Het leerplandoel ‘De leerlingen ontwerpen een oplossing voor een probleem of een uitdaging door wetenschappen, technologie of wiskunde geïntegreerd aan te wenden’ is opgenomen in de specifieke leerplannen van zowel de 2de als de 3de graad van de A-finaliteit. Dat is de vertaling van het minimumdoel: ‘De leerlingen ontwerpen een oplossing voor een probleem door wetenschappen, technologie of wiskunde geïntegreerd aan te wenden’ (2de graad: MD 6.14; 3de graad: MD 6.12). De bijhorende voetnoot ‘Rekening houdend met concepten van de tweede/derde graad en de context waarin dit minimumdoel aan bod komt’ benadrukt dat het gaat om concepten die via een STEM-context zijn aangeleerd.
Deze tekst verduidelijkt algemene principes met betrekking tot de realisatie van dit leerplandoel met bondige voorbeelden. Op de leerplanpagina’s vind je bij inspirerend materiaal meer uitgewerkte voorbeelden die aansluiten bij het specifieke gedeelte van de studierichting.
Je kan verder bouwen op wat in de eerste graad aan bod kwam: het ontwerpen van een oplossing komt ook aan bod in I-Nat-b LPD 5, I-Tec-b LPD 3 en problemen oplossen komt aan bod in I-Wis-b LPD 1. De leerlingen maken gebruik van probleemoplossende strategieën zoals verkennen en verhelderen van het probleem, analyseren van het probleem, mogelijke (deel-)oplossingen inventariseren, afwegen van de mogelijke oplossingen … en dat via modellen, stappenplan, schema’s, schetsen, tekeningen …
Leerlingen van de A-finaliteit worden geconfronteerd met problemen of uitdagingen die een oplossing vereisen. Om leerlingen mee te nemen in een gestructureerde aanpak is het aangewezen om in te spelen op motivatie: vertrekken van situaties die typisch zijn voor hun studierichting en de graad, situaties die relevant zijn voor de eigen leefwereld of de toekomstige professionele context.
Verschillende vormen van werkplekleren kunnen bijkomende kansen bieden om dit leerplandoel te realiseren.
“Ontwerpen is het aangeven van de beste oplossing om aan een behoefte te voldoen. Daarbij worden beschikbare hulpmiddelen gebruikt. Daarnaast wordt er rekening gehouden met o.a. natuurkundige en maatschappelijke factoren. Vanuit een probleemdefinitie worden eisen en beperkingen verkend. Meerdere ideeën worden gegenereerd en op basis van geïnformeerde keuzes omgezet in een concrete oplossing.” (Gebaseerd op definitie in: Zeiler, W. (2022). Basisboek ontwerpen. Utrecht: Noordhoff Uitgevers. (Blz. 56).
Ontwerpen kan aan bod komen onder de vorm van:
Enkele voorbeelden van meer concrete ontwerpopdrachten:
Het ontwerpproces staat in dit leerplandoel centraal. In hun drang om tot een oplossing te komen, zullen de leerlingen wellicht sterk denken in concrete oplossingen of willen uitgaan van die oplossing die aansluit bij het buikgevoel. Het is evenwel belangrijk om aandacht te besteden aan verschillende fasen in een ontwerpproces.
Ook een te sterk productgerichte aanpak verhindert de leerlingen om breed te kijken en diverse invalshoeken aan bod te laten komen. Bij het evalueren van het leerplandoel kan een eventueel product zoals een plan, een idee of de effectieve uitwerking een rol spelen, maar zal het slechts één van de elementen zijn naast andere criteria die betrekking hebben op het doorlopen proces. Te veel nadruk op de productkwaliteit van het resultaat kan een valkuil zijn (een doorgedreven analyse van dit probleem vind je onder meer in deze bijdrage).
Je kan leerlingen verkennende vragen aanreiken. Voorbeelden:
Je kan leerlingen stimuleren om het ontwerpprobleem grondig te verkennen en verschillende elementen in kaart brengen: wensen van de gebruiker(s), gewenste kwaliteit (duurzaamheid, betrouwbaarheid ...), economische overwegingen (kosten-baten), eisen op vlak van milieu en veiligheid, esthetische eisen, schaalbaarheid ... Op die manier krijgen ze zicht op het pakket aan eisen waaraan het ontwerp moet voldoen (eisenprogramma).
In een volgende fase formuleren leerlingen ideeën voor taken en eigenschappen waaraan het ontwerp moet voldoen. Vervolgens leren ze meerdere mogelijke (deel)oplossingen tegenover elkaar afwegen. Op die manier leren ze hun (oorspronkelijk) oordeel uitstellen.
Het is belangrijk om aandacht te besteden aan het proces dat leerlingen doorlopen bij het ontwerpen van een oplossing. Ze kunnen sporen van hun denkproces verzamelen zoals foto’s nemen van deeloplossingen; documentatie verzamelen; tekeningen, schema’s, eenvoudige berekeningen maken; een proefmodel samenstellen … Die elementen kunnen in de evaluatie worden meegenomen.
Het Gemeenschappelijk funderend leerplan bevat een aantal leerplandoelen die je in samenhang kan aanbieden. Denk bijvoorbeeld aan doelen over onderliggende vaardigheden zoals creatieve denktechnieken en informatievaardigheden.
Voorbeelden:
Zelfstandig problemen kunnen oplossen motiveert leerlingen. Door creatief en flexibel denken komen ze los van oplossingen die voortvloeien uit het buikgevoel. Je legt daarbij ook nadruk op het gebruik van betrouwbare kennis. Ze baseren beslissingen in het ontwerpproces op betrouwbare informatie en ze testen aannames uit alvorens ze voor waar aan te nemen. Aandacht voor een werkwijze die ‘evidence informed’ is, zorgt ervoor dat leerlingen hun aanpak beter kunnen beargumenteren.
Een goede keuze van een probleem of uitdaging is vrij cruciaal binnen dit leerplandoel. Het is aangewezen om te vertrekken vanuit een specifieke situatie.
Je kan de leerlingen bij voorkeur meteen betrekken bij het keuzeproces zodat het zeker ‘hun’ probleem of uitdaging wordt. Je geeft ze voldoende ruimte om binnen een informatierijke omgeving op zoek te gaan, individueel of in groep. In dat laatste geval kan je wellicht ook generieke leerplandoelen zoals werken in team, veilig en ergonomisch handelen … betrekken bij het hele opzet.
Het is belangrijk dat leerlingen tot een verschillend eindresultaat kunnen en mogen komen. Ze doorlopen dus geen identiek proces. Dat wil niet zeggen dat er geen gemeenschappelijke deelopdrachten kunnen zijn. Voor een vlot verloop van de opdracht kan het zinvol zijn om dat te voorzien.
Het probleem of de uitdaging kent een aantal vereisten om tijdens het ontwikkelproces niet vast te lopen:
Als er meerdere oplossingen mogelijk zijn, verruim je de afwegingsmogelijkheden van leerlingen. Ze kunnen onderling in dialoog gaan over de oplossing die ze als de meest zinvolle beschouwen. Het kan ook een aanleiding zijn om bepaalde criteria scherper te stellen of bijkomende criteria te formuleren. Dat hoeft niet van bij de aanvang te gebeuren. Je kan tijdens het ontwikkelproces of in functie van een leerlijn bijkomende criteria toevoegen. Dat kan een zinvolle strategie zijn om cognitieve overbelasting bij aanvang te vermijden. Die leerlijn kan je ook uitwerken door leerlingen te laten groeien in de verschillende stadia van probleemoplossend denken.
Door wiskunde, wetenschappen of technologie geïntegreerd aan te wenden
Goed gekozen problemen of uitdagingen kunnen spontaan aanleiding geven tot integratie van meerdere domeinen of disciplines. Bedoeling is dat leerlingen in hun zoektocht naar een oplossing gebruik maken van inhouden uit wetenschappen, technologie of wiskunde.
Bij selectie van elementen die je wil meenemen uit wiskunde, wetenschappen of technologie is het aangewezen om te kijken welke aspecten in de specifieke vorming aan bod komen. Tegelijk kan je ook linken leggen met wetenschappelijke en wiskundige concepten van de algemene vorming. Dit leerplandoel biedt op die manier veel kansen om samenhang tussen algemene en specifieke vorming te realiseren. Overleg met leraren uit andere vakken is dan ook belangrijk. Daarbij gaat het niet enkel om de inhouden, maar ook over de keuze van gepaste opdrachten.
Je waakt over het geïntegreerd aanwenden van wiskunde, wetenschappen of technologie. Het is niet de bedoeling om op een doorgedreven manier inhouden aan te reiken die los staan van de gekozen probleemstelling of uitdaging. De probleemstelling of uitdaging moet haalbaar zijn in relatie tot de beginsituatie van de leerlingen. Het kan zinvol zijn om flankerend een beperkt aantal kenniselementen aan te reiken die leerlingen nodig hebben om de probleemstelling of uitdaging aan te pakken.
Je kan leerlingen laten kiezen voor situaties waarin volgende inhouden uit Wiskunde (II-Wis-a en III-Wis-a) aan bod komen:
Je kan leerlingen laten kiezen voor situaties waarin volgende inhouden uit Wetenschappen (II-MaVo-a en III-MaVo-a) aan bod komen:
Technologie is het geheel van ingrepen zoals het ontwerp, de productie en het gebruik van toestellen, apparatuur, machines, meetgereedschap, hulpmiddelen, constructies, infrastructuur … waarmee de mens zijn omgeving probeert te beheersen en te veranderen om aan zijn menselijke noden en behoeften te voldoen (gebaseerd op lexicon bij publicatie Techniek Op School voor de 21ste eeuw).
In wat volgt vind je een aantal bijkomende wenken om didactisch aan de slag te gaan met dit leerplandoel.
(gebaseerd op kennisbasis natuurwetenschappen en technologie voor de onderbouw, NL )
Onderstaande fasen schetsen het algemeen verloop van een ontwerpproces dat de leerling doorloopt. Deze fasen geven aan hoe de focus verschuift doorheen het proces. Dat is geen vast ritueel of recept. Delen van eerdere fasen kunnen gedeeltelijk worden hernomen of verfijnd. Stappenplannen en zoekstrategieën kunnen het ontwerpproces ondersteunen, maar vervangen het creatief denken niet.
