67
1 STEM in het secundair onderwijs STEM in het secundair onderwijs Engineering als perspectief Peter Hantson Sjablonen Variant 2 – 2 de en 3 de graad © 2013 – 2015 Dit materiaal is auteursrechtelijk beschermd. De gebruiker mag de tekst kopiëren, maar niets wijzigen aan de inhoud van dit werk zonder toestemming van de auteur.

die Keure  · Web view2016. 8. 11. · Er werd reeds gewezen op de noodzakelijke groei naar zo’n project: van een gesloten naar een open engineeringsproject. Maar ook de aard van

  • Upload
    others

  • View
    3

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: die Keure  · Web view2016. 8. 11. · Er werd reeds gewezen op de noodzakelijke groei naar zo’n project: van een gesloten naar een open engineeringsproject. Maar ook de aard van

1

STEM in het secundair onderwijs

STEM in het secundair onderwijsEngineering als perspectief

Peter Hantson

SjablonenVariant 2 – 2de en 3de graad

© 2013 – 2015Dit materiaal is auteursrechtelijk beschermd. De gebruiker mag de tekst kopiëren, maar niets wijzigen aan de inhoud van dit werk zonder toestemming van de auteur.

Page 2: die Keure  · Web view2016. 8. 11. · Er werd reeds gewezen op de noodzakelijke groei naar zo’n project: van een gesloten naar een open engineeringsproject. Maar ook de aard van

STEM in het secundair onderwijs

2

1 INHOUD

1 INHOUD..............................................................................................................................2

2 INLEIDING...........................................................................................................................3

3 AFSPRAKEN........................................................................................................................5

4 SJABLOON ENGINEERINGSPROCES.....................................................................................6

4.1 Fase 1 engineeringsproject......................................................................................6

4.2 Fase 2 engineeringsproject......................................................................................7

4.3 Fase 3 engineeringsproject....................................................................................11

4.4 Fase 4 engineeringsproject....................................................................................50

5 LITERATUURLIJST PROJECT...............................................................................................51

6 INSPIRERENDE BRONNEN.................................................................................................52

7 BRONNEN SJABLOON.......................................................................................................54

Page 3: die Keure  · Web view2016. 8. 11. · Er werd reeds gewezen op de noodzakelijke groei naar zo’n project: van een gesloten naar een open engineeringsproject. Maar ook de aard van

STEM in het secundair onderwijs

3

2 INLEIDING

STEM-onderwijs en dus ook een engineeringsproject is steeds complex door de integratie van meerdere vakken, de organisatie op school, maar ook door de integratie en de uitwerking van de verschillende iteratieve processen.

Leerlingen zullen dus voorafgaandelijk aan een STEM- / engineeringsproject een rijk en gevarieerd traject doorlopen waarin ze het onderzoeksproces, het technisch proces, het ontwerpproces en zelfs het maakproces inhoudelijk leren begrijpen. Ze zullen dit proces meerdere keren doorlopen in verschillende contexten waarbij transfer belangrijk is. Bovendien is het noodzakelijk dat de leerlingen op een gestructureerde wijze leren kijken naar een systeem, statische en dynamische systemen leren herkennen en bv. dynamische systemen leren analyseren. Dit kan aan de hand van een generiek model van invoer, verwerking en uitvoer van materie, energie en gegevensinformatie.

In alle processen speelt wiskunde een (belangrijke) rol. Zowel tijdens onderzoeken die kennis genereren, als in onderzoeken die mogelijkheden genereren tijdens het ontwerpen, waaruit keuzes kunnen gemaakt worden in functie van criteria en eisen uit verschillende domeinen. Denk hierbij aan wetgeving, maatschappelijke normen en waarden, omgeving, tijdsgeest, duurzaamheid, design …

Ook (leren) kiezen als proces zou een belangrijk item moeten worden in het voorbereidende curriculum van één of meerdere STEM- / engineeringsprojecten. De transfer naar beroepskeuze is ook snel gemaakt en is aandacht voor rollen en talenten doorheen de diverse curricula van de vakken essentieel.

Met het rijk invullen van processen bedoelen we dat we ons spiegelen aan de reële processen in bedrijven, onderzoeklabo’s en diverse ontwerpomgevingen en deze authentieke processen didactisch vertalen in iteratieve stappenplannen. Enkel op deze wijze kunnen de leerlingen een duidelijk beeld krijgen van echte engineering en onderzoek waarin wiskunde een rol speelt bij het oplossen van levensechte problemen. Techniek- en engineeringsexcursies naar één of meerdere bedrijven die actief zijn in domeinen als metaal, hout, maar ook voeding en biochemie, kunnen verhelderend zijn voor de leerlingen op vlak van het ervaren van processen, werkende systemen, beroepen en talenten: van ingenieur tot laborant of logistiek operator. Dit effect kan versterkt worden door het gebruik van generieke checklists, onderzoeksvragen en verwerkingsopdrachten.

Raadpleeg www.klasinbedrijf.be .

Je kan tijdens het realiseren van een engineeringsopdracht maar één perspectief in nemen: de reële praktijk in bedrijven en onderzoekomgevingen. Hier handelen experts, elk op hun domein volgens bepaalde heuristieken of procedures. De illusie die vaak gewekt wordt, namelijk dat deze experts, steeds in min of meer open omgevingen, ook vanuit ‘de losse pols’ deze problemen oplossen, is een pijnlijke maar springlevende misconceptie.

Page 4: die Keure  · Web view2016. 8. 11. · Er werd reeds gewezen op de noodzakelijke groei naar zo’n project: van een gesloten naar een open engineeringsproject. Maar ook de aard van

STEM in het secundair onderwijs

4

Met levensechte problemen bedoelen we problemen waarvan de leerlingen zich eigenaar kunnen maken: ze herkennen het probleem of de behoefte vanuit hun eigen leefwereld of belevingswereld. Deze is bij de leerlingen zeer gevarieerd, van muziekschool tot sportclub, hun buurt, een specifieke hobby of de jeugdvereniging. De kennis en vaardigheden die ontwikkeld worden binnen deze belevingssferen kan reeds behoorlijk diepgaand zijn en kan vaak ook inzetbaar in een STEM- / engineeringsproject.

De structuur van dit sjabloon bestaat uit een koppeling van de didactische uitwerking van een (engineerings-)project in 4 fasen en de integratie van de stappenplannen als didactische vertaling van de werkwijzen en heuristieken zoals de experts ze uitvoeren.

Het sjabloon bestaat evenwel in 2 varianten.

Variant 1: De probleemstelling of omschrijving van de nood of behoefte wordt uitgesteld tot in projectfase 3 binnen de eerste fase van het technisch proces. In de eerste graad vormt dit een goed werkbaar model waarbij de leerlingen behoorlijk gestuurd een engineeringsproject uitwerken.Variant 2: Naarmate de leerlingen de processen en het systeemdenken beter onder de knie krijgen, is het mogelijk om tijdens de eerste projectfase één of meerdere algemene probleemomschrijvingen te formuleren. In deze eerste fase wordt het projectthema of de context geëxploreerd vanuit een beschrijving of ontdekking van een situatie, het gebruik van een bepaald product of systeem, het ervaren van een bepaalde omgeving of het effect van het gebruik van een dienst, product of systeem. Dan zijn de leerlingen ook reeds meer mature en hebben onderzoeken en ontwerpen vlot onder de knie en kunnen ze ook reeds zelfstandig(er) in projectfase 2 de noodzakelijke onderzoeken doelgericht oplijsten. Ze ontwerpen en ze voeren uit om zo tot een samenhangende kennisopbouw (wat de functie ervan betreft zijn ze verschillend van de keuzebepalende onderzoeken) te komen. Deze werkwijze is zeker ook goed doenbaar. Met deze kennis opbouwende onderzoeken binnen techniek, wetenschappen en wiskunde krijgen de leerlingen een scherp zicht op het probleem of de behoefte die zijn mogelijke oplossing uiteindelijk krijgt tijdens het doorlopen van projectfase 3, de ontwikkelingsfase.

Succes!

Peter Hantson

Page 5: die Keure  · Web view2016. 8. 11. · Er werd reeds gewezen op de noodzakelijke groei naar zo’n project: van een gesloten naar een open engineeringsproject. Maar ook de aard van

STEM in het secundair onderwijs

5

3 AFSPRAKEN

Dit is een gemeenschappelijk becommentarieerd sjabloon, dus zowel voor de leerkrachten die een STEM- (engineerings-)project ontwikkelen als voor de leerlingen van de 2de –en 3de graad SO. Het sjabloon is ook niet gebonden aan een thema of toepassingsgebied: het is een generiek sjabloon.

Voor de algemene omschrijving van STEM en engineering en een engineeringsproject verwijs ik naar het document ‘handleiding en inhoudelijke duiding’.

In de structuur van het project staan de commentaren in drie kleuren afgedrukt:- blauw: informatie voor de leerkrachten;- rood: informatie voor de leerlingen;- bruin: informatie voor leerkrachten en leerlingen.Deze teksten worden uiteindelijk door de leerkrachten en de leerlingen gewist. De zwarte tekst van het sjabloon mag dus niet gewist worden maar wel eventueel aangevuld, daar ze deel uitmaakt van de essentiële structuur van het project!

De bijlagen waar naar toe verwezen wordt in het becommentarieerd sjabloon vind je in het document: ‘Bijlagen bij het becommentarieerd sjabloon engineering’.

Het is de bedoeling om de blauwe teksten (commentaren voor de leerkracht) te wissen en aan te vullen met de inhouden van de eerste vier projectfasen van het engineeringsproject voordat de leerlingen dit sjabloon ontvangen. De rode en bruine commentaarteksten wissen de leerlingen stapsgewijs nadat het overeenkomstige sjabloononderdeel aangevuld is.

Er zijn ook twee peer-feedbackmomenten voorzien. Dit zijn ijkmomenten voor de leerlingengroepen die nadenken over de stand van zaken van de andere groep. Het bleek vanuit een testproject met de 3de jaarstudenten techniek aan de Arteveldehogeschool (bachelor in het onderwijs, secundair onderwijs), aan de hand van de eerste versie van dit sjabloon, dat het niet altijd duidelijk was hoe ruim de antwoorden moesten zijn. Zo’n feedbackmoment kan bufferend, verrijkend en kritisch werken zonder evenwel beknottend over te komen!

Er werd reeds gewezen op de noodzakelijke groei naar zo’n project: van een gesloten naar een open engineeringsproject. Maar ook de aard van het project in de loop van de 1ste graad is anders. Normaal gezien zouden alle leerlingen vanuit TOS21 en de ET techniek van 2010 de techniekprocessen en het systeemdenken in enge en ruime zin stapsgewijs moeten kunnen ontdekken en toepassen. Evenwel, de invulling van het programma van eisen en de oplijsting van de items van de functietabel zijn voor de eerste graad te complex om 100% zelf in te vullen. Dit blijft vooral een taak van de leerkrachten maar het divergerend en convergerend denken blijft per definitie overeind. Dit is eerder een gesloten manier van benaderen. Als aanloop naar de 3de graad, zullen de leerlingen tijdens de 2de graad steeds meer vrijheid kunnen krijgen in het onderzoeksproces en het ontwerpproces. Om dit ontwerpen inhoudelijk vorm te geven, vooral dan de invulling van het programma van eisen en de oplijsting van de items van de functietabel en met in het achterhoofd: liever iets beperken maar goed dan eindeloos uitbreiden waardoor noch de studenten, noch de leerkracht zicht heeft op het proces.

Page 6: die Keure  · Web view2016. 8. 11. · Er werd reeds gewezen op de noodzakelijke groei naar zo’n project: van een gesloten naar een open engineeringsproject. Maar ook de aard van

STEM in het secundair onderwijs

6

4 SJABLOON ENGINEERINGSPROCES

4.1 Fase 1 engineeringsproject

Je werkt een samenhangend aanloop- en enthousiasmeringsmoment uit dat ongeveer 2 lesuren duurt.

Je vertrekt vanuit de belevingswereld van de leerlingen. Wat weten de leerlingen reeds over het thema? Welke aspecten komen er in hun verschillende leefwerelden voor en welke betekenis geven de leerlingen hier aan?Het resultaat na deze 2 uur is dat de leerlingen zich (sterker) verbonden voelen met het thema en ervaren dat dit geen wereldvreemd project wordt dat geen referenties heeft met de reële (leef-)wereld. Dit belet niet dat je de leerlingen ook kunt aanzetten tot reflectie over de betekenis van aspecten over wetenschap en techniek in hun eigen leefwereld die aansluiten bij het thema van het engineeringsproject.

Tevens ontdekken leerlingen noden of problemen vanuit deze ervaringen en belevingen vanuit hun kleine of ruimere belevingswereld. Binnen deze eerste projectfase bieden we de leerlingen de kans om deze reeds gestructureerd maar algemeen te verwoorden. In projectfase 3 kan (eventueel) een keuze gemaakt worden uit deze algemene noden of behoeften, maar daar natuurlijk wel concreet geformuleerd als behoefteprobleem.

Duur: +/- 2 lesuren

Hier kan je in algemenen bewoordingen problemen, noden of behoeften formuleren vanuit bovenstaande beschrijving en ontdekking van een situatie, het gebruik van een bepaald product of systeem, het ervaren van een bepaalde omgeving of het effect van het gebruik van een dienst, product of systeem …

Page 7: die Keure  · Web view2016. 8. 11. · Er werd reeds gewezen op de noodzakelijke groei naar zo’n project: van een gesloten naar een open engineeringsproject. Maar ook de aard van

STEM in het secundair onderwijs

7

Hoe is het probleem, de nood of de behoefte ontstaan?

Welk probleem of welke nood of de behoefte ervaar je?

Tijdens de beleving van een omgeving:welke omgeving?…………………………………………………………... ………………………………………………………

…………………………………………………………... ………………………………………………………

Bij het gebruik van een product ofsysteem: welk systeem?…………………………………………………………... ………………………………………………………

…………………………………………………………... ………………………………………………………

Het effect van het gebruik van eenproduct of systeem: welk effect?…………………………………………………………... ………………………………………………………

…………………………………………………………... ………………………………………………………

Door een besluit van het beleid: welkbeleidsniveau?…………………………………………………………... ………………………………………………………

…………………………………………………………... ………………………………………………………

Ander(e):………………………………………………………..... ………………………………………………………

…………………………………………………………… ………………………………………………………

4.2 Fase 2 engineeringsproject

Oudere leerlingen met onderzoekservaringen en voldoende kennis van techniek, wetenschappen en wiskunde kunnen eventueel reeds zelf een grote of zelfs volledige invulling geven aan de onderzoeken.

De leerlingen werken onderzoeken van verschijnselen en systemen uit die een samenhangende kennis opbouwen die belangrijk is voor het komende ontwerpproces. Dit zijn de kennis opbouwende onderzoeken. Controleer ook of ze niet wiskundige aspecten functioneel en betekenisvol voor dit project integreren. Zorg dat de leerlingen hun inhouden en onderzoeken beperken tot die elementen die noodzakelijk zijn voor het project.

Ze passen het stappenplan van het onderzoekend practicum en de juiste modellen toe. De leerlingen werken de kennis opbouwende onderzoeken uit op afzonderlijke werkbladen met het stappenplan ‘onderzoekend practicum’.

Duur: +/- 4 lesuren (max. 6 lesuren)

Page 8: die Keure  · Web view2016. 8. 11. · Er werd reeds gewezen op de noodzakelijke groei naar zo’n project: van een gesloten naar een open engineeringsproject. Maar ook de aard van

STEM in het secundair onderwijs

8

1. Onderzoeken om kennis op te bouwen

Je voorziet eventueel een eenvoudige structuur waarbij de leerlingen zelf hun onderzoeken oplijsten. Hier onder vind je een aanzet.

Vanuit de grote ervaring met onderzoeken van wetenschappelijke en technische items (gebruik de juiste sjablonen in bijlage) en de integratie van wiskunde in beide domeinen, beantwoord je de volgende twee vragen:

1. Over welke samenhangende kennis moet je beschikken voordat je ‘iets’ kunt ontwerpen waardoor de nood of probleem een voldoende goede invulling krijgt?

Over welke samenhangende kennis moet je beschikken voordat je ‘iets’ kunt ontwerpen waardoor de nood of probleem een voldoende goede invulling krijgt? Noteer ook kort je motivatie

Wetenschappelijke kennis Motivatie

Wiskundige kennis Motivatie

Technische kennis Motivatie

Page 9: die Keure  · Web view2016. 8. 11. · Er werd reeds gewezen op de noodzakelijke groei naar zo’n project: van een gesloten naar een open engineeringsproject. Maar ook de aard van

STEM in het secundair onderwijs

9

Leg deze lijst van onderzoeken en onderzoeksvragen voor aan de leerkrachten: motiveer je lijst en overleg over de inhouden en volgorde in functie van de samenhang. Na eventuele aanvullingen en aanpassing en kan je starten met de effectieve onderzoeken.

2. Welke onderzoeken zijn noodzakelijk? Noteer bij elk onderzoek ook de onderzoeksvraag. De uitgewerkte onderzoeken breng je in volgorde samen onder punt 2.

Lijst van samenhangende onderzoeken

Onderzoek: vooral wiskundig, wetenschappelijk of technisch

Onderzoeksvraag

Page 10: die Keure  · Web view2016. 8. 11. · Er werd reeds gewezen op de noodzakelijke groei naar zo’n project: van een gesloten naar een open engineeringsproject. Maar ook de aard van

STEM in het secundair onderwijs

1

2. Kennis opbouwende onderzoeken

Hier komen in volgorde de werkbladen van de kennis opbouwende onderzoeken.

Page 11: die Keure  · Web view2016. 8. 11. · Er werd reeds gewezen op de noodzakelijke groei naar zo’n project: van een gesloten naar een open engineeringsproject. Maar ook de aard van

STEM in het secundair onderwijs

1

4.3 Fase 3 engineeringsproject

Je werkt deze fase van het engineeringsproject uit, vertrekkend vanuit de 5 fasen van het TP (technisch proces). In de handleiding lees je de essentie per fase van het technisch proces.

De fase 2 van het TP, nl. het ontwerpen, krijgt de grootste aandacht. Hier komen in stap 3, de uitwerking van de functietabel, ook de keuzebepalende onderzoeken voor van o.a. materialen, formules en grootheden …

Duur: +/- 4 à 6 lesuren

4.3.1 Fase 1 TP: behoefte

Formuleer een open behoefteprobleem vanuit de lijst die je in projectfase 1 hebt opgesteld. Dat oplossing kan een oplossing vinden tijdens het doorlopen van het TP en het ontwerpproces en resulteren in een materieel product als prototype. Goed en dus levensecht beeldmateriaal kan deze behoefteomschrijving ondersteunen.

4.3.2 Fase 2 TP: ontwerpen

Raadpleeg de PowerPoint omtrent ecodesign, het document ‘Ecodesign’ van OVAM1 en het onderdeel van de handleiding over ontwerpen.

Duurzame ontwikkeling inspireert duurzame designs die de 3P’s (People, Planet en Prosperity) vertaalt in het ontwerpen, waarbij naast aandacht voor functie, design en vorm, ergonomie, economische aspecten, veiligheid (= productdesign: klassiek ontwerpen) ook aandacht is voor sociale aspecten en milieuaspecten. Zo liggen de ontwerpbeslissingen zeker ook op de gevolgen van het product voor het milieu en dit voor alle schakels van de levenscyclus van het product (zie levenscyclusscenario in ppt). Dit noemen we ecodesign met extra aandacht voor milieu- en duurzaamheidsthema’s.Sleutelthema’s van duurzame ontwikkeling werden door de UNECE (United Nations Economic Commision for Europe) opgesomd, waarbij ze het belang van een holistische benadering benadrukken.

1 Ecodesign in het hoger onderwijs, leidraad. Mechelen: OVAM. www.ovam.be

Behoefte

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Page 12: die Keure  · Web view2016. 8. 11. · Er werd reeds gewezen op de noodzakelijke groei naar zo’n project: van een gesloten naar een open engineeringsproject. Maar ook de aard van

STEM in het secundair onderwijs

1

armoedebestrijding landschapsdiversiteitbedrijfsverantwoordelijkheid mensenrechtenbeheer van natuurlijke grondstoffen milieubeschermingbiodiversiteit plattelands- en stadsontwikkelingburgerzin productie- en consumptiepatronenculturele diversiteit rechtvaardigheiddemocratie/goed bestuur veiligheid en gezondheidethiek verantwoordelijkheidgendergelijkheid vrede

Thema’s rond ecodesign zijn:

biomimicry Maatschappelijk Verantwoord Ondernemen (MVO)

ecolabels materialen en milieueffecten op mens en milieu product-dienst combinatieseinde levenscyclus schonere productieenergie en hulpmiddelen systeemdenkengedrag van gebruikers toekomstdenkenkringlopen sluiten verpakking en distributielevenscyclus denken wetgeving rond ecodesign

Aspecten van deze thema’s zullen deel uit maken van het programma van eisen en de vertalingen in de functietabel.

Ook belangrijk is het feit dat elk engineeringsproces iteratief verloopt: leerlingen kunnen dus gerust van de ene stap in het proces terug keren naar vorige stappen om deze aan te passen. Zo werkt dit ook binnen een bedrijf in een O&O-afdeling.

4.3.2.1 Ontwerpprobleem

Je voert een eerste analyse uit: je maakt de vertaling van het algemeen omschreven behoefteprobleem naar een rijke omschrijving van het ontwerpprobleem. Je merkt dat ook taligheid binnen engineering een belangrijk deel uitmaakt van het volledige proces!

Bij het formuleren van het behoefteprobleem, moet ervoor gewaakt worden dat er wordt aangesloten op de behoeftefase, het probleem concreet geformuleerd wordt, de doelgroep wordt vermeld, het systeem kort wordt benoemd en omschreven en dat enkel algemene eisen omtrent duurzaamheid, gebruiksvriendelijkheid en de context worden geformuleerd.

Daarna voer je samen met een andere groep een eerste duurzaamheidsreflectie uit over de geformuleerde behoefteomschrijving en over de mogelijke effecten op de latere prototypering vanuit een eerste duurzaamheidsreflectie. Je formuleert ook een conclusie.

Wees creatief om het geschetste probleem of de behoefte (fase 1 van TP: behoefte) zo te formuleren dat het te ontwerpen systeem / product het geschetsteprobleem of beschreven behoefte vanuit een echte en herkenbare nood in de eigen leefwereld kan oplossen of verbeteren!

Page 13: die Keure  · Web view2016. 8. 11. · Er werd reeds gewezen op de noodzakelijke groei naar zo’n project: van een gesloten naar een open engineeringsproject. Maar ook de aard van

STEM in het secundair onderwijs

1

Aandachtspunten bij het formuleren van het ontwerpprobleem zijn:- moet aansluiten op de behoeftefase;- wordt concreet geformuleerd;- de doelgroep wordt vermeld;- het systeem dat zal ontworpen worden, wordt benoemd en / of kort omschreven;- de context waarin het product zal gebruikt worden, wordt omschreven;- enkele algemene eisen worden geformuleerd omtrent duurzaamheid,

gebruiksvriendelijkheid…

Ontwerpprobleem:

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Hierna volgt een kritische bevraging vanuit het oogpunt van duurzaamheid van het geformuleerde ontwerpprobleem: niet elk ontwerpprobleem is OK, zowel bekeken vanuit het ontstaan van dit ontwerpprobleem als vanuit de potentiële invulling er van tijdens de prototypering, maar vooral tijdens het maken en gebruiken van het product.

A. Vanuit het duurzaamheidoogpunt stellen we ons een aantal vragen over dit ontwerpvoorstel in de probleemomschrijving.Vorm een oordeel over het geformuleerde ontwerpprobleem voor de prototypering, het maakproces, het logistiek proces en het gebruik van het product. Vink aan wat overeenstemt met je bovenstaande behoefteomschrijving in het ontwerpprobleem.

Kritische bevraging van je behoefte en prototypering, maken, logistiek en gebruik

Behoefte

Hoe is de behoefte ontstaan? De behoefte is ontstaan vanuit …

reclame

een radio- of TV-programma

sociale druk (mijn vriend / vriendin …)

een belangrijke sociale nood

een belangrijke maatschappelijke nood

een belangrijke ecologische nood

een belangrijke economische nood

een belangrijke materiële nood

Page 14: die Keure  · Web view2016. 8. 11. · Er werd reeds gewezen op de noodzakelijke groei naar zo’n project: van een gesloten naar een open engineeringsproject. Maar ook de aard van

STEM in het secundair onderwijs

1

Prototypering, maken, logistiek en gebruik

Is de toekomstige materiële invulling van de behoefte wenselijk vanuit het oogpunt van de 5 M’s en de levenscyclus van het product / systeem?(wat niet aanvinkbaar is laat je vrij)

5 M’s = maakprocesefficiëntie uit levenscyclus

Ja Neen

Mens: Wie voert wat uit? Welke instructies en kennis is nodig?

Milieu: Organisatie werkpost, veilige en ergonomische inrichting van werkpost

Methode: Maakstappen beperken, timing, tempo, kwaliteitsvol en nauwkeurigheid

Materiaal: Zie grondstofgebruik en grondstofvervanging bij levenscyclusMiddelen: Waarmee maak je het product (machines, energie)?

Levenscyclus (elk product wordt gemaakt en gebruikt, wordt ‘afval’ en wordt eventueel deels gerecycleerd)

Functievervulling: Zijn er betere alternatieven voor de behoefte die het product moet invullen?

Grondstofvervanging: Gebruik van gevaarlijke en energieverslindende grondstoffen vermijden.

Materiaalbesparing: Juiste materialen in juiste toepassing en hoe gewicht en volume beperken.

Logistiek: Nadenken over verpakking en transport.

Gebruik: Gebruiksvriendelijk, energiezuinig, grondstofveilig

Levensduur: Gemakkelijk te onderhouden en de gebruiker

Page 15: die Keure  · Web view2016. 8. 11. · Er werd reeds gewezen op de noodzakelijke groei naar zo’n project: van een gesloten naar een open engineeringsproject. Maar ook de aard van

STEM in het secundair onderwijs

1

kan het product lang gebruiken.

Afdanking: Product kan je gemakkelijk ontmantelen, recycleren en / of hergebruiken.

Evaluatie

Mijn ontwerpprobleem … vertrekt vanuit een echte nood / behoefte

vertrekt vanuit een modetrend, sociale druk, onnodige luxe, idee van prularia …

zit goed i.v.m. duurzaamheid

zit niet goed i.v.m. duurzaamheid

zit goed i.v.m. het gebruik

zit niet goed i.v.m. het gebruik

Besluit i.v.m. de formulering van het ontwerpprobleem en de toekomstige uitwerking als prototype en als product.

Het ontwerpprobleem is zinvol om uit te werken omdat………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Het ontwerpprobleem is niet zinvol om uit te werken omdat………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

… en ik denk na over een duurzamer of betekenisvoller ontwerpprobleem. Daarna herhaal ik opnieuw deze bevraging.

B. Algemene brainstorm

Het is zeker goed voor de minder analytische leerlingen om dit ‘vrijblijvend’ brainstormmoment, waarbij de leerlingen vertrekken vanuit hun omschrijving van het ontwerpprobleem, in te lassen. Goede ideeën kunnen zowel hun diensten bewijzen tijdens het formuleren van het eisenprogramma als tijdens het invullen van de functietabel.

Elke groep leerlingen denkt na hoe het goedgekeurde ontwerpprobleem een invulling kan krijgen. Er zijn geen beperkingen en elk idee kan je

Page 16: die Keure  · Web view2016. 8. 11. · Er werd reeds gewezen op de noodzakelijke groei naar zo’n project: van een gesloten naar een open engineeringsproject. Maar ook de aard van

STEM in het secundair onderwijs

1

Hier noteer je het resultaat van jullie brainstorm. Alle ideeën lijst je op: zowel zeer algemene als eerder specifieke. Brainstormen is steeds zeer open: elk idee kan belangrijk zijn! Geen enkel lid van de groep geeft dan ook een commentaar of een waardering op de voorgestelde ideeën!Sommige brainstormideeën kan je ook opnemen in de functietabel en tijdens de evaluatiefase van het prototype.

Hier noteer je het resultaat van jullie brainstorm. Alle ideeën lijst je op: zowel zeer algemene als eerder specifieke. Brainstormen is zeer open: elk idee kan belangrijk zijn! Geen enkel lid van de groep geeft dan ook een commentaar of een waardering van de voorgestelde ideeën!Deze brainstormideeën neem je ook mee in de functietabel en tijdens de evaluatiefase van het prototype.

Lijst van brainstormideeën die belangrijk kunnen zijn tijdens het ontwerpproces

- …………………………………………………………………………………………………………………………….

- …………………………………………………………………………………………………………………………….

- …………………………………………………………………………………………………………………………….

- …………………………………………………………………………………………………………………………….

- …………………………………………………………………………………………………………………………….

- …………………………………………………………………………………………………………………………….

- …………………………………………………………………………………………………………………………….

- …………………………………………………………………………………………………………………………….

C. Peer-reflectie

Hier de omschrijving van het ontwerpprobleem bevragen is belangrijk omdat deze beschrijving bepalend is voor de verdere invulling van het ontwerpproces.Tevens is het de aangewezen plaats om de brainstorm te verrijken met ideeën vanuit een andere leerlingengroep.

Doel: twee groepen leerlingen bevragen mekaar over:- de omschrijving van hun ontwerpproblemen;- de ‘kritische bevraging van je behoefte en prototypering’- en eventuele aanpassingen van beide groepen kritisch bekijken;- nadenken over elkaars eerste brainstorm en aanvullen en versterken

indien noodzakelijk.

Page 17: die Keure  · Web view2016. 8. 11. · Er werd reeds gewezen op de noodzakelijke groei naar zo’n project: van een gesloten naar een open engineeringsproject. Maar ook de aard van

STEM in het secundair onderwijs

1

Resultaten van het feedbackgesprek voor jullie engineeringsproject:

1. Aanpassingen bij de omschrijving van het ontwerpprobleem: aanpassingen onder punt 3.3.1:

………………………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………………

2. Kritische bevraging:Aanpassingen:

- ………………………………………………………………………………………………………………………….…………………………………………………………………………………………………………………………..

- ………………………………………………………………………………………………………………………….…………………………………………………………………………………………………………………………..

- ………………………………………………………………………………………………………………………….………………………………………………………………………………………………………………………….

Gevolgen voor de evaluatie en het besluit:

- ………………………………………………………………………………………………………………………….…………………………………………………………………………………………………………………………..

- ………………………………………………………………………………………………………………………….…………………………………………………………………………………………………………………………..

- ………………………………………………………………………………………………………………………….………………………………………………………………………………………………………………………….

4.3.2.2 Programma van eisen -> concept

Raadpleeg ook de bijlage bij het overeenkomstig onderwerp.

Dit eisenprogramma (PvE) gaat over het te ontwikkelen product / systeem …! Een PvE is:- een lijst van alle randvoorwaarden en eisen waaraan het te ontwerpen product

moet voldoen (bv. ook omtrent onderhoud) … en- de eigenschappen die het product moet bezitten om te voldoen aan de

behoeften.Hierbij houd je ook rekening met aspecten van duurzaamheid en ecodesign.

Het open karakter dat in de 2de graad en zeker in de 3de graad mogelijk is, is in de 1ste graad slechts beperkt mogelijk. De leerkracht zal zelf een aantal eisen zo formuleren dat er nog een beperkte mogelijkheid bestaat voor de leerlingen om, na wat nadenken, enkele ‘evidente’ eisen eraan toe te voegen (bv. een eis over het gebruik of een eis over het onderhoud …).

Page 18: die Keure  · Web view2016. 8. 11. · Er werd reeds gewezen op de noodzakelijke groei naar zo’n project: van een gesloten naar een open engineeringsproject. Maar ook de aard van

STEM in het secundair onderwijs

1

1. .…………………………………………………………………………………………………………………………….………………………………………………………………………………………………………………………….....

2. ……………………………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………………………………….....

3. ……………………………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………………………………….....

4. ……………………………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………………………………….....

5. ……………………………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………………………………….....

6. ……………………………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………………………………….....

7. ……………………………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………………………………….....

8. ……………………………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………………………………….....

9. ……………………………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………………………………….....

10. ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….....

4.3.2.3 Oplossingen bedenken en kiezen -> ontwerp

Raadpleeg ook de handleiding bij het overeenkomstig onderwerp.

Twee belangrijke ontwerpactiviteiten voeren de leerlingen uit onder deze stap:

1. Het bepalen van de hoofdfunctie, dit is kort omschrijven waarvoor het product / systeem gebruikt zal worden, en deelfuncties van het te ontwerpen product / systeem.Daarvoor gebruiken we de functietabel. De hoofdfunctie (‘Waarvoor dient het product / systeem?’) noteer je in één zin bovenaan de functietabel. De functietabel vul je zo rijk mogelijk in, en voor elke deelfunctie bedenk een viertal mogelijke alternatieven die deze deelfunctie een invulling kunnen geven. Dit kunnen schetsen, figuurtjes, kenwoorden of korte beschrijvingen zijn. Het aantal en type deelfuncties die voorzien zijn is niet limitatief!Ook het opmaken van een moodboard kan helpen: sfeerschepping aan de hand van zo’n moodboard kan leerlingen in een inspirerende sfeer brengen die het divergerend denken stimuleert.

Page 19: die Keure  · Web view2016. 8. 11. · Er werd reeds gewezen op de noodzakelijke groei naar zo’n project: van een gesloten naar een open engineeringsproject. Maar ook de aard van

STEM in het secundair onderwijs

1

2. Het kiezen van de fysische en chemische processen per deelfunctie.Een functiedriehoek helpt de fysische en chemische processen te omschrijven: zowel keuzebepalende onderzoeken met materiaalfiches, als materiaalonderzoeken en onderzoek van grootheden en formules passen hier onder.

Je werkt de keuzebepalende onderzoeken uit op afzonderlijke werkbladen met het stappenplan ‘onderzoekend practicum’: zie bijlage 1. Je voegt deze keuzebepalende onderzoeken in volgorde toe onder punt 2.Je werkt de keuzebepalende onderzoeken uit op afzonderlijke werkbladen met het stappenplan ‘onderzoekend practicum’. Je voegt deze keuzebepalende onderzoeken in volgorde toe onder punt 2.

Je werkt voor alle materialenkeuzes ook verschillende ‘materialenfiches’ uit. Je voegt deze materialenfiches in volgorde toe onder punt 3. Onder punt 4 voeg je de wiskundefiches toe die gaan over meten en schetsen, verhoudingen en grafische voorstellingen, berekeningen vanuit een formule …

De ontwerpers zijn klaar met hun ontwerp nadat zij de beste combinatie van uitwerkingen hebben gekozen voor alle deelfuncties (convergerende fase van creativiteit). Je zet daarvoor deze keuzes in een donker groen kader. Daarvoor ga je na in welke mate ze aan het PvE voldoen en het best te combineren zijn tot een goed concept. Aan de hand van alle keuzes schrijf je een tekst die het concept beschrijft.

Deze oplossing, het concept wordt ook gevisualiseerd. Je maakt schetsen en detailschetsen en een technische tekening (op schaal) en/of stroomschema’s en/of blokschema’s …. Voorzie alle noodzakelijke aanwijzingen en informatie om de figuren volledig en juist te kunnen lezen (zie ook afspraken i.v.m. met technisch tekenen, normschrift …).

Page 20: die Keure  · Web view2016. 8. 11. · Er werd reeds gewezen op de noodzakelijke groei naar zo’n project: van een gesloten naar een open engineeringsproject. Maar ook de aard van

STEM in het secundair onderwijs

2

1. Functietabel

De combinatie van keuzebepalende onderzoeken, materialenlijsten aanleggen, meten en berekenen en schetsen en tekenen zijn typische activiteiten van ontwerpers en ingenieurs in een R&D-afdeling (Research & Development) of O&O- afdeling (Onderzoek en Ontwikkeling) in een bedrijf of in een ontwerpbureau.

Page 21: die Keure  · Web view2016. 8. 11. · Er werd reeds gewezen op de noodzakelijke groei naar zo’n project: van een gesloten naar een open engineeringsproject. Maar ook de aard van

STEM-onderwijs in het secundair

2

O&O-afdeling

Hoofdfunctie:

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

FUNCTIETABEL (oplossingen zoeken en kiezen) KEUZEBEPALENDE ONDERZOEKEN

Deelfuncties vanuit verschillende perspectieven

Keuzemogelijkheden

FORMULES EN GROOTHEDEN:

1. Deelfuncties vanuit wetenschappelijk – wiskundig – technisch perspectief

a) Grootheden met RE verband

* Onderzoek nr. …..– sjabloon …

* Onderzoek nr. …..– sjabloon …

Page 22: die Keure  · Web view2016. 8. 11. · Er werd reeds gewezen op de noodzakelijke groei naar zo’n project: van een gesloten naar een open engineeringsproject. Maar ook de aard van

STEM-onderwijs in het secundair

2

b) Grootheden met OE verband

* Onderzoek nr. ….. – sjabloon …

* Onderzoek nr. …..– sjabloon …

MATERIALEN

2. Deelfuncties vanuit het perspectief van constructie en materalen

Onderzoek/simulatie nr. ….. sjabloon …

Onderzoek / simulatie nr. ….. sjabloon …

Onderzoek / simulatie nr. ….. sjabloon …

Page 23: die Keure  · Web view2016. 8. 11. · Er werd reeds gewezen op de noodzakelijke groei naar zo’n project: van een gesloten naar een open engineeringsproject. Maar ook de aard van

STEM-onderwijs in het secundair

2

ONDERZOEK VERSCHIJNSELEN EN SYSTEMEN

3. Deelfuncties vanuit onderzoek verschijnselen / systemen

Onderzoek nr. ….. – sjabloon …

Onderzoek nr. ….. – sjabloon …

4. Deelfuncties vanuit de maatschappij

5. Deelfuncties vanuit veiligheid en gezondheid

Page 24: die Keure  · Web view2016. 8. 11. · Er werd reeds gewezen op de noodzakelijke groei naar zo’n project: van een gesloten naar een open engineeringsproject. Maar ook de aard van

STEM-onderwijs in het secundair

2

6. Deelfuncties vanuit esthetisch perspectief

7. Deelfuncties vanuit een ecologisch perspectief (ecodesign)

8. Deelfuncties vanuit het perspectief van de gebruiker

Page 25: die Keure  · Web view2016. 8. 11. · Er werd reeds gewezen op de noodzakelijke groei naar zo’n project: van een gesloten naar een open engineeringsproject. Maar ook de aard van

STEM-onderwijs in het secundair

2

9. Andere deelfuncties (specifiëren!)

Na evaluatie prototype: eventueel aanvullen met een nieuwe, belangrijke deelfunctie

Na evaluatie prototype: eventueel aanvullen met een nieuwe, belangrijke deelfunctie

Page 26: die Keure  · Web view2016. 8. 11. · Er werd reeds gewezen op de noodzakelijke groei naar zo’n project: van een gesloten naar een open engineeringsproject. Maar ook de aard van

STEM-onderwijs in het secundair

2

2. Keuzebepalende onderzoeken

Hier komen in volgorde de werkbladen van de keuzebepalende onderzoeken.

Page 27: die Keure  · Web view2016. 8. 11. · Er werd reeds gewezen op de noodzakelijke groei naar zo’n project: van een gesloten naar een open engineeringsproject. Maar ook de aard van

STEM-onderwijs in het secundair

2

3. Materialenfiches

Hier komen in volgorde de materialenfiches.

Page 28: die Keure  · Web view2016. 8. 11. · Er werd reeds gewezen op de noodzakelijke groei naar zo’n project: van een gesloten naar een open engineeringsproject. Maar ook de aard van

STEM-onderwijs in het secundair

3

4. Metingen, berekeningen, verhoudingen, grafische voorstellingen …

Hier komen in volgorde de wiskundefiches.

Page 29: die Keure  · Web view2016. 8. 11. · Er werd reeds gewezen op de noodzakelijke groei naar zo’n project: van een gesloten naar een open engineeringsproject. Maar ook de aard van

STEM-onderwijs in het secundair

3

5. Motivaties van de keuzes

Hier noteer je kort waarom je een specifiek aspect van een deelfunctie hebt gekozen

(groene kaders).

Aspecten van de

deelfuncties

Motivatie(s)

1. Wetenschappelijk,

wiskundig of technisch

perspectief

2. Constructies en

materialen

3. Verschijnselen en

systemen

4. Sociaal perspectief

5. Veiligheids- en

gezondheidsperspectief

6. Esthetisch perspectief

7. Ecologisch

perspectief

8. Perspectief van de

gebruiker(s)

9. Andere

Page 30: die Keure  · Web view2016. 8. 11. · Er werd reeds gewezen op de noodzakelijke groei naar zo’n project: van een gesloten naar een open engineeringsproject. Maar ook de aard van

STEM-onderwijs in het secundair

3

6. Beschrijving van het concept op basis van de keuzes per deelfunctie

De keuzes (in de groene kaders) samen vormen het concept. De synthese van de afzonderlijke keuze-elementen uit de functietabel, onder de vorm van een samenhangende en verzorgde tekst, beschrijft het concept.

Concept

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

7. Schetsen en technische tekeningen van het concept

Tijdens het zoeken van oplossingen voor deelfuncties kunnen de leerlingen reeds schetsen maken: dit is een heel normale werkwijze. Hier zullen de leerlingen het concept, een tekst, omzetten in 2D- en 3D-tekeningen, eerst schetsen en deelschetsen, voorzien van alle noodzakelijke aanduidingen waardoor deze schetsen goed leesbaar zijn en een betekenisvolle aanvulling (maten, materialen, vormen …) betekenen voor de tekst. Als de schetsen ten volle voldoen starten de leerlingen met het tekenen van technische tekeningen (bv. Europese projectie of isometrisch perspectief),waarbij een aantal afspraken bestaan omtrent maataanduidingen, lijntypes en normschrift).

Page 31: die Keure  · Web view2016. 8. 11. · Er werd reeds gewezen op de noodzakelijke groei naar zo’n project: van een gesloten naar een open engineeringsproject. Maar ook de aard van

STEM-onderwijs in het secundair

3

Algemene schetsen

Teken in 2D en/of 3D en vergeet volgende elementen niet: het titelkader, de noodzakelijke maataanduidingen, de onderdelen, de samenhang tussen de onderdelen, de wijze van bevestigen en de wijze van beweging.

Schetsen maak je met de vrije hand en bij voorkeur in potlood. Poog zoveel mogelijk vlotte lijnen te tekenen in de plaats van lijnen die bestaat uit vele kleine, korte lijntjes.

Page 32: die Keure  · Web view2016. 8. 11. · Er werd reeds gewezen op de noodzakelijke groei naar zo’n project: van een gesloten naar een open engineeringsproject. Maar ook de aard van

STEM-onderwijs in het secundair

3

Detailschetsen: maak een eigen structuur

Teken in 2D en/of 3D en vergeet volgende elementen niet: het titelkader, de maataanduidingen volgens afspraak, de onderdelen, de samenhang tussen de onderdelen, de wijze van bevestigen en de wijze van beweging.

Schetsen maak je met de vrije hand en bij voorkeur in potlood. Poog zoveel mogelijk vlotte lijnen te tekenen in de plaats van lijnen die bestaat uit vele kleine, korte lijntjes.

Page 33: die Keure  · Web view2016. 8. 11. · Er werd reeds gewezen op de noodzakelijke groei naar zo’n project: van een gesloten naar een open engineeringsproject. Maar ook de aard van

STEM-onderwijs in het secundair

3

Technische tekening, stroomschema, blokschema …

Dit vraagt misschien meerdere kaders: kopieer dus best dit kader op de volgende bladzijden.

Vergeet de volgende elementen niet: de maataanduidingen (volgens afspraak), de onderdelen, de samenhang tussen de onderdelen, de wijze van bevestigen en de wijze van beweging. Vergeet ook het titelkader niet!

Sommige tekeningen kunnen met een computerprogramma gemaakt worden, bijvoorbeeld met Home Design of SketchUp.

Page 34: die Keure  · Web view2016. 8. 11. · Er werd reeds gewezen op de noodzakelijke groei naar zo’n project: van een gesloten naar een open engineeringsproject. Maar ook de aard van

STEM-onderwijs in het secundair

3

6. Geprinte kopies van de technische tekeningen

Hier komen in volgorde de prints.

Page 35: die Keure  · Web view2016. 8. 11. · Er werd reeds gewezen op de noodzakelijke groei naar zo’n project: van een gesloten naar een open engineeringsproject. Maar ook de aard van

STEM-onderwijs in het secundair

3

Peer-reflectie

Hier bevragen de leerlingengroepen mekaar over de invulling van het programma van eisen en de functietabel. Hou rekening met de bevindingen vanuit de eerste ‘brainstorm’, de omschrijving van het ontwerpprobleem en de eerste peer-reflectie.

Doel: twee groepen leerlingen bevragen mekaar kritisch over:- het programma van eisen;- het inhoudelijk invulling van de functietabel;- de keuzebepalende onderzoeken;- de materialenlijsten;- de wiskundefiches;- de keuzes die werden gemaakt en de criteria op basis waarvan de keuzes werden

gemaakt;- de formulering van het concept;- de afstemming schetsen en technische tekeningen met het concept.

De aanpassingen toepassen, illustreren opnieuw het iteratieve karakter van engineeringsprocessen (hier: ontwerpproces). Zo kan het noodzakelijk zijn om het eisenprogramma en / of de functietabel aan te passen.

Resultaten van het reflectiegesprek voor jullie project:

1. Het programma van eisen

De andere groep had volgende opmerkingen:

- ……………………………………………………………………………………………………………………………………

- ……………………………………………………………………………………………………………………………………

- ……………………………………………………………………………………………………………………………………

Onze aanpassingen:

- ……………………………………………………………………………………………………………………………………

- ……………………………………………………………………………………………………………………………………

- ……………………………………………………………………………………………………………………………………

Page 36: die Keure  · Web view2016. 8. 11. · Er werd reeds gewezen op de noodzakelijke groei naar zo’n project: van een gesloten naar een open engineeringsproject. Maar ook de aard van

STEM-onderwijs in het secundair

3

2. De inhoudelijk invulling van de functietabel

De andere groep had volgende opmerkingen:

- ……………………………………………………………………………………………………………………………………

- ……………………………………………………………………………………………………………………………………

- ……………………………………………………………………………………………………………………………………

Onze aanpassingen:

- ……………………………………………………………………………………………………………………………………

- ……………………………………………………………………………………………………………………………………

- ……………………………………………………………………………………………………………………………………

3. De keuzebepalende onderzoeken

De andere groep had volgende opmerkingen:

- ……………………………………………………………………………………………………………………………………

- ……………………………………………………………………………………………………………………………………

- ……………………………………………………………………………………………………………………………………

Onze aanpassingen:

- ……………………………………………………………………………………………………………………………………

- ……………………………………………………………………………………………………………………………………

- ……………………………………………………………………………………………………………………………………

4. De materialenlijsten

De andere groep had volgende opmerkingen:

- ……………………………………………………………………………………………………………………………………

- ……………………………………………………………………………………………………………………………………

- ……………………………………………………………………………………………………………………………………

Onze aanpassingen:

- ……………………………………………………………………………………………………………………………………

- ……………………………………………………………………………………………………………………………………

- ……………………………………………………………………………………………………………………………………

Page 37: die Keure  · Web view2016. 8. 11. · Er werd reeds gewezen op de noodzakelijke groei naar zo’n project: van een gesloten naar een open engineeringsproject. Maar ook de aard van

STEM-onderwijs in het secundair

3

5. De wiskundefiches

De andere groep had volgende opmerkingen:

- ……………………………………………………………………………………………………………………………………

- ……………………………………………………………………………………………………………………………………

Onze aanpassingen:

- ……………………………………………………………………………………………………………………………………

- ……………………………………………………………………………………………………………………………………

6. De keuzes die werden gemaakt en de criteria op basis waarvan de keuzes werden gemaakt

De andere groep had volgende opmerkingen:

- ……………………………………………………………………………………………………………………………………

- ……………………………………………………………………………………………………………………………………

- ……………………………………………………………………………………………………………………………………

Onze aanpassingen:

- ……………………………………………………………………………………………………………………………………

- ……………………………………………………………………………………………………………………………………

- ……………………………………………………………………………………………………………………………………

7. De formulering van het concept

De andere groep had volgende opmerkingen over:

- ……………………………………………………………………………………………………………………………………

- ……………………………………………………………………………………………………………………………………

- ……………………………………………………………………………………………………………………………………

Onze aanpassingen:

- ……………………………………………………………………………………………………………………………………

- ……………………………………………………………………………………………………………………………………

- ……………………………………………………………………………………………………………………………………

Page 38: die Keure  · Web view2016. 8. 11. · Er werd reeds gewezen op de noodzakelijke groei naar zo’n project: van een gesloten naar een open engineeringsproject. Maar ook de aard van

STEM-onderwijs in het secundair

4

8. De overeenstemming tussen schetsen en technische tekeningen en het concept

De andere groep had volgende opmerkingen:

- ……………………………………………………………………………………………………………………………………

- ……………………………………………………………………………………………………………………………………

- ……………………………………………………………………………………………………………………………………

Onze aanpassingen:

- ……………………………………………………………………………………………………………………………………

- ……………………………………………………………………………………………………………………………………

- ……………………………………………………………………………………………………………………………………

Page 39: die Keure  · Web view2016. 8. 11. · Er werd reeds gewezen op de noodzakelijke groei naar zo’n project: van een gesloten naar een open engineeringsproject. Maar ook de aard van

STEM-onderwijs in het secundair

4

4.3.2.3. Realiseren van het model of prototype

Een groot misverstand bestaat hierin dat het realiseren van een prototype gelijk gesteld wordt met het maakproces! Prototyperen betekent dat de ontwerpers de keuzes en dus het concept ruimtelijk realiseren en afhankelijk van de reële grootte van het product / systeem dit ook op reële grootte dan wel op schaal in 3D zullen maken. Dit prototype heeft ook geen gebruikswaarde maar wordt wel getest op basis van het programma van eisen en vanuit deze evaluatie passen de ingenieurs en ontwerpers het prototype eventueel ook nog aan. Het maakproces heeft als doel in stukwerk of in serieproductie een gebruiksklaar product / systeem te realiseren. Hoe dit maakproces in elkaar steekt is werk van proces- en productie-ingenieurs die op basis van de nauwkeurige omschrijving van de 5 M’s (Mens, Milieu, Materiaal, Middelen en Methode) het maakproces omschrijven, berekenen, uittekenen en realiseren, samen met de technici.

Niets belet om in de klas toch aspecten van de 5 M’s op te nemen én te evalueren tijdens het prototyperingproces omdat het maakproces op zich meestal niet zal plaatsvinden.

Een prototype is vaak een 3D-model, op schaal of op ware grootte. Een fotoreeks van het prototyperingproces, ondersteund door duidelijke tekstfragmenten die beschrijven wat je doet, geven een beeld van het logische en veilige verloop van deze 4de stap van het ontwerpproces. Gebruik ook de juiste middelen (machines, gereedschap) die bij het specifiek gebruik van materialen hoort. De tabel is niet beperkend.Tijdens de voorstelling breng je het gerealiseerde prototype mee en toon je het gebruik. In sommige gevallen zullen het eerder figuren zijn (bv. Bij het prototype van een omgeving zoals speelstraat, pleintje, …)

Page 40: die Keure  · Web view2016. 8. 11. · Er werd reeds gewezen op de noodzakelijke groei naar zo’n project: van een gesloten naar een open engineeringsproject. Maar ook de aard van

STEM-onderwijs in het secundair

4

Foto’s Verklarende tekst

Page 41: die Keure  · Web view2016. 8. 11. · Er werd reeds gewezen op de noodzakelijke groei naar zo’n project: van een gesloten naar een open engineeringsproject. Maar ook de aard van

STEM-onderwijs in het secundair

4

4.3.2.4 Prototype evalueren

In de mate van het mogelijke ‘test’ je het prototype op basis van het programma van eisen (PvE). De tabel is niet limitatief. In sommige gevallen is het raadplegen van een expert geraadzaam.

1. Evaluatie prototype

Programma van eisen (pve) Evaluatie prototype

toevoegen nieuwe eis

toevoegen nieuwe eis

Je formuleert vanuit de evaluatie verbeterpunten / aanpassingen voor het prototype die je koppelt aan de specifieke deelfuncties van de functietabel. De tabel is niet limitatief.

Mogelijks is het ook noodzakelijk om nieuwe eisen toe te voegen en opnieuw de functietabel voor deze eisen aan te vullen. Dit betekent dat je dan ook het concept ietsje anders zult moeten formuleren. Dit is een mooi voorbeeld van het iteratieve karakter van engineeringsprocessen, specifiek hier ‘ontwerpen’.

2. verbeterpunten prototype

Deelfuncties Verbeterpunten

Page 42: die Keure  · Web view2016. 8. 11. · Er werd reeds gewezen op de noodzakelijke groei naar zo’n project: van een gesloten naar een open engineeringsproject. Maar ook de aard van

STEM-onderwijs in het secundair

4

Na het toepassen van deze aanpassingen op het prototype maak je een definitieve evaluatie van dit prototype i.f.v. het vooropgestelde ontwerpbehoefte.

Het prototype voldoet:

volledig aan de ontwerpbehoefte

Korte motivatie:

behoorlijk goed aan de ontwerpbehoefte

Korte motivatie:

niet aan de ontwerpbehoefte

Korte motivatie:

Page 43: die Keure  · Web view2016. 8. 11. · Er werd reeds gewezen op de noodzakelijke groei naar zo’n project: van een gesloten naar een open engineeringsproject. Maar ook de aard van

STEM-onderwijs in het secundair

4

4.3.3 Fase 3 TP: maken in klas

In de handleiding vind je voldoende informatie omtrent het maakproces met focus op het ontwerpen en evalueren van het maakproces in realiteit aan de hand van de 5 M’n.

Hier beschrijf je hoe het maakproces van het goedgekeurde prototype als product / systeem levensecht kan verlopen in klas. Je werkt dit uit door de 5 M’en rijk te omschrijven. Tevens werk je een stroomschema of blokschema van dit maakproces uit.

Zo kan jij je inleven in een 2de engineeringsactiviteit, nl. het ontwerpen van het maakproces aan de hand van een gedetailleerd 5M’en-rapport!

4.3.3.1 5 M’s

1. MENS: Omschrijven wat en hoe de technici, operatoren en andere moeten werken.

- Hoe verloopt het samenwerken?…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

- Welke vaardigheden zijn nodig?…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

- Over welke kennis moeten de operatoren beschikken?…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

- Welke instructies moeten ze krijgen?…………………………………………………………………………………………………………………………….…………………………………………………………………………………………………………………………….

2. MILIEU: Een beschrijving van de maakomgeving, werkpost(en) …

- Organisatie van de werkpost?…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

- Aandacht voor een veilige werkomgeving?…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

- Aandacht voor een ergonomische werkomgeving?……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

- Aandacht voor een gezonde werkomgeving?…………………………………………………………………………………………………………………………….…………………………………………………………………………………………………………………………….

3. MATERIAAL: Wat verwerken we?

- Welke grondstoffen gebruiken?…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

- Welke half-afgewerkte producten gebruiken?…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Page 44: die Keure  · Web view2016. 8. 11. · Er werd reeds gewezen op de noodzakelijke groei naar zo’n project: van een gesloten naar een open engineeringsproject. Maar ook de aard van

STEM-onderwijs in het secundair

4

4. MIDDELEN: Waarmee verwerken we de middelen?

- Welke machines gebruiken?…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

- Welke gereedschappen gebruiken?…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

- Logistiek tussen de verschillende werkposten beschrijven.…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

5. METHODE: Hoe verloopt het maakproces?

- Hoe maakstappen beperken?…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

- Timing: hoe lang duurt een handeling, deelproces ...?…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

- Het tempo beschrijven waarop moet gehandeld worden.…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

- Nauwkeurigheid van de uitgevoerde taken omschrijven.…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

- Hoe de kwaliteit bewaken?…………………………………………………………………………………………………………………………….…………………………………………………………………………………………………………………………….

- Hoe waken over de hygiëne (bij het maken van voedingsmiddelen of verzorgingsproducten)?…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Page 45: die Keure  · Web view2016. 8. 11. · Er werd reeds gewezen op de noodzakelijke groei naar zo’n project: van een gesloten naar een open engineeringsproject. Maar ook de aard van

48

48

STEM-onderwijs in het secundair onderwijs

Legende:

grondstoffen

productieactiviteit

4.3.3.2 Stroomschema of blokschema van het maakproces in klasproduct

procesverloop

kwaliteitscontrole

48

Page 46: die Keure  · Web view2016. 8. 11. · Er werd reeds gewezen op de noodzakelijke groei naar zo’n project: van een gesloten naar een open engineeringsproject. Maar ook de aard van

4

4.3.4 Fase 4 TP: gebruiken

Een korte duidende tekst volstaat. Het duurzaam gebruiken van het ontworpen product kan je gerust uitbreiden naar andere producten en middelen die de leerlingen gebruiken. Dit kan ook aan de hand van een effectenonderzoek waardoor je opnieuw een koppeling maakt naar systeemdenken.

……………………………………………………………………

4.3.5 Fase 5 TP: evalueren TP

Een korte duidende tekst volstaat waarbij je de leerlingen bevraagt omtrent de evaluatie van het technisch proces.

……………………………………………………………………

Page 47: die Keure  · Web view2016. 8. 11. · Er werd reeds gewezen op de noodzakelijke groei naar zo’n project: van een gesloten naar een open engineeringsproject. Maar ook de aard van

5

4.4 Fase 4 engineeringsproject

Je werkt een sterk reflecterende les uit in functie van het doorlopen engineeringsproces, een evaluatie van het groepswerk, de talentontwikkeling, beroepen en studiekeuze, techniek en taal en effectenonderzoek. Duiden en systeemdenken ‘pur sang’ is het motto.

Duur: 2 lesuren – 1 week

……………………………………….

Page 48: die Keure  · Web view2016. 8. 11. · Er werd reeds gewezen op de noodzakelijke groei naar zo’n project: van een gesloten naar een open engineeringsproject. Maar ook de aard van

5

5 LITERATUURLIJST PROJECT

Welke bronnen hebben de leerlingen geraadpleegd?

a. Analoog

- …………………………………………………..…………………………………………………..………………………………

- …………………………………………………..…………………………………………………..………………………………

b. Digitaal

- …………………………………………………..…………………………………………………..………………………………

- …………………………………………………..…………………………………………………..………………………………

Page 49: die Keure  · Web view2016. 8. 11. · Er werd reeds gewezen op de noodzakelijke groei naar zo’n project: van een gesloten naar een open engineeringsproject. Maar ook de aard van

5

6 INSPIRERENDE BRONNEN

http://ecocampus.lne.beEcocampus - Integratie duurzaamheid in het hoger onderwijs: Ecocampus werkt als afdeling binnen het departement Leefmilieu, Natuur en Educatie aan de integratie van duurzaamheid in het hoger onderwijs. Binnen Ecocampus zijn tal van initiatieven die deze integratie op verschillende vlakken ondersteunen, zoals debatcafé’s, uitwerking van visietekst rond duurzame ontwikkeling in het hoger onderwijs ...

www.unesco.org/education/tlsfTeaching and Learning for a Sustainable Future: dit programma maakt deel uit van het Decenium van Educatie voor Duurzame Ontwikkeling van UNESCO. Het voorziet professionele hulp voor studenten, docenten, curriculumontwikkelaars, beleidsmakers en auteurs van educatief materiaal.

www.unep.org en www.unep.org/geoUnited Nations Environment Programme: het United Nations Environment Programme brengt op regelmatige tijdstippen rapporten uit die de wereldwijde ecologische toestand beschrijven, o.a. ‘The Global Environmental Outlook’. Deze rapporten zijn een bron van informatie voor de stand van zaken voor diverse milieuproblemen.

www.vlaanderen.beVlaamse Regionale Indicatoren (VRIND), Vlaamse overheid: VRIND beschrijft de demografische, macro-economische en sociaal-maatschappelijke context waarin de Vlaamse overheid optreedt. Diverse duurzaamheidsaspecten komen aan bod: afval, water, lucht, energie, klimaatverandering …

www.ipcc.chIntergovernmental Panel on Climate Change (IPCC): het IPCC is opgericht door de Wereld Meteorologische Organisatie (WMO) en het United Nations Environment Programme (UNEP) in 1988. Het voornaamste doel is om de wetenschappelijke, technische en sociaal-economische informatie die relevant is voor het begrip van door de mens veroorzaakte klimaatverandering, mogelijke effecten van klimaatverandering en mogelijkheden voor mitigatie en adaptatie te beoordelen.

www.milieurapport.beMilieurapport Vlaanderen (MIRA), VMM: MIRA is een product van de Vlaamse Milieumaatschappij (VMM), een overheidsinstelling. MIRA beschrijft, analyseert en evalueert de toestand van het Vlaamse leefmilieu, bespreekt het gevoerde milieubeleid en blikt vooruit op mogelijke milieuontwikkelingen.

www.ecotips.orgMagazine ecoTips: ecoTips richt zich tot bedrijfsleiders,

Page 50: die Keure  · Web view2016. 8. 11. · Er werd reeds gewezen op de noodzakelijke groei naar zo’n project: van een gesloten naar een open engineeringsproject. Maar ook de aard van

5

zaakvoerders,milieucoördinatoren, milieu-ambtenaren en iedereen die beroepshalve verantwoordelijk is voor, of betrokken is bij het duurzaam ondernemen in Vlaanderen.

www.energiesparen.beVolgende items kan je op deze website terug vinden: de energieprestatieregelgeving (EPB), de energieprestatiecertificatieregelgeving (EPC) voor woongebouwen en voor publieke gebouwen, de energie-efficiëntie richtlijn, de REG openbaredienstverplichtingen, het Energierenovatieprogramma 2020, bijna- energieneutraal (BEN), beleid voor bedrijven, groene energie en WKK …

Roorda, N. 2010. Duurzame Ontwikkeling. Groningen: Noordhoff.Duurzame ontwikkeling en Milieuproblematiek: het basisboek Duurzame Ontwikkeling is gericht op studenten van het hoger onderwijs (hogescholen en universiteiten) van alle disciplines. Het beschrijft duurzame ontwikkeling op een evenwichtige manier, rekening houdend met people, planet en profit/prosperity. Daarnaast worden elementen zoals ‘plaats’ en ‘tijd’ meegenomen, wat betekent dat er oog is voor de mondiale kant van duurzame ontwikkeling en voor de toekomstaspecten ervan.

Duflou, J. (ed.) 2013. Duurzame ontwikkeling. Een multidisciplinaire visie. Leuven: Acco. Duurzame ontwikkeling. Een multidisciplinaire visie : in dit boek worden de sociale, economische en ecologische dimensies van duurzaamheid belicht vanuit verschillende wetenschappelijke disciplines. Vanuit LONDO - het Leuvens Onderzoeksnetwerk Duurzame Ontwikkeling - willen de auteurs een holistisch, genuanceerd beeld schetsen van de duurzaamheidproblematiek. Ze willen een inzicht bieden in de manier waarop de verschillende wetenschappelijke disciplines kunnen bijdragen tot een duurzame samenleving.

Page 51: die Keure  · Web view2016. 8. 11. · Er werd reeds gewezen op de noodzakelijke groei naar zo’n project: van een gesloten naar een open engineeringsproject. Maar ook de aard van

5

7 BRONNEN SJABLOON

SMIT, W., & VAN OOST, E. (1999). De wederzijdse beïnvloeding van techniek en maatschappij. Bussum: Coutinho.

VAKGROEP TECHNIEK. (2014). Vakdidactiek techniek: techniek onderwijzen, deel 3. Gent: Arteveldehogeschool.

VAKGROEP TECHNIEK. (2014).Vakdidactiek techniek: techniek onderwijzen, deel 2, hdst. 8 Engineeringsproces. Gent: Arteveldehogeschool

Ecodesign in het hoger onderwijs, leidraad. Mechelen: OVAM. p 27

www.ovam.be