Waarom 3D-printen met leerlingen in het (basis)onderwijs?

Steeds minder kinderen kiezen voor een technische opleiding, met alle gevolgen voor de Nederlandse concurrentiepositie in de internationale economie van dien. Om mee te kunnen doen in de mondiale economie zal de maakindustrie weer aantrekkelijk moeten worden voor leerlingen. Het is dus nu tijd om te investeren in onderwijs dat kinderen nieuwsgierig maakt en uitdaagt op het grensvlak van technologie en techniek.

Activiteiten met wetenschap en techniek op school maken kinderen nieuwsgierig en geven ze een beter beeld van deze thema’s. Nieuwsgierigheid en positieve ervaringen zijn de basis voor interesse en talentontwikkeling. Als we ook over 10 jaar voldoende mensen wil hebben om onze kenniseconomie te onderhouden, dan zouden tenminste 4 op de 10 jongeren voor een bèta-technische opleiding moeten kiezen. De weg daar naartoe begint al in het basisonderwijs. En misschien zelfs al bij de kinderen thuis.

Aandacht voor techniek op alle basisscholen in 2020

Het bedrijfsleven, onderwijsinstellingen, werknemersorganisaties, regionale overheid en het Rijk hebben met het Techniekpact 2020 in Nederland afgesproken om de oplopende tekorten in de technieksector te lijf te gaan. Het doel is dat méér jongeren kiezen voor techniek en dat méér werknemers gaan en blijven werken in de techniek. In dit pact staan 22 afspraken die de aansluiting van onderwijs op de arbeidsmarkt in de technieksector versterken en het tekort aan technisch personeel tegengaan. Een van de afspraken is dat in 2020 alle 7.000 basisscholen in Nederland structureel wetenschap en technologie aanbieden.

Leerplankader voor wetenschap en technologie

SLO is in opdracht van het ministerie van OC&W hard aan de slag om, samen met het onderwijsveld, te komen tot leerlijnen Wetenschap & Technologie. Het rapport van de verkenningscommissie omschrijft W&T als “onderzoeken en ontwerpen”. De SLO heeft dit in het leerplankader uitgewerkt naar de volgende drie componenten:

• Houding (o.a. nieuwsgierig zijn, creativiteit, willen weten, iets willen bereiken, samenwerken, willen innoveren).
• Vaardigheden en denkwijzen (o.a. onderzoek kunnen doen, kunnen ontwerpen, modelleren, schematiseren, chronologiseren, meetinstrumenten en apparatuur en gereedschap gebruiken).
• Kennis (o.a. kennis van de ruimte, van de natuur en van de techniek die vooral is gebaseerd op inzicht zoals ecologisch denken en materiaalfunctie. Minder feitenkennis, maar veel meer kennis op een bepaald abstractieniveau).

Onderwijs 2032: Nieuwe accenten voor de toekomst

Het Platform Onderwijs2032 heeft in 2015 in opdracht van de staatssecretaris van Onderwijs een maatschappelijke dialoog gevoerd over de inhoud van het primair en het voortgezet onderwijs. Het doel was te komen tot een visie op de kennis en de vaardigheden die leerlingen moeten opdoen met het oog op (toekomstige) ontwikkelingen in de samenleving. Iedere leerling heeft een basis van vaardigheden en kennis van de wereld nodig om in de maatschappij te kunnen functioneren. Nederlandse taal, rekenen en wiskunde blijven voor alle leerlingen in het primair en het voortgezet onderwijs van belang. Het Platform vindt dat ook Engels, digitale geletterdheid en burgerschap in die basis moeten worden opgenomen.

 

Digitale geletterdheid en Computational thinking

Het Platform vindt dat werken en leren in de digitale wereld en met nieuwe technologieën tot de kern van toekomstgericht onderwijs behoren. Het gaat om vier onderdelen: dat leerlingen ICT-basiskennis opbouwen, informatievaardigheid ontwikkelen, mediawijs worden en leren begrijpen hoe technologie werkt (computational thinking). Gezien de huidige technologische ontwikkelingen, bijvoorbeeld als het gaat om robotisering of slimme communicatie tussen technologie, vindt het Platform het belangrijk dat leerlingen leren de essentie van computertechnologie te begrijpen en computers kunnen inzetten om een probleem op te lossen. Computational thinking richt zich op de vaardigheden om problemen op te lossen waar veel informatie, variabelen en rekenkracht voor nodig zijn. Het gaat om een verzameling denkprocessen, zoals logisch redeneren, patroonherkenning en systematisch denken. Die leert een leerling door technologie te gebruiken, bijvoorbeeld door kennis te maken met programmeren, te werken met robotica en te experimenteren met 3D-printing. Zulke activiteiten wekken de interesse van leerlingen en geven ze een voldoende basis mee om zich, desgewenst, in deze richting te specialiseren.

Vakoverstijgende vaardigheden

Ook vakoverstijgende vaardigheden behoren wat het Platform betreft tot de vaste basis voor alle leerlingen. De samenleving en de arbeidsmarkt doen een steeds groter beroep op beheersing van vaardigheden die niet zijn gebonden aan een specifiek vak. Een van de vijf vaardigheden die van belang hierbij wordt geacht is creëren: leerlingen kunnen innovatieve oplossingen voor bestaande problemen bedenken en maken. Ze kunnen met hun handen werken, maar ook met moderne technologieën, die in toenemende mate voorhanden zijn. Denk daarbij aan 3D-printers en allerhande elektronica, waarmee jongeren op een laagdrempelige manier kunnen ontwerpen én maken. Leerlingen leren buiten de gebaande paden denken en nieuwe verbanden zien, durven te experimenteren en te onderzoeken. [bron: Ons onderwijs2032, Eindadvies]

De 3D-printer als inspiratie voor wetenschap en techniek in het primair onderwijs en het voortgezet onderwijs

Hoe kan je in de klas het onderwerp wetenschap en techniek leuk en uitdagend maken? Op welke manier wek je de interesse van leerlingen en stimuleer je tegelijkertijd de ontwikkeling van specifieke vaardigheden? Op veel scholen spelen al deze vragen.

Kiezen voor techniek begint met een duidelijk beeld van wat ‘technologie’ of ‘techniek’ is en wat je er in de praktijk mee kunt doen. Kinderen op de (basis)school hebben hier vaak een verkeerd (negatief) beeld over. Dat moeten we veranderen en het begint, volgens ons, daarom bij het creëren van de verwondering die wetenschap en techniek te bieden heeft. Dezelfde verwondering die iemand heeft als hij/zij voor het eerst een 3D-printer een object ziet maken. Uitdagend techniekonderwijs moet deze verwondering in beginsel gaan bieden, waarbij het ontwikkelen van vaardigheden als creativiteit, ondernemingszin, probleemoplossend vermogen, samenwerking, initiatief, leiderschap en ICT-vaardigheden centraal worden gesteld (21st century skills). Belangrijk hierbij is dat we ons niet alleen richten op de kinderen en leerkrachten, maar ook op de opvoeders die een belangrijke en cruciale rol spelen in het keuzeproces richting vervolgonderwijs.

Onderzoek in relatie tot techniekonderwijs op scholen toont aan:

• Dat je activiteiten moet laten aansluiten bij de ervaringen, belevingswereld en eventuele misvattingen van leerlingen;
• Dat de belangrijkste aspecten van techniekonderwijs zijn: doe-ervaringen en oplossen van authentieke problemen;
• Je vragen moet stellen die leerlingen aanzetten tot kritisch nadenken over het oplossen van een technisch probleem.

Een 3D-printer stimuleert een nieuwsgierige, onderzoekende en probleemoplossende houding. Het bouwen van en werken met een 3D-printer vraagt om onderzoekend en ontwerpend leren, waarmee de benodigde vaardigheden voor de toekomst worden ontwikkeld zoals creativiteit, co-creatie, leren door te doen, ondernemingszin, kritisch en onderzoekend denken.

In ieder kind schuilt een kleine maker

“Kinderen weten nog maar weinig over de geavanceerde technologie van nu, dat je apparaten als een computer bijvoorbeeld ook uit elkaar kunt halen en zelf maken.” Om hen te stimuleren zich hierin te verdiepen en techniek leuk te maken, richtte leraar en ictcoördinator Robin Platjouw op basisschool ’t Slingertouw in Eindhoven het ‘Lab4Makers’ in. Een spannende, open leeromgeving waarin leerlingen sinds 2014 met computers, iPads, 3D-printers en ander materiaal zelf van alles kunnen ontwerpen en maken – digitaal of met de hand. Platjouw: “Het ontdekken dat je bij kleuters stimuleert, wordt eigenlijk vanaf groep 3 weer deels weggestopt door allerlei methodes. In het lab mag je weer kleuter zijn.” De 3D-printers hebben de leerlingen zelf in elkaar gezet. “Het zijn open kasten, zodat je erin kunt kijken en zien hoe de printplaten hun werk doen.” Ze vormen het hart van het makerslab. Met websites als SketchUp en Tinkercat kunnen leerlingen 3D-prints downloaden, aanpassen en eigen ontwerpen maken. Platjouw: “Hierbij komen ook rekenonderdelen als maten en graden om de hoek kijken.” Hele kastelen en dinosaurussen staan inmiddels trots tentoongesteld in de vitrinekast. [bron: Algemene Vereniging van Schoolleider www.avs.nl]

Op zoek naar verborgen talenten

Vanuit verschillende perspectieven is het starten van een 3D-project zeer waardevol voor de leerlingen op een basisschool. Met de 3D-printer is het mogelijk om de essentie van techniek en de werking ervan al lerend te ontdekken. De afstand tussen de eerste verwondering en het experimenteel uitwerken van een idee naar een concreet werkend product of dienst, wordt met de 3D-printer enorm verkort. Zo kan je binnen enkele minuten een object ontwerpen met een 3D-programma en deze uitprinten op een 3D-printer. Je voelt en ziet direct het resultaat en daarmee ook de verbeteringen. De leerlingen komen naast techniek in aanraking met natuurkunde, scheikunde, wiskunde en beeldende vorming. Ze gaan fantaseren, bedenken, ontwerpen, voorbereiden, bouwen, testen en (her)gebruiken. Ook ten aanzien van samenwerking en co-creatie wordt van hen wat gevraagd. Om het project te doen slagen moet iedereen een bijdrage leveren, vertrouwen hebben op elkaars capaciteiten, het werk verdelen, afstemmen en evalueren.