Een team van onderzoekers en docenten van de Universiteit Twente ontwikkelde een nieuwe methode die met 'conceptuele modellering' het leren vergemakkelijkt en creativiteit stimuleert voor studenten van de bachelor Chemical Science & Engineering. De studenten gingen aan de slag met echte problemen op het gebied van duurzaamheid.
Veel uitdagingen in de echte wereld, waaronder die op het gebied van duurzaamheid, vereisen inzicht in hoe verschillende elementen met elkaar verbonden zijn. Studenten moeten deze kritische competentie genaamd systeemdenken leren om wereldwijde en vaak complexe problemen te analyseren. Maar hoe je dat systeemdenken exact implementeert in het scheikundeonderwijs blijft een uitdaging.
Conceptueel modelleren
Een methode die gebruikt kan worden om studenten te begeleiden in hun systeemdenken is conceptueel modelleren. Dat richt zich op het redeneervermogen van wetenschappers en is een manier om specifieke aspecten van de echte wereld om ons heen formeel te beschrijven. Je kan het gebruiken als een methode om te focussen op het wetenschappelijk redeneren voor het ontwerpen van experimenten.
De onderzoekers gaven een groep van 48 studenten een project om in teams van vijf of zes aan te werken. "De studenten hadden allemaal een heel verschillende achtergrond, niet alleen verschillende scholen maar ook verschillende nationaliteiten. De verschillende achtergronden lieten hen verschillende perspectieven zien voor hetzelfde probleem", vertelt Leonie Krab-Hüsken, eerste auteur van het artikel en directeur van de opleiding Chemical Science & Engineering.
Oplossingen vinden
De studenten moesten oplossingen vinden voor problemen op het gebied van duurzaamheid. De studenten konden kiezen uit 'methaanuitstoot van afvalstortplaatsen', 'PFAS in het milieu' en 'zware metalen in water'. Binnen deze uitdagingen vonden en kozen de studentengroepen een specifiek probleem om op te lossen. "Deze problemen creëerden een tastbare richting waarop de studenten conceptueel modelleren konden toepassen", zegt Albert Wong, corresponderend auteur en hoofdonderzoeker van het onderzoek. De studenten moesten hun experimenten ontwerpen en een hypothese bedenken.
Belangrijke vaardigheden
Dit onderzoek toonde aan dat het belangrijk is voor studenten om hun kennis van scheikunde te combineren met andere belangrijke vaardigheden zoals samenwerken, communiceren, literatuur zoeken en academisch schrijven. "Tijdens het project hielden we de toekomstige ingenieurs die we willen opleiden in gedachten; wat voor vaardigheden hebben ze nodig en welke houding moeten ze hebben?", verklaart Linlin Pei, onderwijsconsultant van het Centre of Expertise in Learning and Teaching.
Met deze methode kunnen ze hun kritische denkvaardigheden en hun vermogen om hun kennis toe te passen bij het oplossen van problemen in de echte wereld verbeteren. Het hielp studenten dieper en breder na te denken over complexe problemen, en met oefening en reflectie kan het worden gebruikt in verschillende vakken om alle studenten te helpen hun volledige potentieel in hun studie te bereiken.
De methode die voor deze publicatie werd ontwikkeld, wordt nu gebruikt als standaard BSc-project in de opleiding Chemical Science & Engineering en kreeg erkenning door lezingen van Leonie Krab-Hüsken en Albert Wong op de 2023 UT Inspriatiedag en 2023 Woudschoten Chemie Conferentie.
Meer informatie
Dit onderzoek is gebaseerd op een unieke samenwerking tussen verschillende onderzoekers, docenten en studenten binnen de Faculteit TNW. Dr. Leonie Krab-Hüsken, Linlin Pei, Pepijn de Vries, Dr. Saskia Lindhoud, Dr. Jos Paulusse, Prof. Dr. Pascal Jonkheijm en Dr. Albert Wong. Zij publiceerden hun bevindingen onlangs in een artikel, getiteld 'Conceptual Modeling enables Systems Thinking in Sustainable Chemistry and Chemical Engineering', in het wetenschappelijke tijdschrift Chemical Education.
