De wereld van vandaag staat voor veel uitdagingen zoals de klimaatproblematiek, grondstoffen die uitgeput raken… De Verenigde Naties maakten daarom een lijst met Sustainable Development Goals (SDGs), waarop we als maatschappij moeten inzetten om tot een betere, duurzame wereld te komen [2].

Veel van deze doelen hebben raakvlakken met de STEM-wereld.

• Willen we een nieuwere betere wereld voor iedereen, dan is kwaliteitsvol STEM-onderwijs voor alle kinderen en jongeren cruciaal.
• Kwaliteitsvol onderwijs (SDG 4) wakkert het verlangen naar weten bij kinderen en jongeren aan. Het opent het wonderlijke van de wereld voor onze kinderen en prikkelt hun nieuwsgierigheid en respect voor de wereld.

STEM komt overgewaaid van de Verenigde Staten, waar ze volgende overkoepelende doelen nastreven [3]:

• Alle leerlingen kunnen de schoonheid en het wonder van de wetenschappen enigszins waarderen.
• Ze bezitten voldoende kennis van wetenschappen en techniek om te kunnen deelnemen aan relevante maatschappelijke discussies.
• Ze gebruiken wetenschappelijke en technische kennis met voldoende zorgvuldigheid in het dagelijks leven.
• Ze hebben voldoende basis om buiten de school verder over wetenschappen te leren.
• Ze verwerven de nodige kunde om in de carrière van hun keuze te kunnen stappen, met inbegrip van (maar niet beperkt tot) carrières in wetenschappen, techniek en STEM.

STEM is er dus niet alleen voor de arbeidsmarkt, maar ook omdat het vormend is op zichzelf [4]. STEM heeft een plaats in het onderwijs om [5-6]:

• onze leerlingen de STEM-wereld te laten ontdekken en een basisgeletterdheid mee te geven,
• hen de mogelijkheid te bieden in de STEM-wereld geïnteresseerd te raken,
• en hen, als ze daarvoor kiezen, een focus op de STEM-wereld te gunnen en een STEM-beroep te kiezen.

Bovendien kan STEM een drijvende kracht zijn om meer meisjes en maatschappelijk kwetsbare kinderen en jongeren dezelfde mogelijkheden te geven als anderen [5,7].

Wetenschappen en engineering kunnen ons leven fundamenteel verbeteren. De intrinsieke schoonheid van wetenschappen en de fascinatie voor de wereld waren en zijn al eeuwenlang de motor voor de exploratie van de wereld en nieuwe ontdekkingen. Veel van de uitdagingen van vandaag en van de toekomst - bv. duurzaamheid, het klimaat, energie, gezondheid - vereisen sociale, politieke en economische oplossingen die gebaseerd moeten zijn op een diepgaande kennis van de onderliggende wetenschappen en engineering [3].
Het belang van STEM op school kan dus moeilijk onderschat worden.

STEM in Vlaanderen

In de literatuur werd reeds veel geschreven over STEM. Binnen het Vlaamse onderwijslandschap zijn er o.a.

• de STEM-agenda 2030 [1],
• het STEM-kader [2],
• de resultaten van het Vlaams Lerend Netwerk SO [3],
• het consortium rond iSTEM [4].

Basisprincipes volgens iSTEM

iSTEM-onderwijs vertrekt van de volgende 5 basisprincipes [5]:

• probleemgecentreerd en -oplossend leren,
• interactie tussen componenten uit de aparte STEM-vakgebieden met respect voor de eigenheid van de vakspecifieke componenten,
• denken, redeneren, modelleren, abstraheren,
• creatief en innovatief onderzoeken en ontwerpen,
• coöperatief samenwerken en leren.

Het centrale probleem of de centrale verwonderingsvraag dient steeds in relatie te staan met het ‘Waarom STEM?’ zoals in voorgaande tab beschreven.

Redeneren en modelleren, creatief onderzoeken en ontwerpen zijn noodzakelijk om het centrale probleem op te lossen of de centrale verwonderingsvraag te beantwoorden.

Interdisciplinariteit volgens het Inkleurmodel

Disciplinaire kunde is cruciaal om een interdisciplinair STEM-project tot een goed einde te kunnen brengen, d.w.z. wil zeggen om het centrale probleem te kunnen oplossen of de centrale verwonderingsvraag te kunnen beantwoorden.

• Een wetenschapper wil een experiment ontwerpen.
• Een ingenieur verdiept zich in een fysische theorie om ze te kunnen toepassen.
• Een wiskundige kijkt naar het voorkomen van wiskundige patronen in de natuur.

Elk bekijkt de wereld vanuit een andere bril en een goede STEM-didactiek heeft aandacht voor deze verschillende invalshoeken.

---

De interactie tussen componenten uit de STEM-vakgebieden wordt visueel gemaakt door de STEM-helix van het Inkleurmodel, waarbij elke discipline wordt voorgesteld door een DNA-streng. Door de strengen in te kleuren, wordt zichtbaar gemaakt welke disciplines aanwezig zijn in het STEM-project en in welke mate [3].

---

Logischerwijze vereist een interactie tussen verschillende disciplines interactie tussen verschillende (student)leraren met verschillende disciplinespecifieke expertise. Samenwerken staat binnen STEM dus centraal. Ook leerlingen werken samen om een STEM-project tot een goed einde te brengen.

STEM in 3D

STEM bestaat uit 3 dimensies:

1. wetenschappelijke en ingenieursvaardigheden;
2. verbindende STEM-concepten;
3. disciplinaire kernideeën [6].

Inhoudelijke STEM-leerlijnen (dimensie 3) staan daarom in verbinding met leerlijnen rond STEM-vaardigheden (dimensie 1) en leerlijnen rond STEM-concepten (dimensie 2).

Leerlijnen worden gebruikt om onderwijs binnen een bepaald domein van een logische opbouw te voorzien en een bepaalde vakdidactiek aan te bieden. Binnen dit pilootproject hanteren we de volgende definitie [1]:

Dit project focust op verticale leerlijnen voor STEM-kennis, vaardigheden en attitudes , rekening houdend met de algemene minimumdoelen voor de doorstroomfinaliteit, de dubbele finaliteit en de arbeidsfinaliteit. Ze werden exemplarisch gekozen en illustreren een mogelijke opbouw voor een aantal belangrijke aspecten binnen het STEM-onderwijs:

Sommige leerlijnen zijn gemakkelijk terug te vinden in de minimumdoelen, andere veel moeilijker of helemaal niet. We hebben de voorbeelden van de leerlijnen dan ook in functie van de minimumdoelen gekozen.

Met alle gekozen voorbeelden stemt een leerlijn in de minimumdoelen overeen.

• Soms stemt er een hele duidelijke leerlijn in de minimumdoelen mee overeen.
• Soms is de leerlijn eerder subtiel en terug te vinden in enkele woordjes.

Leerlijnen ‘attitudes’ en ‘vaardigheden’ zijn moeilijker in de minimumdoelen terug te vinden dan leerlijnen ‘conceptuele kennis’. Bovendien is er overlap tussen de leerlijnen ‘attitudes’ en de leerlijnen ‘vaardigheden’. Beter kunnen onderzoeken of ontwerpen (vaardigheden onderzoekend leren en ontwerpend leren), betekent bv. ook dat een leerling zelfstandiger (attitude zelfstandig werken) kan onderzoeken of ontwerpen.

Voor de leerlijnen ‘conceptuele kennis’ hebben we gekozen voor ‘verwerken van data’ en het STEM-concept ‘energie en materie’. Deze conceptuele kennis is binnen STEM belangrijk. Bovendien zijn hierover duidelijke leerlijnen binnen de minimumdoelen te vinden. Dat is niet voor alle STEM-concepten het geval.

Sowieso kunnen kennis, vaardigheden en attitudes niet los van elkaar gezien worden [3].

• Een leerlijn interdisciplinair denken of zelfstandig werken is een holle doos als ze niet gekoppeld wordt aan inhoudelijke kennis of STEM-vaardigheden.
• STEM-vaardigheden als onderzoekend en ontwerpend leren kunnen maar toenemen in complexiteit als de inhoudelijke disciplinaire kennis en de technische skills van de leerlingen mee toenemen.
• Kennis is pas ten volle geïncorporeerd als ze met een goede attitude binnen andere contexten ingezet kan worden.

De leerlijnen worden voorgesteld door 3 figuren nl.:

• één voor conceptuele kennis,
• één voor vaardigheden
• en één voor attitudes.

Je kan de details van de figuren bekijken door erop te klikken en uit te zoomen.

Hoe de leerlijn-figuren 'lezen'?

1ste graad
De minimumdoelen voor de A-stroom van de 1ste graad staan telkens in de gele middelste ring.

2de en 3de graad
De 2de en 3de graad worden in blauwtinten voorgesteld. Bij de gekozen attitudes zijn de minimumdoelen voor de 2de en 3de graad dezelfde. Er wordt dan ook geen onderscheid tussen de 2de en 3de graad gemaakt. De leerlijnen ‘vaardigheden’ en ‘conceptuele kennis’ maken wel het onderscheid tussen de 2de en de 3de graad.

Finaliteiten
De 3 finaliteiten worden voorgesteld door cirkels in verschillende tinten blauw:

• lichtblauw voor de arbeidsfinaliteit;
• middelblauw voor de dubbele finaliteit;
• donkerblauw voor de doorstroomfinaliteit.

Zijn de minimumdoelen voor de 3 finaliteiten dezelfde, dan worden ze voorgesteld door cirkels die de 3 tinten blauw samen bevatten.

Eindtermen
De nummers van de geselecteerde eindtermen staan telkens in het wit in de verschillende cirkels genoteerd.