Het onderzoek naar de ontwikkeling van STEM-vaardigheden bij jongeren toont aan dat de gelijkheid van leeromstandigheden een cruciale rol speelt in het succes van zowel jongens als meisjes. In een interventiestudie, die gericht was op het gebruik van wiskundige modellering in een context die dicht bij de sociaal-culturele realiteit van de deelnemers lag, werd een interessante verandering opgemerkt in de manier waarop jongeren zich verhouden tot technologische en wetenschappelijke benaderingen. Aanvankelijk vertoonden 16-jarige meisjes een sterkere verbondenheid met de technologische benadering, maar tegen het einde van de interventie was er een duidelijke verschuiving naar een grotere affiniteit met de wetenschappelijke benaderingen. Dit wijst op de invloed van de interventiemethoden, die mogelijk de bestaande genderkloof in STEM-vaardigheden kunnen verkleinen.

Het geslacht blijkt geen bepalende factor te zijn voor de prestaties in STEM-vaardigheden. Dit komt doordat de gebruikte interventie methoden gericht waren op actieve betrokkenheid bij authentieke experimenten, waar zowel jongens als meisjes op gelijke voet met elkaar werkten. Dit versterkt de hypothese dat genderverschillen in STEM niet zozeer inherent zijn aan de aard van de wetenschap en technologie, maar eerder het resultaat zijn van de contexten waarin jongeren deze vaardigheden ontwikkelen. Wanneer ze worden blootgesteld aan werkmethoden die dicht bij hun culturele en sociale realiteit staan, en wanneer ze in een collaboratieve, teamgerichte omgeving werken, kunnen beide geslachten hun volledige potentieel aantonen.

Daarnaast speelt de context van het onderwijs, zoals het type instelling waar studenten uit een lage sociaaleconomische achtergrond onderwijs volgen, geen doorslaggevende rol in het behalen van STEM-vaardigheden. Dit benadrukt het belang van gelijke leeromstandigheden voor alle studenten, ongeacht hun achtergrond. Het gebruik van wiskundige modellering, gecombineerd met experimenten en groepswerk, lijkt een belangrijke factor in het egaliseren van de kansen tussen jongens en meisjes in STEM.

Desondanks zijn er beperkingen aan het onderzoek, zoals het ontbreken van een controlegroep en de beperkte tijd die beschikbaar was voor de interventie in de klas. Dit kan gedeeltelijk de reden zijn waarom de integratie van de drie vaardigheden (wetenschap, technologie en wiskunde) niet in dezelfde mate is bereikt als verwacht. Verdere studies zouden moeten onderzoeken of de resultaten standhouden bij grotere steekproeven of langere interventieperioden.

Belangrijk is dat de invloed van socioculturele contexten niet onderschat moet worden. De keuze van de interventiemethoden en de relevantie van de toegepaste problemen voor de dagelijkse ervaringen van de studenten kan een grote rol spelen in het bevorderen van een gelijkwaardige benadering van STEM-onderwijs. Het gebruik van authentieke situaties, die niet alleen gericht zijn op academische vaardigheden, maar ook op de betrokkenheid van jongeren bij de wereld om hen heen, kan de sleutel zijn tot het ontwikkelen van een breder scala aan vaardigheden, zoals kritisch denken, probleemoplossend vermogen en samenwerking.

De uitkomst van deze studies suggereert dat er een belangrijke verschuiving plaatsvindt in de manier waarop STEM-vaardigheden kunnen worden onderwezen. De traditionele opvatting dat jongens en meisjes van nature verschillende capaciteiten hebben in deze disciplines wordt steeds meer ter discussie gesteld. In plaats daarvan blijkt het vermogen van jongeren om STEM-vaardigheden te ontwikkelen vooral afhankelijk van de onderwijsmethoden die worden toegepast en de mate van culturele en sociale aansluiting van de leeromstandigheden. Daarom is het belangrijk dat onderwijsinstellingen deze bevindingen meenemen in hun benadering van STEM-onderwijs, waarbij ze rekening houden met de diversiteit van de studentengroepen en hen voorzien van gelijke kansen om zich te ontwikkelen op dit gebied.

Wat zijn de kenmerken van succesvolle interdisciplinariteit in de wiskundige modellering?

In de hedendaagse onderwijsonderzoeken wordt wiskundige modellering steeds vaker erkend als een essentieel onderdeel van de curricula wereldwijd. Zowel in Chileense als in andere internationale contexten wordt wiskunde gepromoot als middel om de realiteit te verbinden met abstracte concepten op zowel het primaire als het secundaire onderwijsniveau. Wiskundige modellen krijgen in deze benaderingen de rol van bemiddelaar tussen de wiskunde en andere vakken, wat hun potentieel in de interdisciplinaire dialoog benadrukt. Dit biedt niet alleen mogelijkheden voor de integratie van verschillende disciplines, maar creëert ook waardevolle kansen voor leerlingen om hun wiskundige ideeën toe te passen in betekenisvolle contexten. De noodzaak om wiskunde als middel te gebruiken voor het begrijpen van complexe problemen in de echte wereld is onmiskenbaar.

Een belangrijk aspect van deze ontwikkeling is het gebruik van wiskundige modellering als een manier om interdisciplinariteit in het onderwijs te bevorderen. Interdisciplinariteit, gedefinieerd als de integratie van informatie, methoden, concepten en theorieën uit verschillende kennisgebieden, is cruciaal voor het oplossen van complexe vragen en het ontwikkelen van onderwijsmodellen die het leren bevorderen. De uitdaging voor wiskundeleraren ligt niet alleen in het ontwikkelen van interdisciplinaire taken, maar ook in het creëren van een dialoog met andere vakgebieden om een samenhangend onderwijsontwerp te ontwikkelen.

Een significante bevinding uit het onderzoek van Frejd en Bergsten (2018) beschrijft hoe professionele wiskundige modelleurs wiskundige modellering begrijpen, waarbij vier kernaspecten naar voren komen: beschrijving, begrip, abstractie en onderhandeling. Deze aspecten zijn essentieel voor de manier waarop modelleurs de concepten van modellering waarderen en de rol die ze spelen in de ontwikkeling van interdisciplinaire problemen. Toch is het belangrijk om op te merken dat de dialoog tussen wiskundige modelleurs en experts uit andere vakgebieden, zoals ecologie, statistiek of engineering, centraal staat in de interdisciplinaire samenwerking. Deze experts zien wiskundige modellen vaak als instrumenten om specifieke problemen binnen hun eigen vakgebied op te lossen.

In academische omgevingen is het essentieel om te begrijpen dat wiskundige modellen vaak dienen als brug tussen wiskunde en de realiteit. Ze zijn bedoeld om twee systemen – de werkelijkheid en de wiskunde – met elkaar in dialoog te brengen. Dit proces is niet alleen een theoretische oefening, maar heeft praktische implicaties voor het oplossen van problemen in verschillende domeinen. Een wiskundig model kan bijvoorbeeld worden gedefinieerd als een drietal (S, Q, M), waarbij S een systeem vertegenwoordigt, Q een vraag die betrekking heeft op dat systeem, en M een set van wiskundige uitspraken die gebruikt kunnen worden om Q te beantwoorden.

De methodologie van wiskundige modellering biedt daarmee een robuuste structuur voor het integreren van verschillende disciplines in het onderwijs. Deze aanpak vereist echter dat onderwijzers zich niet alleen richten op het technisch uitvoeren van wiskundige operaties, maar ook op het ontwikkelen van interdisciplinaire communicatie en samenwerking. Dit maakt het noodzakelijk om de onderlinge relaties tussen verschillende vakgebieden te begrijpen en effectief te gebruiken om gezamenlijke vraagstukken op te lossen.

In de praktijk betekent dit dat leraren zich meer moeten verdiepen in de interdisciplinaire benaderingen van andere vakgebieden. Het begrijpen van de manier waarop kennis uit verschillende disciplines samenkomt en hoe wiskundige modellen kunnen helpen bij het oplossen van praktische vraagstukken, is van cruciaal belang voor het verbeteren van het onderwijs in wiskundige modellering. Dit kan ook bijdragen aan een breder begrip van de waarde van wiskunde buiten de klas, met als doel om studenten beter voor te bereiden op het werken in diverse, interdisciplinaire teams in de toekomst.

Wanneer men de interdisciplinaire samenwerking en de bijbehorende wiskundige modellering in academische contexten begrijpt, wordt duidelijk dat deze aanpak niet alleen de wiskundige kennis van studenten vergroot, maar hen ook voorbereidt op het oplossen van complexe, real-world problemen. In een wereld die steeds meer gericht is op samenwerking tussen verschillende vakgebieden, is het van groot belang om wiskundige modellering als een brug te zien die niet alleen abstracte wiskundige concepten verbindt, maar ook de bredere maatschappelijke vraagstukken waar we voor staan.

Hoe basisschoolleraren een 3D-geometrie-schattingstaak oplossen: Wat onderscheidt hen van strategieën voor 2D-taken?

In dit onderzoek werd een taak gepresenteerd waarbij deelnemers het aantal vervormbare objecten met onregelmatige 3D-geometrie moesten schatten die een begrensde 3D-ruimte vullen, waarbij 2D-modellering niet mogelijk was. De vraag die werd gesteld, luidde: hoeveel trossen druiven passen er in een doos die 1 meter hoog, 0,5 meter lang en 0,5 meter breed is? De deelnemers, die 50 studenten in hun derde jaar van de opleiding Basisonderwijs aan een Spaanse universiteit waren, hadden geen eerdere ervaring met modelleren. Ze kregen 30 minuten de tijd om de taak op te lossen zonder verdere aanwijzingen. Het doel van de studie was te onderzoeken welke modellen de studenten gebruikten, vooral in vergelijking met de strategieën die al bekend zijn voor 2D-taken.

De hypothese was dat er modellen zouden ontstaan die niet eenvoudig te reduceren zijn naar 2D-oplossingen, maar die wel enige overeenkomst vertoonden met de strategieën die bij 2D-taken worden toegepast. Bij de wiskundige behandeling van onregelmatige, vervormbare 3D-objecten zouden geometrische eigenschappen betrokken zijn die een grotere rijkdom aan oplossingen bieden dan bij de 2D-taken. De studenten moesten zelf een strategie ontwikkelen op basis van de gegeven taak, waarbij verschillende manieren van modelleren werden onderzocht.

De analyse van de gegevens werd in vier stappen uitgevoerd. De eerste stap was het identificeren van eenheden van analyse die de totale hoeveelheid productie kenmerkten. Dit werd gedaan door de onderzoeksresultaten te vergelijken met bekende wiskundige principes, zoals de aanpak van Fermi-problemen. In de eerste fase van de analyse kwamen verschillende focuspunten naar voren, zoals de picturale representaties in de producties van de deelnemers, de formules die werden gebruikt, en de plausibiliteit van de schattingen. Deze focuspunten hielpen bij het bepalen van de onderliggende modellen. Zo werden bijvoorbeeld in sommige producties conische vormen gebruikt om de druiventros weer te geven, terwijl andere producties simpelweg de geometrische eigenschappen van de tros negeerden.

In de tweede stap werden alle 51 producties zorgvuldig geanalyseerd aan de hand van de eerder geïdentificeerde eenheden van analyse. Bij elke productie werd bekeken of de schatting realistisch was, welke formules werden toegepast, hoe de gegevens werden verwerkt en welke wiskundige concepten werden gebruikt. Het onderzoek onthulde dat sommige modellen, hoewel wiskundig correct, niet realistisch waren vanwege te grof ingeschatte volumes of dimensies. De derde stap concentreerde zich op het groeperen van de modellen op basis van de bevindingen uit de analyses. Hierbij werden zeven groepen van opkomende modellen geïdentificeerd, waarvan de eerste drie groepen modellen bevatten die een plausibele schatting gaven. De overige vier groepen bevatten modellen die onrealistische schattingen opleverden of geen rekening hielden met de fysische eigenschappen van de druiventrossen.

Een interessant aspect van de studie was het gebruik van visuele representaties door de studenten. Veel van de modellen in de 'admissible' groepen werden gekarakteriseerd door een combinatie van tekening, wiskundige formules en een analyse van de variabelen die voor de schatting werden gebruikt. Dit leidde tot de ontdekking dat studenten vaak geometrische vormen zoals prisma's en kegels gebruikten om de druiventrossen in de doos te modelleren. Daarnaast werden er wiskundige concepten zoals het volume van een orthoeder en de eenheidsomrekeningen tussen kubieke meters en kubieke centimeters toegepast. In sommige gevallen werden de trossen druiven zelf verwaarloosd, en werd de ruimte in de doos gewoon opgedeeld op basis van de geometrische afmetingen.

De resultaten van deze studie tonen aan dat basisschoolleraren bij het oplossen van een 3D-geometrie-schattingstaak vaak modellen ontwikkelen die verder gaan dan de simplistische 2D-oplossingen die vaak in eerdere studies naar voren kwamen. Het gebruik van geometrische vormen en volumeberekeningen leidt tot meer genuanceerde oplossingen, maar deze zijn niet altijd even realistisch. De complexiteit van 3D-modellering vereist dat er meerdere variabelen en aannames worden meegenomen, zoals de vorm en de vervormbaarheid van de objecten die worden gemodelleerd.

Wat belangrijk is voor de lezer om te begrijpen, is dat bij het oplossen van 3D-schattingstaken de rol van visuele representaties cruciaal is. De manier waarop een deelnemer de 3D-ruimte visualiseert, bepaalt in grote mate de kwaliteit van de schatting. Hoewel de wiskundige formules en concepten belangrijk zijn, is de werkelijke uitdaging vaak het creëren van een betrouwbare visuele representatie van het probleem. Ook is het van belang te realiseren dat de gebruikelijke 2D-strategieën vaak onvoldoende zijn voor het oplossen van 3D-taken, omdat ze de ruimte niet op een manier representeren die de vervormbaarheid van de objecten in aanmerking neemt. Bij het modelleren van 3D-objecten moet er niet alleen gekeken worden naar de geometrische vormen, maar ook naar de interactie van deze objecten binnen de gegeven ruimte. Het succes van de schattingen hangt niet alleen af van de wiskundige berekeningen, maar ook van de juiste veronderstellingen over de ruimtelijke verdeling van de objecten.

Hoe De Implementatie van Metacognitieve Strategieën in Onderwijs de Leerresultaten Beïnvloedt

Metacognitie verwijst naar het vermogen om het eigen leerproces te begrijpen, te plannen, te monitoren en te evalueren. Het gebruik van metacognitieve strategieën in het onderwijs is van cruciaal belang voor het bevorderen van onafhankelijk leren bij studenten. Het onderzoek naar metacognitieve strategieën, zoals de regulatie van leren en het gebruik van plannings- en evaluatiestrategieën, heeft aangetoond dat er aanzienlijke variaties zijn in de effectiviteit van deze strategieën, afhankelijk van de betrokken groepen en de onderwijzers.

Aan het begin van het onderzoek vertoonden studenten verschillende houdingen ten opzichte van metacognitieve strategieën. Sommige studenten beschouwden deze strategieën als onnodig en tijdrovend, terwijl anderen het belang ervan erkenden. In de loop van de interventie werd echter duidelijk dat veel studenten, vooral in de me-groep, overtuigender werden over de nuttigheid van metacognitieve planningsstrategieën. In tegenstelling tot de planningsstrategieën, vertoonden strategieën voor monitoring en regulatie weinig verandering, omdat deze al vanaf het begin van de studie als belangrijk werden beschouwd en breed werden toegepast. Wat opviel, was de aanzienlijke groei in het gebruik van evaluatiestrategieën, die aanvankelijk weinig werden genoemd, maar aan het einde van de studie significant vaker werden toegepast, vooral in de me-groep. Dit wijst erop dat de initiële lage frequentie van het gebruik van evaluatiestrategieën veel potentieel bood voor ontwikkeling.

De resultaten wijzen ook op de rol van de leraar in het bevorderen van metacognitieve strategieën. Leraren moeten metacognitief handelen, wat betekent dat ze in staat moeten zijn om het metacognitieve gedrag van hun studenten waar te nemen en daarop in te spelen. Dit vereist een meta-reflectief proces waarin leraren zich bewust zijn van wanneer studenten metacognitieve strategieën zouden kunnen gebruiken, maar dit niet doen. Leraren moeten zich afvragen waarom deze strategieën niet werden toegepast en hoe ze hun studenten kunnen ondersteunen om ze beter te gebruiken.

In het onderzoek werden verschillende soorten reflectieve leraren geïdentificeerd, variërend van een laag-reflectieve type tot een actiegerichte type. De ontwikkeling van de leraar blijkt een directe invloed te hebben op de metacognitieve ontwikkeling van de studenten. Het verschil in de ontwikkeling van twee klassen binnen de me-groep toont aan hoe de overtuiging van de leraar in de effectiviteit van metacognitie en de kennis van hoe metacognitieve strategieën te bevorderen, de leerresultaten sterk kunnen beïnvloeden. Bijvoorbeeld, de klas van meneer Müller gebruikte in het begin nauwelijks metacognitieve strategieën, maar na verloop van tijd werden groepsstrategieën duidelijk vaker toegepast. De reflectie van de leraar speelde hierin een belangrijke rol, waarbij hij zijn eigen overtuigingen en benaderingen aanpaste om de studenten te ondersteunen in hun metacognitieve ontwikkeling.

Daarnaast kan de rol van de leraar niet alleen worden begrepen als het simpelweg aanleren van strategieën; het gaat ook om de voortdurende afstemming van de aanpak op basis van de voortgang van de studenten. In het geval van de ma-groep, waar de leraren geen extra training in metacognitieve strategieën hadden ontvangen, werd er desondanks een toename in het gebruik van deze strategieën opgemerkt. Dit suggereert dat de complexiteit van de lesstof of de impliciete stimulans van de strategieën, zonder expliciete thematisering, ook bijdraagt aan het gebruik ervan.

De mate van invloed die leraren hebben op de ontwikkeling van metacognitieve strategieën wordt dus deels bepaald door hun eigen benadering en reflectie, maar ook door de manier waarop zij de betrokkenheid van hun studenten bij metacognitieve processen kunnen stimuleren. Dit betekent dat zelfs zonder expliciete training of thematisering van metacognitie, een leraar met een sterke metacognitieve benadering de effectiviteit van deze strategieën kan vergroten.

Het onderzoek benadrukt dat metacognitieve strategieën niet alleen betrekking hebben op de individuele student, maar ook op de sociale en groepsdynamiek binnen een klas. Er moet meer aandacht worden besteed aan de manier waarop groepsdynamiek en peer-interacties de metacognitieve processen van studenten beïnvloeden. Bovendien is het belangrijk te erkennen dat de ontwikkeling van metacognitieve vaardigheden niet een eenmalig proces is, maar een dynamisch en doorlopend leerproces. Het proces van reflectie, zowel voor de leraar als voor de studenten, moet door de tijd heen worden ondersteund en bevorderd.

Hoe verschillende soorten piepers zich aanpassen aan hun omgeving: Van de Rodekeelpieper tot de Waterpieper
Hoe Kan Tijdreizen de Menselijke Geest Beïnvloeden?
Hoe werkt twee-fotonen 3D-printen voor bio-engineering en microsystemen?
Zelfevaluatiekaart Voorbereiding van de onderwijsinstelling voor de implementatie van de federale staatsonderwijsnorm voor het basisonderwijs (FGOS OGO)
Informatief-educatief platform "Netwerkklas van Belogorje" als moderne tool voor digitaal onderwijs in de regio Belgorod
Titel: Factuur-Contract voor de Aankoop van een Excursie
Aanmeldingsverzoek voor toelating van een kind tot de school en onderwijs in de moedertaal
De Kozak Anton Pavlovich Tsjechov