EDUBOX ENERGIE
In STEM-onderwijs is het moeilijk om zicht te krijgen op het beheersingsniveau van complexe STEM-vaardigheden bij leerlingen zoals bijvoorbeeld voorspellen, plannen, gegevens analyseren, concluderen… (Reynolds, O’Leary, Brown, & Costello, 2020; Dejonckheere, Vervaet, & Van de Keere, 2016). Hierdoor is het voor leraren een uitdaging om hun begeleiding af te stemmen op het beheersingsniveau en leerproces van de leerlingen. Om aan deze uitdaging tegemoet te komen, kan formatief handelen soelaas bieden. Formatief handelen is een didactische aanpak die bestaat uit vijf kernstrategieën (Wiliam & Leahy, 2018) waarbij het leren zichtbaar wordt gemaakt. Daarnaast kan educatieve technologie ook ingezet worden om het leerproces zichtbaar te helpen maken en om leraren te ondersteunen bij het formatief handelen in STEM-onderwijs (Reynolds, O’Leary, Brown, & Costello, 2020).
Vanuit deze nood ontstond volgende onderzoeksvraag: “Hoe kan STEM-onderwijs vormgegeven worden aan de hand van formatief handelen en met behulp van educatieve technologie zodat de STEM-vaardigheden van leerlingen (2e-3e graad lager onderwijs) in kaart worden gebracht?”.
Om deze vraag te beantwoorden werd een ontwerponderzoek uitgevoerd volgens het Education Design Research-model (McKenney & Reeves, 2012) waarbij drie fasen iteratief doorlopen werden: analyse en exploratie, ontwerp en constructie, en evaluatie en reflectie. Het ontwerponderzoek resulteerde in de eerste EDUbox voor het lager onderwijs. Dit gebeurde in nauwe samenwerking met acht leraren uit drie basisscholen, de educatiedienst van de VRT en Brightlab. Aan de hand van observaties en audio-opnames tijdens de lessen en semi-gestructureerde interviews na de lessen werd in kaart gebracht hoe formatief handelen het STEM-onderwijs kan versterken, hoe educatieve technologie (de EDUbox) hierin kan ondersteunen en hoe leraren dit ervaren.
In dit project werd de allereerste EDUbox voor het lager onderwijs ontwikkeld. In dit digitaal leerpad worden leerlingen van het lager onderwijs ondergedompeld in de wereld van (groene) energie. Via opdrachten, video’s en interactieve tools ontdekken de leerlingen stap voor stap wat energie is, hoe het wordt opgewekt en op welke manier ze er zelf bewust mee om kunnen gaan. In het leerpad komt ook een hands-on STEM-activiteit aan bod.
Voor deze EDUbox werd ook een laagdrempelige, visuele handleiding voorzien.
In dit onderzoeksproject stond volgende onderzoeksvraag centraal: ‘Hoe kan STEM-onderwijs vormgegeven worden aan de hand van formatief handelen en met behulp van educatieve technologie zodat de STEM-vaardigheden van leerlingen (2e-3e graad lager onderwijs) in kaart worden gebracht?’.
Het volledige onderzoeksrapport vind je hier terug. Er werd hiervan ook een powerpoint gemaakt. Hieronder geven we de belangrijkste inzichten weer.
Om een antwoord te bieden op de onderzoeksvraag, werd een ontwerponderzoek uitgevoerd volgens het Education Design Research-model van McKenney en Reeves (2012) dat bestaat uit drie fasen: een analyse- en exploratiefase, een ontwerp- en constructiefase en een evaluatie- en reflectiefase. Doorheen deze drie fasen is er een groeiende aandacht voor implementatie en verspreiding. Tijdens de verschillende fasen van het ontwerponderzoek werd nauw samengewerkt met acht leraren uit drie verschillende basisscholen, de educatiedienst van VRT en Brightlab om de EDUbox ‘Energie’ voor het lager onderwijs te ontwikkelen. Aan de hand van observaties en audio-opnames tijdens de lessen en semi-gestructureerde interviews na de lessen werd in kaart gebracht hoe formatief handelen de STEM-didactiek kan versterken en hoe educatieve technologie (de EDUbox) hierin kan ondersteunen. Het antwoord op de onderzoeksvraag is drieledig.
(1) In een eerste stap werd de literatuur rond formatief handelen in STEM verdiepend bestudeerd, met aandacht voor raakvlakken en wederzijdse versterking. Vooral bij twee pijlers van onderzoekend leren—‘denk- en doevragen’ en ‘reflectie en interactie’—komen duidelijke verbanden naar voren.
In het licht van formatief handelen kunnen denk- en doevragen als middel gezien worden om informatie te verzamelen over waar de leerlingen nu staan, om feedback te geven en kunnen deze vragen ook aangepast worden in functie van de vervolgacties die moeten ondernomen worden. Dit gebeurt voortdurend doorheen een STEM-activiteit. Als leraar stap je immers mee in het onderzoek- en ontwerpproces van de leerlingen waarbij je hen observeert en je voortdurend afvraagt of en hoe je moet begeleiden en bijsturen (Vervaet, 2020).
Ook de pijler ‘reflectie en interactie’ sluit nauw aan bij formatief handelen: leerlingen kunnen reflecteren op verwachtingen, in interactie gaan om inzichten te delen, waarna deze input richting geeft aan communicatie (bv. bepaalde feedback) en vervolgacties. Via het delen van ideeën, meningen, bevindingen, ervaringen… wordt het onderzoeks- en ontwerpproces van de leerlingen opgebouwd en kunnen hun STEM-vaardigheden worden gestimuleerd. Wanneer leerlingen hun gedachten en handelingen onder woorden proberen te brengen, worden ze zich bewuster van het eigen denken en handelen (en dat van anderen) (Dejonckheere, Vervaet, & Van De Keere, 2016). Ook als leraar kan je hierdoor een (beter) beeld krijgen van het leerproces van de leerlingen.
(2) Een tweede vraag is hoe dit theoretisch en didactisch kader kan vertaald worden naar concreet lesmateriaal voor leraren en op welke manier de STEM-vaardigheden van de leerlingen hierin ondersteund worden. Als antwoord hierop werd de EDUbox ‘Energie’ voor het lager onderwijs ontwikkeld. Tijdens het doorlopen van de EDUbox worden de STEM-vaardigheden van leerlingen aangesproken. Het formatief handelen ondersteunt de ontwikkeling van deze STEM-vaardigheden doordat het de leraar helpt gericht zicht te krijgen op het leerproces van leerlingen en hierop doordacht in te spelen. Formatief handelen maakt deze vaardigheden meer zichtbaar door systematisch bewijs van leren te verzamelen.
Zo gebruikt de leraar denk- en doevragen, observaties, quizvragen en interactiemomenten om te achterhalen waar leerlingen staan in hun STEM-vaardigheid (bijv. hun redenering tijdens voorspellen of analyseren). Door leerlingen hun denken te laten verwoorden, wordt hun leerproces expliciet gemaakt. Op basis van de verzamelde informatie kan de leraar gerichte feedback geven over de inhoud, de gekozen aanpak, het onderzoeks- en ontwerpproces… . De verzamelde informatie helpt de leraar ook beslissen welke ondersteuning leerlingen nodig hebben: extra denkvragen, differentiatie, verdieping of herhaling. De ondersteuning van de STEM-vaardigheden zit dus enerzijds vervat in de EDUbox zelf, maar ligt ook voor een groot deel in handen van de leraar.
(3) Ten slotte werd ook onderzocht hoe de leraren dit begeleidingsproces ervaren. Het doel van de educatieve technologie in dit project was om de leraar te ondersteunen in de complexiteit en veelheid van de didactische aanpakken (didactiek van onderzoekend leren en formatief handelen). Uit het onderzoek concluderen we dat de EDUbox enerzijds als middel werkt door inhoudelijk en geïntegreerd werken mogelijk te maken waarbij de EDUbox ook motiverend, gebruiksvriendelijk en ontlastend wordt ervaren. Doordat de leraren van bepaalde zaken ontlast worden, betekent dit dat er ruimte vrijkomt voor andere zaken. Dit ontlasten en vrijkomen van ruimte wijst op de bemiddelende werking van de EDUbox waardoor leraren andere zaken doen. Uit het onderzoek konden er vier rollen van de leraar geïdentificeerd worden die bemiddeld worden door het gebruik van educatieve technologie: instructeur, klasmanager, evaluator en begeleider. Zo zal de leraar een belangrijke rol spelen om doelen en (begrip van de) opdrachten te herhalen, blijven klassikale besprekingen noodzakelijk, wordt er ruimte gemaakt voor de leraar om te observeren, bij te sturen, te differentiëren, verdiepende denk-en doevragen te stellen en overzicht te behouden. Als leraar is het ook belangrijk om een kritische blik te stimuleren bij de leerlingen. Ten slotte verdiep je als leraar de inhoud van de EDUbox door linken te leggen met opgedane kennis en vaardigheden en met de leefwereld van de leerlingen.
Bovenstaande resultaten tonen hoe de kaders van onderzoekend leren en formatief handelen concreet kunnen worden vertaald in een digitaal lespakket voor leraren. Het onderzoek geeft enkele interessante inzichten mee. Toch kunnen we ook kritisch naar dit onderzoek kijken. De resultaten zijn gebaseerd op acht leraren waardoor de externe validiteit beperkt is. De uitspraken zijn vooral geldig voor de deelgenomen leraren en een ruimere steekproef is nodig om conclusies te maken voor een grotere groep leraren. Daarnaast zijn de gevonden resultaten van toepassing op de uitrol van een specifieke tool, namelijk de EDUbox Energie voor het lager onderwijs. Er kunnen dus geen uitspraken gedaan worden over het gebruik van andere digitale middelen of van andere EDUboxen. Ten slotte merken we ook op dat het correct inzetten en begeleiden van de EDUbox inzicht en voorbereiding vraagt van de leraar. In dit onderzoeksproject werden de leraren hierin ondersteund door de onderzoekers. Het zou interessant zijn om verder te onderzoeken hoe de EDUbox wordt ervaren en begeleid door leraren die dit zelfstandig doornemen.