Wat is techniek?

Wat houdt het vak techniek in?

Voor geschiedenis

Het vak Techniek is voortgekomen uit het vak algemene technieken (AT) dat een lange traditie heeft in het lager beroepsonderwijs. Een belangrijk jaar was 1985. in dat jaar werden er maatregelen getroffen die hebben bijgedragen aan de invoering van het vak Techniek. Nadien hebben de VBO scholen de stap gezet van AT naar Techniek. Later volgden de schooltypen mavo/havo/vwo. Op dit moment wordt het vak techniek niet meer op alle scholen gegeven. Dit komt omdat scholen de keuze hebben techniek wel of niet aan te bieden.

Inhouden van het vak techniek

Het onderwijs in techniek richt zich op het kennismaken met die aspecten van techniek die van belang zijn voor een goed cultuurbegrip, voor het maatschappelijk functioneren en voor verdere technische ontwikkelingen. Leerlingen verwerven hiertoe kennis en inzicht in de drie pijlers van techniek (materie, energie en informatie), in de nauwe relatie tussen techniek en natuurwetenschappen, en tussen techniek en samenleving. Ze leren ook techniek voort te brengen, praktisch bezig te zijn. Leerlingen leren om te gaan met een aantal technische producten en krijgen de gelegenheid eigen mogelijkheden en interesses ten aanzien van techniek te ontdekken. Techniek onderwijs dient in de uitwerking aantrekkelijk en zinvol te zijn voor zowel meisjes als jongens.

Technisch leren handelen

In de technieklessen gaat het erom dat leerlingen:

inzicht krijgen in de wijze waarop technische systemen functioneren;
adequaat technisch leren handelen.

Kenmerkend voor de besturing van technische systemen is de totaalaanpak. het systeem wordt niet in kleine delen gesplitst die afzonderlijk worden bekeken, maar de interactie tussen de delen worden bekeken. een ander kenmerk van systeembenadering is het universele karakter. Zeer uiteenlopende systemen kunnen op de zelfde manier worden beschreven en onderzocht. In de lessen worden steeds dezelfde richtvragen gesteld.

Adequaat technisch handelen wordt geoefend in situaties, waarin leerlingen aan concrete problemen werken. Tijdens het leerproces, het oplossen van een probleem, vindt verwerving van vakinhoudelijke kennis (het product) plaats en wordt een probleemoplossengsmethode geleerd (het proces) Men krijgt vaardigheid in het toepassen van de gekozen probleemoplossingsmethode.

Hoe willen we leerlingen techniek leren

Hoe kunnen we een techniekprogramma vorm geven dat voldoet aan de uitgangspunten zoals die in de kerndoelen zijn geformuleerd? In dit leerplan kiezen we voor het vaststellen van een techniekprogramma langs twee lijnen te weten:

een uitwerking volgens eenmodel van analyse;
een uitwerking volgens een model van probleem oplossend handelen. Hieronder wordt uitgelegd wat we hiermee bedoelen.

Systeembenadering

In de technieklessen gaat het erom dat leerlingen inzicht krijgen in de wijze waarop technische systemen functioneren. De methode die in het leerplan techniek gebruikt wordt om technische systemen te beschrijven is een variant van het universele systeemmodel.

Een systeem

Een systeem is een doelmatig geordend samenhangend geheel van bij elkaar horende dingen en hun onderdelen. Deze definitie, afkomstig uit het Koenen handwoordenboek, sluit goed aan bij het begrip systeem zoals dat in dit leerplan wordt gehanteerd. Twee elementen uit de definitie zijn essentieel: het geheel en de samenhang tussen de onderdelen. De twee elementen zijn ook van belang in de universele systeemaanpak. Kenmerkend van de universele systeembenadering is de totaalaanpak.Het te onderzoeken systeem wordt niet in kleine delen gesplitst, die allemaal afzonderlijk worden bekeken, maar het gaat om de interactie tussen die delen, waarbij de eigenschappen van de afzonderlijke delen een rol spelen. De systeemgrens is niet eenduidig maar hangt af van de doelstelling die wordt geformuleerd. De architect let bij de constructie van een energiezuinig huis (het systeem) onder andere op de grootte van de ramen, de isolatie, de keuze van de materialen en de ligging. De cv-installateur let bij het zorgdragen voor een energiezuinig huis onder andere op de ketelcapaciteit, het vermogen van de cv-pomp, de radiatorcapaciteit en het aantal radiatoren.

Een ander aspect van de universele systeembenadering is het universele karakter. Zeer uiteenlopende systemen kunnen op eenzelfde wijze worden beschreven en onderzocht. Als we een elektrische schakeling analyseren, kunnen we dezelfde methode gebruiken als voor bijvoorbeeld de analyse van een waterniveauregeling.

Technische systemen

Bij het opstellen van een techniekprogramma is het gewenst in de lessen aandacht te besteden aan technische systemen. Voorbeelden van technische systemen zijn: de centrale verwarming, de watervoorziening, een massaproductielijn, een verkeersregeling, een temperatuurregeling, een alarminstallatie en energievoorziening.

Men kan onderdelen van dergelijke systemen ook weer als systeem beschouwen. Bijvoorbeeld de energievoorziening in huis, de brandstoftoevoer van een automotor, een automatische lasstraat bij de productie van een auto, een brug, een tijdschakeling en dergelijke. Internationale verkenning (Komacek, 1991) heeft ons geleerd dat we techniek als geheel kunnen verdelen in vier subsystemen: communicatie, constructies, transport en productie. Systemen en subsystemen die binnen het vak techniek aan bod kunnen komen zijn weergegeven in een schema.

Soort systeem Subsysteem met daarbij voorbeelden waar ze aanwezig zijn Begrippen
Communicatie systeem verkeersgeleiding (verkeerslicht)telecommunicatie (telefoon, televisie, radio en communicatiesatellieten audiovisuele middelen (cd speler, cassette recorder, walkman, video recorder, filmcamera)veiligheid (voor het detecteren van Hoog water temperatuur, warmte, rook, beweging en licht) kanaal, zenden, ontvangen, coderen, decoderen, opslaan, overdragen, geluidsdragers, inbraakpreventie, regelen, beveiligingen, analoog, sturen, digitaal, binair, NOT- AND en OR-schakeling
Constructie systemen statisch (een bouwwerk) dynamisch (apparaten (onder andere huishoudelijk) , gereedschap en machines) profilering, druk-, schuif-, knik- en trekkrachten, overbrengingen, hefboom, katrollen, wrijving, lageringen, veren, riemen, hellingen, driehoek-constructies, sterkte, beweging en stijfheid, stabiliteit
Transportsystemen transport op/in water (duikboot, zeilboot, surfplank, boot) transport in Lucht (vliegtuig)
transport over land (auto, bus, trein, fiets,tractor, enzovoort.)
transport in buizen (buizenpost, gas- en waterleiding, centrale verwarming)vloeistoftransport (pompen, zonneboiler, hogedrukspuit. vaatwasser, brandblusser waterleiding, stortbak, hydraulische apparaten)gastransport (hovercraft, stofzuiger, pneumatische boor, windmolen)bandtransportlifttransport
dichtheid, water/Luchtweerstand, water- en Luchtstroming, drijfvermogen, stabilatoren, aandrijving, sturen, zweven, zuiging/lift, netwerk, opslaan, pompen, druk, zuiging, geleiding, zekeringen, isolatie, stroomkring, toerental, versnelling, vertraging, draairichting, energieomzetting, serie- en parallelschakeling.
Productiesysteem productie (van consumptiegoederen) productielijn, ontwerp, onderzoeken, resultaat, marktanalyse, productiebedrijf’, werk en werkverdeling, mal, massaproductie, aanzicht, door’ snede, werktekening, teken- en maat- en hartlijnen, automatisering, verspanen, verbindingen, samen stellen, productieproces, assemblage werkomstandigheden, programmeren, kwaliteitscontrole, veiligheid, bedieningsinstructie

Schema 4 Systemen en subsystemen die binnen het vak techniek aan bod kunnen komen

In de technieklessen gaat het erom dat leerlingen inzicht krijgen in de wijze waarop deze systemen functioneren. Het voordeel van het toepassen van het universele systeemmodel is dat men op een planmatige manier systemen kan bestuderen. Dit Leidt tot een betere verankering van kennis dan via een ongestructureerde manier van bestudering, waarbij systemen bekeken worden op basis van toevallige vragen van leerlingen en/of docenten.

Het gebruik van bet systeemdenken als uitgangspunt bij het vaststellen van leerinhouden kan op verschillende manieren. We geven hier een mogelijke toepassing. In een programma wordt de leerstof geordend rond toepassingen van concrete voorbeelden uit de vier subsystemen van techniek. Aan bet begin van een nieuwe leerstofeenheid wordt bet betreffende systeem dat in de leerstofeenheid centraal staat, ingeleid. Aan bet einde van de periode wordt bet systeem besproken, waarbij gebruik wordt gemaakt van een aantal richtvragen. De leerlingen moeten na afloop van bet leerproces antwoord kunnen geven op de volgende vragen:

wat is de functie van het systeem?
Waarom is het systeem ontwikkeld?
Welke bronnen werden door/voor het systeem gebruikt?
Welke omzettingsprocessen hebben plaatsgevonden?
Wat is het resultaat van het proces (de output van bet systeem)?
Komt de output overeen met de gewenste output? (Voldeed bet apparaat aan de verwachtingen/aan de gestelde eisen? Welke verschillen worden opgemerkt? Waardoor komen die verschillen?)
Welke gevolgen heeft het systeem op de omgeving? Deze kunnen zowel negatief als positief zijn. Een negatief gevolg is bijvoorbeeld de water- en Luchtverontreiniging.
Kan bet systeem zo nodig aangepast worden aan de gewenste situatie?

Een benadering voor probleemoplossend handelen

Elke te verrichten technische handeling kan gezien worden als een probleem. Adequaat technisch handelen vereist probleemoplossend gedrag. Probleemoplossend handelen staat voor een gestructureerde benadering van technische problemen. Men stelt zich bij probleemoplossend handelen een stapsgewijze aanpak voor aan de hand van gerichte vragen. In bet vak techniek kunnen verschillende problemen aan de orde komen. Zo zijn er:

ontwerpproblemen, bijvoorbeeld bet (her)ontwerpen van een gebruiksvoorwerp;
constructieproblemen in montageopdrachten met materiaal van technische modelbouwsystemen, in opdrachten voor werkstukken of in practicumopdrachten;
storings- en onderhoudsproblemen; voorbeelden hiervan zijn bet vervangen van een Ieertje in een kraan, bij opsporen en opheffen van storingen in een elektrisch circuit;
bedieningsproblemen; hierbij kan men denken aan bet bedienen van videoapparatuur en de computer;
werkings- en verklaringsproblemen; een voorbeeld hiervan is de werking van een temperatuurregeling in een strijkijzer.

leder type probleem vraagt om bepaalde oplossingsstrategie en. Sommige problemen zijn zeer sterk gestructureerd en hebben een oplossing; andere problemen zijn minder gestructureerd en hebben meer goede oplossingen. De aanpak van de geschetste problemen is verschillend. Sterk gestructureerde problemen worden opgelost volgens een zogenaamd kookboekrecept, terwijl bij de minder gestructureerde problemen vragen gesteld worden die sturing geven bij het oplossen van problemen.

Adequaat technisch handelen wordt geoefend in situaties, waarin leerlingen aan concrete problemen werken. Tijdens het leerproces, het oplossen van een probleem, vindt verwerving van vakinhoudelijke kennis (het product) plaats en wordt een probleemoplossingmethode geleerd (het proces). Men krijgt vaardigheid in het toepassen van de gekozen probleemoplossingmethode. Het probleem kan pas opgelost. worden, nadat er een proces in gang is gezet om van de gegeven situatie naar de gewenste situatie te komen. In het probleemoplossingproces worden de volgende stappen gezet:

het onderkennen, erkennen en formuleren van het probleem;
het analyseren van het probleem;
het verzamelen van bruikbare informatie, waaronder ook verstaan wordt dat leerlingen de nodige vaardigheden leren,
het bedenken van oplossingen en het bekijken van elke oplossing de haalbaarheid;
het kiezen en realiseren van een oplossing;
het evalueren van een oplossing.

In hierboven geschetste stappenplan kan op elke plaats ingestapt worden en op een bepaalde plaats teruggeschakeld worden

De structuur van problemen

Problemen kunnen variëren van volledig gestructureerd (well-structured) tot minder gestructureerd (ill-structured) (Dijkstra, 1991). In schema worden beide begrippen omschreven.

Volledig gestructureerd probleem (well- structured) Minder gestructureerd probleem (ill-structured)
Met een gedefinieerde begin- en eindsituatie (oplossing). Er zijn meerdere oplossingen mogelijk.
Vast omlijnd doel. Doelen staan niet geheel vast.
Een vasts volgorde van handelingen (algoritmen). Een algemene oplossingsmethode (heuristieken).
Kan beoordeeld worden met goed of fout. Er zijn verschillende interpretaties van goede oplossing mogelijk.
Het eindproduct is vooraf Het eindproduct is beperkt voorstelbaar.

Kenmerken van volledige en minder gestructureerde problemen