Het leerplandoel Een oplossing ontwerpen voor een probleem of uitdaging door wetenschappen, technologie of wiskunde geïntegreerd aan te wenden komt zowel in de 1ste, 2de als 3de graad aan bod. In dit inspirerend voorbeeld vind je een situatieschets waarin we het doel hebben uitgewerkt.
Het voorbeeld bouwt verder op de algemene tekst over dit leerplandoel. Deze verheldert de volgende elementen:
de beginsituatie over de studierichtingen heen;
de eigenheid van het ontwerpproces;
keuze van een probleem of uitdaging;
geïntegreerd aanwenden van wiskunde, wetenschappen of technologie;
algemene suggesties voor een didactische aanpak.
Het is zinvol om met je collega’s in overleg te gaan over de wijze waarop leerinhouden van Wiskunde en Natuurwetenschappen aan bod zijn gekomen en hoe samenwerking tussen de vakken kan verlopen.
Je bent installateur sanitaire installaties en je moet een douche met boiler plaatsen. De sanitaire installaties voor een gezin met 5 persoenen bestaat uit een regendouche, elektrische boiler en een thermokraan. Ze moeten alle 5 een douche na elkaar kunnen nemen (voldoende warm water moet aanwezig zijn). Ze douchen bij een temperatuur van 38°C.
De volgende leerplandoelen komen nadrukkelijk aan bod. Ze staan centraal bij de didactische evaluatie van de opdracht.
II-Ele-a LPD 4: De leerlingen ontwerpen een oplossing voor een probleem door wetenschap, technologie of wiskunde geïntegreerd aan te brengen.
In relatie tot het Gemeenschappelijk funderend leerplan I-II-III-GFL
I-II-III-GFL-ddaa LPD 10 De leerlingen genereren creatieve ideeën om een probleem op te lossen en bespreken de uitvoerbaarheid ervan aan de hand van criteria.
Een gerichte selectie uit deze doelen kan geheel of gedeeltelijk, vooraf of gelijktijdig aan bod komen bij de realisatie van de opdracht in de klaspraktijk.
Het is belangrijk dat de probleemstelling aansluiting kan vinden bij de beginsituatie van de leerlingen. Om de nadruk op het ontwerpen te leggen vertrek je van een zekere voorkennis en vaardigheden. Als leraar zal je dus moeten inschatten wat de beginsituatie van de leerlingen is en bepaalde leerplandoelen nog eens moeten toelichten zodat je tot een kwaliteitsvol ontwerp komt.
II-MaVo-a LPD 17: De leerlingen gebruiken concepten rendement, vermogen en warmte om energieomzettingen in systemen te beschrijven.
II-Wis-a LPD 2: De leerlingen voeren met functioneel gebruik van ICT eenvoudige berekeningen uit met gehele getallen, kommagetallen, breuken, procenten en verhoudingen in betekenisvolle contexten.
II-Wis-a LPD 6: De leerlingen interpreteren grafieken, tabellen, diagrammen en (woord)formules in betekenisvolle contexten.
In functie van verdere integratie van technologie en het specifieke van de studierichting:
II-Ele-a LPD 7: de leerlingen passen elektrische schema’s en mechanische tekeningen aan met software.
II-Ele-a LPD 14: De leerlingen realiseren stuur- en vermogenschakelingen volgens elektrisch schema en technische documentatie voor huishoudelijk en niet-huishoudelijk gebruik.
II-Ele-a LPD 24: De leerlingen (de)monteren elementen van een sanitaire installatie.
De kans is groot dat leerlingen snel en oplossingsgericht aan de slag gaan. Dat is niet verkeerd, maar kan ertoe leiden dat bepaalde oplossingen onvoldoende toereikend of zelfs helemaal niet passend zijn. Je stimuleert de leerlingen om gegevens te verzamelen via observatie of gerichte vraagstelling. Daarbij kan je volgende vragen opwerpen:
Natuurlijk wil je dat het probleem opgelost is of de uitdaging een antwoord heeft gekregen. Je kan denken aan volgende mogelijke outputvormen:
Oplossen via het integreren van wiskunde, wetenschappen of technologie
Uitgaande van de geformuleerde probleemstelling kan wiskunde, wetenschappen of technologie in de oplossing worden geïntegreerd.
Je kan verschillende werkvormen hanteren door leerlingen individueel dan wel in groepjes te laten reflecteren over de gestelde vragen. De groepen kunnen vertrekken vanuit dezelfde basiscasus, maar extra uitdagingen aangeboden krijgen (zie 2.2). Op die wijze kan je, rekening houdend met de groepssamenstelling, diversifiëren en een aantal leerlingen gaan uitdagen.
We schetsen hieronder een mogelijk lesverloop en handvatten om het ontwerpproces te begeleiden.
Ontwerp een sanitaire installatie (regendouche + elektrische boiler + thermokraan) voor een gezin met 5 personen. Ze moeten alle 5 een douche na elkaar kunnen nemen (voldoende warm water moet aanwezig zijn). Ze douchen bij een temperatuur van 38°C.
Ontwerp:
Situatieschets (concept) van de installatie.
Bepaal het installatiemateriaal (hoeveelheden).
Bepaal de capaciteit van de boiler.
Bepaal bij een gekozen boiler de verwarmtijd.
Aansluitschema boiler.
De realisatie (optioneel)
Samenvatten in een presentatie of poster
Situatieschets van de installatie:
De leerling schetst de sanitaire installatie op schaal.
Bepalen van het installatiemateriaal
De leerling somt de nodige installatiematerialen op en noteert de specificaties (type, diameter, hoeveelheid …) van het installatiemateriaal.
Bepalen van de capaciteit van de boiler (instructietijd voor concepten)
De leerling meet de temperatuur van koud water.
De leerling berekent de capaciteit (aantal liter) van de boiler.
De leerling interpreteert de tabel met een overzicht van gemiddeld waterverbruik.
Bepalen bij een gekozen boiler de verwarmtijd (instructietijd voor concepten)
De leerling berekent de opwarmtijd bij volledige vulling van de boiler.
De leerling gebruikt de concepten vermogen en warmte om energieomzettingen in de boiler te beschrijven.
Aansluitschema van de boiler
De leerling tekent het aansluitschema van de boiler voorzien van de nodige beveiligingscomponenten en schakelapparatuur.
Realisatie (optioneel)
De leerling realiseert de douche-installatie met boiler.
De leerling maakt een presentatie (poster) van zijn oplossing.
De nadruk bij de evaluatie ligt op de centrale doelen. Volgende criteria kan je hanteren:
Daarnaast kan je een aantal criteria bij de flankerende leerplandoelen opnemen (zonder deze de bovenhand te laten innemen):
Je kan de evaluatie nog krachtiger maken door de leerlingen te betrekken bij het bepalen van de criteria en in de loop van het proces deze criteria te laten omschrijven en verfijnen.
