Leerlijn techniek moet afkalving Nederlandse economie een halt toeroepen

Nederland wordt leeggezogen. De AEX- en AMX-lijst van beursgenoteerde aandelen krimpt gestaag. Er is uitverkoop van ondernemingen; Corus, Baan, CMG, KLM, V&D, geruchten rond KPN – het houdt niet op. Daar komt toenemende productie buiten de landsgrenzen bij. De economische kracht erodeert. Nederland moet een nieuwe, op technische kennis gebaseerde economie opbouwen. Daarvoor is bètakennis nodig, kennis die vooral verankerd is in de ingenieur. Om dat te stimuleren is de leerlijn ’techniek’ in ontwikkeling.

Ingenieurs zijn nodig om de maatschappij van vandaag en morgen een nieuwe vorm te geven, om het voortouw te nemen bij het zorgen voor het voor welvaart en welzijn benodigde inkomen. De politiek kan een maatschappij niet effectief sturen wanneer deze niet produceert. Voor productie is techniek nodig. Zonder techniek kunnen we ook geen diensten verlenen. Techniek en dienstverlening horen bij elkaar.
Ingenieurs zijn er veel te weinig. Het beroep heeft niet de aantrekkingskracht die het, gezien het maatschappelijke belang, zou moeten hebben. Dit komt onder andere doordat techniek de afgelopen decennia uit het gezichtsveld is verdwenen. Bovendien is het vak van ingenieur drastisch veranderd. Vanuit het vak moet geïnnoveerd kunnen worden op een breed vlak. Dit vereist multidisciplinaire samenwerking met ook niet-technische disciplines. Het is een mooi, maar ook zwaar vak: mooi vanwege het scheppende werk, zwaar vanwege de vereiste kennis, de precisie waarmee moet worden gewerkt, en de maatschappelijke verantwoordelijkheid voor de juiste keuzes en de kwaliteit van te ontwikkelen productlevenscycli.

Aantrekkelijk

Met man en macht wordt nu gepoogd de afnemende belangstelling voor het ingenieursvak te keren. Er wordt geprobeerd onderdelen in het programma van het basis- en voortgezet onderwijs te laten opnemen om techniek zichtbaar en aantrekkelijk te maken. Ingenieursopleidingen worden omgebogen om adequaat op de maatschappelijke eisen te kunnen reageren. Daarmee ben je er echter niet, want ook de ervaren ingenieur staat voor voortdurend veranderende uitdagingen.
Een elementaire stap is vernieuwing van het bèta-onderwijs, toegespitst op techniek. Er wordt op dit moment hard gewerkt aan het ontwikkelen van een leerlijn ’techniek’. In samenwerking met belangstellende scholen en docenten, het SLO, het Amstel Instituut, collega’s van TU Delft en TU Eindhoven, het Technocentrum Twente en bedrijven geeft Cees Terlouw, directeur van het aan de Universiteit Twente verbonden Instituut Eian (voor expertise-ontwikkeling in het voortgezet onderwijs, de lerarenopleiding, de aansluiting vo-hoger onderwijs en de nascholing in het vo) handen en voeten aan een dergelijke leerlijn.
Uitgangspunt voor het ontwikkelen van die leerlijn is dat techniek weer zichtbaar en aantrekkelijk moet worden. De effectiefste aanpak is om de mogelijkheid om belangstelling te krijgen voor techniek direct in te bouwen in het onderwijs. “Je kunt daarmee niet vroeg genoeg beginnen”, stelt Terlouw. “Kleuters hebben al belangstelling voor techniek. Dit zie je al aan het feit dat ze graag met blokken spelen, en in hun omgang met speelgoed waarmee ze actief iets moeten doen. In de onderbouw van het traditionele basisonderwijs jaar wordt relatief weinig gedaan om die aanwezige belangstelling systematisch verder te ontwikkelen. Daar gaat het al fout. Die fout moet worden hersteld. Het liefst zouden we in de groepen 1 en 2 beginnen, want daar wordt al een belangrijke basis gelegd voor de latere beroepskeuze, maar we hebben keuzes moeten maken. We kunnen niet in één keer het hele basisonderwijs, het voortgezet onderwijs en de eerste fase van het universitaire onderwijs veranderen. Daarom zijn we met het ontwikkelen van de leerlijn begonnen bij groep 7 en 8 van het basisonderwijs en laten we deze lopen via het voortgezet onderwijs – met aansluitingen naar het middelbaar beroepsonderwijs in de ROC’s – naar het eerste jaar van de ‘bachelor’-fase van een ingenieursopleiding.”

Praktijk

De kernvraag is hoe je in het basis- en voortgezet onderwijs belangstelling voor bèta en techniek opwekt. In het basisonderwijs kan dat onder andere gebeuren door in groep 7 en 8 die techniek in te voegen in het lespakket die kinderen op dit niveau leuk vinden en kunnen begrijpen. De scholieren moeten zich bijvoorbeeld bezighouden met een thema wat ze uit eigen ervaring kennen, zoals zout. Door zich aan de hand van aantrekkelijke opdrachten, proefjes en dergelijke met zo’n thema bezig te houden, ontwikkelen ze op concreet niveau begrippen die relevant zijn in de scheikunde, natuurkunde, biologie, wiskunde en technologie Ze mogen ermee werken, met elkaar over praten en achter de beeldbuis bekijken wat er bijvoorbeeld in een Australische sterrenwacht of in een afwasteiltje gebeurt. Het is ook mogelijk om met kinderen al iets technologisch te ontwerpen, waarbij zoveel mogelijk de kinderlijke fantasie gebruikt wordt, bijvoorbeeld door een eigen ‘machine’ te ontwerpen en te construeren.
In het voortgezet onderwijs is de leerlijn techniek speciaal van toepassing op de bèta-profielen, Natuur & Techniek en Natuur & Gezondheid . Daar vormen wiskunde, schei- en natuurkunde, en biologie de rode draad voor de latere ingenieurs- en bèta-vervolgopleidingen. Wiskunde vervult hier een sleutelfunctie. Vooral het proces van abstractie – ook relevant in de andere bèta-vakken – verdient bij leerlingen in het voorgezet onderwijs, dus in de leerlijn techniek, aandacht. Abstractie van begrippen ontwikkelt zich vanuit een praktische situatie via een schematische weergave naar het hoogste abstractieniveau, een formule. Ook het leren aanpakken van problemen is in dit kader belangrijk.
In de leerlijn techniek is derhalve praktijk geïntegreerd in de theorie. Wanneer een bepaalde bèta-module wordt gegeven, worden daarbij tegelijkertijd praktijksituaties besproken en krijgt de leerling praktijkopgaven op te lossen. Die benadering werkt motiverend. De van oudsher wat steriele exacte vakken krijgen nu inhoud vanuit het dagelijkse leven. Om dat gevoel te versterken, maken de leerlingen excursies naar bedrijven, waar ze de leerstof en de gemaakte vraagstukken in werkende processen zien. Veel werkstukken maken ze in groepsverband, wat het projectmatig werken bevordert.

Witte vlekken

Voor verschillende trajecten van de leerlijn techniek zijn onderwijsonderdelen beschikbaar; maar deze zijn niet zodanig op elkaar afgestemd dat er al een doorlopende lijn is. Bovendien zijn er nog witte vlekken. De bedoeling is te komen tot een doorlopende lijn, waarna technische onderwijsonderdelen in de vorm van opdrachten en dergelijke zijn in te voegen in bestaande bèta-onderdelen. Evaluaties of de gestelde doelen worden bereikt volgen.
Enige jaren geleden is in Bologna een nieuwe structuur voor het universitaire onderwijs in de Europese Unie overeen gekomen: de bachelor-master structuur. De EU-landen gaan voor 2010 deze nieuwe structuur, die uit een driejarige bachelor-fase en een één- of tweejarige master-studie bestaat, invoeren. Na een master-studie kan een promotie-studie volgen. De Universiteit Twente heeft deze structuur al ingevoerd. Afgestudeerden van de eerste fase kunnen een bachelor-diploma krijgen en hun weg elders te vervolgen of doorgaan met de master-studie. “De nieuwe leerlijn, die start voor groep 7 en 8 van het basisonderwijs en wordt voorgezet in het vo, willen we doortrekken tot en met de bachelor-opleiding”, vertelt Terlouw.
Nieuw van de laatste jaren is dat er geen producten meer worden ontworpen, maar levenscycli. Een levenscyclus is geen product in de conventionele betekenis, maar een object dat gedurende een aantal jaren een functie in de maatschappij moet vervullen. Die doelstelling brengt met zich mee dat de behoefte aan dat object centraal staat. Wanneer die behoefte is vastgesteld in de probleemdefinitiefase, wordt deze vastgelegd in een concept. Het ontwikkelen van een concept is al een complex proces. Daarna komen de stappen van functioneel ontwerpen, technisch ontwerpen, prototype bouwen en testen, maken, gebruiken en verschrotten. Dit stappenproces is niet nieuw; de oudere informaticus zal er het uit de jaren zeventig van de vorige eeuw stammende SDM (systems development methodology) in herkennen. Ook de werktuigbouwkundig ingenieur, bekend met het functioneel technisch ontwerpen, zal de stappen herkennen

Eisen

In de techniek is die benadering uitgegroeid tot dé ‘engineering’-benadering. In de eerste twee fasen is de benadering abstract. Er is geen concrete levenscyclus en er zijn nog geen functionele eisen. Er zijn onzichtbare markteisen, geformuleerd door marketeers, politici, managers en deskundigen. Een voorbeeld is de ontwikkeling van de jsf (joint strike fighter), een machine of een coating voor beitels. Wanneer die eisen via het productconcept zijn vertaald in functionele eisen, is de abstractie concreet geworden.
Is dat het moment waarop de ingenieur gaat meespreken? Nee, hij spreekt al veel eerder mee. Technische haalbaarheid speelt al mee bij het vaststellen wat de markt wil. Dan moet onder meer worden onderzocht wat technisch haalbaar is en wat dat kost. Mogelijk moet er zelfs al een eerste simulatie worden uitgevoerd voor de beeldvorming en het onderbouwen van (on)mogelijkheden. De ingenieur is dus in de eerste abstracte fase van de levenscyclus al een partner. Daarom moet hij abstract leren denken en een brede visie op toekomstige technische mogelijkheden kunnen etaleren.
Het verkrijgen van dergelijke technologische vaardigheden is vanaf het begin van de bachelor-opleiding ingebouwd, waarbij de verwerving van technische kennis en vaardigheden (vooral functioneel technisch ontwerpen) samengaan. In projecten werken speelt hierbij een integrerende rol, terwijl de afzonderlijke technische vakken voor en tijdens het project de benodigde technische kennis en vaardigheden aanleveren. Een goed verloop van het abstractieproces krijgt in dit kader ook alle aandacht.

Kwaliteitsdenken

De leerlijn techniek gericht op levenscycli kan geen statische leerlijn zijn, want de technologie ontwikkelt zich. Het belang van mechatronica bijvoorbeeld groeit. Daarbij zijn drie disciplines betrokken: werktuigbouwkunde, elektrotechniek en informatica. Ook hebben micro- en nanotechniek hun intrede gedaan. Daarmee stijgt het aantal disciplines dat bij een levenscyclus is betrokken. Ook het omgaan met politiek en het voortdurend opdoen van nieuwe kennis spelen in het ingenieursvak een steeds grotere rol. Grote zorgvuldigheid is in het gehele ontwerpproces vereist. Een levenscyclus vereist immers perfecte producten. Honderdduizend auto’s terugroepen voor een verkeerd schroefje is kostbaar. Aan de kwaliteit van een ontwerp worden dus steeds hogere eisen gesteld. Daardoor is het kwaliteitsdenken in het ontwerpproces sterk in ontwikkeling. Ook deze ontwikkelingen moeten hun weerslag hebben in de technische leerlijn in het basis- en voortgezet onderwijs
Voor een groot aantal deeltrajecten op de leerlijn techniek zijn inmiddels pilots ontwikkeld en toegepast. Het Elan Instituut kan daarbij nauw samenwerken met het Twents Carmel College. De meeste basisscholen in de regio leveren de leerlingen voor deze vo-school, zodat een goed doorlopende leerlijn techniek valt op te zetten.
In deze testomgeving worden het verloop en de resultaten van de ontwikkelde leerlijn gevolgd. Praktische cases zijn belangrijke instrumenten in de leerlijn. Voor de ontwikkeling daarvan wordt nauw samengewerkt met het regionale bedrijfsleven. Praktijk en theorie zijn zo tot één geheel te smeden, wat de bedrijfsbezoeken de moeite waard maakt.

Professionalisering

Door de tests komen ook lacunes in de kennis en vaardigheden van docenten boven water. Docenten natuur- en scheikunde met een doctorandus-achtergrond hebben geleerd verschijnselen te verklaren, en niet, als ingenieurs, deze als uitgangspunt te nemen voor veranderingen middels technisch ontwerpen. Beide manieren van denken moeten op elkaar afgestemd worden. Een natuur- en scheikundige denkt ook niet in levenscyclusketens. Professionalisering van docenten op het gebied van technisch ontwerpen is nodig om een leerlijn techniek te kunnen realiseren in de scholen.
De hamvraag is of het aantal studenten en afgestudeerde ingenieurs toeneemt. “Dat effect is op dit moment moeilijk te meten”, zegt Terlouw. “Het traject vanaf groep 7 tot en met de afgestudeerde ingenieur bedraagt minstens dertien jaar. Daar kunnen we niet op wachten. De leerlijn wordt niet van onderaf ontwikkeld en ingevoerd maar op een aantal trajecten tegelijk: overgang basisonderwijs – brugklas vo, onderbouw en bovenbouw vo en de overgang van vo naar het eerste universiteits- of hogeschooljaar. In het project ‘Technische Leerlijn’ is veel aandacht voor aansturing van het leerproces, waaronder het proces van abstractie Voorts voorziet het project in het uitwisselen van ervaringen, professionalisering van docenten, en het ontwikkelen en verbeteren van lesmateriaal, inclusief websites. Een voorbeeld daarvan is de website Techniek 15+.” De ontwikkelde materialen zijn na gebleken geschiktheid beschikbaar en over de ideeën en lopende ontwikkelingen kan van gedachten worden gewisseld.

Kennispersoneel

Elan is niet het enige instituut dat probeert techniek een moderne en belangrijke plaats te geven. Alle technische universiteiten, het SLO, het Amstel Instituut van de Universiteit van Amsterdam en verschillende instituten gespecialiseerd in bèta-onderwijs zijn daarmee bezig.
Vanwege het belang van de industrie bij goed opgeleide kenniswerkers zijn veel samenwerkingsverbanden tussen industrie en opleidingsinstituten tot stand gekomen. De Stichting Axis heeft de afgelopen jaren daarvoor geijverd. Jetnet is een samenwerkingsverband tussen scholen en bedrijven om leerlingen te motiveren tot het volgen van een bèta-studie. Daarnaast zijn er veel vak- en bijscholingsopleidingen op mbo-niveau. De oude leerscholen hebben de afgelopen decennia plaatsgemaakt voor branchegerichte opleidingen. Er is een gedifferentieerd geheel van opleidingen, vaak ontwikkeld om de specifieke behoefte aan kennispersoneel binnen een branche op te lossen.
“Er gebeurt veel”, stelt Terlouw. “Al die processen van kennis verzamelen, overdragen en gebruiken zijn divers. In een industrie die zich voortdurend verbreedt en vernieuwt kan dat niet anders. Onze leerlijn techniek is in dat proces fundamenteel. In die leerlijn leren mensen, naast kennis van en respect voor techniek, ook hoe ze technische problemen moeten aanpakken, wat innoveren inhoudt en wat het betekent voor de maatschappij. De kern van de zaak is dat we de attitude van leerlingen veranderen door techniek die plaats in de maatschappij te geven die waar het hoort, aan de wortel van ons bestaan.”< BR>