Het leerplandoel 'De leerlingen ontwerpen een oplossing voor een technisch probleem 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:
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 mechanisch onderhoudstechnicus in een machinebouwbedrijf. Bij het onderhoud en herstellen van machines moet je regelmatig nieuwe schroefdraad tappen in onderdelen. In het atelier worden het wringijzer en de verschillende tappen vaak gebruikt, maar de huidige houder waarin ze opgeborgen worden is onstabiel en valt gemakkelijk om wanneer er gereedschap in geplaatst wordt.
Je krijgt de opdracht om een nieuwe houder te ontwerpen waarin het wringijzer en alle tappen ordelijk, veilig en snel bereikbaar opgeborgen kunnen worden. De houder moet voldoende stabiel zijn, mechanisch stevig en compact genoeg om in het atelier gebruikt te worden.
De volgende leerplandoelen komen nadrukkelijk aan bod. Ze staan centraal bij de didactische evaluatie van de opdracht.
II-Mec-a LPD 4: De leerlingen ontwerpen een oplossing voor een technisch probleem door wetenschappen, technologie of wiskunde geïntegreerd aan te wenden.
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 18: De leerlingen verklaren fenomenen of toepassingen uit het dagelijkse leven aan de hand van snelheid, kracht, hefboom, druk, zichtbaar licht, straling of elektriciteit.
In functie van verdere integratie van technologie en het specifieke van de studierichting:
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.
Mogelijke aanknopingspunten voor techniek/technologie en het specifieke van de studierichting
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 stabiele houder voor een tapset en wringijzer.
In het atelier wordt een tapset gebruikt met verschillende schroefdraadtappen (bijvoorbeeld M5, M6, M8, M10 en M12) en een wringijzer. Er bestaat reeds een houder voor deze onderdelen, maar deze valt regelmatig om wanneer de tappen of het wringijzer erin geplaatst worden. Hierdoor is het opbergen onveilig en onoverzichtelijk.
De opdracht bestaat erin een nieuwe houder te ontwerpen waarin de tappen en het wringijzer ordelijk, veilig en stabiel opgeborgen kunnen worden.
De leerlingen formuleren eerst zelf criteria waaraan een goede houder moet voldoen. Deze criteria helpen hen bij het beoordelen van hun ontwerp.
Mogelijke criteria kunnen zijn:
Situatieschets (concept) van de houder voor de tapset en het wringijzer:
Situatieschets van het eindproduct:
Het verband dat de leerling hier legt, draait om het vergroten van het moment. Omdat het wringijzer een grote lengte (L) heeft, kan een relatief kleine kracht (F) een groot moment (M) veroorzaken.
Indien nodig stelt de leerling verbeteringen aan het ontwerp voor.
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.
