepalen in functie van de beeldvorming. o Beelden digitaal en analoog bewerken.
o …
TECHNI
EK
DUIDE
N
o Aanzitten aan een tafel was in een vroegere tijdsgeest niet gewenst. o Een tafel is op een andere manier noodzakelijk in andere culturen. o Een “tafel” is ook in de natuur terug te vinden.
o Er bestaan kunstvol in hout gesneden tafels.
o Designtafels zijn kunstzinnig wel mooi, niet altijd bruikbaar of ergonomisch. o …
o De invloeden op de maatschappij die de fotografie gehad heeft van bij zijn ontstaan tot nu.
o De invloeden van de fotografie op het milieu.
o Medische beeldvorming en de vooruitgang daardoor geboekt in de geneeskunde. o …
DEEL 2
In deel 1 werden de centrale elementen van het kader voor techniek op school beschreven. Uitgaande van de competenties voor technische geletterdheid is dit kader gesteund op een analyse van techniek als kennisdomein enerzijds en van het leren van techniek anderzijds. Dit resulteerde in kerncomponenten en dimensies van techniek leren.
In een volgende fase moeten beide analyses aan elkaar worden gekoppeld waardoor er per ontwikkelingsniveau van leerlingen referentiepunten of stapstenen voor het leren van techniek kunnen worden geformuleerd.
Tenslotte zal moeten worden nagegaan hoe een basis kan worden gelegd om de wereld van techniek in beeld te brengen. Dit gebeurt door het samenbrengen van kerncomponenten vanuit de dimensies voor de verschillende leeftijdsgroepen.
TOS21 heeft bij wijze van denkoefening in deel 2 een aanzet gegeven voor de discussie rond de beschrijving van de niveaus en van de referentiepunten voor de drie dimensies van techniek leren, toegepast op de kerncomponenten in het algemeen en op het
ervaringsdomein: techniek en energie (zie bijlagen).
Het is de bedoeling binnen het kader – in het bijzonder de in deel 2 vermelde aspecten ervan – verder op het spoor te komen en bij te stellen door toetsing met experts uit onderwijs, de wetenschappelijke en technische wereld.
In samenspraak met alle betrokken actoren wenst men te komen tot een verzameling van referentiepunten voor het leren van techniek van 2,5 tot 18 jaar waarover – over alle geledingen heen – grote consensus bestaat.
De uiteindelijke bedoeling is om een onderbouwende en tegelijk inhoudelijke basis te kunnen leggen voor de ontwikkeling van curricula. Deze basis is evenzeer noodzakelijk voor het stimuleren, screenen en valideren van projecten in het kader van het bevorderen van de belangstelling voor wetenschappen en techniek. Met dat doel zal TOS21 op ruime schaal actoren informeren en consulteren.
In een volgende fase zal TOS21 – in samenwerking met de dienst Curriculum, met EWI (Economie, Wetenschap en Innovatie), met de onderwijsinspectie, met de pedagogische begeleidingsdiensten van de verschillende onderwijsnetten en de andere intermediaire actoren – de implementatie van het kader bevorderen, opvolgen en op grond van ervaringen waar nodig bijstellen. Tegelijk zal het kader verder worden verbonden met een kader voor het onderwijs in de (natuur)wetenschappen vanaf 2,5 jaar.
1. Niveaudescriptoren
Techniek leren veronderstelt ook dat er rekening wordt gehouden met het
ontwikkelingsniveau en de persoonlijkheidkenmerken van de leerlingen. Om het leerproces progressief te kunnen beschrijven wordt het leren van techniek gekoppeld aan de leeftijd van leerlingen. Daarvoor zijn niveaudescriptoren nodig.
Niveaudescriptoren zijn beschrijvende kenmerken op basis van het mentale
ontwikkelingsniveau van leerlingen. Ze laten toe leeractiviteiten te kiezen of te beoordelen voor een bepaald niveau.
De niveaudescriptoren worden geplaatst in een kader voor technische geletterdheid. Ze geven aan hoe het leren van techniek (streefdoelen, kerncomponenten, dimensies) doorheen de schoolloopbaan kan worden uitgebouwd.
In de opbouw wordt rekening gehouden met de progressie. Er zijn twee progressielijnen die samen sporen:
a. Een technische progressielijn die de voortgang van kennis en vaardigheden betreffende techniek in hun verticale samenhang toont. In een aantal gevallen steunen nieuwe kennis en vaardigheden immers op eerder verworven technische kennis en vaardigheden. Deze progressielijn is in principe onafhankelijk van de leeftijd.
b. Een ontwikkelingsprogressielijn die gelijke tred houdt met de voortgang in de (algemene) ontwikkeling van de leergroep. Deze progressielijn is uiteraard wel afhankelijk van de leeftijd.
Niveaudescriptoren kunnen een hulpmiddel zijn om de ontwikkelingsprogressielijn voor een leerlijn techniek te bepalen.
Voor elk niveau staan die leerinhouden en leeractiviteiten in om talentontwikkeling,
technische en wetenschappelijke competenties optimaal te ontwikkelen. Er is gekozen voor onderstaande indeling.
onderwijsniveau niveau leeftijdsniveau ontwikkelingsniveau
kleuterschool niveau A 2,5 tot 6 jaar peuter
kleuter eerste & tweede
graad BaO
niveau B 6 tot 10 jaar jonge schoolkind derde graad BaO
eerste graad SO niveau C niveau C 10 tot 12 jaar 12 tot 14 jaar prepuberteit puberteit tweede & derde
graad SO
niveau D 14 tot 18 jaar adolescentie
De leeftijdsgroepen werden gekozen op basis van de algemene ontwikkeling van jongeren en sluiten individuele verschillen niet uit. Uit studies (Piaget en Lawson) is gebleken dat jongeren in ontwikkeling het best kunnen worden gegroepeerd in bovenstaande niveaus. Deze niveaus zijn gericht op de ontwikkeling van leerlingen en niet op de onderwijsstructuur. Het A en B niveau leggen de basis voor een sensibilisering voor techniek en voor een
optimale voorbereiding voor niveau C. Leerlingen van niveau C zijn erg ontvankelijk voor techniek en wetenschappen. Bij deze groep wordt de basis gelegd om voeling te hebben met wetenschappen en techniek van waaruit een persoonlijke, positief verantwoorde studiekeuze voor techniek en wetenschappen kan volgen.
Niveau D zal de specifieke talenten en ontwikkelingen bevestigen, uitbreiden en verdiepen. Niveaus en niveaudescriptoren worden best met de nodige omzichtigheid gehanteerd. Het praktische gebruik van dergelijke descriptoren stelt evenwel een aantal problemen. We noemen er hier enkele.
1. Hoe definieert men deze niveaus in termen van leeftijdsgroepen ? Bij onderzoekers is er immers geen eensgezindheid over het aantal niveaus dat kan worden onderscheiden, noch over de leeftijdsgroepen waarop deze niveaus betrekking hebben.
2. Meestal worden de niveaus beschreven in het kader van een specifieke
wetenschappelijke vraagstelling. Transpositie hiervan naar een concreet technisch vormingsdomein ligt niet voor de hand, ook voor specialisten is transfer niet
3. Uit onderzoek blijkt dat de verschillen tussen leerlingen uit dezelfde leeftijdsgroep soms zeer aanzienlijk zijn. Zo bevinden een groot aantal 16-jarigen zich nog op concreet operationeel niveau, waar anderen al op 14 jaar op het formeel operationele niveau kunnen functioneren.
Uit voorgaande bemerkingen en omdat er over de relatie tussen het leren van techniek en cognitieve ontwikkeling, voor zover ons bekend is, nog geen onderzoeksgegevens
beschikbaar zijn – die zijn er wel voor de natuurwetenschappen en voor wiskunde – trekken we een aantal conclusies.
Het werken met niveaus en niveaudescriptoren zal eerder richtinggevend dan bepalend zijn. Ze moeten eerder worden beschouwd als aanvullend ten opzichte van de inschatting van ervaren leerkrachten.
TOS21 zal in samenwerking met experts ter zake niveaudescriptoren voorleggen. Vermits niveaudescriptoren gemakkelijker kunnen worden toegepast naarmate de “mentale taak” concreter omschreven is, zijn dergelijke beschrijvingen vooral fundamenteel bij het kiezen en formuleren van concrete doelstellingen.
2. Referentiepunten
Kerncomponenten vanuit de drie dimensies
Tussen de verschillende domeinen van techniek bestaan tal van verbanden en relaties die in curricula kunnen worden gelegd. TOS21 werkt aan een beschrijving van domeinspecifieke referentiepunten (zie deel 2 hoofdstuk 2). Een referentiepunt voor een domein van techniek ontstaat door de verschillende kerncomponenten naar dit domein toe te specificeren voor de verschillende leeftijdsniveaus vanuit de dimensies begrijpen, hanteren en duiden.
TOS21 zal een beroep doen op diverse experts die actief zijn in het wetenschappelijke, het technische en het onderwijskundige veld om het kader op haar waarde af te toetsen.
Kerncomponent: Systeem
Is een geheel van elkaar wederzijds beïnvloedende elementen en onderdelen die gericht zijn op het bereiken van (een) bepaald(e) en doel(en) bij een technische realisatie.
DIMENSIES VAN TECHNIEK LEREN Ervaringsdomein
ENERGIE BEGRIJPEN HANTEREN DUIDEN
Niveau A Referentiepunt Z Niveau B Referentiepunt Y C1: 3de gr. BaO Referentiepunt X 1 Niveau C C2: 1ste gr. SO Referentiepunt X2 Niveau D Referentiepunt W
De referentiepunten W, Xn, Y, Z geven aan binnen welk leeftijdsniveau er het beste kan aan worden gewerkt.
Niettemin is het van belang de nodige aanloop voor en bestendiging van het geleerde te verzekeren in andere aansluitende leeftijdsniveaus.
Dit theoretische model wordt in onderstaande bijlage geïllustreerd en verder uitgewerkt voor systemen.
Kerncomponent : Systeem
Is een geheel van elkaar wederzijds beïnvloedende elementen en onderdelen die gericht zijn op het bereiken van (een) bepaald(e) en doel(en) bij een technische realisatie.
DIMENSIES VAN TECHNIEK LEREN ervaringsdomein
ENERGIE BEGRIJPEN HANTEREN DUIDEN
Niveau A Als een onderdeel van een energiesysteem ontbreekt, zal het niet werken.
Een apparaat doen werken door het te voorzien van een energiebron.
Mensen gebruiken energiebronnen voor verschillende doeleinden. Niveau B In ieder energiesysteem heeft ieder onderdeel zijn
functionaliteit.
Energiesystemen
uitschakelen om het verbruik te beperken.
Mensen besparen energie door er gericht mee om te gaan.
3de graad
BaO In een energiesysteem zijn de onderdelen goed op elkaar afgesteld om maximaal te kunnen renderen. Energiesystemen inzetten om iets te verlichten, te verwarmen of te doen bewegen.
Verhoging van comfort impliceert een groter energieverbruik. Niveau C
1ste graad
SO Referentiepunt X
Een energiesysteem is gekenmerkt door invoer, verwerking, uitvoer. In een energiesysteem de parameters instellen om de gevraagde energie te leveren. In energiesystemen bepalen regelingen het energieverbruik, de kostprijs, …
Niveau D In een energiesysteem zijn er materiaal-, energie- en informatiestromen. Energiesystemen zijn inzetbaar voor de aandrijving en / of energievoorzieningen van andere systemen. Energiesystemen werken met een rendement dat invloed heeft op
energieverbruik en milieu.
Referentiepunt X:
Een energiesysteem is gekenmerkt door invoer, verwerking, uitvoer .
A B C D
Referentiepunt X2 Voor niveau C (1ste graad SO)
Bv.: de automatische temperatuurregeling van een ruimte
A: leerlingen ontdekken verschillende systemen om de temperatuur te regelen in de klas. B: leerlingen ontdekken dat warmtesensoren de temperatuur kunnen meten.
C: - X1 leerlingen stellen vast dat warmtesensoren een technische realisatie kunnen sturen. - X2 leerlingen maken een technische realisatie waarbij een automatische
temperatuurregeling wordt uitgevoerd.
D: de automatische temperatuurregeling in combinatie met buitentemperatuur helpt om minder energie te verbruiken.
Het bepalen van leeftijdniveaus en de beschrijving ervan met descriptoren is onvoldoende om een progressielijn uit te schrijven.
Binnen de ervaringsdomeinen (techniek en energie, techniek en transport, …) waarin mensen techniek gebruiken, wordt gezocht naar elementen die vereist zijn om in dit ervaringsdomein een verantwoorde techniekgebruiker te worden. Deze elementen worden gedetecteerd, geselecteerd en gespreid over de leeftijdniveaus en aan het
ontwikkelingsniveau van leerlingen aangepast. De op deze wijze, “vertaalde” elementen van de progressielijn worden referentiepunten (stapstenen) genoemd.
Referentiepunten geven aan hoe begrijpen, hanteren en duiden van de kerncomponenten gelijksporend met de ontwikkeling van de leerlingen kunnen worden uitgebouwd.
Referentiepunten zijn karakteristiek maar NIET exclusief voor een bepaald niveau. Voor elk referentiepunt geldt dat er aanloop mogelijk is op een vroeger leeftijdsniveau en nawerking op volgende leeftijdsniveaus.
Door TOS21 werden voorstellen van referentiepunten gedaan die ter bespreking zullen worden voorgelegd aan expertgroepen. De referentiepunten worden voor elk van de drie dimensies (begrijpen, hanteren en duiden) afzonderlijk opgenomen in een matrix waarin elk van de kerncomponenten met verschillende leeftijdsniveaus wordt verbonden.
Verticaal geeft deze matrix een beeld van de progressieve opbouw van een kerncomponent; horizontaal hoe de kerncomponenten voor een bepaald leeftijdsniveau kunnen worden uitgebouwd.
De referentiepunten zijn illustratief en nooit volledig voor een bepaald leeftijdsniveau. Ze kunnen worden uitgebreid of door andere, gelijkaardige, worden vervangen. Belangrijk is evenwel dat over de referentiepunten via overleg een consensus wordt bereikt.
De referentiepunten zijn, omwille van het analytische karakter van het kader, elk voor één enkele dimensie geformuleerd. Op deze wijze ontstaan drie onderscheiden matrices die evenwel in hun onderlinge samenhang moeten worden bekeken (zie bijlage 1 en 2).
Niveaus Systemen Processen Hulpmiddelen Normen en criteria Optimalisatie en keuzes
A referentiepunt referentiepunt B referentiepunt referentiepunt C referentiepunt D referentiepunt
De wereld van techniek
De vertaling van een ervaringsdomein van techniek naar de referentiepunten voor dit domein kan worden vergemakkelijkt door een analyse van het betreffende domein in kenmerkende componenten, die van wezenlijk belang zijn om dit domein technisch in kaart te brengen. Deze kenmerkende componenten van een domein techniek worden ankerpunten genoemd. De ankerpunten laten toe het domein in zijn technische aspecten te beschrijven.
Voorbeeld: techniek en energie.
Bovenstaande mindmap laat zien hoe energie vanuit de ankerpunten (bronnen, omvorming, opslaan & verdelen, gebruiken en impact) kan worden geanalyseerd.
____________________________________ ENERGIE Bronnen Omvorming Impact Opslaan / verdelen Gebruiken • Milieu – reglementering • Maatschappelijk:: o Motoclubs o lichtreclame • Economie
• Vormen: wind, zon, elektriciteit, • Indeling: potentiële, kinetisch
• Chemische in thermische energie • Zonne- in elektrische energie • Elektrische in geluidsenergie
• Soorten :
o Elektrische energie: Accu – batterij – condensator o Gas
o Benzine • Warmteabsorptie • Verdeling van energie • Om te bewegen
• Krachten over te brengen • Om te verlichten, warmte te
Bibliografie
Achterhuis, H. , De maat van de techniek, Baarn, Ambo, 1992.
Boekaerts, M. & Simons, R., Leren en instructie, psychologie van de leerling en het leerproces. Assen, Van Gorcum , 1995. Damon, W. , Handbook of Child Psychology .Vol 2: Cognition, Perception, and Language Child psychology part three cognition, perception and language (fifth edition). New-York, John Wiley & Sons, 2006.
De Block, A. , Inleiding tot de algemene didactiek. Antwerpen, Standaard Uitgeverij, 1997. De Corte, E. et al. , Groeien in onderwijzen 2. Leuven,Wolters,1990.
De Corte, E. et al. , Groeien in onderwijzen 1. Leuven,Wolters,1988.
Delfoss, Martine, Ontwikkeling in vogelvlucht . Lisse, Swets & Zeitlinger, 2004.
Dochy, F. & Nickmans Goele, Competentiegericht opleiden en toetsen. Utrecht, LEMMA, 2005.
Eysinck, M.W. & Keane, M.T. , Cognitive psychology, a student ’s handbook. New-York,, Psychology press, 2000. Florquin, Veerle. & Bertrands, Els. Speelkriebels voor kleuters. Leuven/ Leusden, Acco, 200320.
Greven, J. & Letschert, J. , Kerndoelen primair onderwijs. Den Haag, publicatie van het ministerie van onderwijs, cultuur en Wetenschap, 2006.
Hohmann, M. et al. , Kleuters in actie, Een bewerking van Luc Depondt en Roland Vandenberghe. Antwerpen, Standaard uitgeverij, 1988.
Kohnstamm R. , Kleine psychologie 1, het jonge kind, Houten Bohn Stafleu Van Loghum, 19934.
Laevers, F. , Proces gericht kindvolgsysteem, achtergrond en praktijksuggesties. Leuven, CEGO Publishers, 2001. Lawson, A.E. , The Neurological Basis of Learning, Development and Discovery, Implications for Teaching Science and Mathematics. Dordrecht, Kluwer Academic Publishers, 2003.
Ministry of education, Curriculum technology in the New Zealand http://www.minedu.govt.nz/index.
Moens, G. , Techniek voor iedereen, grondslagen voor een transparant vak technologische opvoeding. Brussel, departement onderwijs, 2000.
O.V.S.G.,Leerplan van steden en gemeenten, basisonderwijs, wereldoriëntatie. Brussel, O.V.S.G. 1998.
O.V.S.G. , Leerplan van steden en gemeenten, secundair onderwijs eerste graad technologische opvoeding. Brussel,O.V.S.G. 1998. Piaget, J. The child's conception of the world. New York, Littlefield Adams, 1990.
Standaert R & Troch F. , Leren en onderwijzen, inleiding tot de algemene didactiek. Acco Leuven 20065
Van den Berghe, Wouter, Accent op talent, rapport meer techniek in de algemene vorming. Brussel, Koning Boudewijnstichting, 2006. http:// www.kbs-frb.be.
Van Looy, Linda. et al. , Zelfstandig en coöperatief leren, onderwijs en samenleving. Brussel, VUBPRESS, 2002. Verloop, N. & Louwyck J. , Onderwijskunde. Groningen/Houten, Wolters-Noordhoff, 2003.
Vermaas, Juliette et al. , Techniek op de pabo, de kracht van de verbeelding. Den Haag, Verbreding Techniek Basisonderwijs, 2006. Vlaams Verbond van het Katholiek Basisonderwijs. Ontwikkelingsplan . Brussel, VVKBAO, 2002.
Vlaams Verbond van het Katholiek Basisonderwijs. Wereldoriëntatie. Brussel, VVKBAO, 2002. Websites:
EWI, actieplan Wetenschapsinformatie en Innovatie. (http://awi.vlaanderen.be) http:// www.wetenschapmaaktknap.be Curriculum (Voorheen: Dienst voor onderwijsontwikkeling), http://www.ond.vlaanderen.be/dvo/.
Government of South Australia, Departement of education and childeren’s Services, South Australian Curriculum Standards and Accountability. htpp:// www.sacsa.sa.edu.au/splash.asp.
INTERNATIONAL TECHNOLOGY EDUCATION ASSOCIATION, Standards for technological literacy. Virginia, ITEA, 2000. http:// www.itea.org.
Ministry of education South Africa, National curriculum statement grades R9(schools) policy. Tirasano 2002. Provinciaal Onderwijs, Leerplannen. http:// www.pov.be.
RAGO, Leerplan basisonderwijs wereldoriëntatie. http://pbd.gemeenschapsonderwijs.net/leerplannenbao/leerplannenbao/kleuter/wo. RAGO ,leerplan basisonderwijs wereldoriëntatie. http://pbd.gemeenschapsonderwijs.net/leerplannenbao/leerplannenbao/lager/wo RAGO, Leerplan secundair onderwijs eerste graad technologische opvoeding. http://pbd.gemeenschapsonderwijs.net/ict/ictinso. Scottish Executive Education Department, Scotland curriculum. htpp// www.scotland.org.uk.
Vlaams Verbond van het Katholiek secundair onderwijs. Leerplan technologische opvoeding. http://www.ond.vvkso-ict.com/leerplannen/doc/t.o.
Bijlage 1
Techniek BEGRIJPEN: referentiepunten
Systemen Processen Hulpmiddelen Normen en criteria Optimalisatie en keuzes
A De verschillen tussen natuurlijke
en menselijke systemen. Het ontwerp om problemen op te lossen. Gereedschappen, als eenvoudige objecten die helpen een menselijke taak te
volbrengen.
Gebruiksvriendelijke ordening
van gereedschappen. Keuze in functie van het rendement. B De onderdelen van een systeem
in relatie tot elkaar. Het ontwerpproces als een doelgerichte methode om praktische problemen op te lossen.
Werktuigen om te ontwerpen, te maken, te gebruiken, en techniek te evalueren.
De bepaling van de eisen om een technische realisatie te ontwerpen.
Keuze in functie van efficiëntie .
Disfuncties in een systeem. Onderhoudsprocessen bij
technische realisaties. Eenvoudige werktuigen en de achterliggende wetenschappelijke kennis.
De kwaliteitseisen waaraan een technische realisatie moet voldoen.
Tussentijdse controles bepalen de kwaliteit van een technische realisatie.
C
Invoer, verwerking en uitvoer zijn kenmerken van een systeem.
Het ontwerpproces dat bestaat in het uitvoeren en herhalen van verschillende stappen in verschillende volgorde.
Gereedschappen en werktuigen om halffabrikaten in de juiste vorm te brengen.
De bepaling van de ontwikkeling van een technische realisatie door normen.
Keuzes na zorgvuldig overleg ondersteund door
kostprijsberekening.
D De stabiliteit van een systeem. Persoonlijke eigenschappen
zoals creativiteit, vindingrijkheid, beïnvloeden het technische proces.
Hulpmiddelen volgens de
beschikbaarheid en kostprijs. Proces van kwaliteitscontrole om normen en criteria te behalen.
Het geven van feedback in elke fase van het technische proces.
Bijlage 1
Techniek HANTEREN:
referentiepunten
Systemen Processen Hulpmiddelen Normen en criteria Optimalisatie – keuzes
A Constructie van technische systemen zoals
bouwwerken.
Technische processen die helpen problemen op te lossen.
Gebruik van technisch
handgereedschap. Eigen criteria vinden vanuit zelfontdekking. Eigenschappen van materialen en gereedschappen. B Werking en constructie van
technische systemen. Vergelijking en keuze van de beste probleemoplossing. Schema’s en voorstellingen die technisch handelen sturen. Nood aan normen en criteria. Eigenschappen van materialen in functie van kosten/baten ... Werking, constructie en
aanpassing van een systeem
Technische controles op
kwaliteitseisen. Handgereedschap en instrumenten die het handelen verfijnen.
Normen en criteria die het ontwerp van een technische realisatie bepalen.
Organisatie op de werkvloer bepaalt de productiesnelheid. C
Werking, sturing en / of keuze van voorwerpen of systemen.
Representaties van
probleemoplossingen. Informatie over opbouw van technische voorwerpen. Normen en criteria in technische contexten. Materialen met nieuwe eigenschappen om te optimaliseren.
D Herstel van voorwerpen en
systemen. Herstelproces op een slecht werkend systeem. Hulpmiddelen om een slecht werkend systeem te laten functioneren.
Normen bij het ontwerpen van een technische realisatie.
Keuzes in functie van economie en ecologie.
Bijlage 1
Techniek DUIDEN: referentiepunten
Systemen Processen Hulpmiddelen Normen en criteria Optimalisatie en keuzes
A
Systemen om mensen te
beschermen. De verandering van levensomstandigheden en werkwijze doorheen de
geschiedenis onder invloed van techniek.
De verbetering van de waarneming door gebruik van technische instrumenten.
Recyclage en /of hergebruik van
sommige materialen. De keuze van techniek in functie van tijdswinst of kwaliteit.
B De positieve en negatieve effecten van systemen. Onverwachte gevolgen door gebruik van techniek. Gereedschappen die de gezondheid verbeteren. De negatieve en positieve invloed van techniek op milieu. De keuze van techniek in functie van comfort, efficiëntie of budget.
Systemen zijn behuisd omwille
van de veiligheid. Ontwerp van technische realisatie die esthetisch verantwoord is.
Het gebruik van afbreekbare
grondstoffen. Straffen en boetes bij het overtreden van normen. Standaardisatie in functie van het gebruiksgemak.
C Technische verbeteringen van systemen door specialisatie in
deelfuncties.
Evolutie van uitvindingen en innovaties door het gebruik van gedetailleerde testprocessen en methodieken.
De impact van technische hulpmiddelen op het menselijke gedrag.
Het ontstaan van nieuwe technieken doorheen de geschiedenis als gevolg van de wijziging in normen en waarden.
Keuzes in functie van
milieuvriendelijke overwegingen of rekening houdende met de energieprijs.
D
Technische systemen
beïnvloedden de maatschappij in de loop van de geschiedenis.
Verzameling en verwerking van gegevens om de milieu-impact van een systeem te kennen.
Toelichting van de werking van een technisch systeem door een simulatieprogramma.
Het belang van ethische overwegingen in de selectie en het gebruik van sommige technieken in de medische wereld.
Het spanningsveld tussen economische en milieubelangen om techniek te ontwikkelen en te gebruiken.
Bijlage 2: referentiepunten voor het domein “Techniek en energie”: BEGRIJPEN Techniek Begrijpen Energie
Niv eau s Sy stem en
Processen Hulpmiddelen Norm
en en crit eria Optimalisatie en keu ze s A Onderscheid tussen natuurlijke en technische energiesystemen.
Aan de hand van het manipuleren, waarnemen en het stellen van vragen het probleem van een energiesysteem oplossen.
Er zijn energiesystemen , materialen, gereedschappen en mensen nodig om een werk uit te voeren.
Er bestaan verschillende
soorten batterijen. Keuze van energiesystemen.
B
De functionaliteit van ieder onderdeel in een energiesysteem.
Een energiesysteem ontwerpen impliceert doelgericht en planmatig werken om het probleem op te lossen.
Een hulpmiddel gebruiken om het energiesysteem goed te laten functioneren.
Normen en criteria bepalen de eisen van een
energiesysteem.
Keuze van een energiesysteem door afweging van kwaliteit en kostprijs.
Disfuncties in een
energiesysteem Onderhoudsprocessen bij een energiesysteem Wetenschappelijke kennis achter eenvoudige werktuigen bij het
vervaardigen van een energiesysteem.
De kwaliteitseisen waaraan een energiesysteem moet voldoen.
Tussentijdse controles bepalen de optimale werking van een
energiesysteem. C Een energiesysteem is
gekenmerkt door invoer, verwerking, uitvoer.
Het ontwerpproces bij een energiesysteem bestaat in het uitvoeren van
verschillende stappen in de juiste volgorde. Gereedschappen en werktuigen gebruiken om energiesystemen te monteren.
Eisen in verband met normen toegepast op energiesystemen die hun invloed hebben op milieu en kostprijs.
Keuzes in energiesystemen vereisen beslissingen die steunen op zorgvuldig overleg en vergelijkende prijsberekeningen. D De invloed van verschillende stromen (materiaal-, energie- en informatiestroom) op de werking van een energiesysteem.
Het technische ontwerp van energiesystemen wordt beïnvloed door persoonlijke eigenschappen (creativiteit, vindingrijkheid, …).
Gebruik van hulpmiddelen om een energiesysteem efficiënt te laten werken.
Een proces van kwaliteitscontrole om normen en criteria te behalen in
energiesystemen.
Het ontwerp van een energiesysteem continu
controleren en bekritiseren om het ontwerpidee te verbeteren.
Bijlage 2: referentiepunten voor het domein “Techniek en energie”: BEGRIJPEN
Techniek Begrijpen Energie (voorbeelden) Niv eau s Sy stem en
Processen Hulpmiddelen Norm
en en crit eria Optimalisatie en keuz es A
Verwarmen van water door
zon of elektriciteit. De stappen om in een speelgoedje een batterij te vervangen. Aan de hand van verschillende hulpmiddelen lege batterijen verwijderen. Er bestaan ronde en platte batterijen, er bestaan verschillende contactpunten
Auto met elektrische, mechanische of manuele aandrijving.
B
De functie van de ketting bij het
overbrengingssysteem van een fiets.
Bij het slecht functioneren van een kettingoverbrenging bij een fiets doelgericht en planmatig op zoek gaan naar de oorzaak.
De ketting voorzien van olie zodat deze goed loopt.
Ketting en kettingwiel zijn
op elkaar afgesteld. Afweging op de kwaliteit van het overbrengingssysteem bij fietsen. Disfuncties in een
elektrische kring Stappen in het montageproces bij het monteren van een zaklamp. Inzicht in de stroomkring De eigenschappen van soorten batterijen Er zijn veiligheidscontroles die opgelegd worden bij wet. C De thermostaat stuurt de warmteregeling. Een stroomkring vereist verschillende stappen in de juiste
volgorde. Soldeerverbinding leggen in een stroomkring Een spaarlamp vermindert het elektriciteitsverbruik.
Een keuze tussen een batterijlader en een lader die werkt op lichtcellen op basis van budgettaire
overwegingen. D De kwaliteit van de brandstof en de lucht op de verbranding. De keuze van de
verwarmingslichamen bij het ontwerp van een centrale verwarmingsinstallatie.
Kennis hebben van
isolatiematerialen. Het gebruik van een lamdasonde bij een ventilatorbrander.
Het kiezen tussen een eenpijps- en tweepijpsinstallatie bij een centrale verwarming.
Bijlage 2: referentiepunten voor het domein “Techniek en energie”:HANTEREN
Techniek Hanteren Energie Niveaus Systemen Processen Hulpmiddelen Normen en criteria Optimalisatie en keuzes A
Een apparaat werkt door het te voorzien van een energiebron.
Alledaagse
energieproblemen volgens het technologische proces.
Veilig gebruik van eenvoudig
handgereedschap bij energiesystemen.
Energiebesparing in
eigen leefwereld. Keuze van energiesystemen.
B
Een eenvoudig
energiesysteem . Meerdere oplossingen voor een energiesysteem. Een stappenplan om een energiesysteem te maken.
De invloed van een energiesysteem op de familie, de leefwereld en het milieu.
Het beste energiesysteem in functie van de context.
Werking, constructie en aanpassing van een energiesysteem.
Technische controles van een energiesysteem op basis van kwaliteitseisen
Handgereedschap en instrumenten die nodig zijn bij het afstellen en onderhouden van een energiesysteem.
Normen en criteria die het ontwerp van een energiesysteem bepalen.
Ruimtelijke schikking van toestellen in functie van het optimaal gebruik van het energiesysteem.
C
De parameters van een
energiesysteem. Functionaliteit van en energieomzetting in technische apparaten. Raadplegen van grafieken om een energiesysteem juist in te stellen. Verantwoording van normen en criteria van een gemaakt
energiesysteem.
Het ontwerp van een energiesysteem volgens vooraf bepaalde eisen.
D Energiesystemen zijn inzetbaar voor de aandrijving of de energievoorziening van andere systemen.
Logische ordening van samenstellende onderdelen in een energiesysteem. Verantwoording van energiesystemen tegenover groepen toehoorders.
Normen en criteria bij het ontwerpen van
energiesystemen.
Optimalisatie door gepaste keuzes in functie van normen en criteria.
Bijlage 2: referentiepunten voor het domein “Techniek en energie”:HANTEREN
Techniek Hanteren Energie (voorbeelden)
Niveaus Sy
stem
en
Processen Hulpmiddelen Norm
en en crit eria Optimalisatie en keuz es A
Een batterij plaatsen in een speelgoedje opdat het zou werken.
Deur / venster sluiten om
afkoeling tegen te gaan. Gebruik van handgereedschap bij het monteren van de onderdelen van een windmolentje.
Lichten doven bij het verlaten
van een ruimte. Kiezen van de juiste batterij of adapter.
B
Een elektrische
stroomkring realiseren. Kiezen op basis van experimenten, voor het aandrijven van een molen door windenergie of stromend water.
Een hijskraan maken met behulp van een
stappenplan.
De normen in verband met verwarmen van een woonkamer, een klaslokaal, een sportcentrum en een operatiekwartier opzoeken.
De keuze tussen een zaklamp die werkt op een systeem van batterijen of een knijpsysteem (dynamosysteem). In een eenvoudige stroomkring een of meerdere nieuwe elektrische componenten toevoegen. Temperatuurschommelingen bij een warmtebron meten en in kaart brengen
Een kamerthermostaat
instellen. Het verantwoord opstellen van elektrisch vuur in een bepaalde ruimte. Plaatsbepaling van huishoudtoestellen in een keuken. C Instellen en
programmeren van een digitale thermostaat.
De energieomzetting bij een gloeilamp en spaarlamp vergelijken.
Het toerental van een boormachine bepalen bij gegeven boordiameter en materiaal.
Gegevens in verband met het verbruik van verschillende spaarlampen en gloeilampen in een grafiek zetten.
Het ontwerp van een
zonnecollector controleren aan de vooraf gestelde eis i.v.m. temperatuur.
D
De aandrijving van een
pomp vervangen. De samenhang van de werking van een Stegcentrale (aardgas – gasolie stoom) met WKK-centrale
(warmtekrachtkoppeling)
Nut van de lambdasonde bij het
verbrandingsproces.
Een koelinstallatie voor melk ontwerpen met als doel het vooropgezette criterium qua afkoelsnelheid en temperatuur te behalen.
Plaatsen van een buitenvoeler om een weersafhankelijke regeling te bekomen voor een centrale verwarmingsinstallatie.
