Onderzoekend leren: Industriële Robotica voor vmbo'ers

Informatica- en robotica-onderwijs, onderwijsvernieuwing en het Harderwijkse Morgen College zijn onlosmakelijk met elkaar verbonden. Zo is het vak Design & Innovation (D&I) al sinds 2008 een keuze- en examenvak voor de vmbo-tl-leerlingen. ‘De school was daar destijds heel vroeg mee’, zegt Machiel Bijl, docent en coördinator van het innovatieve praktijkvak. Het lesmateriaal is door hem en zijn collega’s zelf ontwikkeld.

Ontdekkend leren

D&I is een breed vak waarbij de 21e-eeuwse vaardigheden centraal staan. Uitgangspunt is de persoonlijke ontwikkeling van leerlingen aan de hand van die vaardigheden. Machiel: ‘Leerlingen krijgen de kans om zelf keuzes te maken, onderwerpen uit te diepen en planmatig te werken. Daarbij passen we de Maker Education-filosofie toe: leren door maken, van ontwerpen op het beeldscherm naar fysieke dingen als bedrukte mokken produceren.’

In klas 1 en 2 doen leerlingen al ontdekkend de vaardigheden op en kunnen ze zich op vier niveaus ontwikkelen: van beginner tot expert. In klas 1 krijgen ze de onderwerpen grafisch tekenen, fotobewerking en videobewerking. In klas 2 gaat het onder meer om animeren, interactieve vormgeving en 3D-ontwerp. In beide klassen maken de leerlingen een eindproduct. In klas 2 op basis van een eigen idee. Programmeren is in de onderbouw geen standaardonderdeel, maar veel leerlingen kiezen het volgens Machiel wel bij de vrije keuzedelen.

Basisschoolleerlingen

Klas met basisschoolleerlingen krijgen uitleg van Jorrit

Dat D&I en programmeren leerlingen aanspreekt, blijkt. De leerlingen zetten zich op hun beurt in om basisschoolleerlingen enthousiast te maken voor het werken met computers. ‘Wij leren ze Illustrator waarna ze het resultaat - een logo - op een T-shirt bedrukken’, zegt vierdejaars leerling Jorrit. Dit schooljaar komt er iedere dinsdagmiddag een basisschoolgroep naar het Morgen College.

Vaardigheden toepassen

Na de onderbouw volgt in klas 3 en 4 het toepassen van de geleerde vaardigheden, samenwerken staat centraal. Machiel: ‘De projecten hebben betrekking op 2D-/3D-vormgeving, audiovisuele vormgeving en coding & robotica. Dat laatste doen ze bijvoorbeeld via programmeerprojecten, het ontwikkelen van een game of app of het werken met chips en microcontrollers.’  

Uitgangspunt bij elk project is een klantvraag. ‘Nu wordt die klantvraag nog door de docenten geformuleerd, maar de bedoeling is dat deze vanuit het bedrijfsleven komt. In klas 4 bedenken de leerlingen de klantvraag zelf. Een mooi project is de kubus met 64 ledlampjes die een groepje vierdejaars in zeven weken ontwikkelde. Hierin zitten elementen van elektrotechniek, programmeren, ontwerpen en houtbewerking. Een door de leerlingen geprogrammeerde microcontroller, een Arduino-chip, stuurt de lampjes aan.’

De leerlingen gaan niet zomaar aan de slag. Daar gaat een stevig proces van definiëren met als resultaat een plan van aanpak aan vooraf: ‘Leerlingen stellen zelf eisen aan hun project en geven aan wat ze uiteindelijk inleveren. Het plan van aanpak fungeert als een overeenkomst tussen leerling en docent over de uitvoering van het project. Met een versimpelde variant van de Scrum-methode houden de leerlingen de voortgang bij, ik coach hen op basis daarvan.’

Levensecht leren

In klas 4 werken de leerlingen aan twee projecten en een meesterstuk dat ze presenteren voor publiek. Docenten beoordelen mee.

Machiel enthousiast: ’Boy maakte een lichtbak van twee meter breed met daarop het D&I-logo. Van schetsen, een 3D-ontwerp en een kostenberekening tot het aanvragen van budget bij de directeur: hij moest het allemaal doen. Na een stevige pitch kreeg hij van de directeur € 150,-. Samen met een signbedrijf produceerde hij de lichtbak en hing hem op in het lokaal. Daar is hij zelfs geschakeld aan de lichtknoppen. Dat is nog eens levensecht leren!’

Boy is blij met D&I: ‘Het is mijn favoriete vak. Ik kan er mijn creativiteit in kwijt en dat motiveert me enorm.’ Medeleerling Judith herkent zich daarin: ‘Elke les biedt een nieuwe uitdaging, daardoor blijft het leuk.’

Pilot met VMBOTS

Het Morgen College maakt leerlingen niet alleen via D&I vertrouwd met robotica. Om bij de leerlingen nog meer interesse te wekken voor techniek en industriële robotica startte in september een pilot met VMBOTS, een open source vmbo-kennismakingsmodule voor klas 2 t/m 4 (vmbo en ook vo). Dit schooljaar werkt klas 4 ermee, volgend jaar ook klas 3.

VMBOTS bestaat uit een e-learningmodule van een halfuur waarbij leerlingen via filmpjes, vragen en spelletjes meer inzicht krijgen in (industriële) robotica. Ook maken ze op het mbo - Landstede MBO of Deltion College - een dagdeel kennis met de praktijk van robotica. Machiel: ‘Ze maken opdrachten met kleine programmeerbare computers voor kinderen, zoals micro:bits  en Ozobots. Of ze bouwen - vanaf hun elfde - een robot met LEGO Mindstorms. Optioneel is een bezoek aan FieldlabIR of een bedrijf in de regio dat met robots werkt.’

Naast het Morgen College, Landstede MBO en het Deltion College doen ook de Techniek Academie en BITT (belevingscentrum wetenschap en technologie) mee.

Mbo-keuzedeel Industriële Robotica

Leerlingen die enthousiast worden over (industriële) robotica en na het vmbo voor een technische mbo-opleiding kiezen, kunnen vanaf dit schooljaar het keuzedeel Industriële Robotica volgen.

Het Deltion College, dat het keuzedeel samen met Landstede MBO ontwikkelde, biedt het inmiddels aan. Landstede MBO volgt komend schooljaar, de aftrap is op de Dag van de Robotica op 18 april.

Wil je weten hoe D&I in de praktijk werkt? Je bent welkom om een keer te komen kijken. Neem contact op met Machiel Bijl: mbijl@morgencollege.nl.

Meer lezen over robotica:

Robotica onderwijs: ‘Wij hebben onze docent dingen aangeleerd’

Leerlingen JenaXL kiezen Robotica

Robotica onderwijs in het vo gaat met vallen en opstaan