‘Love, fun and meaning ’ Lesgeven met wetenschap en technologie

1. ‘Love, funandmeaning’Lesgeven met wetenschap en technologie Hanno van Keulen - Universiteit Utrecht Opening Studiejaar Iselinge Hogeschool 11 september 2013

2. Voorstellen Hanno van Keulen was/is/wordt: • Scheikundige • Nieuwsgierige • Programmaleider Bètatechniekonderwijs bij het Centrum voor Onderwijs en Leren, Universiteit Utrecht • TalentenKracht Utrecht • Wetenschapsknooppunt Utrecht • Kenniscentrum Talentontwikkeling, Wetenschap & Techniek Midden • Lector Leiderschap in Onderwijs en Opvoeding bij Windesheim Almere

3. Waarom ‘love, funandmeaning’? • Is een citaat van Manfred Kets de Vries (internationaal vermaard organisatie-adviseur) • ‘Love’: staat voor persoonlijke aandacht, verbondenheid • ‘Fun’: je wilt met plezier naar je werk, naar school • ‘Meaning’: werken en leren moet zin hebben • En wat heeft dat te maken met wetenschap en technologie?

4. Een ei in de magnetron?

5. Boodschap • W&T is belangrijk voor alle kinderen en voor Nederland (‘meaning’) • W&T sluit perfect aan bij hoe kinderen leren (‘love’) • Onderzoekend en ontwerpend leren is (bijna) hetzelfde als ‘goed onderwijs geven’ (‘fun’)

6. Het ‘Techniekpact’ • 13 mei 2013 sloot het kabinet samen met werkgevers, het onderwijs en de werknemers- organisaties het ‘Techniekpact’. Het pact moet de aansluiting van het onderwijs op de arbeidsmarkt in de technieksector verbeteren en daarmee het tekort aan technisch personeel terugdringen. • Hogere instroom (beroeps)opleidingen techniek en verhogen kwaliteit via publiek-private samenwerking; • Optimale doorstroom, aantrekken en behoud van (internationaal) technisch personeel; • Meer aandacht voor bèta/techniek in het funderend onderwijs (PO en VO). • Uitgewerkt in Rapport Clevers/Willems ‘Wetenschap en technologie primair onderwijs’

7. We hebben zorgen om het funderend onderwijs! • De basis voor elke toekomst wordt gelegd in de basisschool, dus ook die van de ingenieur en de installateur. Is die toekomst daar goed belegd? • Ca. 4% van de schooltijd in NL is over W&T tegen 10% gemiddeld (TIMSS) • In NL haalt slechts 3% van de kinderen het excellente niveau (TIMSS) • Nederlandse meisjes doen het slechter dan jongens (PISA): dat patroon komt verder nergens voor • 13% van de leraren doet nooit ‘een proefje’ • Slechts 5% van de NL kinderen doet wel eens de hele cyclus van ‘onderzoekend/ontwerpend leren’ (tegen 40% OESO)

8. Doelen basisonderwijs • De basisschool leidt geen loodgieters of astronauten op • De basisschool behoort kinderen wel te oriënteren op ‘de wereld’ en op hun talenten: • De drieledige functie van het basisonderwijs is: • het draagt bij aan de persoonlijke ontwikkeling van kinderen; • het zorgt voor overdracht van maatschappelijke en culturele verworvenheden; • het rust kinderen toe voor participatie in de samenleving.

9. ‘De leerlingen leren ...’: Hoe laat is het hier? • Acht uur ‘s avonds • Één uur ‘s nachts • Tien uur in de ochtend • Geen flauw idee

10. Waarom is het ‘s zomers warmer?

11. Zijn we ‘s zomers dichter bij de zon?

12. W&T: Een vak? Of een benadering? • “De commissie wil onderstrepen dat wetenschap en technologie in haar ogen géén apart vak is, maar een vakoverstijgende benadering. Meer ruimte in het primair onderwijs voor wetenschap en technologie betekent dan ook niet per se een extra belasting voor scholen en leraren. Het vergt vooral een andere manier van lesgeven. De methodiek van het onderzoekend en ontwerpend leren kan worden gekoppeld aan alle vakken en activiteiten, van taal, rekenen, aardrijkskunde, geschiedenis en biologie tot aan de meer creatieve vakken en het schooltoneel.”

13. W&T: een krachtige leeromgeving “Het licht neemt de schaduw mee en daardoor wordt de schaduw steeds groter!” Kinderen leren: taal, wiskunde, sociale vaardigheden, executieve vaardigheden, hogere-orde denkvaardigheden

14. Lesgeven over en met wetenschap en technologie • Hoe creëer je zo’n krachtige leeromgeving? • Ruimte geven aan zintuiglijke, lichamelijkeexploratie • Nieuwsgierigheid vertalen naar passende leerprocessen: • Onderzoekend en ontwerpend leren volgens de empirische cyclus • (De ‘black box’ openmaken) • (Kennis vermeerderen door opzoeken en uitzoeken) • De wereld in: contexten verkennen • Verbindingen zoeken. Wetenschap en techniek als middel voor: • Taal- en rekenvaardigheden • (Wereldoriëntatie, burgerschap, muziek, beweging, ...) • (Ontwikkeling van hogere orde cognitieve vaardigheden, sociale vaardigheden en executieve functies)

15. Kennis is ‘lichamelijk’ • Van Piaget naar Gibson en Thelen • Van mentale representaties naar actie-perceptie systemen • Van mind-body dualisme naar interactionisme • Motorneuronen, spiegelneuronen en taalcentrum

16. Taal - Waarom begrijpen wij elkaar? • Abstracte begrippen zijn metaforen met lichamelijke oorsprong • Be’grijpen’ • Stroom • Ruimte • Woorden alleen zijn geen ervaringen en leiden niet zonder meer tot begrip • “Hemellichaam – Iets wat een baan in de ruimte aflegt”

17. Wetenschap en technologie is taal leren • Zelfs de grammatica vertoont sporen van embodimenten actie-perceptie: • Werkwoorden voor proces (beweging, actie, contact) en toestand (resultaat, effect, bezit) gedragen zich anders: • ‘Een glas met water vullen’ (resultaat) versus ‘een glas met water schenken’ (beweging) • ‘Jan gaf zijn auto aan hem’ en ‘Jan gaf hem zijn auto’ versus ‘Jan reed zijn auto naar het plein’ en ‘Jan reed het plein zijn auto’ • ‘Ik zeg je: doe het niet’ versus ‘Ik schreeuw je: doe het niet’ • ‘Anna brak het glas’ en ‘Het glas brak’ versus ‘Anna sneed het touw’ versus ‘Het touw sneed’. • Zonder zintuiglijke ervaring met deze processen ontwikkelt zich geen goed werkwoordgebruik

18. Exploreren: een relatie leggen tussen de materiële omgeving en je lichaam • Actiemogelijkheden herkennen • Vaardigheden ontwikkelen • Herkennen waar je iets kunt vastmaken • Een hamer zien als verlengstuk en verzwaring van je arm

19. Grijpen, draaien, slaan, wrijven, vasthouden, …. het zijn je handen maar dan ‘handiger’

20. Jonge kind: exploreren van de natuurlijke wereld • Aarde, water, lucht, vuur • Vast, vloeibaar, gas • Poeder, emulsie, damp • Massa, evenwicht • Krachten, draaien, versnelling • Licht, kleur, schaduw, spiegel • Geluid, trillingen • Warmte

21. 0. Zien Van exploratie naar onderzoeken: de empirische cyclus 1. Vragen 5.Schrijven/ Tekenen 2. Denken Hoe 4. Antwoorden 3. Meten & Doen

22. Het begint met aandacht krijgen

23. Dan komt de verwondering? Hoe zit dat?

24. Vragen leiden tot onderzoek en (soms) tot kennis en inzicht

25. Onderzoekend en ontwerpend leren • Iets materieels zorgt voor aandacht • Kinderen hebben daardoor een vraag (‘hoe zit dat?’) of een probleem (‘kan dat beter?’) • Dit ontlokt een leerproces volgens een empirischecyclus (explorerend, onderzoekend, ontwerpend of ‘uitzoekend’ leren) • Hierbij worden allerlei vaardigheden ontwikkeld: inbeeldingsvermogen, zelfsturing, kritisch denken, samenwerken, presenteren • Het proces leidt tot beter begrip van de materiële werkelijkheid (antwoorden op vragen; oplossingen van problemen) en tot handelingservaring: de basis voor vaardigheid

26. Vragen over het bakken van een cake • Uitzoeken: • Wat er gebeurt • Opzoeken: • Verklaringen Met rijstmeel Met gist Zonder boter Zonder ei

27. Samenwerken met beroepsmensen: ‘Hoe stroomt een rivier?’

28. Kinderen als echte onderzoekers!

29. Glijbanen Een les onderzoekend leren voor middenbouw en bovenbouw basisonderwijs Hester Kleinhans – De Ontdekkingsreis Maarten Kleinhans – Universiteit Utrecht en De JongeAkademie

30. Stap 6. Presenteren • Presenteer: • Je onderzoeksvraag • Je aanpak • Je conclusies • Je verklaringen • Ging alles zoals je had verwacht? • Hoe zeker ben je over je conclusies? • Welke vragen heb je nog?

31. Succesfactor 1: Goede interactie • Interactie is niet hetzelfde als instructie geven • Instructies, kookboekvoorschriften, handleidingen, werkbladen, techniekkisten e.d. hebben (grote) nadelen: • Het onderliggende belang raakt uit het zicht (‘Waarom doen we dit eigenlijk?’) • Zelf nadenken is niet nodig (‘hand-on, minds-off’) • Het resultaat komt voorop te staan, in plaats van het (leer)proces • Dus: vragen, doorvragen, coachen en feedback geven (‘scaffolding’; ‘dialogic teaching’) • Wees niet bang voor verlies van controle!

32. 0. Introductie van probleem en/of materiaal (kan spontaan). • Ontdekken • Kennismaken • Aanrommelen • Denken: hé, hoe zit dat?? • 1. Verzinnen van vragen - Hypothese formuleren • Wat wil je (nog meer) weten? • Hoe zit het (dan) met .... ? • Hoe komt het (dan) dat? • Denken over het antwoord: • Hoe denk je dat het in elkaar zit/gaat/werkt? • Dit is je hypothese! • Ik denk dat als ..... dat er dan ......; • Ik denk dat .... komt door .....; • Ik denk dat om ..... te doen er ... nodig is. 5. Laat je eigen lichtje stralen - Rapportage Schrijf je uitkomsten op en presenteer ze aan anderen. • 2. Hoe ga je dit uitvinden – Testsituatie ontwerpen • Welk onderdeel zou je kunnen testen? • Hoe doe pak je dat aan? • Wat heb je daar bij nodig? • 4. Nadenken – Evalueren, hypothese toetsen • Kloppen de data met wat je dacht? Waarom? • Wat betekent dat voor je hypothese? Klopt het, of niet of een beetje? • ..... als je nu gaat verzinnen hoe dat komt, zit je weer in stap 1. • 3. Uitvoeren –Data verzamelen & vastleggen • Testopstelling maken • Test uitvoeren (data verzamelen) • Uitkomsten opschrijven

33. Waar mag het over gaan? Contexten geven betekenisvolle ervaringen • Wonen • Tuin, park en natuur • Lichaam, ziekte en gezondheid • Veiligheid • Voeding en landbouw • Energiegebruik • Mobiliteit en transport • Gebouwen en constructies 9. Communicatie 10. Muziek, kunst en cultuur • Sport, spel en beweging • Ontspanning en uitgaan 13. Kleding 14. Schoonmaken 15. Water en watermanagement • Grond, stenen, bodem en aarde • Weer, klimaat, lucht en hemel 18. Hergebruik, duurzaamheid en kringlopen

34. Levensmiddeltechnologie? Gezondheid? Taal? Rekenen?

35. Wetenschap en techniek raakt je eigen leven • Persoonlijk belang: Waarom moet ik mijn handen wassen? • Burgerschap: Hoe kun je water besparen? Waar komt water vandaan en waar gaat het heen? Hoe regelen we dat in de samenleving? • Werk: Wie maakt dat allemaal?

36. Welke brug is dat? • Een hangbrug • Een leggerbrug • Een boogbrug • Ik zou het niet weten (maar we zoeken het uit)

37. Een boogbrug maken met rietjes?!Kan dat beter?

38. Onderzoekend en ontwerpend leren met ‘Water’ 1/2 paraplu 3 drijven en zinken 4 dijk 5 brug 6 waterrad 7 sluis 8 waterzuivering

39. Onderzoeken en ontwerpen in rond Sinterklaas • (Zie ginds komt) de stoomboot: Hoe werkt dat? Kan dat beter? • Navigeren: kompas, sterren, kaarten • Drijven (en zinken): dichtheid en opwaartse kracht; golven • Beladen (en kapseizen): ruimte vullen; verpakkingsmateriaal; verhouding inhoud / oppervlakte • Uitladen: kraan, lier, glijbaan, katapult • Varen: stoom; uitzetten van gas; motor • De ‘pop-pop boot’ maken

40. Zelf leren kijken en vertellen

41. Favoriete bronnen

42. Ook met W&T moet je ‘opbrengstgericht’ werken • Niet blijven steken in de activiteit maar leerdoelgericht werken • Kinderen inhoudelijke feedback geven op hun ontwikkeling • Leerlingen volgen: • Hoe ze de materiële wereld intuïtief begrijpen • Hoe hun onderzoekende houding en vaardigheden zich ontwikkelen • Wat ze begrijpen en wat ze aan kennis hebben verworven • Dossier meegeven voor vervolgonderwijs

43. Wetenschap en technologie is doel én middel • Wetenschap en technologie is geschikte context om andere doelen te bereiken • Zorg dat je wetenschap en technologie kunt verbinden met taal, rekenen, geschiedenis, ...... • Zorg je zelf onderwijs kunt ontwerpen, zodat het rooster en de methodes dienend zijn en niet te dwingend zijn • Leer je aan om W&T niet (alleen) als vak(je) te zien maar als onderdeel van alles: • Luizencontrole; zonnewering; nieuw schoolplein; vlekken; handen wassen; tussendoortje; verbouwing, ....... • Leer je aan om W&T te benutten voor ‘passend onderwijs’: • Uitdagingen voor de meerbegaafden • Afwisseling van denken en doen • Talig voor wie dit nodig heeft

44. Voor wie zich wil verdiepen: • Chemero, A. (2003). An Outline of a Theory of Affordances. Ecological Psychology, 15(2), 181-195. • Fischer, K. W., & Bidell, T. R. (2006). Dynamic development of psychological structures in action and thought. In W. Damon & R. M. Lerner (Eds.), Handbook of child psychology (Fifth edition). Volume 1: Theoretical models of human development (pp. 467‐561). New York: Wiley. • Gallese, V., & Lakoff, G. (2005). The brain's concepts: The role of the sensory-motor system in conceptual knowledge. Cognitive Neuropsychology, 21, 1-25. • Gibson, E. J., & Pick, A. D. (2000). An ecological approach to perceptual learning and development. New York: Oxford University Press. • Karmiloff-Smith, A. (1992). Beyond modularity: A developmental perspective on cognitive science. Cambridge, MA: The MIT Press. • Keulen, H. van (2010). Wetenschap en techniek - IJkpuntenvooreendomein in ontwikkeling. Den Haag: Platform BètaTechniek. • Keulen, H. van, & Oosterheert, I. (2011). Wetenschap en techniek op de basisschool. Groningen: Noordhoff. • Keulen, H. van, & Sol, Y. (2012). Talent ontwikkelen met wetenschap en techniek. Utrecht: Centrum voorOnderwijs en Leren Universiteit Utrecht. • Lakoff, G. (1987). Women, fire and dangerous things - What categories reveal about the mind. Chicago: University of Chicago Press. • Nersessian, N. (2008). Creating scientific concepts. Cambridge (MA): MIT Press. • Pinker, S. (2007). De stof van het denken - Taalalsvenster op de menselijkenatuur: Olympus. • Thelen, E., & Smith, L. B. (1994). A dynamic systems approach to the development of cognition and action. Cambridge (MA): The MIT Press. • Van Geert, P. (1998). A dynamic systems model of basic developmental mechanisms: Piaget, Vygotsky, and beyond. Psychological Review, 105(4), 634-677. • Van Geert, P. (2011). Talent for science and technology in children and their educators. Drawing the contours of the talent map. Den Haag: Platform BètaTechniek. • Vries, M. J. de, Keulen, H. van, Peters, S., & Walma van der Molen, J. (Eds.). (2011). Professional development for primary teachers in science and technology. The Dutch VTB-Pro project in an international perspective. Rotterdam: Sense. • Wilson, M. (2002). Six views of embodied cognition. Psychonomic Bulletin & Review, 9(4), 625-636.

45. Dank voor jullie aandacht!