Afgelopen woensdag mocht ik op de W&T-academie een workshop verzorgen met de titel Programmeer de wereld om je heen. In een klein uurtje moesten de deelnemers een slagboom programmeren met behulp van de Makey Makey, Scratch en Lego WeDo. Het leuk om te zien hoe de deelnemers op verschillende manieren aan de slag gingen met de opdracht. Ook goed om te zien wat er nog aangepast moet worden voor een volgende keer.
Browsing Posts in Geen categorie
Vandaag mocht ik voor de Vindplaatsscholen (scholen die vooruit lopen met Wetenschap en Technologie) kort iets komen vertellen over mijn onderzoek. Onderstaande presentatie heb ik hier voor gebruikt.
Lijkt het je ook leuk om mee te denken in mijn onderzoek? Dan ben je van harte uitgenodigd. Ik zoek nu leerkrachten die mee willen denken over de contexten die we leerlingen kunnen aanbieden. Ook ben ik op zoek naar scholen waar ik met leerlingen kan uitproberen wat ze allemaal al kunnen op gebied van het verklaren en ontwerpen van de technisch geprogrammeerde wereld.
Op woensdag 7 februari 2018 organiseert de Universiteit Utrecht de W&T Academie voor leerkrachten van basisscholen in regio Utrecht. De middag zal in het teken staan van onderzoekend en ontwerpend leren in de klas.
Psycholoog Stefan van der Stigchel houdt een lezing over zijn onderzoek naar aandacht en maakt daarna de vertaalslag naar de lespraktijk. In de workshops – die dit jaar zijn ingedeeld in ervaring met W&T – ga je samen met andere leerkrachten aan de slag met onderzoekend en ontwerpend leren. Tijdens de postersessie hoor je van andere scholen waar je rekening mee moet houden als je op school (verder) wil met wetenschap & technologie. Kortom; een prachtig programma met voor ieder wat wils!
Kijk voor meer informatie op de website: https://ktwt.nl/activiteiten/overzicht/wt-academie/, en meld je snel aan!
Vanaf 1 december 2017 mag ik onderzoek gaan doen binnen het lectoraat Didactiek van het bèta- en technologieonderwijs van Elwin Savelsbergh. Mijn promotor is Paul Drijvers, hoogleraar aan de UU en tevens lector binnen de HU van het lectoraat Didactiek van wiskunde en rekenen. De titel van het onderzoek is: Naar een leerlijn voor het verklaren en ontwerpen van de technisch geprogrammeerde leefwereld in de bovenbouw van het basisonderwijs.
Mijn onderzoeksvraag voor de komende vier jaar is: Wat is een relevante, aansprekende en haalbare leerlijn voor het leren verklaren en ontwerpen van de technisch geprogrammeerde leefwereld in de bovenbouw van het basisonderwijs?
Om deze vraag te onderzoeken, zal ik nagaan wat voor soort taken, probleemsituaties en inhouden relevant zijn; welke leerstofopbouw en instructiebenaderingen geschikt zijn; welk eindniveau bereikt kan worden, hoe je dat kunt meten en welke kennis en vaardigheden dit vraagt van basisschoolleerkrachten. De wetenschappelijke basis hiervoor ligt in de theorie van computational thinking, een rijk maar ook nog onvoldoende uitgekristalliseerd begrip.
Het ontwerp dat we gaan maken sluit aan bij het vak Natuur en Techniek. We richten ons daarbij op groep 5 en 8 van het basisonderwijs. We onderzoeken hoe we leerlingen kunnen laten nadenken over en zelf laten ontwerpen van de technisch geprogrammeerde wereld. Programmeren en computational thinking zijn daarbij belangrijke vaardigheden die aan bod zullen komen.
Ik heb veel zin om te beginnen en zal jullie op de hoogte houden van de ontwikkelingen van het promotietraject.
Op 29 juli 2017 is onze dochter Hanna geboren. We zijn wederom blij met dit nieuwe wonder in ons leven.
(aankondiging Mieke en aankondiging Ruben en meer kaartjes van Annette Koops op WollenDoll.nl).
Afgelopen woensdag was ik, samen met zo’n 700 anderen, aanwezig bij de onderzoeksconferentie van Kennisnet en NRO in Amersfoort om op de hoogte te raken van de nieuwste inzichten van ICT in het onderwijs. In de ochtend waren 8 korte presentaties gepland, daarna volgde een blok met wat langere presentaties rondom een thema, na de lunch herhaalde zich dit nog een keer en er werd afgesloten met een keynote.
De Pitches
In de ochtend waren 8 pitches gepland. Zeven gingen er door. Die waren allemaal zeer de moeite waard vond ik. Zo presenteerde Saskia-Brand Gruwel het rapport over Effecten van programmeeronderwijs op computational thinking. Kortst mogelijke conclusie is dat er nog meer onderzocht moet worden om duidelijke uitspraken te doen. Wel wijst het erop dat er positieve verbanden gevonden worden.
#knoc Saskia Brand Gruwel over CT pic.twitter.com/IbblF0JpVT
— gerarddummer (@gerarddummer) 28 juni 2017
Het rapport zelf biedt nog veel meer inzichten. Meest interessante van dat rapport vond ik het artikel van Zhong. Waarin ze aangeven wat voor soort taken je leerlingen zou kunnen geven. Kern daarbij is voor mij dat je leerlingen niet altijd helemaal vanaf scratch hoeft te laten beginnen.
Robin de Lange ging in op zijn onderzoek rondom VR en AR.
Robin de Lange van de Universiteit Leiden #knoc pic.twitter.com/i7qFdxfvDq
— gerarddummer (@gerarddummer) 28 juni 2017
Of het effectief leermiddel is, is nog niet duidelijk. Wel ziet De Lange verschillende meerwaardes. Het kan bijvoorbeeld context bieden voor de lesstof, het kan nieuwe tools mogelijk maken, het kan 3D-onderwerpen natuurlijker laten onderwijzen en het kan abstracte onderwerpen intuïtiever maken. Een voorbeeld van zo’n nieuwe tool is de tiltbrush:
Frank Huysmans over ict-gebruik van jongeren. #knoc pic.twitter.com/H9cOn73UDq
— gerarddummer (@gerarddummer) 28 juni 2017
Mooi om te zien wat jongeren liever digitaal doen (bijvoorbeeld informatie zoeken) en liever op papier (bijvoorbeeld langere stukken tekst lezen). Het hele rapport verschijnt pas in september.
Maaike Heitink vertelde over de tool die ze gemaakt hebben om digitale informatievaardigheden te meten. Een tool die aansluit bij de werkelijke handelingen die een leerling moet doen en niet op papier de vaardigheden probeert te meten.
Maaike Heiting over meten digitale vaardigheden. #knoc pic.twitter.com/XdFyy4kDch
— gerarddummer (@gerarddummer) 28 juni 2017
Regina van den Eijnden ging in op de vraag wat de impact is van smartphone- sociale mediagebruik op schoolprestaties.
Regina van der Eijnden over sociaal mediagebruik op schoolprestaties
#knoc pic.twitter.com/3rw4K5GnYl
— gerarddummer (@gerarddummer) 28 juni 2017
Het ging daarbij vooral over de vraag wat er gebeurt als jongeren dit bij zich hebben als ze er geen gebruik van zouden moeten maken.
#knoc een verwarrende grafiek vind ik. pic.twitter.com/NkRUFurRRO
— gerarddummer (@gerarddummer) 28 juni 2017
Dan heeft het een negatief effect. Tja, lijkt me logisch. De grafiek vind ik trouwens een schoolvoorbeeld van een verwarrende grafiek.
Veronique van der Perk vertelde over de mogelijkheden van de Kennisrotonde. Waarbij ze onder andere voorbeelden aanhaalde over de waarde van leren schrijven op papier en de wanneer typen juist handig kan zijn.
Alfons ten Brummelhuis sloot dit blok af met een presentatie van de Vier in Balans aan de hand van een vertelplaat. Leuke vorm om verschillende aspecten te behandelen.
Alfons ten Brummelhuis over de stand van zaken in de praktijk. #knoc pic.twitter.com/qhttACsEWY
— gerarddummer (@gerarddummer) 28 juni 2017
Alfons sprak daarbij over een kopgroep, peloton en staartgroep in het ICT-gebruik. 
Meest gebruikte toepassing is het digibord (door alle groepen), zelf ontwikkeld digitaal leermateriaal beschikbaar stellen aan leerlingen zit ergens halverwege in het gebruik. En leerlingen leren programmeren of coderen sluit het rijtje af. Niet verwonderlijk denk ik aangezien het digibord zo’n beetje in elk lokaal hangt en programmeren net een opkomend fenomeen is.
Thema’s
In de ochtend en in de middag stonden themasessies gepland. Dat wil zeggen wat langere sessies over een onderwerp. In de ochtend was dit het thema Multimediaal leren en in de middag het thema toetsen.
Multimediaal leren.
In de ochtend werd vanuit vier onderzoeken het thema multimediaal leermateriaal belicht. Jeanet Bus lichtte samen met Christiaan Coenraads onderzoek toe op het gebied van levende prentenboeken. Elk jaar horen we hier wel iets over (en de voortgang vind ik leuk om te horen). Nu werd onderzocht of het uitmaakte of je als kind zelf het tempo van het verhaal kon bepalen door gebruik te maken van een voor- en achteruit knop. Elke keer blijkt dat effecten bij kinderen die een taalachterstand hebben groter zijn. Goed dus om voor die doelgroep dit soort boeken in te zetten. Anouk Wezendonk-Brouwer, masterstudent aan de Universiteit Utrecht, lichtte haar onderzoek toe waarin duidelijk werd dat levende prentenboeken effectiever zijn voor NT2-leerlingen als ze het levende prentenboek eerst in de eigen moedertaal bekijken en daarna pas in het Nederlands.
Vincent Hoogerheide lichtte het onderzoek toe dat hij doet naar het leren van videobeelden. En daarbij dan vooral hoe je effectieve video’s om te leren maakt.
Zichtbaarheid en sekse in een video maakt niet zo veel uit. Wel of het een jongere of oudere persoon is. Een volwassen model leidt tot hogere opbrengsten dan leeftijdsmodel.
Maakt zichtbaarheid, sekse en leeftijd uit? pic.twitter.com/p7spO1qMDC
— gerarddummer (@gerarddummer) 28 juni 2017
Andere leuke uitkomsten waren dat het perspectief uitmaakt. Eerste persoonsperspectief is handiger dan derde persoonsperspectief. Ook als je zelf op video iets moet uitleggen levert dit hogere leeropbrengsten op dan als je het alleen uitlegt op papier.
Jeroen Merriënboer vatte alle onderzoeken mooi samen door het op te hangen aan de kapstokken presenteren, oefenen feedback. Zelf gaf hij verschillende voorbeelden waarin multimedia een rol speelde. Zoals de medische simulatie ABCDESIM.
Toetsen in het onderwijs
Na de lunch volgde het thema Toetsen in het onderwijs. Dat thema was flink wat taaier en sloot naar mijn idee niet zo goed aan op de opzet van de dag, namelijk: actueel onderzoek belichten waaruit lessen getrokken kunnen worden die je de volgende dag direct zou kunnen toepassen.
Het thema werd afgetrapt door Jaap Scheerens die inging op de vraag welke rol toetsen hebben bij de opbrengsten van het onderwijs.
#knoc Jaap Scherens over toetsen. pic.twitter.com/QW8TDgVeX3
— gerarddummer (@gerarddummer) 28 juni 2017
De conclusies:
#knoc brengt me terug naar studie onderwijskunde: smalle marges waar je invloed op hebt. pic.twitter.com/PbyFxGwYFE
— gerarddummer (@gerarddummer) 28 juni 2017
Belangrijkste conclusie naar mijn idee was dat examens een positief effect hebben op prestatie motivatie.
Marinka Drost presenteerde de online omgeving rtti-online. RTTI-online omschrijft zichzelf als:
hét overkoepelende digitale methode-onafhankelijke dashboard dat de ontwikkeling van de leerling over de vakken en methodes heen samenbrengt en stimuleert, met of zonder cijfers. Feedback op maat voor de leerling, docent, vakgroepleider, teamleider en schoolleider. Genereer met één druk op de knop een mentor-, vak- en vergaderoverzicht ter ondersteuning van effectieve leerlingbesprekingen, vakgroepoverleg, rapportvergaderingen en mentorgesprekken. Aantoonbaar ontwikkelingsgericht werken met direct optimaal effect op de ontwikkeling van de leerling.
Er wordt inzicht geboden in het type feedback dat voor een leerling noodzakelijk is. Afhankelijk van hoe gescoord wordt op RTTI: Reproductie van kennis, Toepassen van kennis in een vertrouwde context, Toepassen van kennis in een nieuwe context en Inzicht en Innovatie.
Een interessante tool denk ik. Wel een wat pittige presentatie.
Theo Eggen en Anton Béguin gingen in op het fenomeen multi segment adaptief toetsen (voorbeelden hiervan zijn de Wiscat toets voor Pabo-studenten, een adaptieve centrale eindtoets en een toets van CITO over spelling).
Ook benoemden ze kort de tool groeimeter.
Met Groeimeter zie je snel welke leerdoelen je leerlingen beheersen én selecteer je makkelijk aan welke doelen ze mogen werken. Leerlingen werken aan de leerdoelen en bepalen zelf wanneer zij klaar zijn om hun kennis en vaardigheden te demonstreren. Dit doen ze door een opdracht te maken; bijvoorbeeld een gesprek voeren, een tekening maken of het beantwoorden van zeven vragen online. Na afloop kunnen ze checken of ze het juiste antwoord hebben gegeven. Ze zien dan ook direct dat ze zijn gegroeid en wat hun volgende leerdoel is.
Ook deze presentatie vond ik niet helemaal aansluiten bij de opzet van de dag. Wat mij betreft hadden ze meer over de groeimeter mogen zeggen.
Keynote
Op het programma stond Patty Valkenburg. Maar die was helaas door omstandigheden verhinderd. Ze werd vervangen door Van Geest. Van Geest sprak over Singularity University en zijn betrokkenheid bij de Nederlandse variant.
SingularityU The Netherlands consists of the Dutch Alumni of Singularity University, a benefit corporation committed to creating positive and sustainable global impact. We create programs to give people the tools and guidance to understand and apply cutting-edge technologies. This enables them to reimagine and reinvent their industries, companies, careers and lives.
What Is SU? from Singularity University on Vimeo.
Een interessante club die onder andere de Global Grand Challenges stelt.
Conclusie
Er was een groot verschil tussen het ochtend en middagprogramma. In de ochtend waren de pitches daarna kwamen de langere thema’s. Ik hoorde verschillende mensen aangeven dat ze de pitches het interessants vonden (sluit me hierbij aan). Zeker als het draaide om actueel onderzoek. Het toetsdeel sloot naar mijn idee niet zo goed aan. Jammer want dat is zeker ook belangrijk. Maar misschien had dat onderdeel beter ook in de vorm van actuele onderzoekspitches kunnen plaatsvinden. Nu voelde ik me beland in de banken van de studie onderwijskunde (heel interessant maar voor die dag niet zo goed passend).
Veel studenten op de Pabo komen van het MBO. Hoe maak je die overstap? In dit filmpje leggen onze studenten uit hoe ze naar de leukste Pabo van Utrecht (en Amersfoort) zijn gegaan! Aanmelden kan via www.hupabo.hu.nl
Op 10 mei wordt vanaf 16.00 een dag/avond gehouden voor de alumni’s van de HU Pabo en alle rechtsvoorgangers op Padualaan 97 in Utrecht. En die rechtsvoorgangers zijn nogal wat. Te weten:
- HU-PABO Instituut Theo Thijssen,
- Hogeschool Domstad;
- Theo Thijssen Academie,
- Hogeschool Midden Nederland;
- Rijks Pedagogische Academie;
- Rijks Kweekschool;
- Pedagogische Academie te Bilthoven;
- Pedagogische Academie te Hilversum;
- Kweekschool voor onderwijzer(es) in het openbaar onderwijs te Amersfoort;
- Rijks Pabo Midden Nederland;
- Kleuterleidsters Opleidingsschool (KLOS) te Bilthoven;
- RK Pedagogische Academie Ludgerus te Hilversum;
- RK Pedagogische Academie St. Jozef te Zeist;
- RK Pedagogische Academie St. Agnes te Amersfoort;
- RK Opleidingsschool voor Kleuterleidsters.
Dus heb je aan een van deze lerarenopleidingen voor het basisonderwijs/ lagere school of kleuterschool gestudeerd dan ben je 10 mei van harte welkom! Er staat een prachtig programma voor je klaar om aan mee te doen! Opgeven kan via de site van de Hu Pabo Alumni’s. De alumnigroep heet trouwens TAK: Thijssens Alumni Kring. Je kunt je daar ook opgeven voor de TAK.
10 Mei Alumni Buffet Kaart HU Pabo by Gerard Dummer on Scribd
Je kunt je ook opgeven voor de Facebookgroep van TAK.
De afgelopen dagen heb ik nagedacht over hoe je computational thinking kunt integreren binnen een concreet project rondom onderzoekend leren. Daarbij wilde ik als uitgangspunt het artikel van Weintrop et al (2016) nemen dat een voorstel doet om computational thinking te integreren binnen science. Dit artikel richt zich niet zozeer op het basisonderwijs maar ik was benieuwd of ik hier een vertaling van zou kunnen maken naar het basisonderwijs. Ik zal mijn werkwijze en bevindingen in deze blogpost beschrijven.
Onderwerp voor het project
Als eerste heb ik een onderwerp voor het onderzoekend leren project gezocht. Ik heb hierbij de ideeën over crosscutting concepts als uitgangspunt genomen. Crosscutting concepts zijn concepten die binnen onderzoek een wezenlijke rol spelen. Paul Anderson zet deze concepten in een videoreeks op YouTube mooi op een rijtje:
- Patronen
- Oorzaak en gevolg
- Hoeveelheid en proportie
- Systemen
- Energie
- Structuur en functie
- Veranderingen
Bij elk crosscutting concept noemt Anderson voorbeelden waarmee je hier aandacht aan zou kunnen besteden. Zo noemt hij bij patronen bijvoorbeeld de seizoenen en bij oorzaak en gevolg als voorbeeld het groeien van planten. Voorbeelden die hij noemt zijn ook onderwerpen die je terugvindt in de kerndoelen van de SLO.
Seizoenen als onderwerp sprak mij aan. Hierbij kun je namelijk aandacht besteden aan patronen, oorzaak en gevolg, hoeveelheid en proportie, systemen, energie en verandering. Seizoenen als onderwerp an sich is natuurlijk nog erg breed.
Naast crosscutting concepts moet het onderwerp zich lenen voor de uitgangspunten zoals Weintrop et al (2016) die formuleren.
Dus het onderwerp zou zich moeten lenen om aandacht te besteden aan:
- data practices
- modelling and simulation practices
- computational solving problem practices
- system thinking practices
Bij het onderwerp dat ik kies moet dus data verzameld kunnen worden, moet er nagedacht kunnen worden aan de hand van modellen en simulaties, moet er probleemoplossend kunnen worden nagedacht en moeten systemen kunnen worden onderzocht.
Tot slot vind ik het belangrijk dat als ik aandacht besteed aan computational thinking het kinderen meer inzicht geeft in de wereld om hen heen.
Doorbordurend op het onderwerp seizoenen kwam ik uit op het onderwerp weer en specifiek daarbinnen het samenstellen van een weerbericht. Het dagelijks weerbericht biedt volgens mij mooie aanknopingspunten om met onderzoekend leren aan de slag te gaan en aandacht te besteden aan computational thinking zoals Weintrop et al dat formuleren. In het weerbericht maken meteorologen namelijk gebruik van allerlei weermodellen om het weer te voorspellen. Modellen die gezamenlijk enigszins een beeld geven van wat voor weer we kunnen verwachten. Een mooi voorbeeld waarin een weerman hierover iets uitlegt is te zien in onderstaande video:
Om me het onderwerp weersverwachting iets meer eigen te maken heb ik een artikel gelezen van Peter Lynch (2007) waarin hij schrijft over de ontwikkeling van het weerbericht en de rol die computers en computational thinking daarin spelen. Uit het artikel haal ik verschillende aspecten naar voren die van belang zijn voor het samenstellen van project rondom onderzoekend leren waarin computational thinking is verwerkt. Als eerste de zoektocht van de wetenschappers naar het gebruik van modellen die de weersveranderingen het beste in beeld brengen. En ten tweede de rekenkracht die nodig is om alle data die als input wordt gebruikt op tijd te verwerken.
Modellen
Bij de modellen gaat het om wiskundige vergelijkingen die uitdrukking geven aan verschillende aspecten die het weer en klimaat beïnvloeden. In het artikel worden verschillende modellen behandeld die elkaar opvolgen en elkaar beïnvloeden. Deze modellen maken gebruik van vergelijkingen die het basisschoolniveau ver te boven gaan. Voorbeelden hiervan zijn:
En zo worden in het artikel wel ruim 30 vergelijkingen genoemd die van belang zijn.
Het heeft naar mijn idee weinig zin om die modellen specifiek te behandelen omdat die niet aansluiten bij de beginsituatie van de leerlingen. Wat naar mijn idee wel zinvol is, is om leerlingen duidelijk te maken dat wetenschappers geprobeerd hebben om door middel van modellen het weer zo goed te voorspellen. En het is naar mijn idee ook zinvol om duidelijk te maken dat er niet één model is dat al het weer over de hele wereld kan voorspellen maar dat modellen met elkaar gecombineerd worden om tot een betrouwbare voorspelling te komen. Het is naar mijn idee ook zinvol om duidelijk te maken dat die modellen naar verschillende aspecten kijken van het weer: hoe lucht en water stromen, wat de luchtdruk is, hoe hoog de temperatuur, luchtdichtheid en vochtigheid is. En dat ze rekening moeten houden of lucht of land of over water stroomt. Ook vind ik het van belang dat leerlingen weten dat de atmosferische circulatie chaotisch is. En dat het dus weinig zin heeft om voorspellingen over de langere termijn te doen. Ander belangrijk aspect is dat die modellen niet vanuit het niets beginnen. Maar zich baseren op een uitgangspositie van het weer. Die uitgangspositie worden door waarnemingen van mensen en apparaten duidelijk gemaakt.
Rekenkracht
Om het weer te voorspellen is veel rekenkracht nodig. Lynch haalt in zijn artikel een wetenschapper, Richardson, aan die begin twintigste eeuw droomt over een weerverwachtingsfabriek. Om de atmosfeer bij te houden voor de weersvoorspelling, zegt Richardson, zouden zo’n 64.000 mensen nodig zijn. 64.000 mensen die alle data die binnenkomt verwerkt en doorgeeft zodat er uiteindelijk een weersvoorspelling uitkomt. Waarom is er zoveel rekenkracht nodig? Omdat de modellen starten met de waarnemingen. En om een betrouwbare uitgangspositie te krijgen moeten er veel waarnemingen worden gedaan. Waarnemingen op het land, op zee maar ook op verschillende hoogtes in de lucht. Waarnemingen op gebied van luchtdruk, windsnelheid, zonnekracht, luchtvochtigheid. Dat vraagt zoveel rekenkracht dat de eerste computer (de ENIAC) er 24 uur over deed om een weersvoorspelling te maken die precies 24 uur vooruit kon kijken.
Tegenwoordig zijn de supercomputers zo snel geworden dat de data binnen afzienbare tijd verwerkt is tot bruikbare weersverwachtingen.
Zo gebruikt de KNMI een supercomputer die een rekenkracht heeft van 58,2 terraflops. Dat wil zeggen 58,2 biljoen (een miljoen x een miljoen) berekeningen per seconde.
In het project zouden daarom ook deze stappen opgenomen moeten worden. Dus de realisatie dat het een keten is die er voor zorgt dat we een weersverwachting kunnen doen.
Het project zelf
Wat betekent dit voor het project zelf? In het project kun je aandacht besteden aan de modellen (of modelmatig werken) die wetenschappers gebruiken en de rekenkracht van de computers.
Fase 1 Confrontatie
In de confrontatiefase is het de bedoeling dat kinderen zich gaan verwonderen over het feit dat we weersvoorspellingen kunnen doen. Het weerbericht is zo’n alledaags verschijnsel dat dit waarschijnlijk eerst geproblematiseerd zou moeten worden: hoe kan een weerman nu weten wat voor weer het wordt? Glazen bollen waarmee je in de toekomst kunt kijken bestaan immers niet. En toch is dat wat een weerman doet: in de toekomst kijken. Hoe zou hij dat doen? Het bovenstaande filmpje over de weerman die verschillende weermodellen presenteert zou hierbij ook getoond kunnen worden.
Fase 2 Verkenning
In de tweede fase heb ik als mogelijke invullingen van onderzoekend leren op basis van Weintrop et al de volgende punten genoemd:
2a. Using computational models to understand a concept
4a. Investigating a complex system as a whole
4b. Understanding the relationships within a system
4c. Thinking in levels
2a. Using computational models to understand a concept
Er zijn mooie computational models over het weer maar die zijn lang niet allemaal geschikt om met basisschoolleerlingen te behandelen. Zo is er op de website BetaSimulaties een simulatie over wolken waarmee leerlingen aan de slag kunnen met academische modellen. SimSketch die ik een vorige blogpost noemde lijkt ook niet geschikt om met het onderwerp weer aan de slag te kunnen gaan. Die kan namelijk niets met lucht- en waterstromen, luchtdruk, temperatuur, luchtdichtheid en luchtvochtigheid. Een zoektocht op het web naar andere simulaties brengt me onder andere bij de animaties van de bibliotheek waar op een paar aspecten van het weer wordt ingegaan. Bijvoorbeeld hoe een regenboog ontstaat, schaduwen gedurende een dag en de waterkringloop. Het zijn leuke animaties maar ze leggen nog niet echt iets uit over het weer. Een verdere zoektocht brengt me bij CurriculumBits die een paar pagina’s hebben over aardrijkskunde. Hier wordt onder andere verschillende typen regen uitgelegd en depressies. Nadeel van deze animaties is dat je er zelf weinig invloed op uit kunt oefenen (variabelen kunt manipuleren). Nadeel is ook dat ze soms in het Engels zijn. Je zou leerlingen ook video’s kunnen laten zien van bijvoorbeeld SchoolTV maar ook daar is geen mogelijkheid tot manipuleren.
Een andere manier misschien om aan de slag te gaan met een computational model is door er een unplugged activiteit van te maken. Waarbij leerlingen zelf variabelen zijn die van invloed zijn op het weer. Klinkt leuk maar het idee van computational models is dat je iets met behulp van de computer kunt simuleren dat anders niet kan (geld, tijd of te gevaarlijk).
Computational models die wel geschikt zijn naar mijn idee zijn die van CIMSS (animaties).
Hiermee kun je bijvoorbeeld spelen met het type neerslag dat valt als je luchttemperatuur en de natteboltemperatuur verandert.
Wil dit effectief zijn dan moet je daar gerichte opdrachten bij geven en moeten leerlingen kennis hebben van de begrippen die hierin worden behandeld.
Kortom: Er zijn modellen waarmee je in stap 2 leerlingen aan het verkennen kunt zetten maar je moet daarbij goed opletten of die modellen ook dat doen wat je wilt bereiken. .
4a. Investigating a complex system as a whole
4b. Understanding the relationships within a system
4c. Thinking in levels
De bovenstaande stappen neem ik even samen aangezien die prima in samenhang uitgevoerd kunnen worden. Om een complex systeem zoals het weer te begrijpen en te verkennen bied je informatie aan (of laat je leerlingen die opzoeken) en doe je proefjes die de verschillende aspecten van het weer behandelen.
Fase 3 Opzetten experiment
Bij fase 3 heb ik verschillende aspecten genoemd die aan bod zouden kunnen komen bij onderzoekend leren. Ik behandel ze per domein. Als eerste de aspecten van modelling and simulation practices.
Modelling and simulation practices
De volgende punten noemde ik als voorbeeld die bij het opzetten van een experiment gedaan zouden kunnen worden:
2b. Using computational models to find and test solutions
2d. Designing computational models
2e. Constructing computational models
Bij het opzetten van een experiment gaat het om het bedenken en plannen van een experiment. Bij het bedenken van een experiment met behulp van een computational model (punt 2b) zoals dat over neerslagtypes kun je van te voren bedenken wat er zou gaan gebeuren als je variabelen op een bepaalde manier instelt. Het testen zou dan vallen onder fase 4 (uitvoeren van experiment) en je kunt daarna direct conclusies trekken (fase 5) en dat communiceren (fase 6).
Het zelf kunnen ontwerpen van een computational model en het bouwen lijken me op basis van het weer een te complexe opdracht. Je zou het met de leerlingen wel kunnen hebben over de keten die nodig is om te komen tot een weerverwachting. Daarmee heb je het naar mijn idee over decomposition. Een vaardigheid die veel genoemd wordt binnen computational thinking.
Computational problem solving practices
Aspecten van dit domein die geschikt zijn voor fase 3 zijn naar mijn idee:
3a. Preparing problems for computational solutions
3b. Computer programming
3c. Choosing effective computational tools
3d. Assessing different approaches/ solutions to a problem
3e. Developing modular computational solutions
3f Creating computational abstractions
Bij computational solutions denk ik aan de ondersteuning die de computer kan bieden om weerwaarnemingen van leerlingen te registreren en daarmee te rekenen. Bijvoorbeeld het gebruik van spreadsheetprogramma om de gemiddelde windsnelheid uit te laten rekenen. Als je dat wilt doen dan doorloop je stap a (hoe noteren we de gegevens in een spreadsheetprogramma), c, (welke tools is het meest effectief), b (het programmeren van functies in Excel (en die ook ook doorgronden)) en d (kunnen we dit ook nog op een andere manier berekenen). Hierbij kun je ook aandacht besteden (of stil staan bij) aan het feit hoe snel zo’n spreadsheetprogramma dit voor je kan uitrekenen. Veel sneller dan wij kunnen rekenen. Zeker als het aantal waarnemingen zo groot worden. Misschien kun je een wedstrijdje houden wie het snelst is: de computer of een snelle rekenleerling.
3e is naar mijn idee het beseffen dat je een probleem in stukjes kunt oplossen. Dus als het gaat om het weer dat je dan kunt kijken naar verschillende aspecten: wind, luchtdruk, etc. Punt f gaat volgens mij vooral op als je samen met de leerlingen het hebt over de manier van werken zoals je die hebt toegepast en kijkt of je die kunt toepassen op een ander aspect. In dit geval: we hebben Excel laten uitrekenen wat de gemiddelde windsnelheid is; zouden we dat ook kunnen doen voor de gemiddelde neerslag?
System thinking practices
Tot slot heb ik aan fase 3 het volgende toegevoegd:
4e. Defining systems and managing complexity
Dit gaat zeker op voor zo’n complex onderwerp als het weer. De vraag hierbij is: wat gaan we onderzoeken en tot op welke hoogte kunnen we hier antwoorden op vinden? Dit lijkt me vooral een rol voor de leerkracht die de kaders aangeeft.
Fase 4 Uitvoeren experiment
Onder fase 4 voegde ik de volgende stappen toe:
1a. Collecting Data
1b. Creating Data
3g. Troubleshooting and debugging
Stappen 1a en 1b. Dat lijkt me met het onderwerp weer/ weersverwachting niet moeilijk. Je kunt allerlei meetinstrumenten maken en gebruiken waarmee je data kunt verzamelen. Denk maar aan een thermometer, barometer en snelheidsmeter. Op een pagina van de SLO vind je hiervoor mooie voorbeelden. En als je weerinstrumenten zelf maakt dan kun je natuurlijk ook eerst kijken in hoeverre de instrumenten dezelfde gegevens opleveren. Dus hoe betrouwbaar zijn ze? En kunnen we ze ook betrouwbaarder maken?
Fase 5: Concluderen
Bij fase 5 heb ik de volgende aspecten toegevoegd:
1c. Manipulating Data
1d. Analyzing Data
Weerdata kan op verschillende manieren worden gemanipuleerd en geanalyseerd. Het ligt voor de hand om de data te koppelen aan kaarten of luchtfoto’s van de omgeving. Hoe nauwkeuriger de kaarten en/of foto’s hoe beter je de analyse kunt doen. Afhankelijk van je experiment kun je verschillende conclusies trekken. Bijvoorbeeld dat de windsnelheid op de ene plek groter is dan op de andere plek en de temperatuur hoger is op de ene plek dan op de andere plek.
Fase 6 Communiceren
Onder fase 6 voegde ik de volgende aspecten toe:
1e. Visualizing data
4d. Communicating information about a system
Ook dit lijkt me met het weerbericht goed te doen. Bijvoorbeeld door het maken van weerkaartjes (1e) en op basis daarvan een weerbericht maken (4d).
Fase 7: Verdiepen
Als mogelijkheid voor fase 7 noemde ik:
2c. Assessing computational models
Als het gaat over het weer en de weersverwachting kun je het hebben met de leerlingen over de betrouwbaarheid van de voorspellingen. Specifiek zou je het kunnen hebben over de weerpluim. Die laat zien dat naar mate de voorspelling verder in de toekomst ligt de onzekerheid toeneemt. Die onderzekerheid heeft te maken met feit dat de atmosfeer een chaotisch systeem is. Kleine invloeden kunnen grote gevolgen hebben.
Conclusie
Lukt het om voor een concreet onderwerp een onderzoekend leren project te beschrijven waarin de verschillende aspecten van computational thinking zoals geformuleerd door Weintrop et al zijn opgenomen? Antwoord: ja. Maar wel met een slag om de arm. De meeste onderdelen gaan prima. Maar Modelling and simulation practices is lastiger. Je bent daarbij als leerkracht vooral afhankelijk van bestaande modellen die je zou kunnen gebruiken. Modellen die recht doen aan de complexiteit van het onderwerp en tegelijkertijd zijn afgestemd om de doelgroep. Een niet eenvoudige opdracht. Ook niet onmogelijk trouwens. Want dit is precies van Pixar in a box doet.
De invulling van computational thinking zoals ik heb beschreven in dit artikel wijkt behoorlijk af van de manier waarop computational thinking normaal gesproken wordt ingevuld. De invulling zoals je die nu veel ziet is vooral gericht op verschillende aspecten die voortkomen uit programmeren. Dat is ook de manier waarop het IT-bedrijfsleven computational thinking propagandeert en waarvan de PO-raad zegt dat ze dit niet verplicht aan alle scholen wil opleggen. Ik ben benieuwd hoe anderen tegen deze invulling van computational thinking aankijken.
Tot slot
Voor de goede orde: ik heb ik dit artikel vooral gekeken naar de mogelijkheden van computational thinking binnen onderzoekend leren. De invulling van een onderzoekend leren project (rondom het weer) kan natuurlijk veel rijker zijn dan ik nu heb beschreven.
Ik heb in dit artikel ook nog geen specifieke groep benoemd waarvoor deze invulling van computational thinking geschikt is. Zelf denk ik aan een groep 8. Daarmee zou je ook direct na kunnen denken over de manier waarop deze invulling van computational thinking in de andere groepen vorm zou kunnen krijgen.
In mijn vorige blogpost vatte ik het artikel van Weintrop et al over Computational Thinking (CT) binnen Science en Math samen om een overzicht te krijgen hoe zij de verbinding zien tussen CT en deze vakgebieden. Ik concludeerde dat zij vooral Science als leidend uitgangspunt hebben genomen. Rekenen-wiskunde wordt vooral in de toepassingssfeer genoemd. Dat hoeft misschien niet altijd zo te zijn maar in dit artikel stond (naar mijn idee) science toch vooral centraal.
Ik gaf ook aan dat ik wilde kijken op welke manier er een vertaling gemaakt zou kunnen worden naar het basisonderwijs en dan specifiek naar rekenen-wiskunde en wetenschap en technologie (W&T). Ik wil met dat laatste beginnen. En dan van de W&T in eerste instantie de W, die ik kort door de bocht vertaal met onderzoekend leren. De vraag die ik daarbij vooral wil beantwoorden is:
Hoe kan CT zoals genoemd in het artikel van Weintrop et al ingebed worden in de cyclus van onderzoekend leren?
Cyclus van onderzoekend leren
Vooropgesteld dat onderzoekend leren meer inhoudt dan een cyclus en dat het al helemaal meer inhoudt dan het afwerken van een cyclus, wil ik kijken op welke manier de verschillende aspecten van CT gekoppeld kunnen worden aan de cyclus van onderzoekend leren. Ik gebruik hiervoor de cyclus zoals wij die op de HU Pabo aanbieden aan onze studenten. Dat is deze cyclus (afkomstig van Universiteit Utrecht):
1. Confrontatie.
In de fase van Confrontatie (verwonderen, afvragen) zie ik niet direct linken met de invulling van CT zoals Weintrop et al die geven. Ik zie die wel buiten dit model om, omdat de leefwereld van kinderen vol zit met computational practices. De publicatie van Hanno van Keulen, Wetenschap en Techniek, ijkpunten voor een domein in ontwikkeling, beschrijft de mogelijkheden van W&T in het dagelijks leven van kinderen. Deze zou gemakkelijk aangevuld, aangescherpt kunnen worden met CT.
2. Verkennen
In de fase van Verkennen zie ik verschillende mogelijkheden om met CT aan de slag te gaan. Mogelijkheden vanuit het model van Weintrop et al zijn naar mijn idee:
- 2a. Using computational models to understand a concept
- 4a. Investigating a complex system as a whole
- 4b. Understanding the relationships within a system
- 4c. Thinking in levels
Kinderen kunnen door middel van een computational model kennis maken met een bepaald concept. Met voorgeschreven opdrachten verkennen leerlingen dan dit concept. Kinderen kunnen kennis maken met verschillende systemen en proberen hier inzicht in te krijgen. Daarbij zouden gerichte opdrachten helpen om de relaties binnen een systeem duidelijk te maken en zouden ze uitgedaagd kunnen worden om de denken in verschillende niveaus.
3. Opzetten experiment
Bij het opzetten van een experiment (bedenken en plannen) zouden de volgende punten aan bod kunnen komen:
- 2b. Using computational models to find and test solutions
- 2d. Designing computational models
- 2e. Constructing computational models
- 3a. Preparing problems for computational solutions
- 3b. Computer programming
- 3c. Choosing effective computational tools
- 3d. Assessing different approaches/ solutions to a problem
- 3e. Developing modular computational solutions
- 3f Creating computational abstractions
- 4e. Defining systems and managing complexity
Het gaat bij alle punten om het voorbereiden van een experiment waarbij je bestaande tools gaat inzetten of zelf iets gaat maken. Het laatste punt (defining systems and managing complexity) gaat over de vraag, naar mijn idee, naar het afbakenen van je onderzoeksterrein.
4. Uitvoeren van het experiment
Bij het uitvoeren van het experiment (experiment doen en resulaten noteren) zouden de volgende punten aan bod kunnen komen:
- 1a. Collecting Data
- 1b. Creating Data
- 3g. Troubleshooting and debugging
Uit een experiment dat je doet komt namelijk data (in welke vorm dan ook) en kun je tegen problemen aanlopen die je moet oplossen.
5. Concluderen
Bij het onderdeel concluderen (beantwoord je onderzoeksvraag) zouden de volgende punten aan bod kunnen komen:
- 1c. Manipulating Data
- 1d. Analyzing Data
De data die je hebt gekregen uit je experiment moet je namelijk interpreteren. Daarvoor kan het noodzakelijk zijn om je data te manipuleren zodat je het gemakkelijker kunt analyseren.
6. Communiceren
Bij het onderdeel Communiceren (presenteren, discussiëren en vergelijken) zouden de volgende punten aan bod kunnen komen:
- 1e. Visualizing data
- 4d. Communicating information about a system
De data die je hebt genanalyseerd ga je tijdens de communicatiefase visualiseren zodat je ze kunt presenteren. Dat geldt ook voor punt 4d.
7. Verdiepen
Bij het onderdeel Verdiepen (verbreding, verdieping) het volgende punt kunnen passen:
- 2c. Assessing computational models
Als een soort discussie op je eigen onderzoek kun je terugkijken in hoeverre de gebruikte modellen iets zeggen over de werkelijkheid.
Conclusie
Naar mijn idee is het goed mogelijk om in de verschillende fasen van onderzoekend leren CT te integreren. Hoe dit er concreet in het basisonderwijs uit kan zien wil ik beschrijven in een volgende post. Ik kan me voorstellen dat niet alles aan bod hoeft te komen in één project. Ik kan me ook voorstellen dat in de onderbouw van het basisonderwijs de mogelijkheden beperkter zijn dan in de bovenbouw van het basisonderwijs. En ik kan me voorstellen dat leerlingen die meer ervaring hebben met onderzoekend leren of met CT weer meer aankunnen dan leerlingen die daar nog nooit mee gewerkt hebben.
