Deel dit artikel

hoewel techniek alomtegenwoordig is in onze maatschappij, zien jongeren de relevantie ervan niet altijd duidelijk in hun opleiding, en kiezen ze te weinig voor hogere studies in wetenschap en technologie. het secundair onderwijs in ons land heeft dan ook nood aan een betere aanpak en integratie van de vakken wetenschap, technologie, ingenieurswetenschappen en wiskunde – kortweg stem genoemd.

De vrije hand: Geef het secundair onderwijs een betere STEM

Wim Dehaene

Het secundair onderwijs in Vlaanderen heeft dringend nood aan een betere aanpak van het domein dat in het Engels bekend staat onder het acroniem STEM. STEM staat voor Science, Technology, Engineering en Mathematics: wetenschap, technologie, ingenieurswetenschappen en wiskunde. Het probleem met STEM in het secundair onderwijs is tweeledig. Hoewel alle STEM-vakken in het secundair onderwijs voorkomen, worden ze niet in elke studierichting gegeven. Wetenschappen en wiskunde worden wel algemeen onderwezen, maar technologie en engineering veel minder, zeker in de studierichtingen van het algemeen secundair onderwijs (ASO). Er is een klein vak techniek in de eerste graad, en daar blijft het bij. In het technisch secundair onderwijs (TSO) is dat anders. Er is veel aandacht voor technisch vakmanschap en in de meest abstracte TSO-richting, industriële wetenschappen, is er een vak engineering. Daarnaast is het ook zo dat de verschillende componenten van STEM in de huidige programma’s geïsoleerd gegeven worden. De leerplannen van wiskunde, chemie en fysica bijvoorbeeld zijn niet helemaal op elkaar afgestemd. Maar waarom zou dat een probleem zijn? Onze jeugd doet het toch goed in internationale testen? Dat is zo, maar uit een recente studie van de Vlaamse Raad voor Wetenschap en Innovatie blijkt dat ruim veertig procent van de diploma’s uitgereikt na het secundair onderwijs STEM-diploma’s zijn. Na het hoger onderwijs is dat nog maar een kleine twintig procent. In combinatie met een arbeidsmarkt die snakt naar bètawetenschappers en technici op alle niveaus, is dit zonder meer een maatschappelijk en economisch probleem.

Er is nog een tweede reden waarom STEM meer aan bod moet komen in de Vlaamse klassen. Techniek wordt steeds belangrijker in het dagelijkse leven. Dat is voor iedereen zo, niet alleen voor ingenieurs en wetenschappers. Het feit dat meer dan de helft van onze kernenergie momenteel niet beschikbaar is, zal ons allemaal raken als het licht deze winter uitgaat. Maar het hoeft niet altijd zo dramatisch te zijn. Een vakantie boeken of boodschappen doen gebeurt toch ook vaak via het internet? Het internet is één van de grootste technische systemen die we ooit gebouwd hebben, en het groeit nog steeds. Het gsm-netwerk is een ander voorbeeld. En zonder wetenschap en techniek zou de gezondheidszorg onze levensverwachting nooit zo hoog gekregen hebben. Omdat techniek ongeveer overal in aanwezig is, is het nodig dat iedereen in zijn opleiding met STEM in aanraking komt, net zoals iedereen minstens een beetje talen, wiskunde, of geschiedenis krijgt. Dit heet STEM-geletterdheid voor iedereen. Daar gaat dit stuk echter niet over. De vraag die ik hier wil bekijken is hoe we STEM kunnen aanbieden aan leerlingen die de aanleg hebben om van STEM hun beroep te maken.

Doorgewinterde wetenschappers en technici beschouwen de verschillende STEM-componenten als een grote gereedschapskist waarvan ze de inhoud optimaal inzetten om tot de beste oplossing te komen voor een probleem

We komen even terug op het probleem dat heel wat jongeren blijkbaar afhaken wat STEM betreft als ze hun studiekeuze voor het hoger onderwijs maken. Hoe komt dat? Een Scandinavische studie ‘Relevance of Science Education’ (ROSE), uitgevoerd bij vijftienjarigen in meer dan vijftig landen, suggereert dat jongeren niet inzien wat wetenschappen en techniek voor de maatschappij kunnen betekenen. Ze zien bijvoorbeeld niet hoe wetenschap en techniek helpen bij het oplossen van het energievraagstuk, bij de vergrijzing van de bevolking of bij andere maatschappelijke vraagstukken. Hoewel deze jongeren wel graag willen bijdragen tot het oplossen van die vraagstukken, kiezen ze daarom nog niet voor een STEM-studie. Dit verschuift de vraag naar: waarom zien die jongeren de relevantie van wetenschap en technologie niet? Om die vraag te beantwoorden kunnen we kijken naar het verschil tussen de manier waarop STEM onderwezen wordt en de manier waarop STEM in de beroepspraktijk gebruikt wordt. Het belangrijkste verschil is dat de componenten van STEM, als ze in een studierichting al aan bod komen, los van elkaar gegeven worden. Er is te weinig integratie. Dat staat haaks op de manier waarop STEM-professionals werken. Doorgewinterde wetenschappers en technici beschouwen de verschillende STEM-componenten als een grote gereedschapskist waarvan ze de inhoud optimaal inzetten om op de meest efficiënte manier tot de beste oplossing te komen voor het probleem waarmee ze bezig zijn. Hoe dit spel van wetenschap, techniek en engineering werkt, moeten we ook in het onderwijs laten zien, zonder de afzonderlijke componenten te verwaarlozen. Met andere woorden, we moeten aanleren hoe je wiskunde en wetenschap inzet om multidisciplinaire, technische of wetenschappelijke problemen aan te pakken zonder dat het niveau van wiskunde en wetenschap op zich achteruitgaat.

De hele STEM-vernieuwing voor het secundair onderwijs draait erom een didactiek te ontwikkelen waarmee we STEM als een geheel kunnen brengen

De hele STEM-vernieuwing voor het secundair onderwijs draait erom een didactiek te ontwikkelen waarmee we STEM als een geheel kunnen brengen, met ruime aandacht voor integratie. Wiskunde en fysica zullen nog altijd ruim voldoende worden gegeven, maar we zullen ook ontwerpprojecten brengen waarin de leerlingen hun eigen denken kunnen ontwikkelen, en ondervinden hoe de verschillende disciplines in elkaar passen. Informatica moet worden opgewaardeerd, onder andere door meer aandacht te besteden aan de vraag hoe we software kunnen inzetten in een groter technisch geheel. Informatica kan bijvoorbeeld een rol spelen in de wiskundeles of bij fysische experimenten. Ook andere wetenschappen zoals chemie en biologie moeten op termijn in de STEM-context worden geplaatst.

Het hele verhaal over ‘een betere STEM’ komt op het moment dat een veel bredere hervorming van het secundair onderwijs op de kaart staat. De vraag komt dan ook onvermijdelijk of dit nu over ASO of over TSO gaat. Het antwoord is dat het over ASO én TSO gaat. Het gaat over alle richtingen waarin STEM een belangrijke component is, en als we ‘STEM-geletterdheid voor iedereen’ meenemen dan gaat het over alle mogelijke richtingen. In het ASO moeten we naast het integreren van wiskunde en wetenschappen ook een technische component inbrengen, zodat de leerlingen zien hoe technici te werk gaan. Daarvoor kunnen we gelukkig vertrekken van de ervaring van leerkrachten in de TSO-richting industriële wetenschappen. Dit is waarschijnlijk de richting die het dichtst in de buurt komt van geïntegreerde STEM als het over fysica, wiskunde en techniek gaat. Omgekeerd zullen we in de TSO-context ook meer aandacht voor abstractie moeten hebben. Omdat de technische systemen die we elke dag inzetten steeds complexer worden, hebben ook technici die vanuit de toepassing vertrekken, zoals typisch in het TSO gebeurt, steeds meer nood aan veralgemening en abstractie. Elektriciteit bijvoorbeeld gaat al lang niet meer over stopcontacten en schakelaars alleen. Er horen ook domoticasystemen, alarmsystemen en datanetwerken bij. Deze evolutie is in het TSO al ingezet, maar ze moet in de STEM-context verder worden verdiept. Kernachtig kun je het formuleren als meer ‘A’ voor de ‘T’ en meer ‘T’ voor de ‘A’. Het gaat trouwens niet alleen over het koppelen van techniek en wetenschap. Ook aan het dichter bijeenbrengen van de verschillende wetenschappen onderling en aan hun relatie met de wiskunde is nog heel wat werk.

Vakdidactici van wiskunde, fysica, informatica en alle andere exacte wetenschappen moeten elkaar vinden, zodat verdere didactische ontwikkelingen op elkaar worden afgestemd

Het ontwikkelen van de nieuwe STEM-didactiek is zeker geen gemakkelijke klus. Multidisciplinair werken is op zich een grote uitdaging: de onderwijsculturen van wiskunde, wetenschap en engineering moeten worden verzoend. Er wordt echter aan gewerkt, en steeds intensiever. Er zijn bijvoorbeeld steeds meer middelbare scholen die een STEM-richting inrichten. Ook de academische wereld moet hier een rol spelen. De rol van de vakdidactici van de verschillende STEM-disciplines is evident. Er is een uitbreiding bezig van het vakdidactisch onderzoek gekoppeld aan de specifieke lerarenopleidingen. Ook daar is er nood aan onderlinge afstemming om ervoor te zorgen dat de integratiegedachte ingang kan vinden. Vakdidactici van wiskunde, fysica, informatica en alle andere exacte wetenschappen moeten elkaar vinden, zodat verdere didactische ontwikkelingen op elkaar worden afgestemd en het samenspel van wiskunde en wetenschap duidelijk wordt. De ingenieurs komen nog van iets verder. Naast hun technische bezigheden zullen ze zich ook nog met vakdidactiek moeten inlaten. En laat ons eerlijk zijn, veel ervaring hebben ze daar niet mee. Het is echter broodnodig, omdat het secundair onderwijs onvoldoende ervaring heeft met de abstracte aspecten van techniek waar ingenieurs zich mee bezighouden. Omgekeerd bestaat echter ook het risico dat we vanuit de universiteit gaan dicteren hoe STEM in het secundair onderwijs eruit moet zien. Dat heeft weinig slaagkans. We hebben voldoende kennis in huis over wetenschap en engineering, we kennen iets van didactiek, maar we zijn geen leerkrachten of directies. De sleutel ligt ook daar in samenwerking, bijvoorbeeld door als universiteit STEM-scholen te gaan coachen. We moeten de handen in elkaar slaan met zoveel mogelijk spelers op het onderwijsveld, om samen een vernieuwde STEM-didactiek te ontwerpen. Op die manier zal Vlaanderen een essentiële bouwsteen voor verdere innovatie en welvaart rijker worden.

Wim Dehaene is verbonden aan het departement ingenieurswetenschappen-elektrotechniek van KU Leuven.

Deel dit artikel
Gerelateerde artikelen