Wat is STEM?
In het STEM-kader voor het Vlaamse onderwijs wordt STEM gedefinieerd als "het opbouwen van wetenschappelijke, technische en wiskundige inzichten, concepten én praktijken (S, T & M) en het inzetten ervan om complexe vragen of een levensecht probleem op te lossen (E). STEM binnen onderwijs is dus het samenbrengen van de diverse componenten van het letterwoord teneinde maatschappelijke en wetenschappelijke uitdagingen in samenhang te identificeren, onderzoekend op te lossen en erover te communiceren". (Departement Onderwijs & Vorming, 2015)
De vier componenten van STEM geduid:
Science (Wetenschap)
Onderzoeken van wetenschappelijke concepten/inzichten (bv. hefbomen, schaduwen, ...) staat centraal. Bij dit onderzoeken worden onderzoeksvaardigheden gestimuleerd.
Case schaduw in spotlight: Leerlingen ontdekken al doende hoe ze een schaduw kunnen maken en hoe ze deze groter of kleiner kunnen maken. Ze leren hierbij ook eerlijk onderzoeken (controleren van variabelen), verbanden leggen (als ...dan ... relaties formuleren) wat belangrijke ondezroeksvaardigheden zijn.
Het gaat hierbij niet om "proefjes doen" waarbij de kinderen een stappenplan moeten uitvoeren om een concept te visualiseren (bv. We plaatsen een kartonnetje bovenop een glas gevuld met water. Wanneer we het glas omdraaien, blijft het kartonnetje hangen: hoe komt dat?). Bij dergelijke activiteiten worden amper onderzoeksvaardigheden gestimuleerd. (zie ook 'WOW-proefjes' bij 'dagelijkse inname voor de praktijk' op www.p-reviews.be/2/.)
Technology (Techniek)
Hier ligt de focus op het ontwerpen in functie van een behoefte. Tijdens dit ontwerpen gaat aandacht naar volgende elementen (Departement Onderwijs & Vorming, & Departement EWI, 2008):
- hanteren van materialen, hulpmiddelen, ...
- inzicht in gebruik en werking van techniek (begrijpen)
- belang voor de maatschappij (duiden)
Case een ei uit het raam: Het vormgeven van een ontwerp waardoor het ei beschermd wordt staat hier centraal. Kinderen hanteren hierbij materialen en hulpmiddelen. Om tot een succesvol ontwerp te komen maken ze gebruik van wetenschappelijke concepten/inzichten zoals 'verlengen van de remafstand' en 'spreiding van krachten' (begrijpen). Het 'duiden' zou in deze case aan bod kunnen komen door de kinderen aan te zetten tot het vinden van de oplossing voor het probleem met zo weinig mogelijk materiaal (duurzaamheid) of zo'n klein mogelijk ontwerp omwille van transportredenen (bv. Wanneer de probleemstelling erin bestaat dat een breekbaar voorwerp opgestuurd wordt via de post).
Engineering
Het optimaliseren (evalueren en bijsturen/verbeteren) van ontwerp en proces op basis van vooropgestelde of afgebakende criteria (eisen) staat hier centraal.
Case een wagen op lucht?!: In het fragment is duidelijk te zien hoe leerlingen hun eerste ontwerpen moeten bijsturen opdat het ontwerp zou beantwoorden aan de vooropgestelde criteria (uit zichzelf voortbewegen op de kracht van lucht). Je ziet dit gebeuren op volgende momenten: bij het vasthechten van de wielen ('dat rijdt niet hé!'), bij het uittesten met de ballon ('wat gaat hij goed vooruit!') en bij het schuin rijden van de wagen. Telkens worden problemen vastgesteld, waardoor het ontwerp geoptimaliseerd moet worden.
Mathematics (Wiskunde)
Bij deze component gaat het vooral over toegepaste wiskunde zoals berekeningen (tellen, sorteren, rangordenen, schaalberekening, oppervlakteberekening, ...), relaties wiskundig kunnen uitdrukken en analyseren (meten, model maken, grafiek tekenen, tabel invullen, ...), ...
Case een robotstofzuiger: Wiskunde komt in deze activiteit aan bod doordat de voortbeweging van de robot in de programmeertaal moet uitgedrukt worden via rotaties (uitgedrukt in graden). De leerlingen moeten afstanden schatten en vervolgens inschatten hoeveel rotaties er nodig zijn om een bepaalde afstand af te leggen.
(Merckx, 2014)
