Geïntegreerd STEM-onderwijs

#blended stem #stem #future classroom (expertiselijn 3 milo) #professionele ontwikkeling van leraren en lerarenopleiders (expertiselijn 2 milo) #urban education (expertiselijn 1 milo)

Auteur: Iris Stiers - leestijd: 7 minuten

MILO heeft als partner en in samenwerking met de cel iSTEM Inkleuren en STEM-steunpunt Brussel de afgelopen jaren een expertiselijn ontwikkeld rond de didactiek van geïntegreerd STEM onderwijs met een focus op diversiteit en blended learning. Hier kom je als leraar te weten wat dit kan betekenen voor jouw klaspraktijk of vakgroep. 

 

Iris Stiers is vakdidacticus wetenschappen & technologie bij MILO 

Lise Beirinckx is projectmedewerker iSTEM bij MILO 

Lies Noppen is vakstagebegeleider biologie en chemie bij MILO 

Ronny Merken is medewerker van het UAB STEM-steunpunt Brussel 

Zino Boisdenghien is medewerker van het UAB STEM-steunpunt Brussel 

Els Consuegra is docent pedagogiek en didactiek bij MILO 

Geïntegreerd STEM-onderwijs 

Er is in toenemende mate sprake van duurzame beleids- en systeeminnovaties oftewel transities om oplossingen te bieden aan complexe maatschappelijke uitdagingen i.v.m. industrie, energie, tewerkstelling, kinderarmoede, wonen, mobiliteit, klimaat, digitalisering, etc. Wetenschap, technologie, engineering en wiskunde (STEM) hebben een zeer belangrijk aandeel in het zorgen voor de nodige geavanceerdere en interdisciplinaire oplossingen.

Het is algemeen erkend dat zowel STEM-geletterde burgers (‘STEM for all’) als STEM-professionals van cruciaal belang zijn voor onze huidige samenleving (National Research Council, 2014; Europese Commissie, 2020). Onze huidige maatschappij wordt ook alsmaar diverser, wat zeker merkbaar is in een grootstad als Brussel. Zowel onderwijskundig, als socio-economisch is het nu de uitdaging om in te zetten op meer gelijke onderwijskansen en te zorgen dat schoolse prestaties van leerlingen zo weinig mogelijk afhangen van hun socio-economische status (SES), migratieachtergrond, thuistaal of gender. Jongeren met een migratieachtergrond en lage SES ondervinden in Vlaanderen immers veel meer schoolse ongelijkheid (PISA 2022) en dus ook STEM-ongelijkheid.

 

We worden geconfronteerd met mondiale uitdagingen zoals klimaatverandering en verstedelijking. Deze uitdagingen vragen om interdisciplinaire oplossingen op het gebied van STEM. Meer dan ooit zijn zowel STEM-geletterde burgers, als STEM-professionals van cruciaal belang voor onze huidige samenleving.

Uit recent onderzoek van leden van de iSTEM-cel blijkt er ook een ‘gender gap’ in STEM-motivatie te zijn (Hermans et al. 2022). In het algemeen blijft de instroom van STEM-studenten in zowel het secundair als het hoger onderwijs beperkt (McDonald, 2016). De enige manier om dit percentage op te krikken is door meer jongeren te laten kiezen voor STEM-studierichtingen. Inzetten op kansengroepen is naast een ethische, ook een socio-economische noodzaak.

We bundelden hier een selectie aan tips, handvatten en inzichten die zowel binnen als buiten geïntegreerde STEM-projecten relevant en toepasbaar zouden kunnen zijn om op een zo inclusief mogelijke manier STEM-leermiddelen vorm te geven.

Geïntegreerd STEM-onderwijs wordt gekenmerkt door 1) integratie van STEM-leerinhouden over verschillende (STEM-)disciplines heen, 2) probleemgecentreerd leren, 3) onderzoekend en ontwerpend leren, 4) coöperatief leren en 5) evidence informed werken (Thibaut et al., 2018).  

STEM3

Geïntegreerd STEM-onderwijs waarbij gebruik gemaakt wordt van authentieke, relevante en minder gefragmenteerde ervaringen, kan de motivatie voor het leren van STEM vergroten en de keuze voor een STEM-carrière stimuleren (Le et al., 2023). Wat betreft de effectiviteit van geïntegreerd STEM-onderwijs op de prestaties van leerlingen (in termen van leerresultaten of leerwinst) toont onderzoek zowel negatieve, neutrale als positieve effectgroottes aan, hoewel de meerderheid van de studies positieve effectgroottes rapporteerde (Becker et al., 2011).  

De cel iSTEM inkleuren 

De cel iSTEM Inkleuren  is een consortium van Vlaamse universiteiten en hogescholen. De kerntaak van de cel is de verspreiding van de principes van de iSTEM-didactiek, die gebaseerd is op de onderzoeksresultaten en de expertise in STEM-onderwijs van de leden van de cel.  

 

De activiteiten van de cel zijn gericht op het Secundair Onderwijs, waar ze leerkrachtenteams wil ondersteunen bij het ontwikkelen van goede STEM- projecten en de nodige leermiddelen. Dit gebeurt via drie grote pijlers: coaching, inspiratie en nascholing. De leerkrachtenteams, binnen de iSTEM-didactiek ‘Teacher Design Teams (TDT’s)’ genoemd, worden initieel intensief begeleid, maar worden snel zelfsturend. Deze TDT’s zijn multidisciplinair (wiskunde, fysica, biologie, aardrijkskunde, techniek, elektriciteit, mechanica, ....). Idealiter is er een gezonde mix van opleidingen en complementaire expertise (bachelor, master, ingenieurs). De cel voorziet daarnaast ook een ruim aanbod van goed uitgewerkte STEM-projecten, tools en informatie om STEM-leerkrachten te inspireren en ondersteunen. 

Voor meer info, zie https://www.istem.be/. 

Blended STEM 

De COVID-19 pandemie heeft een aanzienlijke versnelling teweeggebracht in de digitalisering van het Vlaamse onderwijs en de digisprong is een feit (Departement Onderwijs en Vorming, 2020). Blended learning, dat wordt gedefinieerd als de integratie van online leren en face-to-face (F2F) leren (Boelens et al., 2015), begon als een noodzaak, maar vraagt nu om een structurele implementatie in het Vlaamse secundair onderwijs (Versmissen et al., 2022). Onderzoek toont aan dat blended learning zowel de leerresultaten (Bernard et al. 2014) als de motivatie en betrokkenheid (Chiu, 2021) van leerlingen kan bevorderen. Verder biedt blended learning voordelen op het gebied van differentiatie en flexibiliteit en stimuleert het de zelfregulatie van leerlingen vergeleken met volledige F2F leeromgevingen (Versmissen et al. 2022). 

 

Om de voordelen van blended learning te combineren met de principes van geïntegreerd STEM onderwijs ontwikkelden we het LOB-STEM model (Leraren Opleiden in Blended STEM). De 3 lobben van het model zijn STEM-kunde, blended learning en praktijkonderzoek die in het centrum samenkomen komen tot een Blended STEM didactiek. Het resultaat is de interactieve website Blended STEM https://rvo-eclassroom.be/brightlab/blendedstem/start.html met achtergrondinfo per lob, uitgewerkte blended leermiddelen en de resultaten van het collaboratief praktijkonderzoek uitgevoerd door TDT’s. Voor meer info, zie Blended STEM - Onderzoekende School?!, Multidisciplinair Instituut LerarenOpleiding, Vrije Universiteit Brussel  

Ontwerp zonder titel

Op volgende vragen van leraren kunnen we een antwoord bieden:

  • Hoe kunnen we een geïntegreerd STEM project ontwerpen of aanpassen? We volgen hiervoor de op onderzoeksgebaseerde ‘COOL voor iSTEM’-methodiek. 

  • Hoe kunnen we STEM-competenties aanleren en evalueren?  

  • Hoe zorgen ICT-tools voor een versterking, verbetering of zelfs transformatie van mijn STEM lespraktijk? 

  • Hoe kunnen we een effectiviteitsmeting opzetten als case study binnen de klas of school? 

  • Hoe kunnen we STEM-leermiddelen inclusiever maken? 

  • Hoe kunnen we taalversterkend werken in STEM-lessen? 

  • Hoe kunnen we praktijkgericht onderzoek inzetten om onze STEM-didactiek te evalueren, bij te sturen of te innoveren? 

  • Hoe kunnen we op kwaliteitsvolle wijze experimenteren met onze vakdidactische aanpak in de STEM-lessen? 

Met leerkrachten in gesprek

Met ons samenwerken kan op vele manieren, afhankelijk van het uitgangspunt van de leerkrachten, het team, de school of de scholengemeenschap/groep. 

Links

  • Becker, K., & Park, K. (2011) Integrative Approaches among Science, Technology, Engineering and Mathematics (STEM) Subjects on Students’ Learning: A Meta-Analysis. Journal of STEM Education 12 (5), 23–38. 

  • Bernard, R. M., Borokhovski, E., Schmid, R. F., Tamim, R. M., & Abrami, R. C. (2014). A meta-analysis of blended learning and technology use in higher education: from the general to the applied. Journal of Computing in Higher Education, 26, 87 – 122. doi:10.1007/ s12528-013-9077- 

  • Boelens, R., Van Laer, S., De Wever, B. and Elen, J. (2015). Project report. Retrieved from Adult Learners Online: Blended learning in adult education: towards a definition of blended learning https://biblio.ugent.be/publication/6905076  

  • Chiu, T. K. F. (2021). Student engagement in K-12 online learning amid COVID-19: A qualitative approach from a self-determination theory perspective. Interactive Learning Environments. https://doi.org/10.1080/10494820.2021.1926289 

  • European Commission. European Skills Agenda for Sustainable Competitiveness , Social Fairness and Resilience. OECD Publ. 2020, 1–23.  

  • Krismadinata, K., Verawardina, U., Jalinus, N., Rizal, F., Sukardi, Sudira, P., …, & Novaliendry, D. (2020). Blended learning as instructional model in vocational education: Literature review. Universal Journal of Educational Research, 8(11B), 5801 - 5815. https://doi.org/10.13189/ujer.2020.08221 

  • Hermans, S., Gijsen, M., Mombaers, T. et al. (2022) Gendered patterns in students’ motivation profiles regarding iSTEM and STEM test scores: a cluster analysis. International Journal of STEM Education 9, 67. https://doi.org/10.1186/s40594-022-00379-3  

  • Le, H.C., Nguyen V.H., & Nguyen T.L. (2023) Integrated STEM Approaches and Associated Outcomes of K-12 Student Learning: A Systematic Review. Education Sciences 13 (3), 297. https://doi.org/10.3390/educsci13030297  

  • McDonald, C. (2016). STEM Education: A review of the contribution of the disciplines of science, technology, engineering and mathematics. Science Education International, 27, 530–569. 

  • National Research Council (2014).  STEM Integration in K-12 Education: Status, Prospects, and an Agenda for Research.  Washington, DC: The National Academies Press. https://doi.org/10.17226/18612.  

  • Onderwijs Vlaanderen https://onderwijs.vlaanderen.be/nl/directies-en-administraties/organisatie-en-beheer/ict/digisprong 

  • PISA 2022. Onderwijs Vlaanderen https://onderwijs.vlaanderen.be/nl/onderzoek/vlaams-en-internationaal-onderwijsonderzoek/internationaal-vergelijkend-onderzoek/programme-for-international-student-assessment-pisa#Resultaten_PISA_2022  

  • Thibaut, L., Ceuppens, S., De Loof, H., De Meester, J., Goovaerts, L., Struyf, A., Boeve-de Pauw, J., Dehaene, W., Deprez, J., De Cock, M., Hellinckx, L., Knipprath, H., Langie, G., Struyven K., Van de Velde, D., Van Petegem, P. & Depaepe, F (2018). Integrated STEM Education: A Systematic Review of Instructional Practices in Secondary Education. European journal of STEM education, Vol.3 (1), 1-12.https://doi.org/10.20897/ejsteme/85525 

  • Versmissen, F., Buelens, W., De Wever, B., Rotsaert, T., Schellens, T., Tondeur, J., Surma, T, Valcke, M., & Vanderlinde, R., (2022). Blended learning in het Vlaams secundair onderwijs: Van noodzaak naar structurele implementatie. Onderwijskundig Beleids- en Praktijkgericht Wetenschappelijk Onderzoek. 

Terug naar overzicht
Nieuwsgierig geworden? Meld je school hier aan.
Wij werken samen met onderzoekende leerkrachten en schoolleiders. In een onderzoekend team krijg je als leerkracht de kans een schooljaar lang samen met student-leerkrachten en lerarenopleiders een praktijkprobleem aan te pakken. Ook schoolleiders kunnen met ons onderzoekend aan de slag. Goesting gekregen? Samen bouwen we aan jouw school van morgen!
Meld je school aan
Samen onderbouwen we jouw school van morgen
schoolbord vuistje