Techniek is volgens van Eijkeren (2007) te bekijken vanuit twee invalshoeken: dat van het product of dat van een probleemstelling. Het product wordt eerst ontworpen, dan gemaakt en daarna gebruikt. Bij de invalshoek ‘product’ worden bestaande producten bekeken; de werking, uiterlijk en het doel ervan (onderzoeken). Bij de invalshoek ‘probleem’ kan er naar aanleiding van een probleem een product ontworpen worden (ontwerpen).
Kerndoelen die betrekking hebben op techniek en OOL:
42. De leerlingen leren onderzoek doen naar materialen en natuurkundige verschijnselen, zoals licht, geluid, elektriciteit, kracht, magnetisme en temperatuur.
44. De leerlingen leren bij producten uit hun eigen omgeving relaties te leggen tussen de werking, de vorm en het materiaalgebruik.
45. De leerlingen leren oplossingen voor technische problemen te ontwerpen, deze uit te voeren en te evalueren.
Doelstellingen OOL
De Expertgroep Wetenschap en Techniek Basisonderwijs (2005) gaf aan dat er behoefte was aan een samenhangende visie op wetenschap en techniek in het primair onderwijs. Zij achtten een didactische aanpak bij wetenschap en techniek de juiste oplossing bij deze behoefte. Ze ontwikkelden LOOL (Leren Onderzoekend en Ontwerpend Leren). Het accent lag op de mogelijkheden voor de ontwikkeling van de wetenschappelijke houding van leerlingen. Dit werd in samenhang gebracht met de conceptuele ontwikkeling (Van Graft en Kemmers (2007) en na toevoeging van de zevenstappenmodellen is het OOL gaan heten. Dit onderzoek is vooral uitgegaan van de benadering van OOL door Graft en Kemmers (2007).
“Onderzoekend en Ontwerpend leren beoogt de ontwikkeling van een diepere en betekenisvollere kennis bij de leerling, omdat er kennis wordt vergaard op een actieve en authentieke manier.” (Manlove, Lazonder & De Jong, 2006).
Leerlingen doen onderzoekservaringen op door middel van experimenten en ze leren conclusies te trekken of een oplossing te ontwerpen (Haury, 2002). Er wordt ook veel geleerd door sociale interacties tussen leerlingen (Dugan & Gott, 2002; Syh-Jong, 2007). Ook draagt OOL bij aan een positievere houding ten opzichte van leren en een hogere motivatie, volgens Harlen (2001) en Jarvis & Pell (2005). Dit doordat leerlingen actiever bij het proces betrokken zijn en ze daardoor het leren als rijker en interessanter ervaren.
Bij OOL zijn kinderen zelf de ‘onderzoeker’ en de ‘ontwerper’ en ontdekken ze met elkaar hun begrip van concepten uit de techniek en de natuur (Graft & Kemmers, 2007). Onderzoeken en Ontwerpen is geen doelstelling, maar een middel om de doelstellingen te bereiken. Dit middel zorgt ervoor dat leerlingen vanuit verwondering en nieuwsgierigheid (samen) gaan waarnemen, nadenken, handelen en reflecteren. In eerste instantie stimuleert dit de cognitieve ontwikkeling, daarnaast is er ruimte voor creativiteit, kritisch denken en handelen, samenwerken en informatie delen en het kan aansluiten bij de talenten van leerlingen. Onderzoeken en ontwerpen zijn hier werkvormen.
De belangrijkste doelstelling is dat leerlingen werken aan vragen die voor hen interessant zijn (Veneklaas, 2007).
De les heeft een introductie door de leerkracht, de 7 stappen door de leerlingen en de afsluiting samen. Tijdens de introductie noemt de leerkracht het onderwerp en de manier van werken. De leerlingen presenteren in de afsluiting hun bevindingen en de leerkracht vat de les en de leerwinst samen. Leerlingen houden zoveel mogelijk bij in hun logboek. Ze schrijven hierin gedachten, werktekeningen, planningen, waarnemingen en conclusies op, zodat ze gegevens van elke les kunnen terugzoeken (Graft & kemmers, 2007).
Door het doorlopen van het stappenplan werken leerlingen aan verschillende doelen (Veneklaas, 2009):
- Het ontwikkelen van een wetenschappelijke houding (Dyasi, 2000)
- Het ontwikkelen van cognitie en concepten binnen natuur en techniek (Millar, Leach & Osborne, 2000)
- Het ontwikkelen van procesvaardigheden (Harlen, 2001)
- Het ontwikkelen van algemene (onderzoeks)vaardigheden zoals taalvaardigheid, mondelinge en schrijfvaardigheid.
- Het ontwikkelen van een beeld van de aard van wetenschap en techniek en de plaats ervan in de maatschappij (Graft & Kemmers, 2007)
Bij een wetenschappelijke houding hebben leerlingen volgens Van der Rijst (2007) de neiging om te willen weten, te willen bekritiseren, te willen delen, te willen begrijpen, te willen innoveren en te willen begrijpen.
Volgens Fisser (2000) kan OOL alleen plaatsvinden wanneer een aantal voorwaarden aanwezig zijn
- Een rijke leeromgeving
- Een veilig (leer)klimaat
- Samenwerkings- en discussievaardigheden bij leerlingen
- Leerlingen hebben kennis en vaardigheden op het gebied van:
o Taal
o Rekenen
o Schrijven
o Spreken (mondelinge taalvaardigheid)
Ontwerpend Leren
Janssen (1999) hield zich destijds al bezig met ‘learning by design’. Hierbij ontwikkelden leerlingen kennis over techniek en daarbij toegepaste fysische verschijnselen. Leerlingen ontworpen een oplossing voor een probleem of behoefte door op een actieve en gerichte manier te zoeken.
Vaak wordt ontwerpend leren gedaan aan de hand van een probleem of een ‘hoe-vraag’.
Hieronder worden de fases uitgelegd met de bijbehorende activiteiten van leerlingen.
1. Probleem constateren: het op te lossen probleem en/of behoefte is duidelijk.
o (H)erkennen probleem/behoefte
o Problemen verwoorden en verhelderen
o Eisen formuleren
2. Verkennen: leerlingen hebben een beeld van mogelijke oplossingen, dat zij vormden door brainstormen en aanrommelen (ook hier doet de leerkracht een stap terug).
o Oplossingsmogelijkheden overdenken
o Gegevens verzamelen
o Vragen stellen
o Voorspellingen doen
o Oplossingen formuleren
3. Ontwerpvoorstel maken: leerlingen schetsen een definitief ontwerp voor een oplossing en verzamelen benodigdheden.
o Geschikt materiaal en gereedschap kiezen
o Herkennen constructie- en bewegingsprincipes
o Plannen
o Schematisch uitwerken
4. Ontwerpvoorstel uitvoeren: het product komt tot stand.
o Gereedschappen gebruiken
o Materialen bewerken
o Volgens plan werken
5. Testen en uitvoeren: het product wordt getest op werking en eisen waaraan het moet voldoen.
o Testen prototype aan de hand van eisen
o Relatie leggen tussen oplossing en gestelde eisen (vorm-functie)
o Onvolkomenheden herkennen
6. Presenteren/communiceren: de leerlingen hebben andere leerlingen en de leerkracht verteld weke behoefte er was, voor welke oplossing ze hebben gekozen en hoe het produt werkt.
o Verslag maken
o Presenteren
o Demonstreren/uitleggen
o Portfolio aanleggen
o Oplossing/product van anderen beoordelen
7. Verdiepen: leerlingen hebben inzicht in de gebruikte technische principes en de keuze van gebruikte materialen.
o Reflecteren
o Discussiëren
o Vergelijken
o IJken
Onderzoekend Leren
Leerlingen onderzoeken hierbij organismen, objecten en verschijnselen in hun omgeving. Bij onderzoeken hebben zij de vaardigheden goed waarnemen, vragen stellen, experimenten opzetten en uitvoeren, voorspellingen doen, problemen verkennen en verwoorden en oplossingen bedenken en beoordelen nodig. Leerlingen werken zelden alleen, vaak in tweetallen of groepjes. Ze produceren zowel mondelinge als schriftelijke (vaak logboek) producten, maar ook soms geen product (alleen proces). Leerlingen leren kritisch te zijn, doordat ze uitgedaagd worden vragen te stellen over dingen die ze willen weten en te reageren op elkaars beweringen en oplossingen. Ook mogen de leerlingen vrij schrijven (af en toe) over leerwinst of gedachtes. Leerlingen die niet gewend zijn aan vrij schrijven hebben baat bij een blaadje waarop de kernpunten staan (inhoudsopgave met korte uitleg). Groepjes dienen niet groter te zijn dan 4 leerlingen. De leerkracht kan de groepjes zelf maken of leerlingen laten kiezen. Bij het werken in groepjes kan ook aandacht besteedt worden aan coöperatief leren.
Vaak wordt onderzoekend leren gekoppeld aan een verschijnsel. Hieronder worden de fases uitgelegd met de bijbehorende activiteiten van leerlingen.
1. Confrontatie: thema en begrenzing hiervan worden duidelijk
o Waarnemen
o (H)erkennen
o Vergelijken
2. Verkennen: leerlingen worden eigenaar van het problaam of de onvanzelfsprekendheid. Het herformuleren van associaties/vragen/ideeën naar stellingen gebeurt in deze fase. Leerkracht doet een stap terug en laat de leerlingen aanrommelen.
o Aanrommelen
o Gegevens verzamelen
o Vragen stellen
o Ideeën opperen
o Voorspellingen doen
3. Opzetten experiment: de leerlingen weten wat voor experiment ze gaan doen om hun onderzoeksvraag te beantwoorden.
o Ontwerpen experiment: materiaal, meerinstrumenten en gereedschap bijeen zoeken
o Plannen maken voor eerlijk meten
o Plannen maken voor uitvoering experiment
4. Uitvoeren experiment: het experiment wordt uitgevoerd en de resultaten worden geordend.
o Waarnemen: kijken, voelen, luisteren, ruiken, proeven
o Metingen uitvoeren
o Uitkomsten noteren (logboek)
o Ordenen
o Vergelijken
o Data verwerken
o Constateren
5. Concluderen: de resultaten worden in verband gebracht met de onderzoeksvraag.
o Argumenteren
o Conclusies formuleren
6. Presenteren/communiceren: de leerlingen hebben andere leerlingen en de leerkracht op de hoogte gesteld van het verrichte experiment en de conclusies ervan.
o Verslag maken
o Presenteren
o Uitleggen
o Portfolio aanleggen
7. Verdiepen: leerlingen hebben zich een beeld ontwikkeld van een concept dat zij schriftelijk of mondeling in eigen woorden kunnen beschrijven. Dit beeld krijgt betekenis in de belevingswereld van de leerling.
o Reflecteren
o Discussiëren
o Vergelijken
De Mariaschool in Bladel, De Marnix in Hapert, de Franciscusschool in Bladel en de Piramide in Bladel hebben zich aangemeld om mee te gaan naar Technopolis!
