Ontwerpend leren: het effect van itereren

Ingenieurs verbeteren hun ontwerp door te itereren: teruggaan naar eerdere ontwerpstappen en opnieuw uitvoeren ervan. Dit is een belangrijk element in ontwerpprocessen. Spontaan speelgedrag van kinderen wijst erop dat itereren een natuurlijke manier van leren is. Daarom heeft Annemarie Looijenga (leerkracht en onderzoeker aan de TU Delft) onderzocht wat er gebeurt als leerlingen drie keer dezelfde ontwerpopdracht, waarin ze een knikkerdrager bouwen, uitvoeren. De belangrijkste conclusie is: itereren verdiept het leerproces van de leerlingen. Ze krijgen meer controle over het ontwerpproces en inzicht in wat ze moeten doen om een maximaal resultaat te behalen.

Wat is er belangrijk voor een opleider?

Het is vrij ongewoon om een ontwerpopdracht driemaal te geven. Dit artikel kan een opleider gebruiken om met studenten na te denken over het gebruik van tijd in het onderwijs. Misschien is minder doen op een intensieve manier wel beter dan veel verschillende dingen doen. Leerlingen krijgen dan de tijd om te leren.
De opleider kan wijzen op de verschillende principes die gebruikt zijn in het lesontwerp: itereren, keuzevrijheid, samenwerken en presentatie. Een zorgvuldig lesontwerp, gebaseerd op deze principes, brengt het leren en ook de meta-cognitie op gang.
Met behulp van dit artikel kunnen lio’s uitgedaagd worden om zelf een les te ontwerpen waarin herhaling een rol heeft.

Wat kan een docent eraan hebben?

De aanpak van het ontwerpproces met de knikkerdrager is direct toepasbaar op de basisschool en een geschikte opdracht voor kinderen vanaf groep drie. Het artikel geeft een levendige beschrijving van de werkwijze van de kinderen en de mogelijke resultaten. Ook leraren met weinig ervaring in onderzoekend en ontwerpend leren kunnen deze les uitvoeren. Een meer ervaren docent of een docent in het voorgezet onderwijs kan met behulp van het artikel ook andere ontwerpopdrachten op een iteratieve manier laten uitvoeren in de klas.

Itereren met ontwerpopdrachten

[collapsibles]
[collapse title=’Theoretisch kader: iteratie in ontwerpprocessen’]

Wetenschappelijk onderzoek naar itereren bij techniekonderwijs op de basisschool is schaars, ook internationaal wordt hierover nauwelijks geschreven. Op de middelbare school wordt hier vaker onderzoek naar gedaan. Zo beschrijven Bamberger & Cahill (2012) een ontwerppraktijk voor het voortgezet onderwijs. Hun strategie omvat een fase van herontwerpen en herbouwen. Communiceren is ook onderdeel van de strategie. De leerlingen bediscussiëren de zwakke en sterke punten van de ontwerpen met elkaar en krijgen zo inzichten die ze kunnen inzetten voor een herontwerp.

Over itereren in een techniekles op het niveau van de basisschool is geenonderzoeksliteratuur beschikbaar. Dit is vreemd, want itereren is een basiskenmerk van
een ontwerpproces (Chusilp & Jin 2006). Bovendien komt iets opnieuw doen veel voor in het spontane speelgedrag van jonge kinderen. Toepassing van itereren leidt daarom mogelijk tot betere prestaties en meer plezier op de basisschool.

Bronnen:

• Bamberger Y.M. & Cahill C.S. (2013). Teaching Design in Middle School: Instructors’ Concerns and Scaffolding Strategies. Journal Science Education and Technology, doi:10.1007/s10956-012-9384-x
• Chusilp P. & Jin Y. (2006). Impact of Mental Iteration on Concept Generation. Transactions of the ASME 128, 14-25

[/collapse]
[collapse title=’Lesopzet en onderzoek’]

Wat is het effect op de kinderen en hun ontwerpresultaten als ze de kans krijgen om hun ontwerp te verbeteren op hun eigen manier en in hun eigen tempo? Deze vraag wordt beantwoord via een casestudie in groep 4.

De opdracht
De leerlingen krijgen de opdracht om van aluminiumfolie een drager te maken. Hier moeten zoveel mogelijk knikkers in kunnen als de drager op water drijft (zie foto). De leerlingen krijgen drie keer tijd om de opdracht uit te voeren. Ze mogen in elke les/ronde, die steeds drie kwartier duurt, zoveel dragers maken als ze willen. Nadat ze tenminste één drager hebben gemaakt, is het ook toegestaan om aan een andere (handvaardigheids-) opdracht te werken.

Itereren
De eerste keer kunnen de kinderen kiezen met wie ze samenwerken. De tweede keer krijgen ze een partner toegewezen. De leerkracht kiest steeds kinderen die de opdracht op een andere manier hebben aangepakt. In de laatste ronde kunnen de kinderen ervoor kiezen om de opdracht helemaal niet uit te voeren. Als ze de opdracht wel uitvoeren, mogen ze kiezen met wie ze dat doen. Alleen uitvoeren mag ook.

Dragers testen
De dragers worden getest in een waterbak die opgesteld staat voor een videorecorder. Voordat ze de drager met knikkers vullen, moeten de leerlingen vertellen hoe ze de drager hebben gemaakt en waarom ze het op deze manier hebben gedaan. Na deze uitleg vullen ze de drager met knikkers.

Vier principes
Naast itereren zijn keuzevrijheid, samenwerking en presentatie belangrijke condities in het lesontwerp.

[/collapse]
[collapse title=’Resultaten en conclusie’]

Weinig materiaal nodig
Met minimaal materiaal was er veel ruimte om te leren door te experimenteren, o.a. doordat er overal in het klaslokaal teiltjes stonden. Er was weinig te doen voor de leerkracht, en veel voor de kinderen. Wel zorgde de leerkracht voor structurering via vragen om aandacht op details te vestigen en gaf bevestiging bij belangrijke en correcte ontdekkingen door de kinderen.

Veel communicatie
In het onderzoeksartikel (zie onder verwijzingen) wordt uitgebreid verslag gedaan van het verloop van de drie ontwerplessen. Door de lesopzet werd er veel gecommuniceerd. Zo luisterden de kinderen (op hun beurt wachtend of gewoon uit nieuwsgierigheid) tijdens de demonstratie van de knikkerdrager ook naar andere kinderen.

Beter doordachte ontwerpen
De meest originele ontwerpenwaren te zien in de tweede ronde. Het aantal knikkers dat de knikkerdrager kon dragen nam toe met elke ronde. In de eerste ronde verbeterden leerlingen hun ontwerp via “trial en error”. In de volgende rondes groeide langzamerhand het inzicht in hoe het ontwerp steeds beter kan worden. In de laatste fase waren alle leerlingen resultaatgericht bezig en konden ze steeds beter uitleggen hoe hun drager werkte.

Conclusie
De kinderen oefenden tijdens het hele proces hun vaardigheden in samenwerken en presenteren. Daardoor kregen ze er steeds meer plezier in en werden ze er beter in. De lesopzet zorgde ervoor dat de kinderen zonder hulp, naar eigen idee, konden experimenteren. In combinatie met de verbale uitdaging zorgde dit voor zelfstandige, gemotiveerde en doelgerichte leerlingen. Het proces stimuleerde ook zelfcorrectie. Door de reflectie in de groep en door er thuis en met de klas over te denken en spreken, waren alle kinderen in staat om een goed resultaat te behalen.

De waarde van de vier kenmerken van de ontwerpopdracht (itereren, keuzevrijheid, samenwerken en presentatie) voor het leerproces, worden op basis van dit onderzoek en literatuur over meta-cognitie bevestigd.

[/collapse]

Verwijzingen

• Download: Looijenga A., Klapwijk R. & Vries M. J. de. The effect of iteration on the design performance of primary school children, International Journal of Design and Technology, online publication 28 march 2014

[/collapsibles]