3D-printen op de basisschool: is dat een uitdagende introductie in moderne technologie die kinderen op hun toekomst voorbereidt – of een willekeurige hype? Wie wat rondsurft op internet, leest dat allerlei basisscholen er al mee experimenteren, maar er zijn ook kritische geluiden. Saskia van Oenen belicht beide kanten van de medaille vanuit een onderzoek op twee basisscholen in Almere. Een belangrijke vraag was hierbij of lessen in ‘3D-printen / digitale techniek’ de onderzoekende en creatieve geest losmaken – zoals goed onderwijs in Wetenschap en Technologie beoogt.
door Saskia van Oenen
SWP JAARMAGAZINE 2016_6.indd 60
21-10-16 00:25
B.I TALENTONTWIKKELING
Hoe begeerlijk is een 3D-printer op de basisschool? OVERWEGINGEN BIJ EEN ONDERZOEK IN ALMERE
O
nze wereld hangt sinds jaar en dag aan elkaar van techniek en moderne technologie doordringt ons dagelijks leven meer dan ooit. Daarom is het zo wonderlijk dat techniek – of technologie – nog steeds geen prominente plaats in ons onderwijs heeft. Diverse overheidscampagnes trachten hierin verbetering te brengen. De voorlaatste, ‘Verbreding Techniek Basisonderwijs’, zette in het vorige decennium echter weinig zoden aan de dijk. Nu is er een ‘Techniekpact’, met weer een flink aantal subsidiestromen en platforms. Het te stimuleren onderwijs heet intussen ‘Wetenschap en Technologie’ (W&T) waardoor er extra nadruk ligt op onderzoekend en ontwerpend leren. Ook de laatste Kinderboekenweek stond in dit teken, met de slagzin ‘Raar maar waar’ ter aanduiding dat verwondering en uitvindingen bij elkaar horen. Sinds Socrates geldt verwondering over de wereld als eminente basis voor een onderzoekende houding; voor technologie is dat verwondering over de materie die ons omringt, en wat we daarmee kunnen als mens. Bij de vaardigheden die mensen hiervoor nodig hebben, noemen de beginselprogramma’s voor W&T steevast ook de zogeheten ‘21st century skills’: zelfsturing, samenwerken, creativiteit, ICT-vaardigheden en programmeren (overigens is al vaak gezegd dat dit soort skills, behalve de nieuwste digitale varianten dan, ook voorheen al in zwang waren). Op de vleugels van deze jongste impuls experimenteren nu allerlei scholen met ‘3D-printen’. Waarom juist 3D-printen? Is dat inderdaad een stimulans voor het bedoelde W&T-onderwijs: roept het de verwondering en belangstelling van kinderen op, biedt het ingangen voor onderzoekend en ontwerpend leren en die 21st century skills? Met die vragen in het hoofd onderzochten wij (Hanno van Keulen en ik) een pilot met lessenseries rond digitale techniek en 3D-printen in Almere.
FASCINATIE
Het is niet verbazend dat een school bij de tijd wil blijven door ‘iets met 3D-printen’ te doen. In het nieuws is immers om de haverklap te lezen welk wonder de 3D-printkop nu weer uitspuugt: van 3D-selfies of andere hebbedingetjes, bonbons en pastagerechten, tot hele huizen en ledematen voor mens of dier. Bovendien bieden allerlei bedrijven aan scholen hun diensten aan voor het bouwen en inzetten van 3D-printers. Het lijkt een fijne praktische ingang om iets te doen met de moderne digitale technologie. Terwijl die voor de meeste mensen abstracte abracadabra is, schijn je met een 3D-printer in eigen klas zelf tastbare producten te kunnen maken!
Bij de Almeerse kinderen zagen we onverbloemde fascinatie voor de 3D-printer. Zowel onder- als bovenbouwleerlingen somden ons enthousiast op wat de printer ons zoal brengen kan, tot aan ‘een schildpad die zo een nieuw schild kreeg!’ Ze hadden daarover gehoord van hun leraren, maar bovenbouwers vonden er zelf ook van alles over op internet. Vol trots dat hun school zo’n ding had, keken ze gebiologeerd toe als het laagje-voor-laagje iets opbouwde. Het enthousiasme van de bovenbouwers was opmerkelijk, omdat de meesten het grootste deel van de tijd verschrikkelijk moesten ploeteren om de benodigde digitale-ontwerpvaardigheden onder de knie te krijgen. En de onderbouwers, bij wie 3D-printen slechts een onderdeel van bredere techniekoriëntatie was, kregen als printproduct meestal alleen een opgedikt draadje dat hun eigen naam vormde (als output van hun Doodle3D-tekening). Maar evengoed mijmerde een kleuter helemaal weg bij een onooglijk printseltje dat zijn juf bij de introductie van de 3D-printer had laten zien – een piepklein grijs plastic golfje. Maar hij zag er van alles in: ‘Zo is het een letter W, zo een M, of een roltrap! Of een kikker of een kangoeroe want kijk, het kan springen!’ Hij smachtte ernaar dit frutsel te bemachtigen ‘als aandenken aan mijn schooltijd…’ Zulke blijken van fascinatie en verbeelding borrelden op in onze interviews met kinderen. En in de lessen zelf?
ZWOEGEN EN TROTS
Er moest enorm veel gezwoegd worden voor deze lessen; in de beide bouwen door de leerkrachten, en in de bovenbouw des te meer door de leerlingen. De leerkrachten hadden veel te stellen met haperende elektronische apparatuur, die vaak niet goed werkB.I2016 JRMGZN I 61
SWP JAARMAGAZINE 2016_6.indd 61
21-10-16 00:25
De pilot ‘Digitale Techniek / 3D-printen’ is uitgevoerd op de basisscholen Het Palet en Digitalis in Almere (beide zijn L4NT-scholen: ‘Leren voor de nieuwe tijd’), in samenwerking met het bedrijf FabLab Flevoland.
_ --------_ leerkrachten _ _ -------------_ ------_ --- _ --------------- _ ----Er deden zes------mee: drie juffen uit de onderbouw, twee juffen en een meester uit de bovenbouw. Tussen januari en juli 2015 gaven zij een serie van wekelijkse lessen (één tot anderhalf uur) in beide bouwen. Deze lessenseries ontwierpen de leerkrachten samen met het Fablab, waarna zij er tijdens de uitvoering ook weer aanpassingen in aanbrachten. Voorafgaand leerden de leerkrachten van de Fablabdeskundigen om zelf een 3D-printer te bouwen, en om te gaan met de bijbehorende software en elektronica. De bovenbouwlessen waren gericht op het leren werken met het programma SketchUp: om een serie digitale teken(ontwerp) opdrachten te kunnen uitvoeren, resulterend in printproducten die in een eindproduct werden verwerkt. Dat was een dorp, zelfgemaakt van kartonnen dozen, waar in elk geval geprinte deuren en ramen in moesten. Daarnaast konden kinderen er naar eigen idee balkons aan toevoegen, glijbanen, of wat ze ook maar als printbaar ontwerp wisten aan te leveren.
FOTO’S: CARLA SIJMONS EN KEES BAKKER FOTOGRAFIE
De onderbouwlessen waren opgezet als brede kennismaking met techniek, met 3D-printen als aspect. Vaak rouleerden de kinderen tussen allerhande materialen en opdrachten, met instructie en begeleiding van de leerkracht. Denk aan het bouwen van een blokkenhuis, het vouwen van een piramide, het maken van een stroomkring met lego, en ook experimenteren met de stroomgeleidende ‘Makey Makey’ die piept als je er bepaalde materialen aan vastclipt. Zo lieten ze ook het speelgoedrobotje ‘Bee-bot’ (gelijkend op een bij) op commando over de vloer scharrelen, of maakten op hun iPad animatiefilmpjes, of printbare ontwerpjes met eenvoudige programma’s als Doodle-3D. Het onderzoek (Van Keulen & Van Oenen, 2015) is gebaseerd op lesobservaties, interviews met de leerlingen en leerkrachten en FabLabmedewerkers, betrokken schooldirecties en schoolbestuur ASG (Almeerse Scholen Groep). De pilot, inclusief het onderzoek door het lectoraat ‘Leiderschap in Onderwijs en Opvoeding’ van Hogeschool Windesheim Flevoland, werd gefaciliteerd door het Expertisecentrum Wetenschap & Technologie Noord-Holland/Flevoland, TechYourFuture (samenwerkingsverband van Saxion, Windesheim en Universiteit Twente), schoolbestuur ASG en de gemeente Almere.
te op de ICT-voorzieningen van de school, of omdat hun goedkope type 3D-printer zelf nogal eens stukliep. Ze wezen de kinderen er dan op wat je hiervan kan leren: als iets fout gaat, ligt dat niet altijd aan jezelf, het kan ook aan het apparaat liggen, en dat kan je repareren in plaats van het op te geven – geen geringe leerervaring. Maar intussen bracht het de voorgeprogrammeerde lesopbouw wel steeds in de war. Kinderen moesten dan lang of vergeefs wachten om ergens mee verder te kunnen, en leerkrachten moesten al hun improvisatievermogen inzetten om er toch wat van te maken. We zagen bovenbouwleerlingen eerst totaal niet wijs worden uit de vele computermenu’s, en daarna weer worstelen met de ingewikkeldheden van het 3D-tekenprogramma SketchUp. Toen ze dat ten lange leste onder de knie kregen, waren zowel leerlingen als leraren daar apetrots op. Zoals een meester als loftuiting zei: dit programma wordt anders op zijn vroegst in de bovenbouw van het vwo gebruikt (overigens bood hij hen ook een alternatief met een eenvoudiger
tekenprogramma, maar daar kon weer minder mee). In de laatste paar weken zaten velen fanatiek, én met inzicht, in groepjes te confereren over mogelijke ontwerpen en voorbeelden die ze daarvoor op internet hadden gevonden. In de onderbouw draaide de bredere introductie in techniek aanvankelijk vooral om elektronica en basisbeginselen van programmeren. Dat vergde vaak uitgebreide instructie voor je als kind zelf aan de slag kon en de tijd daarvoor bleek vaak kort – mede vanwege het ook hier geregeld haperende materieel. Zodoende gooiden de juffen de lesopzetten ingrijpend om en kregen de kinderen ook allerlei ‘ouderwetsere’ materialen (papier, lego,
62 I2016 I B. JRMGZN
SWP JAARMAGAZINE 2016_6.indd 62
21-10-16 00:25
B.I TALENTONTWIKKELING
“We zagen onverbloemde _ -- _ -----fascinatie ------- _ ------- _ --- _ --------bij de kinderen” blokken, K’nex, enzovoort) waar ze wel zelf mee aan de gang konden. De juffen stimuleerden hen voortdurend om de opdrachten ook samen te doen en elkaar te helpen. De leerlingen vonden het allemaal ‘heel erg leuk’, en de juffen waren trots op wat de kinderen in hun lessen allemaal gedaan hadden.
FOTO’S: CARLA SIJMONS EN KEES BAKKER FOTOGRAFIE
MAAR CREATIEF ONDERZOEKEN EN ONTWERPEN?
Er is in deze pilot kortom veel gezwoegd en er zijn mooie dingen bereikt. Bovenbouwers kregen niet alleen meer ICT-vaardigheid, maar merkten zelf ook spontaan op hoeveel beter ze nu leerden rekenen, bij het ontwerpen van deuren en ramen die ‘op de goede schaal’ in een huis moesten passen. Taalontwikkeling was in beide bouwen volop aan de orde: kinderen leerden over en met technische termen te spreken (woordenschatontwikkeling), elkaar dingen uit te leggen en handleidingen te interpreteren. Alle kinderen hebben zelfstandig en samen kunnen werken. Een essentiële tegenvaller was echter dat de lessen erg weinig aanleiding en tijd gaven voor onderzoekend en creatief-ontwerpend werken. Toen bovenbouwers eenmaal de tekentechniek beheersten, kozen ze meestal voor ontwerpen die de leraren aanreikten of die ze kant-en-klaar van internet plukten: die konden op tijd afkomen, en als je buurvrouw een balkon heeft, wil je er zelf ook een. Wie iets anders probeerde, merkte vaak dat dat niet printbaar was. Bij een les ‘huis ontwerpen’ (dit was alleen een ontwerpoefening, niet gericht op printproducten) brainstormden sommige groepjes eerst wel grootse fantasieën bij elkaar. Maar bij de tekentechnische uitwerking sneuvelden die als te complex – waarna iedereen bij ongeveer hetzelfde doorsneehuis uitkwam. De kinderen waren intussen zo ingewerkt dat ze dit, blijmoedig, ook heel leerzaam vonden. Maar de lering was dus dat ze hun creatieve hoogmoed beter maar kunnen beperken. Iets dergelijks zagen we in de onderbouw. Al hadden de kinderen daar ook materialen waarmee ze met eigen hoofd en hand aan de slag konden, toch waren de lessen vooral gevuld met oefenopdrachten die ze van de juf of van een handleiding kregen. Dat liet weinig ruimte voor de onderzoekende geest. Zo experimenteerde een jongetje met eigenzinnige stroomkringconstructies, hardop expliciterend wat er gebeurde als hij deze draadjes zus of zo met deze blokjes verbond; waarbij hij mislukkingen, zoals een onderzoeker betaamt, benoemde als belangwekkende informatie. Maar andere kinderen stonden slechts toe te kijken en die moesten toch ook aan de beurt komen, zei de juf. De onderzoeker beaamde dat hij dan maar gauw de oplossing volgens het deksel van de doos moest doen en ging over naar een volgend materiaal. Aan het eind van de les prees de juf hem wel enthousiast om zijn uitvindersattitude.
VAN PILOT TOT BUITENSCHOOLS PERSPECTIEF
Als observatoren leefden we mee met het pilotproces van gezwoeg tot plezier, glorie en zinnige leereffecten. De leerkrachten die verder gaan met de lessen, willen daar zelf nu ook meer onderzoekende en creatieve ruimte in aanbrengen. Dat leidt in ons onderzoeksrapport echter niet tot een onomwonden aanbeveling aan scholen om 3D-printers te nemen en met de digitale techniek daaromheen aan de gang te gaan. De enthousiaste inzet van alle betrokkenen is een ‘pilot-effect’, dat eigenlijk alleen is te verwachten in de typische omstandigheden van zo’n pilot. Dat zijn niet alleen extra faciliteiten (aanzienlijke subsidie waaruit de steun van 3D-printdeskundigen is betaald), het is ook het besef dat je iets bijzonders doet dat anderen nieuwsgierig maakt. Ook de kinderen die mee ‘mochten’ doen, merkten hoe jaloers leerlingen uit andere groepen toekeken.
Onze terughoudendheid wordt bevestigd door een oproep van het Platform Maker Education: ‘Koop geen 3D-printer!’ (http://makered.nl/basisscholen-koop-geen-3d-printer/). Enthousiastelingen uit de ‘makers movement’ melden uit eigen ervaring met 3D-printers op school, dat hier te veel nadelen aan zitten; ongeveer dezelfde nadelen als hierboven zijn beschreven. Deze groep, die ook door OCW wordt gesubsidieerd, stelt dat goed W&T-onderwijs veel dichterbij komt als je je op andere vormen van knutselen toelegt; daarbij geven ze een lange lijst van materialen die je kunt aanschaffen met het geld dat een 3D-printer kost. Toch is 3D-printen iets fascinerends, ook voor kinderen, zoals we zagen. Maar die fascinatie zou weleens meer kunnen opleveren als kinderen (en hun leraren) daarvoor terechtkunnen bij een Fablab zelf; eventueel in de vorm van een ‘bibliolab’, waar deskundigen workshops moderne technologie geven (met de bibliotheek als locatie), zoals dat ook in Flevoland al gebeurt. Dat bevrijdt scholen van de technische rompslomp, terwijl leerkrachten zich kunnen toeleggen op pedagogisch-didactische begeleiding. De verbinding van school met buitenschoolse leeromgevingen werd in de nationale onderwijsweek van afgelopen oktober weer ruimschoots aangeprezen, voor techniekeducatie en anderszins. Al is ook dit beslist geen nieuw 21e-eeuws inzicht, het doorbreken van schotten tussen school en de wereld daarbuiten blijft van >> harte aan te bevelen.
Saskia van Oenen is orthopedagoog-
generalist is (redactielid van PiP en) onderzoeker bij het lectoraat ‘Leiderschap in onderwijs en opvoeding’ van Hogeschool Windesheim-Flevoland.
LITERATUUR Keulen, H. van & Oenen, S. van (2015). “Wat je kunt verzinnen, kun je ook maken”. 3Dprinten op basisscholen in Almere. Almere: Hogeschool Windesheim Flevoland. ◆ Nationaal Techniekpact 2020 (2012). Den Haag: Ministerie van Economische Zaken. ◆ Wessel, T. van, Kleinhans, M.G., Keulen, H. van & Baar, A. (2014). Wetenschappelijk onderzoek en technologie vertalen naar onderzoekend en ontwerpend leren in het basisonderwijs. Utrecht: Universiteit Utrecht.
B.I2016 JRMGZN I
SWP JAARMAGAZINE 2016_6.indd 63
63
21-10-16 00:25