Hoe begin je nu aan zoiets? Wim Dehaene Mieke De Cock Heidi Knipprath Leen Goovaerts Jolien De Meester

STEM@school

Hoe begin je nu aan zoiets?

Wim Dehaene Mieke De Cock Heidi Knipprath Leen Goovaerts Jolien De Meester

Inhoud

Waar vertrekken we van?

• Integratiegedachte

• Leerdoelstellingen voor STEM-skills

Wat hebben we nodig?

• Gesynchroniseerde leerinhouden voor – Fysica

– Wiskunde – Technologie

• Integrerende ontwerpprojecten & leeromgevingen

om deze leerinhouden aan te brengen

Reeds een eerste aanzet

• Heilig Graf in Turnhout

– 1e graad A-stroom: ‘STEM’

– 3 leerlijnen:

• Mechanica

• Programmeren

• Ontwerpen

– uitdenken van leertraject STEM 1e t.e.m. 3de graad

Reeds een eerste aanzet

• Heilig Hart Instituut in Heverlee

– 2de graad ASO: ‘Wetenschappen-STEM’

– inplanning ‘STEM’:

• Aanpassing vakinhoud Fysica & Wiskunde

• Apart vak: 3 h STEM / week

– synchroniseren & integreren van leerinhouden STEM,

bedenken van projecten

Algemeen verloop

• Alle neuzen in dezelfde richting:

geïntegreerde, abstracte STEM

• Inplanning ‘STEM’:

– Aanpassing vakinhoud Fysica & Wiskunde – Apart vak

• Gemotiveerd kernteam

leerkrachten Fysica, Wiskunde, uit onder- & bovenbouw

• Leermodules STEM kiezen

• STEM-materiaal uitwerken

Inhoud

Waar vertrekken we van?

• Integratiegedachte

• Leerdoelstellingen voor STEM-skills

Wat hebben we nodig?

• Gesynchroniseerde leerinhouden voor – Fysica

– Wiskunde – Technologie

• Integrerende ontwerpprojecten & leeromgevingen

om deze leerinhouden aan te brengen

Integratiegedachte

zie openingspresentatie Wim Dehaene

Zo zien we dit:

EEN PROCES, GENAAMD NGINEERING:

^&

GEÏNTEGREERD

SAMENBRENGEN MET

Inhoud

Waar vertrekken we van?

• Integratiegedachte

• Leerdoelstellingen voor STEM-skills

Wat hebben we nodig?

• Gesynchroniseerde leerinhouden voor – Fysica

– Wiskunde – Technologie

• Integrerende ontwerpprojecten & leeromgevingen

om deze leerinhouden aan te brengen

Leerdoelstellingen voor STEM-skills

zie presentatie leerresultaten Mieke De Cock

Leerdoelstellingen

• = wat willen we de ll ⁿ bijbrengen?

= leerresultaten aan het einde van de rit

• richtinggevend voor de ontwikkeling van geïntegreerde STEM-didactiek

• geformuleerd in 7 ‘groepen’

• te concretiseren voor de verschillende inhouden

in de verschillende leerjaren

Leerdoelstellingen

1. Leren & toepassen van STEM-inhouden 2. Integreren van STEM-inhouden

3. Gericht zijn op en vaardig zijn in onderzoek & ontwerp 4. Denken & redeneren, modelleren & abstraheren

5. Strategisch toepassen & ontwikkelen van technologie

6. Interpreteren van en communiceren over informatie i.v.m.

wetenschap, technologie, engineering & wiskunde

7. Samenwerken als STEM-team

Leerdoelstellingen

1. Leren & toepassen van STEM-inhouden 2. Integreren van STEM-inhouden

3. Gericht zijn op en vaardig zijn in onderzoek & ontwerp 4. Denken & redeneren, modelleren & abstraheren

5. Strategisch toepassen & ontwikkelen van technologie

6. Interpreteren van en communiceren over informatie i.v.m.

wetenschap, technologie, engineering & wiskunde 7. Samenwerken als STEM-team

ook: transfer maken naar andere disciplines!

werkelijkheid ⇄ model

Leerdoelstellingen

1. Leren en toepassen van STEM-inhouden 2. Integreren van STEM-inhouden

3. Gericht zijn op en vaardig zijn in onderzoek & ontwerp 4. Denken & redeneren, modelleren & abstraheren

5. Strategisch toepassen & ontwikkelen van technologie

6. Interpreteren van en communiceren over informatie i.v.m.

wetenschap, technologie, engineering & wiskunde 7. Samenwerken als STEM-team

 Beslissingen maken

 Plannen

 Wetenschappelijke & wiskundige inzichten inzetten

 Kritisch reflecteren

 …

Leerdoelstellingen

1. Leren en toepassen van STEM-inhouden 2. Integreren van STEM-inhouden

3. Gericht zijn op en vaardig zijn in onderzoek & ontwerp 4. Denken & redeneren, modelleren & abstraheren

5. Strategisch toepassen & ontwikkelen van technologie

6. Interpreteren van en communiceren over informatie i.v.m.

wetenschap, technologie, engineering & wiskunde 7. Samenwerken als STEM-team

systeemdenken

Leerdoelstellingen

1. Leren en toepassen van STEM-inhouden 2. Integreren van STEM-inhouden

3. Gericht zijn op en vaardig zijn in onderzoek & ontwerp 4. Denken & redeneren, modelleren & abstraheren

5. Strategisch toepassen & ontwikkelen van technologie

6. Interpreteren van en communiceren over informatie i.v.m.

wetenschap, technologie, engineering & wiskunde 7. Samenwerken als STEM-team

𝑡_𝑖, 𝑣 𝑡_𝑖 uitzetten → benaderen

→ 𝑠 𝑡 bepalen → berekenen

werkelijkheid ⇄ model

Leerdoelstellingen

• = leidraad voor de ontwikkeling

van geïntegreerde STEM-didactiek

• ontwikkeling van leeromgevingen

vanuit deze vooropgestelde doelstellingen

• Hoe moet de leeromgeving er dan uit zien?

Inhoud

Waar vertrekken we van?

• Integratiegedachte

• Leerdoelstellingen voor STEM-skills

Wat hebben we nodig?

• Gesynchroniseerde leerinhouden voor – Fysica

– Wiskunde – Technologie

• Integrerende ontwerpprojecten & leeromgevingen

om deze leerinhouden aan te brengen

Gesynchroniseerde leerinhouden ^voor

Fysica Technologie Wiskunde

voorstel / aanzet!

Keuze leerinhouden STEM

• Vertrekpunt: leerplannen Wiskunde & Fysica 2

graad

• Keuzecriterium:

– geschikt om wiskundige concepten in operationele vorm aan te leren:

bv.: functies / verbanden, grafiek…

– toepasbaarheid,

of wat nodig is voor daarop volgende leerinhouden

of voor projecten

bv.: Pythagoras: nodig voor optica, voor vectorrekenen in fysica

WARNING!!

• De volgende leerinhouden liggen niet volledig vast, maar slechts kapstokken

• Hierbij geldt:

• Het gaat om de STEM-skills die we de leerlingen

willen aanleren (zie eerder)

Herhaling

wiskundetopics (quiz) Projectmethode

Merkwaardige lijnen in driehoek

sin, cos, tan, Pythagoras Optica: lenzenformule,

afleiding wet Snellius;

gelijkvormige driehoeken

Camera obscura, flitscamera

Gelijkvormige driehoeken Homothetieën

Positie 𝑠 𝑡 , snelheid 𝑣 𝑡 , versnelling 𝑎 𝑡

Experimenten rond beweging

Opstellen 1^egraadsfuncties (10h)

EVRB Meetkunde: vgl. rechte,

afstand

3 ^de jaar – Sem 1

Optica

Mechanica – bewegingsleer

Meetkunde - driehoeken

Functies & grafieken

𝑠 𝑡 = opp. onder 𝑣 𝑡 , 𝑎 𝑡 = helling van raaklijn

aan 𝑣 𝑡

Wagentje

met accelerometer met Arduino

Veranderingen ∆𝑦 ∆𝑥 , Raaklijn aan een curve

Positie 𝑠 , snelheid 𝑣 , versnelling 𝑎

Pingpongballen- machine

Vectoren: ontbinden & optellen, scalar x vector

Irrationale & reële getallen

Bewerkingen met reële getallen &

vierkants-/n^demachts(?)wortels EVRB in 2D (= 2x 1D!)

𝑠_𝑥 𝑡 = ⋯

𝑣_𝑥 𝑡 = ⋯ 𝑠_𝑦 𝑡 = ⋯ 𝑣_𝑦 𝑡 = ⋯

Stelsels van vgln Transformaties Coördinaten

2^degraadsfuncties, Parabolen

Newton Statistiek:

steekproef, populatie,

absolute/relatieve frequentie, centrummaten, variantie

Evenwichtsvergelijkingen 2D

𝐹_𝑥 = ⋯ = 0 𝐹_𝑦 = ⋯ = 0 𝑀 = ⋯ = 0

3 ^de jaar – Sem 2

Mechanica – krachten

Vectoren Mechanica – bewegingsleer

Stelsels van vgln

Functies & grafieken

Inhoud

Waar vertrekken we van?

• Integratiegedachte

• Leerdoelstellingen voor STEM-skills

Wat hebben we nodig?

• Gesynchroniseerde leerinhouden voor – Fysica

– Wiskunde – Technologie

• Integrerende ontwerpprojecten & leeromgevingen

om deze leerinhouden aan te brengen

Integrerende ontwerpprojecten

& leeromgevingen

om deze leerinhouden (STEM-skills &

STEM-concepten) aan te brengen

Hoe kunnen we deze ontwikkelen?

Legacy Cycle: leerlingen

CHALLENGE

IDEEËN GENEREREN

ONDERZOEK

& STUDIE RESULTATEN

TESTEN COMMUNI-

CEREN

STEM-LEEROMGEVING

Wat kennen we al?

Welke kennis hebben we nog nodig?

Herhaling &

nieuwe theorie (vanuit ‘nood aan’) Werkt onze

oplossing?

Voorstellen aan anderen

Uitdaging, probleemstelling

(ontwerpen)

Legacy Cycle: ontwerpers (wij!)

CHALLENGE

IDEEËN GENEREREN

ONDERZOEK

& STUDIE RESULTATEN

TESTEN COMMUNI-

CEREN

STEM-LEEROMGEVING

Herhaling &

nieuwe theorie (vanuit ‘nood aan’) Uitdaging,

probleemstelling

① ②

③

project

leerinhouden

Legacy Cycle & leerresultaten

CHALLENGE

IDEEËN GENEREREN

ONDERZOEK

& STUDIE RESULTATEN

TESTEN COMMUNI-

CEREN

STEM-LEEROMGEVING

3. Gericht zijn op

& vaardig zijn in onderzoek &

ontwerp

4. Denken &

redeneren, modelleren &

abstraheren

1. Leren &

toepassen van STEM-inhouden

2. Integreren van STEM-inhouden

5. Strategisch toepassen &

ontwikkelen van technologie 7. Samenwerken

als STEM-team 6. Interpreteren van &

communiceren over informatie in verband met S, T, E & M

Rekening houden met leerdoelstellingen!

Werkvormen

Legacy Cycle: voorbeeld

ZEEPKISTEN- RACE met accelero-

meters

Welk ontwerp?

Wat doet een accelerometer?

Gebruik van kennis uit kinematica &

wiskunde + programmeren Kunnen we de

positie van de zeepkist nauwkeurig

bepalen?

de race + reflectie op

resultaten

STEM-LEEROMGEVING

7. Samenwerken als STEM-team 6. Interpreteren van &

communiceren over informatie in verband met S, T, E & M

3. Gericht zijn op

& vaardig zijn in onderzoek &

ontwerp

4. Denken &

redeneren, modelleren &

abstraheren

1. Leren &

toepassen van STEM-inhouden

2. Integreren van STEM-inhouden

5. Strategisch toepassen &

ontwikkelen van technologie

Vragen aan de lkr ⁿ

• Welke didactische strategieën implementeren jullie nu al binnen de vakken om deze STEM-leerdoelen te bereiken?

En hoe?

• Welke leerinhouden zouden jullie zelf graag integreren?

Als je nu alle vrijheid zou hebben...

• Wetenschappen ⇄ IW: Welke didactische methoden (wetenschappelijk, technisch), kunnen we uitwisselen?

Bv. ontwerpen, onderzoekend leren...