computational thinking - symposium

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


Computational thinking

in het kader van

21e eeuwse vaardigheden

Petra Fisser, Allard Strijker

VELON Congres

Brussel, 5 februari 2016


• 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


• 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: 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


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



• 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



• 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/


http://curriculumvandetoekomst.slo.nl/21e-eeuwse-vaardigheden/computational-thinking

http://curriculumvandetoekomst.slo.nl/21e-eeuwse-vaardigheden/computational-thinking

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/21e-eeuwse-vaardigheden

http://curriculumvandetoekomst.slo.nl/21e-eeuwse-vaardigheden

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

http://www.platformbetatechniek.nl/media/files/publicaties/AdviesWenT.pdf


• 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

http://philbagge.blogspot.nl/2014/09/computational-thinking-in-primary.html


• 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



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



Ontleden van een probleem

• Een complex probleem afbreken tot overzichtelijke stukken

• Overzichtelijke stukken apart oplossen

– Planner gebruiken waarin je probleem opdeelt in gedetailleerde beschrijvingen


Abstractie

• Vaardigheid om complexiteit te verminderen door irrelevante details te verbergen en te focussen op het belangrijkste element


Generaliseren:

• Een oplossing die werkt voor één probleem toepassen om ander probleem op te lossen

Ontwerpend Leren 2.0

Ontwerpend Leren


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


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


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&T en

computational thinking?


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


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


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


Ozobot

Doel: kennis maken met ozobot, probleemoplossen, samenwerken


Webquests met groep 12


3D-printen, ontwerpen in Tinkercad pabo


Kennismaken met….


3D-printen, ontwerpen in Tinkercad po


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

https://www.youtube.com/watch?v=Ln6TZ14xITg

https://www.youtube.com/watch?v=Ln6TZ14xITg

Je leert begrijpen – is dit wel waar?

Technologie is overal..

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

Codekinderen.nl

https://youtu.be/nTV3LXl2GGU

https://youtu.be/nTV3LXl2GGU

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?


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]

computational thinking - symposium

Education