VIS

ION

² BINDENDE TOELATINGSPROEF OF VRIJBLIJVENDE

IJKINGSTOETS?

Tijdschrift van het Leuven Engineering and Science Education Center • Nr 6 • December 2013

LEUVEN ENGINEERING AND SCIENCE EDUCATION CENTER

Integralen integreren

Interview met Tinne De Laet

LESECVISION² DECEMBER20132 3

VO

OR

WO

OR

D

INH

OU

D LESEC nieuws

Open vergadering

Op 26 en 27 augustus vond in Campus Oostende (@Kulab) de LESEC Open Vergadering plaats. Dit is de jaarlijkse brainstorm waarop iedereen welkom is die wil participeren in het LESEC onderzoek of wil samenwerken rond bepaalde onderwijskundige topics.

Niet alleen in de pers, maar ook in de wandelgangen, kwam de invoering van de ijkingstoets recent ter sprake. Vaak zorgde dit voor geanimeerde discussies tussen voor- en tegenstanders. Intussen is de invoering van de ijkingstoets een feit bij de meeste STEM-opleidingen (Science, Technology, Engineering and Mathematics) aan de universiteiten in Vlaanderen. In juni 2013 namen op de verschillende campussen van de KU Leuven alleen al bijna 900 studenten deel aan deze toets.

Met de invoering van de ijkingstoets zetten de opleidingen wetenschappen, bio-ingenieur, burgerlijk ingenieur en ingenieur-architect, industrieel ingenieur en handelsingenieur aan de KU Leuven een belangrijke eerste stap in de uitrol van een nieuw oriënteringsbeleid. In dit nummer schetsen de betrokken faculteiten van de Groep Wetenschap en Technologie hoe de ijkingstoets bij hen werd ingevuld en wat de toekomstplannen zijn. Het verder optimaliseren van de ijkingstoets, bv. door de link te leggen met slaagcijfers, staat bij iedere faculteit op de planning. De LESEC onderzoeksgroep “Instroombegeleiding” zal hier onder begeleiding van Carolien Van Soom zeker haar expertise ter beschikking stellen.

Met het artikel over de ijkingstoets willen we jullie verder warm maken voor het vierde LESEC annual event dat plaatsvindt op 27 februari 2014 en in het teken staat van het oriënteringsbeleid, waarin uiteraard de ijkingstoets niet kan ontbreken. Verschillende beleidsmakers zullen hun visie toelichten en verdedigen in de vorm van een open debat onder leiding van Maarten Goethals (De Standaard).

We zetten in dit nummer ook graag de LESEC onderzoeksgroep “Conceptueel Leren” in de kijker. Binnen deze groep is een tweede doctoraat opgestart onder begeleiding van Mieke De Cock. Laurens Bollen doet onderzoek rond het leren en begrijpen van fysica in gevorderde fysicacursussen. Daarnaast werd het voorbije jaar onderzoek verricht rond integratierekenen in wiskunde en fysica, zoals wordt toegelicht in het artikel op pagina 8 en 9.

In dit nummer vind je ten slotte een interview met Tinne De Laet, het nieuwe diensthoofd van de Dienst Studentenbegeleiding Ingenieurswetenschappen. We wensen Tinne veel succes toe in haar nieuwe functie en zijn zeer blij dat ze actief participeert binnen LESEC.

Johan Van den Bossche

Coördinator LESEC

02 Voorwoord

03 LESEC nieuws

03 Nieuw LESEC doctoraat

04 Bindende toelatingsproef of vrijblijvende ijkingstoets?

Begin 2013 lanceerde de KU Leuven haar vernieuwde oriënte- ringsbeleid en bijhorende ijkings- toets. Een stand van zaken.

07 LESEC event

Het LESEC event op 27 februari 2014 staat in het teken van het vernieuwde oriënteringsbeleid. Een aankondiging. 08 Integralen integreren

Het onderzoek binnen het LESEC speerpunt ‘Conceptueel leren en probleemoplossen’ brengt helderheid over hoe studenten integralen integreren.

10 Over studiebegeleiding²

Tinne De Laet mag zich sinds 1 oktober het nieuwe diensthoofd van de Dienst Studentenbegeleiding Ingenieurswetenschappen noemen. Een interview.

11 Colofon

NIE

UW

S

LEUVEN ENGINEERING AND SCIENCE EDUCATION CENTER

Als je graag actief wil participeren aan een of meerdere groepen van LESEC kan je steeds contact opnemen met LESEC@kuleuven.be.

Nieuw doctoraat rond conceptueel lerenIn september ging Laurens Bollen als doctoraatsstudent aan de slag. Hij verricht onderzoek naar onderwijs in gevorderde fysicacursussen. Hoewel er al veel onderzoek is naar het leren en begrijpen van fysica bij beginnende studenten, is er over meer gevorderde cursussen nog niet veel geweten. Nochtans is er ook voor deze vakken een behoefte aan het verhogen van conceptuele en wiskundige inzichten.

In het onderzoek van Laurens ligt de focus op elektrodynamica, een typische cursus waarin wiskunde (calculus) een cruciale rol speelt. Het is een voorbeeld van een domein waarin specifieke wiskundige concepten essentieel zijn om de bijhorende fysica ten gronde te beschrijven en begrijpen. Wiskundige “facility” laat een diepgaander begrip van empirische resultaten toe, en meer robuuste wiskundige “ability” laat toe om fysica concepten uit te breiden tot meer dan kwalitatieve begrippen.

In dit onderzoeksproject willen we meer diepgaand inzicht verwerven in denk- en leerprocessen van studenten in een gevorderde cursus elektrodynamica en in de moeilijkheden die de studenten hierbij ondervinden, en dit zowel wat betreft wiskunde als fysica. Dit meer diepgaand inzicht zal ons in staat stellen om cursusmateriaal te ontwikkelen dat het overwinnen van deze hindernissen mogelijk maakt. Laurens studeerde deze zomer af als master in de fysica, optie onderwijs. Het onderzoek gebeurt onder leiding van Mieke De Cock en in nauwe samenwerking met Paul Van Kampen van de School of Physical Sciences of Dublin City University.

Learning community

Op de Open Vergadering werd meteen het startschot gegeven voor de LESEC learning community. De learning community heeft verschillende doelstellingen: • Mensen in contact brengen met elkaar • Boeiende workshops en conferenties spotten • Nagaan welke interessante projecten aangevraagd kunnen worden

Er werden enkele thema’s vastgelegd waarrond verschillende mensen samen zullen werken: • Toetsbeleid • Assistentenvorming • People skills in STEM • Studenten efficiënt laten leren • VGM

Neem contact op met LESEC@kuleuven.be als je interesse hebt om lid te worden van de learning community!

LES

EC

DO

CT

OR

AAT

LESECVISION² DECEMBER20134 5

IJK

ING

ST

OE

TS

De studiekeuze is een belangrijke stap in het leven, waarbij rekening moet gehouden worden met de interesses én de talenten van de student. Toekomstige en beginnende studenten mee de weg helpen vinden naar een correcte en passende studiekeuze in het hoger onderwijs is dan ook een voortdurende bekommernis voor iedereen die bij dat onderwijs betrokken is. Begin 2013 lanceerde de KU Leuven in het kader hiervan haar vernieuwde oriënteringsbeleid en bijhorende ijkingstoets. “Met dit vernieuwde oriënteringsbeleid willen we zeker niet terug evolueren naar toelatingsproeven, maar juist in de richting van toeleiding, een proces waarin je stap voor stap en adequaat georiënteerd wordt in je studiekeuze”, stelt voormalig vicerector onderwijsbeleid en medebezieler Ludo Melis.

De ijkingstoets: studenten op het juiste spoor over de universiteitsgrenzen heenOm optimale kansen te hebben in de STEM-opleidingen (Science, Technology, Engineering and Mathematics) moeten toekomstige studenten al heel wat wiskundige en wetenschappelijke kennis en vaardigheden hebben verworven in het secundair onderwijs. De ijkingstoets biedt hen de kans om voor aanvang van het academiejaar (juli of september) in te schatten hoe het gesteld is met hun kennis en vaardigheden en deze indien nodig nog wat bij te spijkeren. De ijkingstoets is niet verplicht en het resultaat is niet bindend, maar geeft wel een tijdige indicatie van de mate waarin studenten voorbereid zijn om de door hen gekozen opleiding aan te vangen. Zo zullen sommige studenten de boodschap krijgen dat ze klaar zijn om te starten, terwijl andere studenten worden geadviseerd om een beroep te doen op extra ondersteuning (bv. zomercursus) voor of bij aanvang van de opleiding. Een derde groep studenten wordt aangeraden om goed af te wegen of ze voldoende gemotiveerd zijn en voldoende inzet zullen kunnen opbrengen om een achterstand in vaardigheden en voorkennis te kunnen compenseren. Met deze ijkingstoets willen de STEM-opleidingen toekomstige studenten begeleiden in hun oriëntatieproces en hen helpen om stap voor stap een adequate en verantwoorde studiekeuze te maken. Verder biedt de ijkingstoets een belangrijk baken voor leraren uit het secundair onderwijs. De leraren komen via de ijkingstoets immers te weten welke competenties de STEM-opleidingen van toekomstige studenten verlangt.

De opleidingen burgerlijk ingenieur, burgerlijk-ingenieur-architect, bio-ingenieur, wiskunde en fysica van de KU Leuven organiseerden een succesvolle pilooteditie in 2012. Hierna groeide de ijkingstoets in 2013 uit tot een gezamenlijk initiatief van verschillende Vlaamse universiteiten dat bedoeld is voor alle toekomstige studenten geïnteresseerd in een van de opleidingen wetenschappen (KU Leuven, UGent, UAntwerpen), bio-ingenieur (KU Leuven, UAntwerpen), burgerlijk ingenieur (KU Leuven, UGent, VUB) en ingenieur-architect (KU Leuven), burgerlijk ingenieur-architect (UGent, VUB), industrieel ingenieur (KU Leuven) en handelsingenieur (KU Leuven).Op verschillende locaties verspreid over de verschillende instellingen werden in 2013 zeven verschillende opleidingsspecifieke ijkingstoetsen georganiseerd. Toekomstige studenten konden deelnemen bij een van deze Vlaamse universiteiten zonder dat ze er nadien toe verplicht werden in die universiteit in te schrijven.

De student kon dus zowel de universiteit kiezen waar de toets werd afgelegd als de opleiding die hij/zij wenste aan te vatten. Ongeveer 1300 toekomstige studenten legden een van de ijkingstoetsen af (zie figuur 1 op p. 6). Gezien de voortrekkersrol die de Groep Wetenschap & Technologie van de KU Leuven speelt, is de inhoudelijk verantwoordelijke van vijf van deze toetsen verbonden aan de KU Leuven, Groep W&T.

Ingenieurswetenschappen Riet Callens en Joos Vandewalle

Om deel te nemen aan een ingenieursopleiding moesten studenten vroeger slagen voor een centraal georganiseerd ingangsexamen. In Vlaanderen werd dit in 2004 afgeschaft in de hoop het aantal kandidaat-studenten te verhogen. De verhoopte stijging werd een feit (+20-30%), maar had ook een negatief neveneffect: de slaagkansen in het eerste academiejaar daalden met 20%. De Vlaamse ingenieursopleidingen voeren daarom sinds enkele jaren een proactief positioneringsbeleid en introduceerden in 2013, na in 2012 het pilootproject ‘ijkingstoets wiskunde’ getrokken te hebben, hun officiële ijkingstoets. Deze ijkingstoets moet niet gezien worden als een oriënteringstoets die onbesliste studenten studiekeuzes kan aan- of afraden, maar eerder als een vrijblijvende positietest die via 35 meerkeuzevragen peilt naar hun wiskundige voorkennis, redeneervaardigheden, abstractievermogen en ruimtelijk inzicht. Het doel is om succesvolle studenten aan te moedigen voor de ingenieursstudies, minder succesvolle studenten te stimuleren om bij te werken en studenten die heel slecht scoren eerder te ontraden om de studies aan te vatten. De Faculteit Ingenieurswetenschappen van de KU Leuven wil een correcte en onderbouwde positionering bij de studenten stimuleren, om zo het aantal studenten in haar opleidingen met realistische slaagkansen te vergroten vanaf de eerste bachelorfase. Bovendien bieden deze positioneringsinstrumenten ook een uitstekende opportuniteit om de opvolging van de studievooruitgang te monitoren en niet-geslaagde studenten die toch de opleiding aanvatten te voorzien van een gerichte bijsturing en studiebegeleiding. De editie 2013 was een groot succes. 407 van de ingeschreven studenten bij de opleidingen burgerlijk ingenieur of burgerlijk ingenieur-architect aan de KU Leuven namen deel aan de ijkingstoets. 70% hiervan (285 studenten) slaagden voor de ijkingstoets en kregen een vrijstelling van één studiepunt via het systeem van Eerder Verworven Kwalificaties (EVK) voor “wiskunde voor probleemoplossen”. De overige studenten volgden het verplichte remediëringstraject. De ijkingstoets zal in een volgende fase dan ook verder ontplooid en verankerd worden in de Vlaamse ingenieursopleidingen, met het oog op een nog gerichter en efficiënter positioneringsbeleid.

Wetenschappen Wim Schepers, Veerle Vanhoof en Carolien Van Soom

De Faculteit Wetenschappen van de KU Leuven speelt al enkele jaren een voortrekkersrol met een proactief oriënterings- en remediëringsbeleid. Concreet werd vanaf 2007 tijdens het eerste hoorcollege wiskunde van alle eerstejaarsstudenten een voorkennistest wiskunde afgenomen. Op basis van hun score konden studenten dan waar nodig bijgestuurd worden door middel van remediëringslessen. Daarnaast namen de opleidingen wiskunde en fysica in 2012 ook deel aan het pilootproject ‘ijkingstoets wiskunde’. Wiskundevoorkennis bleek ook hier een krachtige voorspeller van studiesucces, maar onderzoek wees uit dat ook academische taalvaardigheid bijkomende informatie geeft om at-risk studenten te detecteren. Bij de officiële invoering in 2013 werd de ijkingstoets van de faculteit dan ook uitgebreid met een deel dat peilt naar de wetenschappelijke en academische basisvaardigheden. In dit onderdeel worden de academische taalvaardigheid, redeneervaardigheden en het grafisch voorstellingsvermogen getest, die een breder beeld geven van het academisch potentieel van een student. Dit deel wordt enkel kwalitatief geëvalueerd en aan aspirant-studenten met een zwak resultaat wordt aangeraden hun studiekeuze te bespreken met de Dienst Studieadvies. In het tweede deel wordt dan de basiskennis wiskunde getest, en ook basiskennis chemie voor abituriënten van de bacheloropleidingen chemie, biochemie en biotechnologie, biologie, geologie en geografie. Aan aspirant-studenten met een onvoldoende score op het deel basiskennis wordt aangeraden de zomercursus wiskunde en/of chemie te volgen. Zo wil de Faculteit Wetenschappen in eerste instantie studenten met voorkennis-tekorten tijdig sensibiliseren en stimuleren om deel te nemen aan de zomercursussen. Op termijn wil men meer inzicht verwerven in de correcte detectie van at-risk studenten. Op basis van de examenresultaten van het eerste semester zal ook hier de huidige versie geëvalueerd en bijgestuurd worden.

Bio-ingenieurswetenschappen Hilde Bemelmans en Erik Smolders

De Faculteit Bio-ingenieurswetenschappen nam in 2012 ook deel aan het pilootproject ‘ijkingstoets wiskunde’. Deze ijkingstoets was voornamelijk gericht op wiskundevoorkennis en er was geen sprake van een inhoudelijke diversificatie per deelnemende faculteit. Ter voorbereiding op het vernieuwde oriëntatiebeleid werd daarom bij de start van het academiejaar 2012-2013 een eigen testversie van de ijkingstoets georganiseerd voor de reeds gestarte eerstejaarsstudenten die meer aandacht besteedde aan het redeneren en inzicht. Daarnaast werd er nu ook naar de chemische voorkennis gepeild. De resultaten hiervan werden geanalyseerd en aangewend om de eerste officiële en gepersonaliseerde versie van de ijkingstoets voor de bio-ingenieurs te ontwikkelen. Deze bestaat uit 8 chemie- en 27 wiskundevragen en werd in de zomer van 2013 afgelegd door 90 deelnemers.

Als feedback kregen alle aspirant-studenten hun totaalscore, hoe hun score zich verhield ten opzichte van de andere deelnemers en werd er gelinkt naar de Dienst Studieadvies en de zomercursus. Er werd dus geen gepersonaliseerd advies gegeven op basis van hun score. De faculteit is overtuigd van de blijvende oriënterings- en sensibiliseringswaarde voor de aspirant-studenten en op basis van de examenresultaten van het eerste semester zal de huidige versie van de ijkingstoets geëvalueerd en bijgestuurd worden.

BINDENDE TOELATINGSPROEF OF VRIJBLIJVENDE IJKINGSTOETS?

LESECVISION² DECEMBER20136 7

31 1220 26 1735 34

209

41

42 4772

508

99 117

0

100

200

300

400

500

600

700

800

CBBGG WIF BIO-IR IR IA HI ING

Figuur 1 Aantal deelnemers aan de ijkingstoetsen in Vlaanderen op 1 juli en/of 16 september 2013

LESEC ANNUAL EVENT 27 februari 2014Bindende toelatingsproef of vrijblijvende oriënteringstest?

Een studiekeuze maken is niet gemakkelijk. Jongvolwassenen moeten rekening houden met hun interesses, motivatie en talenten om hun weg te banen in het hoger onderwijslandschap. Maar dit gaat vaak niet zonder slag of stoot.

Hoe kunnen universiteiten hun toekomstige studenten helpen om door de bomen het bos terug te zien? Hierover zijn verschillende meningen en bijhorende strategieën terug te vinden. Sommigen kiezen resoluut voor een bindende toelatingsproef, terwijl anderen liever een vrijblijvend oriënteringsadvies aanbieden. Instellingen werken ook samen aan initiatieven, zoals voor de ijkingstoets, die vorig jaar in het leven geroepen werd.

Tijdens het annual event op 27 februari 2014 wil LESEC het debat hierover aangaan, en voeden met verschillende meningen uit het publiek. Een stand van zaken en onderzoeksresultaten zullen worden voorgesteld, waarna verschillende sleutelfiguren hun visie zullen belichten en verdedigen in de vorm van een open debat.

Programma

• 13u00-13u15: Onthaal• 13u30: Welkomstwoordje en inleiding• 13u45: Marlies Lacante: voorstelling onderzoeksresultaten• 14u05: Panelleden aan het woord• 14u35: Debat met panelleden• 15u20: PAUZE• 15u35: Discussie in groepjes• 16u00: Debat met panelleden• 16u45: Afsluitend woordje door vicerector George Gielen• 17u00: Receptie

Panelleden

• Freddy Cloet (VSKO)• Lieve De Wachter (Instituut voor Levende Talen) • Jan Eggermont (Faculteit Geneeskunde)• Marlies Lacante (Faculteit Psychologie en Pedagogische Wetenschappen)• Peter Lievens (Faculteit Wetenschappen)• Joos Vandewalle (Faculteit Ingenieurswetenschappen)

Moderator

Maarten Goethals (De Standaard)

Locatie

Campus Groep T, Leuven

Meer informatie en inschrijven?

set.kuleuven.be/LESEC/news-events/annual-event-2014

Industriële Ingenieurs-wetenschappen Jeroen Buijs, Marc Coppens, Gorik De Samblanx,Greet Langie en Johan Van den Bossche

De Faculteit Industriële Ingenieurswetenschappen is in 2011 ontstaan uit de samenwerking van de verschillende opleidingen tot industrieel ingenieur die ingericht werden door zes hogescholen binnen de Associatie KU Leuven en die sinds oktober 2013 onder de verantwoordelijkheid van de KU Leuven vallen. Iedere campus beschikte tot voor kort over een persoonlijk postionerings- en remediëringstraject dat o.a. focuste op wiskunde, wetenschappelijk redeneren, leerstijl, etc. Het praktijkgericht onderwijs dat vaak in kleinere groepen wordt georganiseerd door een vast team begeleiders garandeert persoonlijke remediëringsmogelijkheden. Met het oog op een uniform en alomvattend beleid werd in 2013 besloten om mee in het verhaal van de ijkingstoets van de Groep W&T te stappen. Er werd bewust gekozen om niet alleen naar de wiskundevoorkennis te peilen, aangezien er op de verschillende campussen voldoende ondersteunende maatregelen voor handen zijn om studenten met een beperkte voorkennis wiskunde, maar met het nodige academische potentieel, te helpen. Naast een wiskundetest (17 vragen), werden daarom drie onderdelen toegevoegd die peilen naar de academische taalvaardigheden (structuren herkennen en toepassen, 10 vragen), het wetenschappelijk redeneren (in de verschillende disciplines, 24 vragen) en het zelfconcept (zelfvertrouwen en motivatie van de student, 10 vragen). Op deze manier wil de faculteit ook het academisch potentieel van de aspirant-student in kaart brengen. De deelnemers ontvangen na deelname hun persoonlijke score, gekaderd binnen het deelnemersveld. Op basis daarvan wordt geadviseerd om, in geval van twijfel of nood aan ondersteuning, contact op te nemen met de studietrajectbegeleider en/of deel te nemen aan de zomercursussen tijdens de vakantie of extra monitoraatsessies tijdens het academiejaar. De ontwikkeling van deze gemeenschappelijke en inhoudelijk brede ijkingstoets was een leerrijk verhaal binnen de multicampusomgeving van de faculteit. Volgend academiejaar zal men dan ook verder blijven bouwen aan het huidige oriëntatie- en sensibiliseringsbeleid, mits de nodige aanpassingen gebaseerd op het onderzoek van de examenresultaten van het huidige academiejaar.

Stand van zakenMet de ontwikkeling en implementatie van een ijkingsinstrument wilden de faculteiten van de Groep W&T samen met de collega’s van andere faculteiten en andere instellingen

een antwoord bieden op de bestaande oriënteringsproblematiek bij studenten die de overgang maken naar het hoger onderwijs. De verschillende werkgroepen ontwikkelden daarom ieder hun eigen versie van de ijkingstoets wiskunde, die uitgebreid werd met opleidingsspecifieke accenten en onderdelen:• Alle opleidingen peilen naar de voorkennis wiskunde.• Alle opleidingen testen niet enkel de pure voorkennis, maar peilen ook naar redeneervermogen en inzicht. Bij de bio- ingenieurs en de wetenschappers wordt ook gepeild naar de basiskennis chemie.• Bij de wetenschappers en de industriële ingenieurs besteedt men ook aandacht aan academische taalvaardigheden, wetenschappelijk redeneren en het zelfconcept.• Bij de burgerlijk ingenieurs en de burgerlijk ingenieur-architecten kan de student die slaagt voor de ijkingstoets vrijstelling aanvragen voor één studiepunt “wiskunde voor probleemoplossen”.

Daarnaast zien de opleidingen de ijkingstoets ook als een belangrijk sensibiliserings- en remediëringsinstrument. Ze biedt namelijk de mogelijkheid om de studievooruitgang beter te monitoren door de minder sterke studenten te voorzien van een gerichte bijwerking en studiebegeleiding of hen tijdig te heroriënteren.

Toekomst van de ijkingstoets Met de invoering van de ijkingstoets namen de opleidingen van de Groep W&T dit academiejaar een belangrijke eerste stap in de richting van een proactief en toekomstgericht oriëntatiebeleid. Met ongeveer 1300 deelnemende aspirant-studenten was de eerste editie deze zomer dan ook een succes. Met het oog op de verdere optimalisatie en implementatie zal de eerste versie van de ijkingstoets binnen alle opleidingen op basis van de examenresultaten van het huidige academiejaar vormelijk en inhoudelijk geëvalueerd en bijgestuurd worden. De opleidingen zijn dus duidelijk overtuigd van de oriënterings- en remediëringswaarde voor hun toekomstige studenten en streven daarom in een volgende fase naar een nog bredere ontplooiing en verankering binnen het secundair en hoger onderwijslandschap.

Samengesteld door Wouter Van der Hoeven

Wil je meer weten over de ijkingstoets, onderzoek naar het effect van oriënteringsstrategieën, voor- en nadelen van al dan niet bindende toelatingsproeven? Kom dan naar het LESEC annual event op 27 februari 2014, dat helemaal in het teken staat van dit thema! Je kan in debat gaan met diverse panelleden, die hun eigen stelling zullen verdedigen onder de professionele leiding van Maarten Goethals (De Standaard). Schrijf je snel in!

LES

EC

AN

NU

AL

EV

EN

T

CBBGG WIF BIO-IR IR IA HI ING

800

700

600

500

400

300

200

100

0

KU Leuven (verschillende campussen)

UGent (verschillende campussen)

UAntwerpen

VUB

CBBGG Chemie, Biologie, Biochemie en biotechnologie, Geografie, GeologieWIF Wiskunde, Informatica, FysicaBIO-IR Bio-ingenieurIR Burgerlijk ingenieurIA Ingenieur-architectHI HandelsingenieurING Industrieel ingenieur

31122026173534

209

41

424772

508

99117

0

100

200

300

400

500

600

700

800

CBBGG

KU Leuven

UGent

UAntwerpen

VUB

LESECVISION² DECEMBER20138 9

ON

DE

RZ

OE

KINTEGRALEN INTEGREREN

Vaak bevat een probleemstelling in fysica geen expliciete verwijzing naar een integraal, maar verwachten we dat de student zelf de integraal opstelt op basis van de beschreven fysische situatie. De student moet daarbij in eerste instantie de noodzaak van het opstellen van de integraal (h)erkennen, daarna de integraal kunnen opstellen en die tot slot berekenen. Hierdoor leert de student waar en hoe zijn/haar kennis van wiskunde in natuurkunde kan aanwenden. Niet echt een eenvoudige taak …Een extra moeilijkheid in fysica (en wiskunde) is het gebruik van een groot aantal representaties: verbale beschrijvingen, figuren, krachtendiagramma’s, wiskundige vergelijkingen, tabellen, grafieken … Om vlot problemen te kunnen oplossen moet een student vaardig zijn in het gebruik van al deze verschillende representaties, vertalingen tussen de representaties kunnen maken en zelf een geschikte representatie kunnen kiezen.Over integralen en representaties bestaat al heel wat vakdidactisch onderzoek, zowel in wiskunde als in fysica ([1] t/m [11]). Vorig academiejaar begonnen we binnen het LESEC speerpunt ‘Conceptueel leren en probleemoplossen’ met eigen onderzoek dat aansluit bij dit vroeger werk. We vragen ons hierbij af hoe studenten analoge problemen in verschillende contexten (wiskunde versus fysica) of representaties (grafisch versus symbolisch) oplossen.

Concreet zoeken we een antwoord op volgende vragen:1. Welke strategieën gebruiken studenten om problemen op te lossen waarin integralen aan bod komen • in wiskundecontext versus fysicacontext? • als de vraag gesteld wordt met behulp van een grafische versus symbolische representatie?2. Zijn er verschillen in het gebruik van de geïdentificeerde strategieën bij het oplossen van problemen in wiskundecontext versus fysicacontext?3. Zijn er verschillen in het gebruik van de geïdentificeerde strategieën bij het oplossen van problemen in grafische versus symbolische representatie?

Hoe we dit onderzoeken …

Om een antwoord te zoeken op deze vragen hebben we aan 119 beginnende eerstejaarsstudenten in een opleiding aan de groep Wetenschap en Technologie van de KU Leuven (Wiskunde, Fysica, Burgerlijk Ingenieur, Bio-ingenieur of Industrieel Ingenieur) een schriftelijke toets gegeven, bestaande uit twee wiskundeproblemen en twee fysicaproblemen (kinematica). Zowel voor de fysicaproblemen als voor de wiskundeproblemen werd één probleem in grafische vorm aangeboden en één in symbolische vorm. De wiskundeproblemen gaven expliciet de integraal. De fysicaproblemen gaven die niet, daar moeten de studenten de integraal zelf opstellen.

De antwoorden van de studenten werden gecodeerd volgens de correctheid (juist/fout) en de invloed van de taakvariabelen (wiskunde- versus fysicacontext, grafische versus symbolische representatie) werd nagegaan. De categorieën zoals omschreven in [2], zijn de vertrekbasis om de oplossingsstrategieën van de studenten te beschrijven. De antwoorden van de studenten werden vervolgens gecodeerd volgens de gehanteerde oplossingsstrategie en ten slotte werd nagegaan hoe die strategie varieerde als functie van de eerder genoemde taakvariabelen.

… en wat we vinden

Ten eerste hangt de correctheid van de antwoorden af van de ‘context’ van het probleem: studenten lossen wiskundeproblemen significant beter op dan fysicaproblemen (85% versus 65% van de antwoorden correct).Er is geen significant verschil tussen de correctheid van antwoorden op de vragen in grafische of symbolische representatie. Er is geen interactie-effect tussen context en representatie.

Ten tweede kunnen de verschillende oplossingsstrategieën in een aantal categorieën omschreven worden. Tabel 1 vat deze samen.

Ten derde bleek de keuze van de student voor een oplossingsstrategie af te hangen van de context en de representatie van het aangeboden probleem. De staafdiagramma’s van figuur 1 en 2 geven de frequenties van de verschillende strategieën weer, opgesplitst volgens context en volgens representatie. We zien dat een aantal studenten voor de fysicaproblemen een oplossingsstrategie hanteert waarin ze gebruik maken van bekende kinematicaformules, zonder hierbij te verwijzen naar integratie. In wiskundeproblemen gebruiken studenten opvallend vaker de betekenis van de integraal als oppervlakte onder de grafiek dan in fysica. Daarenboven gebruiken ze deze strategie vaker bij een grafische probleemstelling. Het is ook duidelijk dat ‘berekenen’ veruit de populairste strategie is, maar dat zal ervaren fysicadocenten niet verwonderen!

En nu ?We vonden dat studenten verschillende strategieën hanteren bij het oplossen van problemen waarin integralen aan bod komen. Daarenboven zijn de gebruikte strategieën verschillend voor wiskunde- of fysicaproblemen en voor grafische en symbolische representaties. Deze resultaten zijn in overeenstemming met ander onderzoek (bv. [2],[12],[13]). De eerstvolgende vraag die zich opdringt is of bepaalde strategieën meer kans op succes hebben in een bepaalde situatie. Deze vraag beantwoorden is het onderwerp van toekomstig onderzoek. We vragen ons ook af of we dezelfde resultaten vinden bij studenten met een ander profiel: studenten industrieel ingenieur en studenten farmacie hebben dezelfde vragen ingevuld, maar die analyse is nog niet volledig.

Tot slot werd het onderzoek bij het begin van dit academiejaar geoptimaliseerd en namen we de test opnieuw af bij studenten burgerlijk en industrieel ingenieur. Wordt dus vervolgd …

Mieke De Cock

Werkten ook mee aan dit onderzoek: Jeroen Buijs, Riet Callens, Pieter-Jan Drouillon, Johan Van den Bossche, An Vanfroyenhoven

Referenties[1] De Cock, M., 2012. Representation use and strategy choice in

physics problem solving. Phys. Rev. ST Phys. Educ. Res. 8, 020117.

[2] Khan, N., Hu, D., Nguyen, D.H., Rebello, N.S., 2011. Assessing

Students’ Ability to Solve Introductory Physics Problems Using

Integrals in Symbolic and Graphical Representations. AIP Conference

Proceedings 951.

[3] Kohl, P.B., Finkelstein, N.D., 2005. Student representational

competence and self-assessment when solving physics problems,

Phys. Rev. ST Phys. Educ. Res. 1, 010104.

[4] Manogue, C., Browne, K., Dray, T., Edwards, B., 2006. Why is

Ampère’s law so hard? A look at middle-division physics. American

Journal of Physics, 74(4).

[5] McDermott, L.C., Rosenquist, M.L., van Zee, E.H., 1986. Student

difficulties in connecting graphs and physics: Examples from kinematics.

American Journal of Physics, 55(6).

[6] Meltzer, D.E., 2005. Relation between students’ problem solving

performance and representational format, Am. J. Phys. 73, 463.

[7] Nguyen, D.H., Rebello, N.S., 2011. Students’ understanding and

application of the area under the curve concept in physics problems.

Phys. Rev. ST Phys. Educ. Res. 7, 010112.

[8] Nguyen, D.H., Rebello, N.S., 2011. Students’ difficulties with

integration in electricity. Phys. Rev. ST Phys. Educ. Res. 7, 010113.

[9] Nistal, A., Van Dooren, W., Clarebout, G., Elen, J., Verschaffel, L.,

2010. Representational flexibility in linear function problems: A choice/

no-choice study, in Use of Representations in Reasoning and Problem

Solving: Analysis and Improvement, edited by L. Verschaffel, E. de

Corte, T. de Jong, and J. Elen (Routledge, Oxon).

[10] Pollock, E., Thompson, J., Mountcastle, D., 2007. Student

Understanding of the Physics and Mathematics of Process Variables in

P-V Diagrams. AIP Conference Proceedings 951.

[11] Wallace, C., Chasteen, S., 2010. Upper-division students’ difficulties

with Ampère’s law. Phys. Rev. ST Phys. Educ. Res. 6, 020115.

[12] Planinic, M., Ivanjek, L., Susac, A., 2013. Comparison of university

students’ understanding of graphs in different contexts, Phys. Rev. ST

Phys. Educ. Res. 9, 020103.

[13] Planinic, M., Milin-Sipus, Z., Katic, H., Susac, A., Ivanjek, L., 2012.

Comparison of student understanding of line graph slope in physics and

mathematics, Int. J. Sci. Math. Educ.,10, 1393.

‘Wiskunde is de taal van de fysica …’ Kennis van en vaardigheid in wiskunde zijn sterke troeven om expertise in het oplossen van fysicaproblemen te verwerven. Zo is integratie een veel gebruikte en krachtige wiskundige techniek in de natuurkunde. Maar hoe passen studenten deze techniek toe? Het onderzoek binnen het LESEC speerpunt ‘Conceptueel leren en probleemoplossen’ brengt helderheid hierover.

Grafische problemen Symbolische problemen

Oppervlakte bepaal oppervlakte on-der grafiek

Plotten teken de grafiek van de symbolische uitdrukking en bepaal dan de oppervlakte onder grafiek

Gemiddelde bepaal waarde van eindpunten en vermenigvuldig met verandering in afhankelijke verander-lijke

Gemiddelde analoog als voor grafisch probleem, maar bereken de waarden o.b.v. gegeven uitdrukking

Omzetting zoek symbolische uitdruk-king horend bij grafiek en integreer deze

Berekenen integreer de symbolische uitdrukking

Kinematica gebruik van kinematicaformules, geen verwijzing naar integratie

Andere geen verwijzing naar integratie

Tabel 1 Geïdentificeerde oplossingsstrategieën voor grafische en symbolische problemen

Figuur 1 Frequentie van de verschillende oplossingsstrategieën voor de fysica en wiskunde problemen. ‘Oppervlakte’ en ‘plotten’ werden samengenomen (opp) alsook ‘omzetting’ en ‘berekenen’ (berek). ‘Comb’ geeft aan dat de student meerdere strategieën gebruikt.

Figuur 2 Frequentie van de verschillende oplossingsstrategieën voor de grafische en symbolische probleemstellingen. ‘Oppervlakte’ en ‘plotten’ werden samengenomen (opp) alsook ‘omzetting’ en ‘berekenen’ (berek). ‘Comb’ geeft aan dat de student meerdere strategieën gebruikt.

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

opp gemid berek kinem comb andere geenantw

freq

uent

ie

strategie

fysicawiskunde

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

opp gemid berek kinem comb andere geenantw

freq

uent

ie

strategie

grafischsymbolisch

LESECVISION² DECEMBER2013

Vanaf het eerste jaar van mijn doctoraat ben ik onderwijs beginnen geven, als assistent en thesisbegeleider, en als postdoc werd ik medeverantwoordelijke voor een vak. Dat was voor mezelf een heel verrijkende ervaring. Ik vond het een grote uitdaging om verschillende standpunten aan te brengen bij de studenten. Ik vind het een leuk idee dat je van de student die je voor je krijgt een ingenieur kan maken. Enerzijds help je de student persoonlijk om een betere ingenieur te worden, en anderzijds heeft dat ook een maatschappelijke impact.Maar eigenlijk heb ik altijd al een voorliefde voor onderwijs gehad, zo gaf ik in het middelbaar al bijlessen fysica aan andere leerlingen en hielp ik in het onderzoek graag collega’s om vooruit te komen.

Op welke manier zal je als diensthoofd nog in contact komen met studenten?In eerste instantie neem ik ook een monitortaak op voor toegepaste mechanica I. Ik vind het belangrijk om te weten wat de medewerkers hier doen, en dat kan je best leren door het zelf ook te doen. Verder doceer ik een deel van toegepaste mechanica 3 in Kulak, ben ik coördinator van P&O3 en co-titularis van Uncertainty in Artificial Intelligence.

Een monitortaak houdt vakinhoudelijke begeleiding in, maar wat doet de Dienst Studentenbegeleiding nog allemaal?Naast de monitoren zijn er ook studietrajectbegeleiders, die de studenten helpen om hun individueel studietraject uit te stippelen. Dan hebben we nog een ombudstaak. Bij de typische ombudstaak moet er onderhandeld worden tussen de student en de professor, bv. als de student ziek wordt op een examen en dit moet inhalen. Maar ook alle werkstudenten en studenten met een functiebeperking, studenten die een speciale ondersteuning nodig hebben, kunnen bij onze ombuds terecht.

Dat zijn veel taken, niet eenvoudig om bol te werken voor de honderden studenten.Wat ik interessant vind aan hoe de dienst momenteel is ingevuld is dat de mensen studietrajectbegeleiding, een ombudstaak en vakinhoudelijke begeleiding combineren. Dat maakt dat ze ideaal gepositioneerd zijn om het traject van de studenten mee te bepalen. Ze kennen echt alle aspecten die met de studentenbegeleiding te maken hebben. Bovendien maakt het dat de medewerkers een interessante loopbaan kunnen hebben, wat ik erg belangrijk vind. Maar het is inderdaad een grote uitdaging om individuele begeleiding te geven voor ongeveer 750 eerstejaarsstudenten met negen mensen, die bovendien niet allemaal voltijds werken. Je moet dus ergens een afweging maken tussen studenten individueel begeleiden en bv. groepssessies geven, informatie geven individueel en in groep. We moeten creatief omgaan met de middelen die we hebben.

Zijn er nog andere uitdagingen waarmee je geconfronteerd wordt? De ingewikkelde regelgeving die al eens jaarlijks durft te veranderen, dat is op zich een uitdaging. Voor ons om die regelgeving te kennen, maar ook om de studenten bewust te maken van de implicaties van die regels op hun traject. Je kan de studenten die regels geven, maar dat dringt niet altijd door. De communicatie hierover met de studenten is dus ook een belangrijke uitdaging.

Gebeurt deze communicatie in samenwerking met het decanaat en de andere diensten aan de faculteit? Ja, we hebben een goede relatie en samenwerking met de faculteit, die bv. de leiding neemt voor het organiseren van informatiesessies rond de keuze van hoofd- en nevenrichting, maar waar wij als vanzelfsprekend in worden betrokken.

Heb je ook persoonlijke ambities als diensthoofd?Op korte termijn wil ik de dienst op een professionele manier leiden. We hebben hier professionele en enthousiaste mensen, zo een team leiden is een droom, maar ik wil dat wel op een goeie manier doen. Op lange termijn wil ik een visie ontwikkelen: op welke manier kan je studenten best individueel begeleiden? Maar

ook groter, zodat we een soort expertisecentrum kunnen zijn waar de docenten en vicedecaan naartoe kunnen stappen met vragen als “Dat projectgebaseerd onderwijs, pakken we dat nu goed aan of niet?”

Zal je je onderzoek zelf niet missen in deze nieuwe functie?

Als diensthoofd heb ik ook de kans om onderzoek te doen, met name onderzoek naar hoe je goede ingenieurs kan vormen. Het is echt mijn ambitie om op een wetenschappelijk onderbouwde en uitgebouwde manier te werken rond dat ingenieursonderwijs.

Gebeurt er al veel op het vlak van onderzoek in onderwijs aan de faculteit?Ja, toch wel, binnen de dienst zelf heb je al mensen die daarmee bezig zijn. Dat is nu hoofdzakelijk gesitueerd binnen LESEC, die probeert dat onderzoek te bundelen binnen science en engineering. Er gebeuren al heel interessante dingen, bv. rond de ijkingstoets, waarbij de studenten geholpen worden om zich te positioneren t.o.v. de vereiste voorkennis. Het is wel belangrijk dat onderzocht wordt op welke manier dit best gebeurt.

En zal jij hier nu ook bij betrokken worden?Het is zeker mijn doel om mee aan die instroom te werken, maar ook aan de doorstroom: hoe kan je de studenten best begeleiden?

De studenten krijgen bij ons veel projectonderwijs: pakken we dat op een goede manier aan? Kunnen we daar nieuwe evaluatietechnieken gebruiken? We gebruiken nu peer assessment: werkt dat wel? Wat zijn de voor- en nadelen? We moeten daarin blijven evolueren, we moeten meegaan met de nieuwe bevindingen. We hebben zelf een grote populatie waarbinnen we eigenlijk veel onderzoek kunnen doen, dus dat zijn echt interessante pistes binnen mijn functie.

Misschien kunnen de krachten gebundeld worden binnen LESEC?Zeker. Als het gaat over de instroom merken we heel dikwijls dezelfde hiaten, bv. onvoldoende voorkennis over complexe getallen. We moeten samen nadenken hoe we hiermee om kunnen gaan.

Je bent ook betrokken bij LESEC als lid van de coördinatiecel en de stuurgroep. Hoe zie je daar je rol evolueren?De stuurgroep vind ik interessant omdat je de kans krijgt om mee de lijnen uit te stippelen waarbinnen het onderzoek gaat gebeuren. Ook het voeden van goede samenwerkingen tussen de faculteiten, inclusief de nieuwe Faculteit Industriële Ingenieurswetenschappen, is echt iets dat volgens mij alleen maar verrijkend kan zijn. Je legt niet alleen contacten maar je kan ook samen de lijn uitstippelen om daarrond een onderzoeksproject te doen.

Ik hoor dat je veel ideeën en ambities hebt om de studentenbegeleiding en het onderwijs te verbeteren. Hoe ga je al die ideeën tot bij de docenten krijgen? Dat lijkt me een grote uitdaging?Ja, dat is een grote uitdaging. Enerzijds wil ik dat de docenten op korte termijn onze dienst beter leren kennen. Ik wil in eerste instantie de docenten van eerstejaarsvakken op gesprek vragen en met hen praten over wat hun visie is over onderwijs, hoe ze hun onderwijs concreet aanpakken, hoe ze die visie invullen, welke technieken ze daarvoor gebruiken, welke werkvormen. Daarbij wil ik hen onze dienst voorstellen, de brug vormen tussen verschillende docenten en zelf expertise verzamelen.

Wil je langs deze weg iets meegeven aan de lezers van Vision²?Door binnen toegepaste mechanica 3 studenten te begeleiden, zag ik dat de typische problemen die studenten hebben eigenlijk net dezelfde problemen zijn als die van robotica-onderzoekers. Dat heeft mij gebracht om dit grondig te beginnen onderzoeken: hoe zou dat kunnen komen? Kan je hier niet over nadenken, meer regels schrijven, structureren, om die fouten te vermijden? Kan je een programma schrijven dat voor jou die fouten gaat detecteren? Dat heeft ertoe geleid dat ik hierover twee publicaties heb geschreven in robotica-journals. Dit is volgens mij een mooi voorbeeld van hoe onderwijs inspiratie kan geven voor goed onderzoek en hoe goed onderzoek kan leiden tot beter onderwijs. Dat mag gerust wat explicieter gemaakt worden voor docenten: onderwijs is niet iets dat ze erbij moeten nemen, hun eigen kennis verbetert er ook door. Dat, en het belang om op een wetenschappelijk onderbouwde en uitgebouwde manier studentenbegeleiding te doen, zijn voor mij de twee dingen waar ik voor wil staan.

Een mooie afsluiter, en maar goed ook, want daar staat al de volgende bezoeker te trappelen om te overleggen met het kersverse diensthoofd van de Dienst Studentenbegeleiding Ingenieurswetenschappen. Bedankt voor het gesprek!

Iris Peeters

”“Onderwijs kan inspiratie geven

voor goed onderzoek, en goed onderzoek kan leiden tot beter onderwijs. Dat mag gerust wat explicieter gemaakt worden.

De Dienst Studentenbegeleiding Ingenieurswetenschappen wordt sinds 1 oktober geleid door Tinne De Laet. Tijd dus om met haar een gesprek te hebben over haar ambities en dromen als diensthoofd.

Voor je hier diensthoofd werd deed je robotica-onderzoek aan het Departement Werktuigkunde. Is daar meteen ook je interesse in onderwijs aangewakkerd?

10 11

CO

LOF

ONLESEC Vision²

is een tijdschrift van het Leuven Engineering and Science Education Center.

REDACTIELESEC COÖRDINATIECELjeroen.buijs@kuleuven.betinne.delaet@kuleuven.beiris.peeters@kuleuven.bejohan.vandenbossche@kuleuven.be (voorz.)

LESEC STUURGROEPherman.buelens@kuleuven.bejeroen.buijs@kuleuven.bemieke.clement@kuleuven.bemieke.decock@kuleuven.betinne.delaet@kuleuven.be greet.langie@kuleuven.beelsje.londers@kuleuven.beels.moyson@kuleuven.bechristine.peeters@kuleuven.bejohan.vandenbossche@kuleuven.be (voorz.)etienne.vanhoof@kuleuven.bewim.vanpetegem@kuleuven.becarolien.vansoom@kuleuven.be

set.kuleuven.be/LESEC

INT

ER

VIE

W OVER STUDENTENBEGELEIDING²

Tinne De Laet

LESEC • Get inspired by educational research in science and technology

LESECGeel Huis

Kasteelpark Arenberg 11 bus 21003001 LEUVEN

BelgiëLESEC@kuleuven.be

set.kuleuven.be/LESEC

LID

VA

N

v.u.

: Joh

an V

an d

en B

ossc

he, L

ES

EC

, Kas

teel

park

Are

nber

g 11

, 300

1 LE

UV

EN