Duiding bij leerplandoel: 'De leerlingen doorlopen een onderzoekscyclus in samenhang met specifieke inhouden van dit leerplan.'
Gekoppelde leerplannen
Autotechnieken B+S - 3de graad - D/A-finaliteit
Elektronicatechnieken S - 3de graad - D/A-finaliteit
Elektromechanische technieken B + S - 3de graad - D/A-finaliteit
Elektrotechnieken B + S - 3de graad - D/A-finaliteit
Informatica- en communicatiewetenschappen B + S - 3de graad - D-finaliteit
Koel- en warmtetechnieken B + S - 3de graad - D/A-finaliteit
Industriële ICT B + S - 3de graad - D/A-finaliteit
Mechatronica B+S - 3de graad - D-finaliteit
Mechanische vormgevingstechnieken B + S - 3de graad - D/A-finaliteit
Podiumtechnieken B + S - 3de graad - D/A-finaliteit
Vliegtuigtechnieken B + S - 3de graad - D/A-finaliteit
Technologische wetenschappen en engineering B+S - 3de graad - D-finaliteit
- Je kunt meer info en algemeenheden over de onderzoekscompetentie terugvinden op de Pro.-website onder Onderzoekscompetentie.
- Dit document geeft duiding bij het realiseren binnen het STEM-domein voor D-finaliteit en D/A-finaliteit van de doelstelling
- De gekoppelde specifieke inhouden zijn
- Voor D-fin: elektromagnetisme, elektrodynamica, elektronica, dynamica, kinematica, thermodynamisch proces, fluidomechanica, trillingen en golven.
- Voor DA-fin: elektromagnetisme, elektrodynamica, elektronica, dynamica, kinematica, trillingen en golven.
- De gekoppelde doelen uit het specifiek deel worden via het doorlopen van een onderzoekscyclus onvoldoende gerealiseerd en worden best via andere leerlingenactiviteiten vastgezet.
- Hoe de onderzoekscompetentie in het STEM-domein praktisch aanpakken?
- Vertrek van een goed thema.
- Kies een thema waarvan meerdere bronnen beschikbaar zijn of waar de leerling door eigen onderzoek data kan verzamelen.
- Mogelijke raadpleegbare bronnen: fabrikanteninfo, technische documentatie, onderzoeksresultaten, (promo-)folders, consumentenartikelen (Testaankoop beoordeling), Wikipedia, eigen metingen, enquête, observatie, …
- Het thema van de onderzoeksvraag is in verband te brengen met het specifieke deel van het leerplan. Het is niet de bedoeling dat het wetenschappelijk concept op zich via de onderzoekscompetentie wordt onderzocht of bewezen, wel dat er een link is met het onderzocht thema.
- Het kan een technisch thema zijn dat in een breed maatschappelijke (zie STEM-engineering doelen) context wordt geplaatst (met link naar gekoppelde specifieke inhoud).
- Train de leerlingen in de techniek om onderzoek te verrichten.
- Je kunt de leerlingen trainen in bronnenonderzoek:
- Welke bronnen kunnen worden geraadpleegd: populaire bronnen, vakliteratuur, wetenschappelijke literatuur
- Bronnen kritisch beoordelen:
- Een bron is correct als ze inhoudelijk juiste en controleerbare informatie bevat die aansluit bij die van andere bronnen.
- Een bron is betrouwbaar als de informatie die ze bevat als accuraat en waarheidsgetrouw kan worden beschouwd.
- Een bron is bruikbaar als ze relevante informatie bevat die bijdraagt aan het beantwoorden van de onderzoeksvraag.
- Hoe bronnen kunnen worden geïnterpreteerd en hoe er gerichte informatie kan worden uitgehaald.
- Kritisch leren omgaan met bronnen door te achterhalen wat het doel is en wat het doelpubliek van de communicatie is.
- Meerdere bronnen vergelijken met elkaar en de informatie kritisch analyseren. Dit betekent dat van het gekozen thema meerdere bronnen beschikbaar moeten zijn!
- Je kunt de verschillende mogelijke onderzoeksmethodieken bespreken.
- Je kunt de leerlingen een sjabloon aanbieden als structuur, zonder dit strikt te doorlopen.
- Je kunt leerlingen ondersteunen bij het formuleren van een heldere onderzoeksvraag.
- Je kunt de leerlingen trainen in bronnenonderzoek:
- Je kunt een algemeen thema klassikaal toelichten, waarna je het op leerling-niveau scherpstelt. Groepswerk kan waardevol zijn op voorwaarde dat elke leerling werkt aan zijn onderzoekscompetentie.
- Vertrek van een goed thema.
- Een onderzoekscompetentie train je met leerlingen door een onderzoekscyclus te doorlopen, deze cyclus kan onderstaande fasen bevatten:
- Fase 1: Focusbepaling: oriëntatie, probleem(stelling) of onderzoeksvraag, hypothese
- Fase 2: Selectie en beoordeling van bronnen: soorten bronnen, zoekstrategieën, bronnen kritisch beoordelen, bronverwijzing
- Fase 3: Selectie van een onderzoeksmethode: onderzoeksmethodes verkennen, onderzoeksplan opstellen, onderzoeken, gegevensverzameling
- Fase 4: Interpretatie van het resultaat in relatie tot de initiële focus: gegevensverzameling en analyse
- Fase 5: Conclusie en rapportering
Fase 1: Focusbepaling: oriëntatie, probleem(stelling) of onderzoeksvraag, hypothese
- Je kunt aan de hand van berichten, artikels, videofragmenten, promofolders, fabrikantengegevens … een thema verkennen.
- Probeer hierbij met de leerlingen vanuit een breder probleem te versmallen naar een afgebakend probleem met duidelijke focus.
- Maak de leerlingen duidelijk dat onderzoek volgens een bepaalde cyclus verloopt. Geef hen inzicht en begrip in wat onderzoek inhoudt. Laat leerlingen nadenken over de waarde van onderzoek.
- Wijs leerlingen erop dat ze (al dan niet reeds “verworven”) kennis en vaardigheden kunnen inzetten in een onderzoekscontext en dat hier onderzoekscompetenties voor nodig zijn.
- Laat leerlingen kennismaken met de verschillende manieren van onderzoek. Een wetenschappelijke methode is hier één van, maar zeker niet de enige die tot inzichten leidt.
- Aandachtspunten bij het doorlopen van een onderzoekscyclus:
- Het stringent doorlopen van een gefaseerd onderzoeksproces en het behalen van onderzoeksresultaten is geen doel op zich.
- Het proces is belangrijker dan het product of de presentatie.
- Onderzoekscompetenties:
- Kritische reflectie op gehanteerde bronnen, onderzoeksmethode, analyse en conclusie.
- Ontwikkelen van een onderzoekende houding (kritisch zijn, begrijpen, nauwkeurigheid, objectief waarnemen, planmatig werken).
Je kunt vertrekken van een uitdaging, probleem, dilemma waarop het antwoord niet gekend is.
- Je kunt de leerlingen een technische oplossing laten afwegen met andere belangen (economisch, klimaat, milieu, sociaal, privacy, juridisch, …).
- Je kunt de leerlingen als factcheckers wijzen op het bestaan van fakenews.
- Je kunt leerlingen via wetenschappelijk onderzoek een uitspraak laten evalueren.
- Leerlingen kunnen een argumentatie uitwerken om te kiezen voor een technische oplossing.
- Het is voor leerlingen niet zo eenvoudig om zelf een onderzoeksvraag op te stellen. Je kunt hen daarbij ondersteunen door zelf een ruimere onderzoeksvraag te geven. De leerlingen kunnen op basis van die vraag nadenken over deelonderzoeksvragen.
- Het is zinvol om klassikaal te reflecteren over de geformuleerde vragen: is de vraag afgebakend, eenduidig …
Voorbeelden van mogelijke (deel)onderzoeksvragen/probleemstellingen: (meer voorbeelden onderaan bij downloads)
- Wat is het voordeel van een windturbine met verticale as ten opzichte van een horizontale as?
- In welke mate is de stand van de as bepalend voor het geleverd vermogen?
- Wat zijn de variabelen in de constructie van de verschillende soorten windturbines?
- Hoe bepalend is de stand t.o.v. de windrichting m.b.t. de opbrengst?
- Is het zinvol om te kiezen voor zomer- en winterbanden i.p.v. all-season banden?
- Is een winterband werkelijk veiliger in de winter zonder aangepast rijgedrag?
- Wat is de totale meerkost bij de keuze om te wisselen van banden?
- Wat zijn de invloedsfactoren op de remweg (bandendruk, type band, temperatuur …)?
- Wat zijn de invloedsfactoren op de bandenslijtage (druk, type band, temperatuur …)?
- Wat zal de rol zijn van moderne kerncentrales in de toekomstige algemene energievoorziening?
- Welke verbeteringen hebben de 2de generatie kerncentrales t.o.v. de eerste?
- Waar vind ik “betrouwbaar” cijfermateriaal om mijn onderzoek te staven?
- Hoe ziet het opbrengstbeeld van alle (toekomstige) energievoorzieningen eruit?
- Hoe kan een elektrisch voertuig zo zuinig mogelijk worden opgeladen in een residentiele situatie?
- Wat is een verantwoorde investering om een elektrisch voertuig optimaal te laden?
- Welke besparing levert het inzetten van elektrische voertuigen in een smart-grid?
- Kan een ondergrondse windturbine functioneren zoals wordt voorgesteld in deze link?
- Kan een ondergrondse windturbine technisch functioneren?
- Kan een ondergrondse windturbine functioneren volgens wetenschappelijke onderbouwde argumenten?
- Wat zijn de randvoorwaarden om een ondergrondse windturbine (rendabel) te laten functioneren?
- Hoe kunnen onze rivieren gezuiverd worden?
- Kan men riviervervuiling door technische oplossingen terugdringen?
- Hoe kan men een gedragsverandering stimuleren om de rivieren proper te houden?
- Welke mogelijkheden (technisch, chemisch, biologisch) zijn er om verontreinigde rivieren te herstellen?
- Weegt de investeringskost op t.o.v. de milieuwinst?
- Zal de invoering van statiegeld op PET- flessen de rivieren schoner houden?
Fase 2: Selectie en beoordelen van bronnen: soorten bronnen, zoekstrategieën, bronnen kritisch beoordelen, bronverwijzing
- Een bron is correct als ze inhoudelijk juiste en controleerbare informatie bevat die aansluit bij die van andere bronnen.
- Een bron is betrouwbaar als de informatie die ze bevat als accuraat en waarheidsgetrouw kan worden beschouwd.
- Een bron is bruikbaar als ze relevante informatie bevat die bijdraagt aan het beantwoorden van de onderzoeksvraag.
- Populaire bronnen
- Vakliteratuur
- Wetenschappelijke literatuur
- Zoeken in elektronische bibliotheekcatalogi en databases
- Scannen van een website of -pagina
- CRAAP test
- HALT methode
Fase 3: Selectie van een onderzoeksmethode: onderzoeksmethodes verkennen, onderzoeksplan opstellen, onderzoeken, gegevensverzameling
- Verken samen met de leerlingen de verschillende mogelijke onderzoeksmethoden in functie van de onderzoeksvraag: experiment, meting, observatie, interview, enquête, algoritme, bewijs opstellen, een model opbouwen, ontwerponderzoek, interpreterend onderzoek, actie-onderzoek, (vergelijkend) literatuuronderzoek, bronnenstudie ...
- Om leerlingen tot een gepaste onderzoeksmethode te leiden kun je volgende richtvragen gebruiken: Welke data heb je nodig om een antwoord op de onderzoeksvraag te formuleren? Welke onderzoeksmethodieken in de oriëntatiefase leerde je kennen? Zijn er experimenten die je kunt uitvoeren? Welke voor- en nadelen hebben verschillende benaderingen …
- Kritisch reflecteren over verschillende onderzoeksmethoden helpt leerlingen om inzicht te verwerven in het onderscheid tussen kwalitatief en kwantitatief onderzoek, de verschillende onderzoeksmethoden en de te verwachten resultaten (volledig, bruikbaar betrouwbaar, objectief of eerder subjectief …), de wijze waarop je de gegevens of data van een interview, praktijkonderzoek … verwerkt.
- Je kunt met de leerlingen in gesprek gaan en aandachtspunten voor het verzamelen van de gegevens formuleren.
- Een onderzoeksplan kan bestaan uit:
- Een duidelijke titel die past bij het onderzoek.
- Een omschrijving van het probleem/onderzoeksvraag en de relevante achtergrondinformatie.
- De gekozen onderzoeksmethode, ze leggen m.a.w. vast hoe ze de gegevens zullen verzamelen.
- Methodiek om de data/gegevens te verwerken en te analyseren.
- Een plan van aanpak met o.a. benodigdheden, te nemen stappen, timing op basis van deadlines, een taakverdeling bij groepswerk, methodiek om voortgang te rapporteren …
- De vorm waarin de resultaten van het onderzoek zullen worden voorgesteld/gerapporteerd.
- De leerlingen verzamelen gegevens/data in functie van de onderzoeksvraag.
- De verzamelde data kan zowel kwantitatief of kwalitatief zijn.
- Er zijn verschillende mogelijkheden om de data te verzamelen (zie onderzoeksmethodes verkennen): experiment, meting, observatie, interview, enquête, algoritme, bewijs opstellen, een model opbouwen, ontwerponderzoek, interpreterend onderzoek, actie-onderzoek, (vergelijkend) literatuuronderzoek, bronnenstudie ...
- Bij het uitvoeren van experimenten streef er je bij voorkeur naar om dit uit te voeren in een gecontroleerde omgeving zoals een labo. Laat de leerlingen kritisch reflecteren op de verschillende variabelen en hun effect op de meetresultaten.
- Je kunt de leerlingen bestaande bronnen laten raadplegen zoals bestaande onderzoeksresultaten, wetenschappelijke literatuur, catalogi, karakteristieken, regelgeving, promofolders … Laat hen deze bronnen kritisch beoordelen.
- Je kunt de leerlingen een (schaal)model laten bouwen om hierop simulaties en metingen uit te voeren.
Fase 4: Interpretatie van het resultaat in relatie tot de initiële focus
- De verzamelde data worden bij voorkeur gestructureerd en verwerkt via visualisaties om het eindresultaat te concretiseren en een analyse mogelijk te maken. Dit kan in de vorm van grafieken, tabellen, diagrammen, tekeningen, 3D modellen, simulaties …
- Laat de leerlingen de gegevens verwerken met focus op de onderzoeksvraag.
- Je kunt de leerlingen trends, evoluties, verbanden, correlaties … laten identificeren.
- Je kunt de leerlingen kritisch laten reflecteren op de verzamelde gegevens en eventuele hiaten, meetfouten, onnauwkeurigheden, fouten in meetmethode … laten vaststellen.
- Voor D-finaliteit: Je kunt de leerlingen een statistische analyse laten uitvoeren om het onderzoek te beoordelen (correlatiecoëfficiënt, regressie …).
- Je kunt de leerlingen voorstellen laten formuleren voor verder onderzoek of suggesties voor verbetering.
- Je kunt de leerlingen tussentijdse conclusies laten trekken en kritisch laten reflecteren over de resultaten:
- Zijn de gegevens/bronnen betrouwbaar/zinvol, welk soort gegevens werden gebruikt (kwantitatief – kwalitatief) …
- Welke antwoorden vinden we op de onderzoeksvragen? Wat hebben we geleerd?
- Toetsing van de resultaten op basis van kosten- batenanalyse, haalbaarheid, samenspel met de belanghebbenden …
- Je kunt hiervoor meerdere technieken gebruiken zoals een tussentijdse presentatie, Flip, digitale tool, blog, wiki, GitHub, LaTeX …
- Je kunt deze aan elkaar voorleggen en vergelijken met gelijkaardig onderzoek.
- Je kunt op basis van een tussentijdse (peer)evaluatie het onderzoek of de onderzoeksmethode laten bijsturen (bv. verder onderzoek nodig, extra deelvragen, verduidelijking …).
- Te stellen vragen:
- Wat kan uit deze gegevens afleiden?
- Welke gegevens zijn essentieel voor mijn conclusies?
- Hoe sluit deze data aan bij het centrale thema van mijn onderzoek?
- Verwerken van de data
- Berekeningen uitvoeren, tendensen/verbanden zoeken, …
- Laat de leerlingen het resultaat in relatie tot de probleemstelling of de onderzoeksvraag interpreteren en conclusies formuleren.
- Je kunt de leerlingen een appreciatie aan het resultaat laten geven.
Je kunt de leerlingen:
- laten reflecteren over het gelopen proces: hindernissen, bijsturingen, succeservaringen, aandachtspunten voor een volgend onderzoek …
- laten formuleren wat ze zouden veranderen indien ze een gelijkaardig project opnieuw doorlopen.
- laten reflecteren op het onderzoeksplan en over de meerwaarde van de gebruikte onderzoeksmethoden.
- laten aantonen hoe ze de tussentijdse evaluatie/feedback hebben verwerkt in het verder verloop van het onderzoek.
- de vooropgestelde hypothese laten aftoetsen met het onderzoeksresultaat.
- Hou bij de rapportering vooral de focus op het formuleren van een antwoord op de onderzoeksvraag.
- Wat de leerlingen afleveren kan vele vormen aannemen en is ondergeschikt aan de doelen van de onderzoekscompetentie. Er zijn verschillende mogelijkheden om over het onderzoek te rapporteren. Een slimme keuze is aangewezen in functie van haalbaarheid en taakbelasting. Dit kan:
- informeel in de vorm van een blog, een artikel, een filmpje, een podcast, (poster)presentatie, infographic, pitch …
- formeel in de vorm van het opstellen van richtlijnen voor verdere uitvoering (lastenboek), een verslag, een onderzoeksrapport (die de volledige onderzoekscyclus documenteert, inclusief de probleemstelling, methodologie, gegevensverzameling, analyse en conclusies).
