Inleiding

Tijdens mijn bezoek aan de FabLearn Conferentie in Middelfart, Denemarken, woonde ik een lezing bij van Amos Blanton. Hij sprak over zijn project ‘Playing With The Sun’ en zijn onderzoek naar ‘Scenius’. Het was een zeer interessante lezing, waarover ik meer zal delen in mijn blog over maakonderwijs in Denemarken. Een uitspraak die mij bijbleef was: “play your way to knowledge (PYWK)”. Deze uitspraak resoneerde met mij omdat ik op dat moment bezig was met het vormen van mijn eigen visie op onderwijs en de samenhang tussen verschillende methoden en theorieën die op dat moment bij mij pasten. Intuïtief voelde ik dat deze uitspraak de essentie raakte van wat ik zocht. In dit blog zal ik uitleggen hoe en waarom het concept PYWK zelfs tot een methode verheven kan worden en hoe het de volgende theorieën en concepten verbindt:

– 21ste-eeuwse vaardigheden;
– Constructionisme en de ideeën van Seymour Papert;
– Connectivisme
– Taxonomie van Bloom in relatie tot de eindtermen van VMBO keuzevakken;
– SLO examenprogramma praktijkgerichte programma’s Techniek en innovatief vakmanschap;
– Rubrics.

Deze theorieën en concepten heb ik geselecteerd op basis van de volgende ervaringen:

– Het vormen van een visie op onderwijs door het bouwen van een Drift Trike;
– Mijn bezoek aan het FabLab in Vejle, Denemarken;
– De professionele leergemeenschap van de opleiding Science & Technology.

Studiereis Fontys aan Fab Lab Vejle in Denemarken

In het kader van makerspace-onderwijs heb ik via de opleiding Science en Technology bij Fontys een studiereis gemaakt naar Vejle in Denemarken. Daar bevindt zich FabLab Spinderhallerne, gerealiseerd door de organisatie FabLab@SCHOOL. Hieronder volgt een korte uitleg over deze organisatie, waarna ik de didactische uitgangspunten zal bespreken.

FabLab@SCHOOLdk is een Deens gemeentelijk samenwerkingsverband tussen Silkeborg, Vejle, Kolding en de gemeente Middelfart, dat zich inzet voor de ontwikkeling van technologisch inzicht, praktische professionele vaardigheden en 21e-eeuwse competenties bij kinderen en jongeren. Het samenwerkingsverband biedt een tweejarige baanbrekende opleiding voor docenten en pedagogen, waar zij beiden hun eigen professionele competenties ontwikkelen en cursussen voor studenten geven. De kern hiervan is Technologisch inzicht door ontwerp en fabricage.

FabLab@SCHOOLdk inspireert docenten en studenten om nieuwe digitale technologieën te gebruiken. De studenten werken zowel in individuele vakken als interdisciplinair, waarbij het ontwerpprocesmodel functioneert als een didactisch kader en ondersteunend leer- en reflectiemiddel voor studenten en docenten.

FabLab@SCHOOLdk zijn in elke gemeenschap anders georganiseerd, maar iedereen heeft minstens één centraal FabLab dat competentieontwikkeling faciliteert en de school helpt bij het opzetten van lokale laboratoria. Hierbij wordt scholen onderseuning geboden bij de ontwikkeling van FabLabs, cursussen, en vaardigheidscursussen.

FabLab@SCHOOLdk is tot stand gekomen op basis van een onderzoekssamenwerking met Ole Sejer Iversen, Center for Computational Thinking and Design, Aarhus University en Paulo Blikstein, FabLearn Network & TLTL Stanford/Boston University. 

Het doel is “Technologisch inzicht verkrijgen door ontwerp en digitale fabricage”. Voor dit doel heeft FabLab@SCHOOL samen met strategische partners de ‘design circle’ voor digitale fabricage ontwikkeld, waarin digitale, praktische en 21e-eeuwse vaardigheden samenkomen.

(Digitaal) Technologisch inzicht

Digitaal ontwerp en ontwerpprocessen  
-Kaderen
-Ideëengeneratie
-Maken
-Argumentatie en introspectie

Praktische vaardigheden

FabLab@SCHOOL.dk benadrukt het belang van praktische vaardigheden.

21ste eeuwse vaardigheden

21ste eeuwse vaardigheden Ontwerpprocesmodel voor digitale fabricage

FabLab@SCHOOL gebruikt het ontwerpprocesmodel als didactisch kader voor onderwijs en experimenten. Ontwerpopgaven zijn gebaseerd op concrete, realistische problemen, die aan de hand van veldstudies met verschillende prototypes worden gezocht op weg naar een definitief ontwerp.

Door middel van experimenteel werk verwerven studenten algemene vaardigheden met betrekking tot kritisch denken, communicatie en samenwerking, complexe probleemoplossing en technologische beheersing. Competenties die centraal staan in de 21e eeuw. Het werken met innovatie en ontwerp staat centraal in het vak technologiebegrip, ambacht en ontwerp en praktische expertise, maar het ontwerpprocesmodel kan worden gebruikt als leidraad voor de werkprocessen en probleemoplossing van studenten in alle vakken en cursussen.

Het leerproces wordt in gang gezet door een ontwerpuitdaging.

In veldstudies onderzoeken studenten relevante voorwaarden met betrekking tot de ontwerpopgave.

Bij het genereren van ideeën brengen ze veel verschillende ideeën voor oplossingen naar voren.

Bij de productie worden technologieën en materialen geselecteerd die prototypes tot leven kunnen brengen.

De studenten pleiten gedurende het hele ontwerpproces continu voor selectie en niet-selectie.

De studenten reflecteren ook continu op het zingevingsgebruik van het ontwerp voor anderen en hun eigen leerprocessen.

Fab Lab Spinderhallerne Vejle Denemarken

FabLab Spinderihallerne is een moderne prototypewerkplaats waar je kennismaakt met de nieuwste digitale productietechnologieën en getrainde instructeurs die klaar staan om je op weg te helpen met de technologieën om (bijna) alles te bouwen.

Wat is een FabLab?

Een FabLab – FABrication LABoratory – is een creatieve, hightech prototypewerkplaats, en of het nu gaat om een plastic werkplaats voor de stofzuiger, een elektronicaproject, een t-shirt met print, het kan in FabLab worden gemaakt. Het productielaboratorium brengt de nieuwste productietechnologieën samen, en de interactie tussen mens, machine en geavanceerde software maakt het zelfs voor beginners mogelijk om in allerlei materialen te werken en te produceren in een kwaliteit die moeilijk te evenaren is in een traditionele houtwerkplaats.

Wie kan FabLab gebruiken?

Iedereen kan gebruik komen maken van het FabLab. En met de nieuwe technologieën en methoden gaat er een hele nieuwe wereld open voor wat u zelf kunt produceren – of het nu voor uw bedrijf, school of als hobbygebruiker is.

Startups als bron voor inspiratie in Spinderhallerne

Spinderhallerne huisvest een business community met ruimte voor 60 creatieve en artistieke ondernemers. Spinderhallerne organiseert regelmatig workshops en evenementen voor ondernemers. In het FabLab kunnen ondernemers de nieuwste digitale productietechnologieën gebruiken om prototypes van uw ideeën te maken.

Onderstaand een collectie aan foto’s van de startups en Fab Lab in Spinderhallerne, erg indrukwekkend!

Examen programma Techniek en Innovatief Vakmanschap (TIV) 

Doel praktijkgerichte programma’s
Een praktijkgericht programma is erop gericht om leerlingen praktische kennis,
vaardigheden en ervaring op te laten doen, binnen en buiten de school. Het
streven is om aan te sluiten bij de behoeftes van leerlingen, hun motivatie te
bevorderen en realistische beroeps- en opleidingsbeelden te ontwikkelen. Een
praktijkgericht programma richt zich op het toepassen van kennis en
vaardigheden. Leerlingen voeren in opdracht van externe opdrachtgevers
praktijkgerichte opdrachten uit en oefenen programmaoverstijgende
vaardigheden. Leerlingen krijgen binnen het programma de kans om kennis te
maken met verschillende onderdelen van de arbeidsmarkt,
opleidingsmogelijkheden en de samenleving.

Opbouw examenprogramma
Het examenprogramma bestaat uit drie domeinen. De eerste twee domeinen
bevatten eindtermen die voor alle praktijkgerichte programma’s gelijk zijn. Het
derde domein is programmaspecifiek ingevuld. De domeinen binnen het
examenprogramma zijn:
A. praktijkgerichte opdrachten
B. programmaoverstijgende vaardigheden
C. programmaspecifieke vaardigheden

Het valt op dat de 21ste-eeuwse vaardigheden, praktische vaardigheden en digitale vaardigheden, zoals die bij FabLab@School worden toegepast, ook centraal staan in de kern van TIV. Dit suggereert dat de Design Circle voor digitale fabricage kan dienen als een didactisch raamwerk voor TIV.

De opdrachten en vaardigheden van het Examenprogramma voor TIV, zoals onderstaand weergegeven, maken de overlap met FabLearn@SCHOOL verder duidelijk.

A. praktijkgerichte opdrachten -> Praktische vaardigheden FabLab
Eindterm 1 – Ontwikkelen van interesses middels praktijkgerichte opdracht
Eindterm 2 – Ontwikkelen van kwaliteiten moddels praktijkgerichte opdracht

B. programmaoverstijgende vaardigheden -> 21ste Eeuwse vaardigheden FabLab
Eindterm 3 – Sociaal handelen
Eindterm 4 – Samenwerken
Eindterm 5 – Taalvaardigheden
Eindterm 6 – Rekenvaardigheden
Eindterm 7 – Digitale vaardigheden
Eindterm 8 – Analytische denkvaardigheden
Eindterm 9 – Kritische denkvaardigheden
Eindterm 10 – Creatieve denkvaardigheden
Eindterm 11 – Onderzoeken

C. programmaspecifieke vaardigheden -> Technologisch inzicht FabLab
Eindterm 12 – Ontwerpen van een product
Eindterm 13 – Maken van een product
Eindterm 14 – Adviseren over oplossingen
Eindterm 15 – Organiseren van een proces
Eindterm 16 – Monteren van elementen
Eindterm 17 – Onderhouden van een installatie

Taxonomie van Bloom in relatie tot eindtermen keuzevakken VMBO

De eindtermen van de keuzevakken voor het VMBO bevatten doorgaans werkwoorden als “benoemen”, “herkennen”, “omschrijven”, “uitleggen” en in sommige gevallen “toepassen”. Dit zijn werkwoorden die passen bij de eerste drie kolommen van de Taxonomie van Bloom. 

Rubrics in relatie tot de presenteerfase van de design circle voor digitale fabricage

Voor de ontwikkeling van algemene vaardigheden is het noodzakelijk dat de docent deze vaardigheden expliciet benoemt als leerdoel en ze een herkenbare plek geeft in het onderwijs. 
Naast oefening met de vaardigheden is reflectie noodzakelijk. Rubrics zijn daarvoor een geschikt instrument. Door het gebruik van rubrics leren leerlingen zichzelf te beoordelen en feedback te geven aan medeleerlingen; de docent kan met behulp van de rubrics feedback geven aan de leerlingen en met hen in gesprek gaan over verdere ontwikkelstappen.

De presentatiefase van de ontwerpcirkel voor digitale fabricage omvat een onderdeel dat gericht is op het reflecteren op het ontwerpproces en persoonlijk leren. Deze afsluitende fase is bij uitstek geschikt voor het toepassen van rubrics.

De acht ideeeën van Seymour Papert en het constructionisme

Tijdens de expertfeedback van mijn docente Mandy Stoop over het vormen van mijn visie, werd ik gewezen op het constructionisme en de ideeën van Seymour Papert. Veel van zijn ideeën heb ik instinctief toegepast tijdens het drift trike project. Het vormt een uitstekende basis voor het verder ontwikkelen van mijn visie.

Hieronder volgen de acht ideeën van Seymour Papert. Deze ideeën worden verder uitgediept in een artikel via de link.

– Leren door te doen
– Technologie als bouwmateriaal
– Hard Fun
– Leren leren
– Tijd nemen
– Fouten maken is noodzakelijk
– Zo leraar, zo leerling
– De digitale wereld

Het constructionisme van Seymour Papert vormt de grondslag voor het onderzoek van FabLab@SCHOOL. Het is daarom logisch dat de acht grote ideeën naadloos aansluiten bij het gebruik van de designcircle voor digitale fabricage. Bovendien waarborgen Paperts acht ideeën een leeromgeving waarin leerlingen veilig kunnen ontwerpen en creëren.

Constructionisme en de fase van creatie in de design circle voor digitale fabricage 

In 1980 schrijft Seymour Papert het boek ‘Mindstorms: Children, Computers and Powerful Ideas’, waarmee hij verder gaat op de ideeën van Piaget, waarbij leren gaat om kennis construeren. Maar, zegt Papert, daar moet dan ook echt iets bij gemaakt worden. Leren door te maken en leren om te maken is volgens Papert de manier waarop er echt geleerd wordt.

Tegenwoordig krijgt deze stroming steeds meer aandacht en aanhangers. Het concept van Maakonderwijs (Maker Education) is bijvoorbeeld gebouwd op het gedachtegoed van Papert, waarbij leerlingen dingen maken en daarbij nieuwe kennis opdoen. Vaak gebeurt dit ook in projectvorm waarbij samengewerkt moet worden. Het gebruik van computers maakt daarbij dat leerlingen op veel verschillende manieren kunnen maken en leren.

De creatiefase in de ontwerpcirkel sluit goed aan bij het constructivisme, wat natuurlijk geldt voor de gehele ontwerpcirkel, maar het echte maken is kenmerkend voor deze fase.

Connectivisme en de fase van verkenning in de design circle voor digitale fabricage 

Leertheorieën zijn allen gebaseerd op het vergaren van kennis. George Siemens bedacht daarom in 2005 dat leren eigenlijk niet over kennis gaat, maar over netwerken. Kennis is namelijk veranderlijk, en het moet er dus om gaan dat leerlingen leren hoe ze kennis kunnen verkrijgen en kunnen gebruiken. Maar daarbij hoort ook dat het belangrijk is om afstand te kunnen nemen van ‘oude’ kennis. Nieuw in deze theorie is dat hierbij ook geleerd kan worden tussen niet-menselijke (lees: digitale) structuren.

Het connectivisme is vooral terug te zien in de manier waarop leerlingen buiten school leren. Door verschillende netwerken te gebruiken als YouTube, Wikipedia, en sociale netwerken te gebruiken leren leerlingen ontzettend veel. De taak van de docent is dan vooral om dit leren te begeleiden, en de leerling kritisch te leren kijken naar de informatie de gedeeld wordt.

De verkenningsfase in de ontwerpcyclus sluit goed aan bij het connectivisme. Hoewel de harde kennis voor een vakgebied niet verandert, ontwikkelt technologie zich snel, waardoor het up-to-date blijven met zachte kennis via netwerken waardevol is.

Inwisselbaarheid van activiteiten, materialen, leeruitkomsten en werkveld

De design circle voor digitale fabricage bestaat uit verschillende lagen met uitwisselbare inhoud. Dit maakt de design circle geschikt voor alle praktische keuzevakken en kan zelfs praktische elementen toevoegen aan theoretische vakken. Het schema toont aan dat leeruitkomsten, materialen en activiteiten flexibel ingevuld kunnen worden.

Blog visie op onderwijs, bouwen van de drift trike

In mijn blog “Visie op onderwijs” beschrijf ik hoe ik tijdens het keuzevak elektrische voertuigen een Drift Trike bouw. Voorafgaand aan de bouw van de drift trike heb ik verschillende betekenisvolle momenten opgedaan die mij hebben geïnspireerd om de lessen op een bepaalde manier vorm te geven. Deze ervaringen, samen met de constructie van de drift trike, hebben mij waardevolle inzichten verschaft over de rol van een leraar en de interactie met het werkveld.

Onderstaand de betekenisvolle momenten opgesomd:

-De waarde van aansprekend fysiek lesmateriaal
-De waarde van relevante obstakels
-De waarde van een aantrekkelijk doel
-De waarde van autonomie
-De waarde van het bedrijfsleven en MBO
-De waarde van Design Thinking
-Constructionisme en de ideëen van Seymour Papert

Visie, rol van de docent en rol van het werkveld

Wanneer we betekenisvolle momenten terugbrengen tot één zin, dan luidt deze:

De leerling zoekt informatie op wanneer er een aantrekkelijk doel is, uitnodigend fysiek lesmateriaal en relevante uitdagingen.

Voor het optimaliseren van informatieopname en de leerwinst zijn de volgende rollen essentieel:

De coach (docent):

De coach creëert een omgeving waar de leerling zich een aantrekkelijk doel kan stellen. De coach ondersteunt de leerling in het design thinking proces en plaatst strategisch uitdagingen die relevant zijn voor het doel. De coach herkent het overwinnen van uitdagingen als betekenisvolle momenten en vertaalt deze naar leerwinst. De coach zorgt dat de uitdagingen de leerling motiveren om het doel na te streven. De coach onderhoudt contacten met het werkveld en regelt gastlessen en excursies. De coach evalueert het proces van de leerling.

Het werkveld:

Het werkveld biedt lesruimte, leermiddelen en dient als een bron van kennis en ervaring. De voornaamste bijdrage is de leerling de bedrijfscultuur te laten beleven: het jargon, de gebruiken, de symbolen, de waarden en de rituelen. Dit bereidt de leerling voor op de samenleving en ondersteunt het proces van loopbaanoriëntatie en -begeleiding (LOB).

In de onderstaande visualisatie zijn alle inzichten geïntegreerd in een samenhangend overzicht. Dit kan worden beschouwd als een model waarin het concept ‘Play Your Way To Knowledge’ centraal staat. De functionaliteit van het model wordt verder uitgelegd met de hoofdcomponenten als richtlijn. Er is natuurlijk overlap met de eerder besproken theorieën en concepten. Deze overlap is eveneens zichtbaar tussen de hoofdcomponenten. Hierbij wordt de uitspraak van Leonardo Da Vinci relevant: “Alles staat in verband met al het andere.”

Design Circle voor Digitale Fabricage
De design circle voor digitale fabricage, die 21e-eeuwse vaardigheden, digitaal technologisch inzicht en praktische vaardigheden integreert, staat centraal. Deze zijn in lijn met de drie speerpunten die SLO heeft geselecteerd voor het praktijkgerichte programma, wat de toepassing van deze design circle verder bekrachtigt.

Flexibele laag
Afhankelijk van de context van een keuzevak of praktijkgericht programma (PGP), kunnen de volgende elementen naar eigen inzicht worden ingevuld:
– Vaardigheden
– Activiteiten
– Materialen
– Deelnemende bedrijven
– Deeltaken en eindtermen van keuzevakken

Deze aanpak is krachtig omdat het model breed inzetbaar is binnen keuzevakken en praktijkgerichte programma’s. Bovendien maakt het een combinatie van verschillende keuzevakken mogelijk.

Connectivisme
Door eindtermen te integreren in de brononderzoeksfase van de design circle, kan de coach leerlingen doelgericht leiden naar kennis die relevant is voor het keuzevak of PGP. Tijdens het maakproces stuit de leerling onvermijdelijk op obstakels, die overwonnen kunnen worden door nieuwe kennis. Deze kennis wordt opgezocht wanneer het relevant is, waardoor de leerling actief betrokken raakt bij het leerproces. Deze kennis wordt gezocht op het moment dat het relevant is, waardoor leerlingen actief betrokken zijn bij hun leerproces. Kennisverwerving vindt plaats volgens de principes van connectivisme, waarbij leerlingen zelfstandig op zoek gaan naar kennis. Dit vermindert de tijd die de coach besteedt aan het overdragen van irrelevante kennis, tijd die anders niet als zinvol wordt ervaren door zowel de coach als de leerling. Bovendien wordt het kennisniveau zichtbaar door de oplossingen die tijdens het creatieproces naar voren komen.

Bloom: onthouden, begrijpen en toepassen.
Onthouden, begrijpen en toepassen vormen de eerste drie categorieën van Bloom’s taxonomie. Het is opvallend dat juist deze werkwoorden worden gehanteerd bij het opstellen van de eindtermen. Deze eerste drie categorieën sluiten naadloos aan bij de fase van brononderzoek en zijn nauw verbonden met het niveau en de aard van de eindtermen. De benodigde kennis voor een keuzevak of PGP wordt al bereikt binnen deze eerste drie categorieën van Bloom tijdens het brononderzoek. Hier wordt immers gezocht naar de kennis die vereist is voor het keuzevak. Dit biedt veel vrijheid aan de leerling en de coach in de fase van creëren binnen de design circle, waar per definitie de grenzen voor de leerling worden verlegd doordat de hogere categorieën van Bloom’s taxonomie worden aangesproken.

Contructionisme
Creatie is de kern van het model. Obstakels zijn een natuurlijk onderdeel van het creatieproces, of ze nu voortkomen uit strategische opdrachten van de coach of uit de complexiteit van het project zelf. Het is cruciaal dat het doel verleidelijk is en dat er plezier wordt beleefd aan wat er gecreëerd wordt. Obstakels worden overwonnen door kennisvergaring, en als dit goed is georganiseerd, sluit deze kennis aan bij de eindtermen van het keuzevak of het praktijkgericht programma (PGP). Bovendien zal de kennis beter blijven hangen als het betekenisvol is voor de student. De coach kan deze dynamiek benutten om een leeropbrengst te genereren, door de student bewust te maken van het verband tussen het betekenisvolle moment en de eindtermen van het keuzevak of PGP.

Bloom: analyseren, evalueren en creëren
Analyseren, evalueren en creëren zijn niet strikt opgenomen in de eindtermen van de keuzevakken. Deze drie categorieën van Bloom’s taxonomie passen goed bij het concept van ‘maken’. Omdat ze losstaan van de eindtermen, is er veel vrijheid in het ontwerpen, testen en creëren. Het maken ondermijnt niet de focus op het beheersen van de eindtermen; het versterkt ze juist, omdat leerlingen tijdens het maken kennis willen vergaren die zij als betekenisvol en relevanter ervaren. Deze kennis is direct gekoppeld aan de eindtermen.

Faciliterende Coach
Het is de vaardigheid van de coach om de taak zodanig te definiëren dat er strategische hindernissen ontstaan. Het overwinnen van deze hindernissen wordt door de coach beschouwd als betekenisvolle momenten die verbonden kunnen worden met kennis, leerresultaten en leerdoelen. Daartoe creëert de coach een omgeving waar aantrekkelijk fysiek lesmateriaal uitnodigt tot het formuleren van een aansprekend doel.

Rubrics
De coach sluit het proces af met een rubric tijdens de reflectiefase, waarbij de focus ligt op de beoogde vaardigheden. Dit komt doordat de kennis van de eindtermen al geïntegreerd is in het creatieproces, waarbij kennis wordt verzameld tijdens de brononderzoeksfase. De rubric kan flexibel worden ingevuld met vaardigheden en het is niet nodig om de eindtermen van het keuzevak erin op te nemen, aangezien deze al zichtbaar zijn in het voltooide werkstuk.

Play your way to knowledge
Op de afbeelding is een pijl zichtbaar met daarop de tekst “Play Your Way To Knowledge”. Het concept houdt in dat leerlingen zelfstandig kennis verwerven die gerelateerd is aan de eindtermen van een keuzevak, tijdens de onderzoeksfase en verkenning, de eerste drie niveaus van Bloom’s taxonomie. Het beginnen met onderzoek maakt deze kennis echter niet meteen relevant. Door te starten met het genereren van ideeën en het experimenteren met materialen en technologieën als oplossingen voor problemen, wordt het voor leerlingen relevant om informatie op te zoeken. De leerlingen ‘spelen’ zich een weg naar de benodigde kennis. Dit ‘speelveld’ ligt tussen de fasen van creëren en verkennen. De creatiefase omvat de laatste drie niveaus van Bloom’s taxonomie. Aangezien deze laatste drie niveaus niet zijn opgenomen in de eindtermen van de keuzevakken, is er vrijheid voor de docent en leerling om te creëren op basis van passie en interesse. De eerste drie niveaus, die wel in de eindtermen zijn opgenomen, worden juist beter benut wanneer de leerling zelf kennis zoekt en deze integreert in het creatieproces.