symposium computational thinking: leerlingen, leraren (in ... › 2016 › 02 ›...
TRANSCRIPT
SLO ● nationaal expertisecentrum leerplanontwikkeling
Symposium computational thinking:
leerlingen, leraren (in opleiding)
en lerarenopleiders als
probleemoplossers
met behulp van de computer
VELON Congres, Brussel, 5 februari 2016
Petra Fisser, Allard Strijker, Gerard Dummer, Nicole van Aar, Remco Pijpers, Joke Voogt & Monique van der Hoeven
SLO, Hogeschool Utrecht, Hogeschool Windesheim, Kennisnet, Universiteit van Amsterdam
Symposium computational thinking
Voorzitter: Monique van der Hoeven, nationaal expertisecentrum leerplanontwikkeling (SLO)
Presentaties:
• Petra Fisser & Allard Strijker, nationaal expertisecentrum leerplanontwikkeling (SLO)
• Gerard Dummer, Hogeschool Utrecht
• Nicole van Aar-Heinsman, Hogeschool Windesheim
• Remco Pijpers, Stichting Kennisnet
Discussiant: Joke Voogt, Universiteit van Amsterdam
SLO ● nationaal expertisecentrum leerplanontwikkeling
Computational thinking
in het kader van
21e eeuwse vaardigheden
Petra Fisser, Allard Strijker
VELON Congres
Brussel, 5 februari 2016
Computational thinking
• Wing (2006):
– denken als een informaticus, nuttig voor iedereen
– denken in stappen, ordenen van informatie, besef van volgordelijkheden en het modelleren van gegevens
• Polya (1945): alledaagse problemen op een gedisciplineerde manier aanpakken door op te delen in kleinere problemen
• Papert (1980; 1991):
– bijdrage van LOGO als programmeertaal aan het ontwikkelen van probleemoplosvaardigheden
– niet alleen instrumentele (programmeer) vaardigheden te ontwikkelen, maar daardoor ook in staat om op een hoger conceptueel niveau te denken, in verschillende inhoudsdomeinen
Computational thinking
• Resultaten van studies naar LOGO en de transfer naar probleemoplosvaardigheden geven echter geen uitsluitsel of deze ideeën waargemaakt kunnen worden!
• Transfer van programmeren naar bredere probleemoplosvaardigheden gebeurt niet alleen door programmeren te oefenen
• Leerlingen kunnen deze transfer alleen maken als zij begeleid worden bij het reflecteren op de vaardigheden die zij leren tijdens het programmeren en de manier waarop zij deze vaardigheden in andere contexten kunnen toepassen (Salomon & Perkins, 1989).
Computational thinking
• Computational thinking: programmeren, coderen of in een breder kader?
• Programmeren / coderen: in NLnu alleen in havo/vwo keuzevak informatica
• Breder kader: 21e eeuwse vaardigheden
http://onsonderwijs2032.nl/http://www.knaw.nl/
21e eeuwse vaardigheden
• Maar: 21e eeuwse vaardigheden komen nog weinig structureel en doelgericht aan de orde
• leraren hebben meer houvast nodig
• Inbedden in bestaande leergebieden meest kansrijke optie
http://www.slo.nl/toekomstgerichtonderwijs
http://curriculumvandetoekomst.slo.nl/
Digitale geletterdheid
• Digitale geletterdheid is het geheel van ICT-(basis)vaardigheden, informatievaardigheden, mediawijsheid en computational thinking
– kunnen omgaan met ICT
– bewust, actief en kritisch omgaan met media
– zoeken, selecteren, verwerken en gebruiken van relevante informatie
– het (her)formuleren van problemen zodat ze op te lossen zijn met de computer
http://curriculumvandetoekomst.slo.nl/
Computational thinking in het onderwijs
• Project 21e eeuwse vaardigheden
• Concretisering van computational thinking als een van de vaardigheden
– definitie & beschrijving
– voorbeeldmatig leerplankader (inhouden en doelen)
– Voorbeeldmaterialen
• Evaluatie van concretisering met klankbordgroepen
– Scholen
– Lerarenopleidingen
– Uitgevers & onderwijsondersteuners
– Vakcollega's
http://curriculumvandetoekomst.slo.nl/
Computational thinking in het onderwijs
• Het (her)formuleren van problemen zodat ze op te lossen zijn met de computer– Gegevens logisch organiseren en analyseren
– Gegevens representeren door middel van abstracties zoals modellen en simulaties
– Het oplossen mogelijk te maken door algoritmisch te denken (denken in een reeks geordende stappen)
– Identificeren, analyseren en implementeren van mogelijke oplossingen met als doel het vinden van de meest efficiënte en effectieve combinatie van stappen en hulpmiddelen
– Generaliseren en overbrengen (transfer) van dit proces van probleem oplossen naar een breed scala van problemen in andere leerdomeinen
http://curriculumvandetoekomst.slo.nl/
Computational thinking in het onderwijs
• En daarnaast
– Vertrouwen in omgaan met complexiteit
– Doorzettingsvermogen in het werken met moeilijke problemen
– Vermogen om om te gaan met ambiguïteit
– Vermogen om om te gaan met open problemen
– Vermogen om met anderen te communiceren en samenwerken om een gezamenlijke doel of oplossing te bereiken
http://curriculumvandetoekomst.slo.nl/
Computational thinking in het onderwijs
• http://curriculumvandetoekomst.slo.nl/
Hoe verder?
• Implementatie van de uitwerkingen van computational thinking (en de andere vaardigheden)
• Gevoed door (internationale) literatuur en door ideeën en ervaringen van scholen
• In samenwerking met lerarenopleidingen?
• Zie ook:http://curriculumvandetoekomst.slo.nl/ enhttp://curriculumvandetoekomst.slo.nl/21e-eeuwse-vaardigheden
http://curriculumvandetoekomst.slo.nl/
Computational Thinking op de Pabo
Gerard Dummer
Hogeschool Utrecht
Wat komt aan bod?
• Kader vanuit de Pabo
• Computational Thinking
• Ontwerpend Leren 2.0
• Voorbeelden
Kader vanuit de Pabo
Wetenschap en Technologie is een manier van kijken naar de wereld. Dit begint bij verwondering: waarom is de wereld zoals zij is? Vanuit die attitude komen vragen op of worden problemen gesignaleerd. De zoektocht naar antwoorden op die vragen en problemen leidt tot oplossingen in de vorm van kennis en/of producten. Deze oplossingen zijn tegelijk weer uitgangspunt voor nieuwe vragen.
Adviesrapport van de verkenningscommissie Wetenschap & Technologie
Computational thinking
• Probleemoplossend vermogen/ Computational thinking– Algorithmic thinking (algoritmisch denken)
– Evaluation (evalueren)
– Decomposition (ontleden van een probleem)
– Abstraction (abstractie)
– Generalisation (generaliseren)
Zie meer informatie op weblog Phill Bagge
Computational thinking
• Algoritmisch denken:– Precieze instructies of regels afspreken om een
probleem op te lossen.
– Recept
– Muzieknotaties
– Instructieve tekst
• Programmeren is een algoritme omzetten in code die door een apparaat gelezen kan worden
Bron weblog Phil Bagge
Computational thinking
Evaluatie:• Naar een algoritme kijken en vaststellen hoe:
– bruikbaar ze zijn, – aanpasbaar, – efficiënt, – Kloppend
• Welk algoritme is het beste?• Lost het het probleem op?• Werkt het niet alleen op papier maar ook in de
praktijk?Bron weblog Phil Bagge
Computational thinking
Ontleden van een probleem
• Een complex probleem afbreken tot overzichtelijke stukken
• Overzichtelijke stukken apart oplossen
– Planner gebruiken waarin je probleem opdeelt in gedetailleerde beschrijvingen
Computational thinking
Abstractie
• Vaardigheid om complexiteit te verminderen door irrelevante details te verbergen en te focussen op het belangrijkste element
Computational thinking
Generaliseren:
• Een oplossing die werkt voor één probleem toepassen om ander probleem op te lossen
Ontwerpend Leren 2.0
Ontwerpend Leren
Computational thinking
Creativiteit
Thematisch leren
Ontwerpend Leren 2.0
+
Ontwerpend leren 2.0
• Thema• Ontwerpprobleem• Ideeën verzamelen• Hoe werkt het eigenlijk?• Onderdelen van het probleem• Wat moet je precies doen?• Bouwen• Hoe werkt het?• Het volgende probleem
Voorbeelden
W i n d e s h e i m z e t k e n n i s i n w e r k i n g
Computational Thinking op de pabo
Dr. Nicole van Aar-Heinsman
W i n d e s h e i m z e t k e n n i s i n w e r k i n g
Systeemdoorbreken
Het basisonderwijs kent de volgende moeilijkheden om
goed W&T-onderwijs te geven:
Affiniteit, didactiek
Inhoudelijk vormgeven van W&T lesprogramma voor toekomstige arbeidsmarkt-participatie
Geen ervaring hoe technologischeinfrastructuur te betrekken
W i n d e s h e i m z e t k e n n i s i n w e r k i n g
Wetenschap & Technologie op de pabo1. O&O-leren als doel om actuele relevante vragen /problemen op te
lossen m.b.v. kennis en inzicht
2. O&O-leren als middel voor leeractiviteiten en het ontwikkelen van
attitude en vaardigheden?
W i n d e s h e i m z e t k e n n i s i n w e r k i n g
W&T en
computational thinking?
W i n d e s h e i m z e t k e n n i s i n w e r k i n g
Computational thinking (onbewust bekwaam)
• Lesvoorbereidingsformulier invullen
• Werken volgens de cirkel van onderzoekend & ontwerpend leren
• Rekenactiviteiten, stapsgewijs naar een oplossing toe werken
• Ontwerpen en uitvoeren van webquest
• Taal (woordenschat)
• Literatuuronderzoek
W i n d e s h e i m z e t k e n n i s i n w e r k i n g
Voorbeelden van huidige activiteiten Pabo Jaar CT, Betrokken partijen
1 Pilot O&OKlokhuisfilm,artikelassessment
Fenomeen (Reizen), O&O Kennismaken met ICT-middelen, mediawijsheid, mediatechniek, Klokhuisfilm, schrijven artikel
Pabo, po-scholen,media, experts (bedrijf, instituut)
2 Ontwerpen Webquest, betekenisvol onderwijs met ICT-middelen
Systematisch RaamwerkInhoud volgensonderzoekscirkel/ontwerpcirkelOnderwerp natuur/techniekVakoverstijgend, computervaardigheden, sociale vaardigheden, passend onderwijs
Pabo, po-scholen
3 Profilering 3D-printen, ozobot, O&OLeerlijn ontwerpen
Lab21, MBO, Pabo, techniek, UU, Wetsus, waterzuivering
W i n d e s h e i m z e t k e n n i s i n w e r k i n g
Activiteiten systeemdoorbreken naast onderwijs
Onderwerp Betrokken partijen
3D-challenge Met basisscholen, contract 3D-printbedrijf, LAB213D printer in bruikleen van PABOOntwerpen betekenisvol onderwijs Start 15 maart, challenge 15 juni
promoteam Activiteiten gerelateerd aan W&T, ICT, samenwerking met techniekstudenten (careerdays, FLL, digivita code events)
3D-printcongres
Bedrijven, school-ouder-student-leerkracht-WH(vanuit probleem ontwerpen, zoeken naar oplossing)
3D-print onderzoek
Hanno van Keulen Lector WH, po-scholen, fablab Almere,gemeente Almere
W i n d e s h e i m z e t k e n n i s i n w e r k i n g
W i n d e s h e i m z e t k e n n i s i n w e r k i n g
Ozobot
Doel: kennis maken met ozobot, probleemoplossen, samenwerken
W i n d e s h e i m z e t k e n n i s i n w e r k i n g
Webquests met groep 12
W i n d e s h e i m z e t k e n n i s i n w e r k i n g
3D-printen, ontwerpen in Tinkercad pabo
W i n d e s h e i m z e t k e n n i s i n w e r k i n g
Kennismaken met….
W i n d e s h e i m z e t k e n n i s i n w e r k i n g
3D-printen, ontwerpen in Tinkercad po
W i n d e s h e i m z e t k e n n i s i n w e r k i n g
Reacties studenten
Ik ben heel blij dat ik voor de vakprofilering Natuur en Techniek heb gekozen. We hebben zo veel zelf mogen onderzoeken en mee mogen denken
Het heeft mij verrast dat de leerlingen zo op kunnen gaan in een thema. Ze zijn super enthousiast en willen er het liefst de hele dag mee bezig zijn
Wat ik zeker even wil zeggen is dat ik natuur & techniek een geweldig vak vind. Hoe de leerlingen op onderzoek gaan en dan vragen stellen, maar vervolgens ook zelf weer antwoord krijgen op hun eigen vraag.
Mijn visie met betrekking tot het onderwerp natuur en techniek is dat ik het steeds meer ben gaan waarderen. Ik vind het nu leuk en ben al veel meer te weten gekomen hoe iets nou eigenlijk in zijn werk gaat. Dit heb ik vooral geleerd in de lessen van de vakprofilering N&T.
ΩSLO ● nationaal expertisecentrum leerplanontwikkeling
Computational thinking in het
basisonderwijs
Remco Pijpers, Allard Strijker
Waarom is ‘computational thinking’ belangrijk
voor leerlingen? Hoe kun je simpel beginnen in
het basisonderwijs?
Je leert creëren
Je leert begrijpen – is dit wel waar?
Technologie is overal..
Grip
Het economisch perspectief
Het ideologisch perspectief
Het onderwijskundig perspectief
• Kinderen voorbereiden op
een toekomst waarin men
steeds meer gebruik zal
maken van digitale
middelen. Niet per definitie
bedoeld om kinderen op te
leiden tot programmeur,
maar om ze vaardigheden
te leren waarvan ze in elk
beroep profijt hebben
• Wie leert te programmeren
vergroot vaardigheden als:
- ruimtelijk inzicht
- structureren
- probleemoplossend
vermogen
- logisch denken
- creatief denken
- technologie creëren in plaats
van (alleen) consumeren
Cover UK-rapport
Sleutelfase 1 (5-7 jaar)
• begrijpen wat algoritmes zijn, en hoe die omgezet kunnen worden naar programma’s;
• begrijpen dat programma’s met precieze en eenduidige instructies werken;
• eenvoudige programma’s schrijven (coderen) en fouten daaruit verwijderen (debuggen);
• logische redeneringen gebruiken om het gedrag van eenvoudige programma’s te voorspellen;
• digitale content creeren, organiseren, opslaan, manipuleren en weer binnenhalen;
• informatietechnologische toepassingen van buiten de school herkennen;
• de technologie veilig en respectvol gebruiken, en persoonlijke informatie beschermen;
• weten waar je naartoe moet als je hulp of ondersteuning nodig hebt, of wanneer je je zorgen maakt.
• Sleutelfase 2 (7–11 jaar), sleutelfase 3 (11-14 jaar), sleutelfase 4 (14-16 jr)
Les 1: de Britse didactische
ervaringen 1. Begin bij de praktijk – Doen en maken moeten voorop staan, toont
het Britse computing- onderwijs aan. Kennis opdoen over informatica, computing en computationeel denken is vele malen effectiever als er aan concrete projecten wordt gewerkt.
2. Werk groepsgewijs – Laat de leerlingen zoveel mogelijk in teams (subgroepjes) werken.
3. Stimuleer discussies – Discussies tussen de leerlingen zijn essentieel, zo zeggen de Britse computing-docenten.
4. Maak de lessen flexibel – Probeer bij elke les extra materiaal klaar te hebben liggen voor de snelle en de langzamere leerlingen. Deze methode wordt veel gebruikt om leerlingen meer vertrouwen te geven.
Les 2: goede (bij)scholing • Het grootste probleem bij de Britse computing-docenten bleek
hun gebrek aan zelfvertrouwen. De belangrijkste oorzaak: te weinig kennis en ervaring, vooral op het gebied van programmeren. De school moet dus zorgen voor: heldere leerdoelen, gedegen lesmateriaal, betrouwbare ondersteuning, en vooral: scholing.
• Bijscholing in het primair onderwijs hoeft niet veel tijd te kosten, zo bleek. Denk aan een paar dagen. Bijscholing voor docenten in het VO is tijdrovender.
• In Groot-Brittannie gaat het juist niet goed met de bijscholing. Dat wil zeggen: sommige scholen maken er echt werk van, maar andere niet of nauwelijks. Terwijl er wel voldoende geld beschikbaar is (net als In Nederland) en er ook voldoende (bij)scholingsmogelijkheden zijn.
De ‘versnellers’ in Nederland
De ‘versnellers’ ontwikkelen een
leerlijn programmeren• Een leerlijn van groep 1 t/m 8 op basis van de doelen van SLO
• Gratis beschikbaar voor het hele onderwijs
Doelen:
• de meerwaarde van programmeren duidelijk maken voor kinderen
• Urgentiebesef duidelijk maken bij:– Bestuurders
– Directeuren
– Leerkrachten onder-, midden- en bovenbouw
• Antwoord op de vraag: welke scholing is nodig zodat de leerkracht zelf les in programmeren kan geven?
• Als voorbeeld-activiteiten veel unplugged opdrachten:
1. context: staat dichtbij leerlingen en leerkrachten
2. het (soms beperkt) aantal beschikbare devices (en de diversiteit
aan beschikbare devices)
3. Als doel om voorbeeld te geven hoe deze doelen in praktijk
kunnen worden gebracht
• Als de kinderen deze “grammatica” beheersen
(unplugged of plugged) maakt het niet meer zoveel uit
met welke tool of taal zij vervolgens aan de slag gaan.
Daarom nemen we de doelen als leidraad.
Over de leerlijn
Basisbegrippe
n
Omschrijving Doelen en mogelijke
actviteiten voor
onderbouw
Doelen en mogelijke
actviteiten voor
middenbouw
Doelen en mogelijke
activiteiten voor
bovenbouw
Koppeling met
doelen SLO
Algoritme Een reeks instructies, die
wanneer deze stap voor stap in
de juiste volgorde uitgevoerd
worden, tot een vooraf
vastgesteld doel leiden.
Activiteit 1
- Leert het begrip
algoritme kennen
- Leert dat een
algoritme een lijst van
instructies is die leiden
tot bepaald resultaat.
- Leren een simpel
algoritme te maken in
een concrete situatie
met een vaste, van te
voren bepaalde set
instructies.
Activiteit 2
- Leert dat je een
algoritme om kunt
zetten naar code
zodat het een
programma wordt dat
een computer uit kan
voeren.
Activiteit 1
- Leert hoe complex het is
om echte problemen om te
zetten in programma's.
- Leert dat ideëen helder
kunnen lijken, maar wellicht
nog steeds verkeerd
"begrepen" kunnen worden
door een computer.
- Oefent hoe ideëen
gecommuniceerd kunnen
worden middels codes en
symbolen.
Activiteit 2
- Leert het begrip algoritme
te verbinden met alledaagse
situaties.
- Leert grote activiteiten op
te delen in deelopdrachten.
- Leert hoe deelopdrachten
in een logische volgorde
geplaatst kunnen worden.
Activiteit 3/10 en 4/1
- Leert een algoritme te
maken dat hergebruikt
kan worden.
- Leert verschillende
algoritmes te evalueren.
- Leert een probleem op
te lossen door een
eigen set instructies te
formuleren.
CT02, CT11,CT12,
CT13, CT16, CT19,
CT21, CT22, CT25
https://code.org/curric
ulum/course1/1
https://code.org/curric
ulum/course1/2
https://code.org/curriculum/c
ourse2/1
https://code.org/curriculum/c
ourse2/2
https://code.org/curricul
um/course3/10https://co
de.org/curriculum/cours
e4/1
Doelen en activiteiten per begrip
Tip!
Computational thinking en de TPACK van leraren?
Joke Voogt
Universiteit van Amsterdam/ Hogeschool Windesheim
Wat is het?
Computational thinking involves solving problems, designing systems, and understanding
human behavior, by drawing on the concepts fundamental to computer science… It represents
a universally applicable attitude and skill set everyone, not just computer scientists, would be
eager to learn and useWing, 2006
TPACK en CT?CK: Kennis over de kernconcepten en processen die onderwezen moeten worden (simuleren, algoritmes; abstraheren; automatiseren)
PCK: Welke didactiek is geschikt om de kernconcepten en processen te leren (ontwerpend leren aan de hand van authentieke problemen)
TPACK en CT?
TCK: ICT-middelen kunnen selecteren die effectief zijn om de kernconcepten/processen te onderwijzen
TPCK: effectief gebleken ICT-middelen zo inzetten dat kernconcepten/processen passen bij de ontwikkeling van de leerlingen in de eigen groep
Waar in het curriculum?
Apart vak of geïntegreerd?• Computing curriculum in Engeland?• Informatiekunde in Nederland
Hoe gaan we om met de doorlopende leerlijn (richting informatica bovenbouw VO)
Bij wie is CT belegd? (eigenaarschap)• De computer science / informaticadocent? • Of bij vakdocenten?
SLO ● nationaal expertisecentrum leerplanontwikkeling
Symposium computational thinking:
leerlingen, leraren (in opleiding)
en lerarenopleiders als
probleemoplossers
m.b.v. de computer
VELON Congres, Brussel, 5 februari 2016
Petra Fisser, Allard Strijker, Gerard Dummer, Nicole van Aar, Remco Pijpers, Joke Voogt, Monique van der Hoeven
SLO, Hogeschool Utrecht, Hogeschool Windesheim, Kennisnet, Universiteit van Amsterdam
contact: [email protected]