Onze hele leef- en werkomgeving wordt beïnvloed door digitalisering. Dit moet ook weerspiegeld worden in het onderwijs van vandaag, zodat het gelijke tred kan houden met een steeds complexere en technologie-georiënteerde maatschappij. Studenten die technische expertise leren combineren met creatieve probleemoplossende vaardigheden hebben uitstekende carrièrevooruitzichten. Volgens “The Future of Jobs Report 2023”, gepubliceerd door het World Economic Forum in 2023, zal de werkwereld van de toekomst vooral vaardigheden vereisen in het oplossen van complexe problemen, analytisch denken en creativiteit. Dit is precies waar het STEAM- of STEM-onderwijsconcept om de hoek komt kijken.
Het belang van STEAM-onderwijs voor leerlingen
STEAM beschrijft een geïntegreerde onderwijsaanpak die wetenschap, technologie, techniek, kunst en wiskunde (Science, Technology, Engineering, Arts, Mathematics) combineert. Leerlingen leren een breed scala aan vaardigheden via STEAM-onderwijs. Deze omvatten niet alleen technische vaardigheden, maar ook creatief denken en aanpassingsvermogen. Dit overbrugt de vaak gepercipieerde kloof tussen creatieve en analytische disciplines: de integratie van de kunsten moedigt een meer omvattende aanpak van probleemoplossing aan. Deze integratie stimuleert studenten om zowel logisch als fantasierijk te denken en verbetert hun vermogen om complexe uitdagingen aan te gaan. Hierdoor zijn studenten beter voorbereid op verschillende carrièrepaden en kunnen ze zich gemakkelijker aanpassen aan veranderingen op de arbeidsmarkt.
Focus op projectmatig leren
Een fundamentele methodologie van STEAM-onderwijs is projectgebaseerd leren. Leerlingen en studenten werken aan projecten die de toepassing van kennis uit zoveel mogelijk van de vijf gebieden vereisen. Ze werken vaak samen in groepen. Dit bevordert kritisch denken en probleemoplossende vaardigheden, evenals het vermogen om in teamverband te werken. Een belangrijk element is het werken aan praktische experimenten die leerlingen in staat stellen om wat ze geleerd hebben toe te passen in levensechte situaties. Het gebruik van spannende technologie en moderne apparatuur wekt interesse op voor de onderwerpen, ontwikkelt technologische vaardigheden en verdiept effectief het begrip van de leerstof. Projectgebaseerd leren helpt leerlingen om te begrijpen hoe wat ze in theorie hebben geleerd, kan worden toegepast op situaties in het echte leven – en geeft zo direct antwoord op de vraag “Waarom heb ik dit later nodig?
Technologie-kits voor STEAM-projecten
Voor de implementatie van projectgebaseerd leren in STEAM-onderwijs biedt Arduino verschillende kits aan over de onderwerpen elektronica, programmeren en informatica, robotica en het internet der dingen. Ze combineren hardware, software en leerinhoud en zijn ontwikkeld in samenwerking met leerkrachten. De verschillende leermiddelen zijn afgestemd op specifieke groepen, zoals leerkrachten in het basisonderwijs, wetenschapsdocenten op middelbare scholen of studenten techniek.
Arduino is oorspronkelijk een open-source elektronicaplatform gebaseerd op eenvoudig te gebruiken hardware en software. Het werd ontwikkeld aan het Ivrea Interaction Design Institute als een hulpmiddel voor rapid prototyping en was gericht op studenten die geen ervaring hadden met elektronica en programmeren. Arduino-borden kunnen inputs lezen (licht op een sensor, een vinger op een knop of een Twitter-bericht) en deze omzetten in een output, bijvoorbeeld het activeren van een motor, het inschakelen van een LED, iets online publiceren. In de loop der jaren heeft Arduino aan de basis gestaan van een breed scala aan projecten, van alledaagse voorwerpen tot complexe wetenschappelijke instrumenten. Rond dit open source platform heeft zich een wereldwijde gemeenschap gevormd van studenten, hobbyisten, kunstenaars, programmeurs en professionals. De verzamelde kennis kan van grote hulp zijn voor zowel studenten als docenten.
Starterskit leert de basis van elektronica en programmeren
De Arduino Education Starter Kit leert leerlingen de basis van programmeren, coderen en elektronica. Er is geen voorkennis of ervaring met het onderwerp vereist. De kit leidt leraren stap voor stap door de lessen en ondersteunt ze met gedetailleerde richtlijnen. Hierdoor kunnen de lessen worden georganiseerd op basis van de vaardigheden van de leerlingen. De lesinhoud wordt onderwezen via begeleide sessies en open experimenten. De inhoud van de lessen varieert van de basisprincipes van elektriciteit tot de functie van lichtgolfradar.Elke kit bevat alle hardware en software die nodig is voor vier groepen (van elk twee leerlingen). Leerkrachten ontvangen ook stap-voor-stap lessen, notities voor leerkrachten en projectmatige oefeningen. Extra hulpmiddelen zoals concepten of interessante feiten over het betreffende vakgebied vullen de leermiddelen aan. Een speciaal online platform ondersteunt docenten met negen lessen van 90 minuten die op elkaar voortbouwen en twee groepsprojecten. In deze projecten kunnen leerlingen hun verworven kennis direct creatief toepassen. Ze krijgen een reeks vereisten waaraan hun project moet voldoen, maar kunnen zelf beslissen wat ze willen bouwen en hoe ze het proces willen structureren. De leerlingen kunnen bijvoorbeeld een lichtketen bouwen of een besturingssysteem voor een kas realiseren. Stap voor stap bouwen ze hun kennis en vaardigheden op het gebied van informatica, programmeren en elektronica op.
Studentenpakket voor thuisonderwijs
De Arduino Student Kit is een pakket op maat voor scholieren vanaf 11 jaar en iedereen die geïnteresseerd is in elektronica en programmeren en thuis de basisbeginselen van stroom, spanning en digitale logica wil leren. Het bevat negen stapsgewijze lessen met in totaal 25 uur leertijd. Ze bevatten onderwerpen zoals veiligheid in het klaslokaal, schakelschema’s, codeerconcepten en het (elektronisch) produceren van geluiden, tonen en muziek. Voor een meer diepgaande en praktische toepassing bevat de kit – net als de starterkit – ook alle materialen voor twee praktische projecten: Terwijl het eerste project gaat over het ontwerpen, bouwen en programmeren van een klimaatregelingssysteem voor kassen, bouwt de student in het tweede project een vakantielichtcircuit.Met deze kit kunnen leerlingen zichzelf de basisbeginselen van elektronica, programmeren en coderen aanleren met behulp van stapsgewijze instructies. Natuurlijk kunnen ouders ook ondersteuning bieden: Ook zij hebben geen voorkennis of ervaring nodig. Bovendien bevat het online platform alle inhoud, zodat leerkrachten het ook kunnen gebruiken voor afstandsonderwijs: Daartoe bevat de kit specifieke leeradviezen over de inhoud en tips voor afstandsonderwijs.
De wereld verbinden met de Plug & Make Kit
Gegevens zijn de brandstof voor innovatie. Vandaag de dag is het internet der dingen de centrale hub geworden voor het verzamelen en analyseren van informatie. De term Internet of Things (IoT) verwijst naar een systeem van netwerkapparaten die met elkaar kunnen communiceren en informatie uitwisselen. Dit kunnen sensoren, camera’s, robots of gebruikersinterfaces zijn.De Plug & Make Kit van Arduino biedt een introductie tot het IoT voor leerlingen vanaf de middelbare school – maar ook voor alle andere technologieliefhebbers en uitvinders. Hardware, software en netwerkconnectiviteit kunnen worden gebruikt om intelligente thuissystemen, draagbare apparaten en nog veel meer te ontwikkelen. Het eigen Arduino-cloudplatform maakt het eenvoudig om genetwerkte systemen te realiseren. Door met echte data te werken, ontwikkelen studenten ook een kritischere manier van denken over het gebruik ervan. Daarnaast leert het werken met de Plug & Make Kit vaardigheden zoals het herkennen van patronen en trends, het interpreteren van de resultaten en het trekken van conclusies daaruit. Deze vaardigheden zijn essentieel voor succes op veel gebieden, bijvoorbeeld in STEAM-vakken zoals wetenschap en techniek, maar ook in het bedrijfsleven.
Samen met een stapsgewijze online handleiding maakt de kit het gemakkelijk om snel aan de slag te gaan met spannende IoT-projecten, die elk in minder dan 45 minuten kunnen worden voltooid. Er kunnen verschillende taken worden uitgevoerd – van het monitoren van temperatuur en vochtigheidsgraad tot het bouwen van een gamecontroller en het maken van een persoonlijk weerstation. De kit bevat alles wat je nodig hebt – je hebt geen extra gereedschap nodig, zoals insteekprintplaten of een soldeerbout.
Uitbreiden en toevoegen aan kits
De kits zijn flexibel uitbreidbaar. Ze kunnen op elk moment worden uitgebreid met extra IoT-pakketten of een wetenschappelijk georiënteerde kit. Deze set maakt het mogelijk om theoretische concepten tot leven te brengen door middel van real-time data-acquisitie, -registratie en -interpretatie.Het Arduino Education portfolio bevat ook de Alvik educatieve robot. Deze krachtige en veelzijdige robot is speciaal ontworpen voor instapniveau programmeren en STEAM-onderwijs. Hij kan gebruikt worden van basisschool tot universitair niveau.
Leerlingen en docenten kunnen hem gebruiken om op elk niveau kennis te maken met de wereld van programmeren en robotica. Alvik is een interdisciplinair hulpmiddel dat een brug slaat tussen theoretisch onderwijs en de praktische wereld van robotica.
Sociale vaardigheden opbouwen met elektronicaprojecten
De verschillende kits van Arduino Education ondersteunen de ontwikkeling van spannende en gevarieerde STEAM-lessen. Ze kunnen worden gebruikt om de diverse talenten en vaardigheden van leerlingen te versterken. In tegenstelling tot het vroegere STEM-curriculum richt STEAM zich meer op praktische vaardigheden. In plaats van alleen maar les te geven over het elektromagnetische spectrum, kunnen leerlingen bijvoorbeeld een lichtshow maken op basis van wat ze geleerd hebben over de eigenschappen van zichtbaar licht.
Omdat de leerlingen meestal in teams werken om hun projecten te onderzoeken, te plannen en uit te voeren, trainen ze ook hun sociale, emotionele en communicatieve vaardigheden. Deze sociale vaardigheden worden niet alleen steeds meer gevraagd op het werk. Ze zijn ook waardevol voor de persoonlijke ontwikkeling van studenten. In tegenstelling tot conventionele onderwijsmodellen wordt leersucces niet beoordeeld op basis van toetsen, maar op basis van projectresultaten.
De introductie van projectgebaseerd leren met behulp van de leermiddelen van Arduino verrijkt STEAM-lessen aanzienlijk en biedt tal van voordelen:
- Verhoogde betrokkenheid en motivatie – leerlingen hebben controle over hun projecten
- Voorbereiding op echte uitdagingen – projecten weerspiegelen echte problemen en scenario’s
- Kritische denkvaardigheden – leerlingen moeten analytisch denken, vragen stellen, weloverwogen beslissingen nemen en problemen vanuit verschillende perspectieven bekijken
- Teamwerk en samenwerking – door in groepen aan projecten te werken, verbeteren de samenwerkings- en communicatievaardigheden
- Integreert meerdere disciplines – de interdisciplinaire aanpak helpt studenten te begrijpen hoe verschillende kennisgebieden elkaar aanvullen in een realistische context
- Creëert een meer persoonlijke leerervaring – studenten kunnen vaak zelf projecten selecteren op basis van hun interesses en sterke punten. Dit maakt het leren voor hen persoonlijk relevanter en boeiender.
Door middel van hands-on STEAM-onderwijs met de verschillende Arduino Education Kits kunnen leerlingen, enthousiastelingen en knutselaars zich gemakkelijk onderdompelen in de spannende wereld van programmeren en elektronica. De kits maken het ook mogelijk om wiskunde, natuurkunde en informatica op een leuke manier te verkennen. Ze maken gebruik van levensechte uitdagingen. Daardoor bevorderen ze belangrijke vaardigheden, zoals communicatie, het oplossen van complexe problemen, analytisch denken en creativiteit.
Afbeeldingen: Adobe Stock, Arduino
