Water geven
Thema: Water
Leeftijd: Kleuteronderwijs
In de 2-3 kleuterklas wordt een miniatuurtuin aangelegd. Om dit tuintje vorm te geven en in te kleden, botsten de kleuters samen met de kleuterleidster op een aantal problemen en vragen die telkens opgelost en beantwoord worden via allerlei activiteiten.
Terwijl de tweede kleuters op uitstap zijn, wordt in dit filmpje een probleem voorgelegd aan de derde kleuters, namelijk: de plantjes moeten water krijgen. De kinderen gaan aan de slag om een oplossing te vinden die het mogelijk maakt om de plantjes water te geven. Doorheen het ontwerpproces worden de kleuters hun ontwerpen geëvalueerd, waarbij de ontwerpen worden verbonden aan laagdrempelige theorieën, zoals hoe kleiner een gaatje is, hoe fijner het straaltje water dat eruit stroomt (= concept van debiet) en meer gaatjes leiden tot meer water voor de plantjes. Naast het kennismaken met deze inzichten staat vooral het stimuleren van de onderzoekende houding van de kleuters voorop als doel.
De activiteit zit ingebed in een thema over de aanleg van een miniatuurtuintje. “Hoe zouden we de plantjes in het tuintje water kunnen geven?” De leerkracht kiest ervoor om de kinderen na het stellen van deze ruime vraag onmiddellijk aan de slag te laten gaan. Al gauw is te zien dat de kinderen ‘vastlopen’ en de juf moet ingrijpen om hen ‘oplossingsgerichter’ aan het werk te zetten. Dit doet ze door de kinderen samen te brengen in de kring en via gerichte vragen die vertrekken vanuit de eerste ontwerpen van de kinderen, zet ze hen op de goeie weg. Het is een bewuste keuze om dit zo aan te pakken. Deze aanpak is gebaseerd op een methodiek uit de ingenieurswereld (‘Human centered design’). Men komt hierbij snel vanuit een idee tot een prototype, om daarna vanuit dat prototype het idee bij te stellen en af te stemmen op de gebruiker. Dit zie je hier ook gebeuren. De probleemstelling wordt doorheen het proces steeds concreter door het steeds weer optimaliseren van het ontwerp vanuit vastgelegde criteria ‘en course de route’. Dus een iteratief proces van optimaliseren (= engineering). Deze methodiek is zeer actiegericht, en vanuit deze actie wordt de cognitieve ontwikkeling gestimuleerd.
Centraal staat de onderzoeksvraag: “Hoe kunnen we plantjes water geven?”
Uiteraard weten we dat dit kan met een ‘gieter’. Maar zo eenvoudig is het niet voor de kleuters… We hebben bewust niet echt iets voorhanden dat lijkt op een ‘gieter’, maar de kleuters krijgen allerlei materiaal waarmee ze aan de slag kunnen gaan om iets te maken waarmee ze de plantjes water kunnen geven. Uiteindelijk komen ze ertoe dat je met een klein gaatje weinig kans hebt tot morsen, maar dat je wel veel gaatjes nodig hebt omdat het anders te lang zou duren vooraleer alle plantjes water gekregen hebben. Uiteindelijk verkennen de kleuters hier het concept “debiet” (= de hoeveelheid water die op één bepaald punt voorbij stroomt), en komen zij zélf tot de eigenschappen waaraan een goede gieter moet voldoen… Zonder het zelf echt te beseffen, hebben zij een gieter gemaakt.
De activiteit stimuleert probleemoplossende vaardigheden en de ontwikkeling van een onderzoekende houding via het aanspreken van de onderzoeksvaardigheden van de kleuters, maar biedt ook kansen voor taalstimulering. De kleuters moeten tijdens het kringgesprek heel wat taal gebruiken om hun ontwerp te analyseren. Daarnaast zou het woord ‘gieter’ bij de reflectie, in één van de laatste kringgesprekken binnengebracht kunnen worden en zouden de kleuters hun eigen ontwerp eens kunnen vergelijken met enkele ‘echte’ gieters (dit is wel niet meer te zien in het filmpje).
- Wiskundige initiatie
Getallen
1.1 De kleuters kunnen handelend en verwoordend de ene concrete hoeveelheid dingen vergelijken met een andere hoeveelheid dingen. Bij het verwoorden gebruiken zij daarbij de passende hoeveelheidsbegrippen. (evenveel/niet evenveel dingen, veel/weinig dingen, te veel/te weinig dingen, dingen over/dingen te kort, meer/minder dingen, meest/minst dingen).
Meten
2.1 De kleuters kunnen handelend en verwoordend twee dingen op hun kwalitatieve eigenschap vergelijken.
2.4 De kleuters in concrete situaties handelingen uitvoeren met vormen, grootheden en figuren, in functie van een kwalitatief kenmerk.
- Wetenschappen en techniek
Techniek – techniek als menselijke activiteit
2.4 De kleuters kunnen ideeën bedenken voor een eenvoudig technisch systeem.
2.5 De kleuters kunnen geschikt materiaal en gereedschap kiezen voor het realiseren van een eenvoudig technisch systeem.
2.6 De kleuters kunnen een eenvoudig technisch systeem maken, al dan niet aan de hand van een stappenplan.
2.7 De kleuters kunnen nagaan of het doel werd bereikt met een zelfgemaakt technisch systeem.
2.9 De kleuters tonen een experimentele en explorende aanpak om meer te weten te komen over techniek.
In de activiteit staat ontwerpen (techniek), onderzoeken (wetenschap) en engineering (optimalisatie en bijsturen van ontwerp) centraal. De kleuters ontdekken en onderzoeken hoe hun ontwerp het best kan voldoen aan door hen vooropgestelde criteria, namelijk plantjes water geven zonder morsen, plantjes snel water geven, ... ‘Wetenschappen’ wordt gedefinieerd als het onderzoeken van concepten. Hier gebruiken kleuters ‘onbewust’ het concept ‘debiet’ in hun onderzoek: Wat is het best: een klein gaatje of een groot gaatje? Met een klein gaatje is de kans op morsen kleiner, maar dan zal het wel langer duren om de plantjes water te geven. We kunnen dan meerdere gaatjes maken… En op die manier wordt het ontwerp steeds geoptimaliseerd. Ook toegepaste wiskunde komt aan bod, zij het wel beperkt, bv. groter/kleiner dan, meer, …
Deze activiteit is dus een voorbeeld waarbij de 4 STEM-componenten geïntegreerd aan bod komen.
Het probleem, namelijk ‘hoe kunnen we de plantjes water geven?’, is een zeer ruime vraag die in de eerste plaats uitnodigt tot het bedenken en maken van een materiële oplossing. De leerkracht kiest ervoor om de kinderen na het stellen van deze ruime vraag onmiddellijk aan de slag te laten gaan.
Onderzoekend leren ontstaat in dit filmfragment voornamelijk vanuit het reguleren van sensorimotorische vaardigheden: waarnemen en doen. Dit zie je mooi gebeuren tijdens de kringgesprekken waar de kinderen door de leerkracht uitgedaagd worden tot waarnemen en doen. Vanuit de inbreng van de leerkracht worden de kinderen gerichter gefocust op het manipuleren van causale relaties: kleine gaatjes, leidt tot minder morsen. Kleine gaatjes leidt dus tot minder groot debiet… Het is vanuit de actie (de sensorimotoriek) dat hier duidelijk het denken en zelfs het formeel redeneren wordt aangestuurd. Dit zien we wanneer kleuters als-dan relaties onderzoeken, hypothesen formuleren en conclusies trachten te formuleren.
Deze activiteit staat niet alleen; ze zit ingebed in een thema dat handelt over het vormgeven van een miniatuurtuintje in de kleuterklas. Aan het begin van het filmfragment zaaien de kinderen in hun tuintje. De zaadjes moeten water krijgen, maar het bekertje om de plantjes water te geven is verdwenen. Er wordt op deze manier binnen een betekenisvolle context een reëel probleem voorgelegd aan de kinderen dat hen uitdaagt.
De context met de probleemstelling leeft ook doorheen de activiteit en blijft centraal staan: We moeten de plantjes water kunnen geven. Dit gaat veel verder dan enkel een sfeerschepping bij het begin van de activiteit.
Er wordt kennis bijgebracht over het wetenschappelijk concept ‘debiet’ en wiskundige begrippen zoals ‘groot’, ‘klein’, ‘veel’ komen aan bod.
Maar vooral probleemoplossende vaardigheden zoals analyseren van gegevens en zich oriënteren op een probleemstelling staan centraal. Daarenboven worden ook houdingen zoals ‘doorzetten’ en ‘creatief zijn’ gestimuleerd.
Vanuit de ruime vraag ontstaat een aanrommelfase die ervoor zorgt dat de kinderen het materiaal kunnen verkennen, eerste ervaringen kunnen opdoen rond het oplossen van het probleem … Tijdens de aanrommelfase maken de kinderen een eerste ontwerp en op basis daarvan worden ze samengeroepen in de kring om al eens een keer te reflecteren over hun ontwikkelde oplossing in relatie tot de vraag. De kinderen stellen hun eerste ontwerp voor en de leerkracht bakent een (invalshoek van een) onderzoekje af (0:56-2:34). De leerkracht formuleert geen onderzoeksvraag, maar ze stuurt wel aan op het onderzoeken van de grootte van de gaten die de kinderen gemaakt hebben in hun oplossingen. De leerkracht stelt immers vast dat de kinderen erg grote gaten maakten waardoor ze morsen bij het stappen naar een plant en ook morsen bij het water geven zelf. Via vraagstelling die interactie uitlokt met en tussen de kinderen wordt aangestuurd op het verwoorden van bevindingen i.v.m. de grootte van het gat in relatie tot morsen.
Tijdens het eerste kringgesprek worden de ontwerpen in verband gebracht met theorieën, die in dit geval laagdrempelig benaderd worden, namelijk een groot gat leidt tot meer morsen (dit betekent dus verlies van veel water) (2:03-2:33).
Als gevolg van dit kringgesprek hebben de kinderen een concreter doel voor ogen en kunnen ze hier naar toe werken. Het meisje Sam ondervond bij haar eerste ontwerp dat ze moeilijk kon stappen; ze heeft ervoor gezorgd dat dit bij haar tweede ontwerp beter lukt. De leerkracht kan deze evolutie sterker in de verf zetten, zodat de reflectie diepgaander wordt (3:34-4:21). Vragen zoals “Wat heb je nu anders gedaan? En waarom?” kunnen het ontwerpproces versterken, maar ook het leren over de theorie.
Tijdens de bespreking van Sam haar tweede oplossing stuurt de leerkracht aan op een nieuw probleem: het duurt heel lang om de plantjes water te geven (3:58-4:21). Een andere kleuter pikt hierop in en stelt voor om meer gaatjes te maken en geeft zo de aanzet voor een nieuwe invalshoek voor onderzoek: het gaat namelijk niet alleen over de grootte van de gaatjes, maar ook over het aantal gaatjes.
Tijdens beide kringgespreken verzamelen de kinderen samen met de leerkracht vanuit de presentaties van de ontwerpen bevindingen i.v.m. de grootte van de gaatjes en het aantal in functie van het stromen van water.
Het lijkt er misschien op dat de activiteit niet echt doelgericht verloopt, maar dat is wel zo. Er werd duidelijk vooraf nagedacht over de ‘systematiek’ in de activiteit. Vanuit de ruime vraag ontstaat een aanrommelfase die ervoor zorgt dat de kinderen het materiaal kunnen verkennen, eerste ervaringen kunnen opdoen rond het oplossen van het probleem … (0:27-0:50) Tijdens de aanrommelfase maken de kinderen een eerste ontwerp en op basis daarvan worden ze samengeroepen in de kring om te reflecteren over hun ontwikkelde oplossing in relatie tot de vraag. Dit ‘loslaten’ en ‘terug samenkomen in de kring’ gebeurt in een iteratief proces. Met de bevindingen uit de kring kunnen de kinderen opnieuw aan de slag om hun ontwerp te optimaliseren. In de kring wordt het ontwerp dan ‘getest’ (bv. Sam maakte een ontwerp met een klein gaatje) en worden de resultaten geanalyseerd (lukt het nu al beter zonder te morsen?). Vanuit deze analyses worden verklaringen gezocht (met een klein gaatje lukt het beter, maar het gaat wel langer duren) en vandaaruit geoptimaliseerd (meerdere kleine gaatjes maken) (3:34–4:21).
De aanpak van deze activiteit is gebaseerd op een methodiek uit de ingenieurswereld (‘Human centered design’). Men gaat hierbij snel vanuit een idee tot een prototype komen, en daarna vanuit dat prototype het idee bijstellen en afstemmen op de gebruiker. Dit zie je hier ook gebeuren. De probleemstelling wordt doorheen het proces steeds concreter door het steeds weer optimaliseren van het ontwerp vanuit vastgelegde criteria ‘en course de route’. Dus een iteratief proces van optimaliseren (= engineering) wordt gecreëerd door de leerkracht door de kleuters afwisselend te laten werken aan hun ontwerp, en dan samen te komen in een kringgesprek om de ontwerpen te testen en vandaaruit de resultaten te analyseren en de ontwerpen te optimaliseren. Het bijsturen en optimaliseren gebeurt wel degelijk vanuit vastgelegde criteria (bv. niet morsen) en is dus zeker geen trial-and-error (2:02-2:40). Na het eerste kringgesprek gaan de kleuters doelgericht te werk en proberen hun ontwerpen zodanig te maken dat ze zo weinig mogelijk zouden morsen. Tijdens het tweede kringgesprek komt daar dan een criterium bij. Het mag niet te lang duren.
Via vraagstelling die interactie uitlokt met en tussen de kinderen wordt aangestuurd op het verwoorden van bevindingen i.v.m. de grootte van het gat in relatie tot morsen. De kinderen worden door de leerkracht uitgedaagd om te reflecteren over hun ontwerp. Bij één kleuter leidt de evaluatie van het ontwerp van een andere kleuter tot reflectie over het eigen ontwerp: “ik denk dat ik een te groot gat gemaakt heb”. (1:30-2:02) Wanneer hij zijn oplossing uitprobeert geeft een andere kleuter aan dat zijn oplossing niet werkt. De leerkracht kan hierop inpikken en vragen stellen i.v.m. wat er mis is, beter kan …
Doorheen de activiteit wordt door de leerkracht sterk gefocust op het ontwerpproces. Door het organiseren van kringgesprekken worden de kleuters aangezet tot verwoorden van vaststellingen, verwachtingen en verklaringen over het ontwerp. De leerkracht zal hierbij niet te snel corrigeren in functie van het creëren van een veilig klasklimaat en om zo ruimte te laten voor spontane uitingen van kinderen over resultaat en aanpak
Vanuit een reëel probleem, namelijk de plantjes moeten water krijgen, ontstaat bij de kinderen interesse en enthousiasme om dit probleem op te lossen. Doorheen de activiteit tonen de kinderen meermaals interesse en verwondering voor elkaars ontwerpen, bv. op 3:40 wordt het ontwerp van Sam met interesse uitgeprobeerd en lokt het verwondering uit (“zo rap”, “zo grappig”). Vanuit deze verwondering worden geen vragen gesteld.
Vanuit de centrale behoefte in deze activiteit, namelijk ‘Hoe kunnen we de plantjes water geven?’, maken de kinderen oplossingen die vervolgens in de kring worden uitgeprobeerd om na te gaan of ze goed werken. Deze presentaties gebruikt de leerkracht om telkens op een bepaalde uitkomst te focussen: tijdens het eerste kringgesprek gaat het over morsen bij zowel het stappen naar een plant als bij het water geven zelf (een te groot gat leidt in beide situaties tot teveel water) en bij het tweede kringgesprek wordt ingezoomd op het snel water kunnen geven aan een plant (een te klein gaatje leidt tot te weinig water). De kinderen geven dus niet zelf aan wat er (moet) onderzocht word(t)(en). Doorheen de presentaties van de ontwerpen maakt Sem wel formuleringen die aansturen op onderzoekjes: op 1:35 (“te groot gat”) wil hij nagaan of het gat in zijn oplossing niet te groot is om de plantjes water te geven en op 4:01 geeft hij een suggestie voor een vervolgonderzoekje, namelijk “er moeten meer gaatjes gemaakt worden” impliceert de vraag “Kunnen we in één keer meer water geven aan de plantjes door middel van meer dan één gaatje?”.
De kinderen brengen de planning niet zelf onder woorden, maar de leerkracht stelt wel vragen die hen aanzetten om na te denken over hun aanpak om het probleem op te lossen: dit gebeurt klassikaal (0:35), maar ook gericht bij één kind (2:42) (“Hoe gaan jullie het maken?”, Hoe ga je het dan doen?”, Waar ga je het water doen?” …). De leerkracht expliciteert ook uitdrukkelijk dat er eerst moet nagedacht worden over hoe het probleem kan opgelost worden, vooraleer over te gaan tot actie (2:35-2:40).
Op basis van de evaluatie van het ontwerp van Sam, voorspelt Sem op 1:35 dat het gat in zijn oplossing te groot is. Op 4:01 maakt hij de veronderstelling dat meer gaatjes zullen leiden tot meer water voor de plantjes.
De kinderen maken oplossingen om de plantjes water te geven die vervolgens in de kring worden uitgeprobeerd. Vanuit deze presentaties stelt de leerkracht telkens een bepaalde uitkomst centraal om daarover bij de kinderen observaties te sprokkelen. Het waarnemingsproces wordt dus begeleid door de leerkracht: vanaf 1:10 worden vragen gesteld die aansturen op het waarnemen van ‘morsen’ (een te groot gat leidt tot teveel water): “Heb je heel snel naar hier kunnen wandelen? Waarom moest je voorzichtig zijn? … “ Tijdens het tweede ronde kringgesprek vinden observaties plaats die gaan over hoe snel water kan worden gegeven aan de planten (een te klein gaatje leidt tot te weinig water). Er vinden geen metingen plaats om gegevens te verzamelen, bv. meten hoeveel water er wordt gemorst, hoe snel water kan worden gegeven ...
Tussen 2:23-2:33 stimuleert de leerkracht het formuleren van een deelconclusie: op basis van observaties stuurt de leerkracht aan op het verwoorden van de relatie tussen de grootte van het gat in de oplossing en morsen bij zowel het stappen naar een plant en als bij het water geven aan een plant. Tijdens de tweede presentatieronde van de ontwerpen worden de bevindingen geïnterpreteerd (vanaf 3:58): “één dun straaltje betekent dat we heel veel tijd nodig hebben om een plant water te geven … dat is lastig”. Sem veronderstelt dat er meer gaatjes zullen moeten worden gemaakt, wat een aanzet kan betekenen voor een nieuwe ontwerp- en onderzoekronde.
Er komen verschillende deelaspecten aan bod in het filmpje: hoe kunnen we zonder morsen de plantjes water geven, hoe kunnen we de plantjes snel water geven … maar er wordt geen finale conclusie geformuleerd op de heel ruime vraag ‘hoe kunnen we de plantjes water geven?’.
In de kring worden de ontwerpen van de kinderen telkens geëvalueerd. Vanaf 1:11 evalueert Sam op aansturen van de leerkracht haar ontwerp. Op basis van deze evaluatie reflecteert Sem op zijn ontwerp en veronderstelt hij dat hij een te groot gat heeft gemaakt. Wanneer Sem vervolgens zijn oplossing uitprobeert geeft Sam aan dat de oplossing niet werkt. De kinderen koppelen wat ze zien aan het vooropgestelde doel (de plantjes water geven, zonder morsen). Aan het einde van dit eerste kringgesprek worden de kinderen aangespoord om terug te blikken en de bevindingen mee te nemen in een nieuwe ontwerpronde. De tweede keer in de kring wordt ook het tweede ontwerp van Sam geëvalueerd. Eerst wordt nagegaan of Sam nu vlot kan stappen zonder morsen (vanaf 3:34). Vervolgens wordt ingezoomd op het aspect van ‘snel water geven’: Sem geeft daarbij aan, als reactie op een uitspraak van de leerkracht (“heel klein straaltje”), dat het ontwerp van Sam meer gaatjes nodig heeft.
Deze kerncomponent komt niet aan bod in het filmfragment. Het zou interessant zijn om vanuit de ontwerpen van de kinderen de transfer te maken naar manieren waarop we in het dagelijkse leven plantjes water geven. In de eerste plaats kunnen de kleuters gieters in allerlei maten en vormen beschouwen, die ze kunnen vergelijken met het hun eigen ontwerpen, maar ook andere manieren zoals een tuinslang, een plantenspuit, …
De presentatie bestaat hier uit het uitproberen en bespreken van de ontwerpen in de kring. De kinderen komen hierbij aan het woord en spelen in op elkaar. Bijvoorbeeld vanaf 3:33 stelt Sam haar ontwerp voor. Op basis van het uitproberen van Sam haar ontwerp geven de kinderen hun mening: “Zo snel.” “Zo grappig.” Op aansturen van de leerkracht komt er ook feedback op haar ontwerp in verband met het aantal gaatjes: “Ik denk dat je er meer gaat moeten maken”. Met de hulp van de leerkracht bouwen de kinderen verder op elkaars ideeën, en worden bevindingen ook samengevat (2:23-2:33).
