Dit rapport beschrijft uitvoerig een onderzoek naar mogelijkheden en opbrengsten van het inzetten van Professionele Simulatie Ontwerpsoftware in de bovenbouw van de basisschool. Deze casestudie is opgebouwd in vijf fasen waarvan de laatste fase antwoord geeft op de kracht van dit instrument voor het onderwijs. De studie mikt zowel op de didactische inzetbaarheid door de leerkracht als de bijdrage aan het ontwikkelen van denkvaardigheden bij leerlingen. De studie past in het onderzoek naar Mindtools en DME's en is grensverleggend in vergelijking tot gangbaar gebruik van ICT. De gebruikte software is van een hoog abstractieniveau maar blijkt door leerlingen al goed te gebruiken om hun talenten aan te spreken. In de eindconclusies worden perspectiefvolle resultaten genoemd. In de rapportage wordt ook geanticipeerd op verdere ontwikkelingen. Tijdens de casestudie zijn immers aanwijzingen gevonden dat leerlingen zeer geboeid kunnen zijn door het gebruik, dat ze sterke cognitieve redenatiepatronen kunnen opbouwen, analytische vaardigheden toepassen, dat ze uitvoerige kritische discussies met elkaar aangaan enz. Met andere woorden een dergelijk pakket zet leerlingen bij de juiste instrumentatie en begeleiding wel aan tot hoger orde denken. De abstracties van een dergelijk pakket gaat sommige leerlingen goed af. Ze vinden uiteindelijk de 3D weergave wel de kers op de appelmoes. Inzetten van dit soort software kan zeker aangemerkt worden als onderwijs inhoudelijk transitief. Het is interessant om t.z.t de diverse video-opnames uitvoeriger te analyseren op zowel de cognitieve als onderwijskundige opbrengsten. In de bijlagen zijn ontwikkelde ondersteunende materialen en resultaten van leerlingen opgenomen.
Voor hun ontwikkeling is het belangrijk dat kinderen greep krijgen op de moderne digitale leefwereld. Deze wereld heeft veel kenmerken van een black box. Mindtools zijn computertoepassingen die kunnen helpen de black box te openen. Ze stimuleren kinderen actief reflecterend te leren met en over digitale technologie. Een Robotic Direct Manipulation Environment (DME) is een mindtool waarmee leerlingen een werkende robot maken en al doende denkvaardigheden activeren om conceptuele kennis te ontwikkelen. De leerlingen krijgen en realistischer beeld van de plaats en mogelijkheden van moderne technologie. Terwijl ze probleemtaken oplossen activeren ze allerlei denkvaardigheden en ontwikkelen conceptuele kennis.
Er is behoefte aan mensen die bijdragen leveren aan de ontwikkeling van technische producten en processen. Onderwijs heeft de opdracht de technische geletterdheid van leerlingen te ontwikkelen en te zorgen dat ze zich prettig voelen bij het hanteren van techniek. Deze studie focust op de bijdrage die Mindtools hieraan leveren. Mindtools zijn op ICT gebaseerde leermiddelen die samenwerkend constructivistisch leren en hoger-orde (kritisch en creatief) denken stimuleren. Het begrip Direct Manipulation Environments (DME's), een subklasse van Mindtools, kenmerkt concrete leermiddelen zoals de microwerelden "Lego Mindstorms" en "Techno Logica". Deze microwerelden functioneren op basis van een materieel technisch model dat direct via een computer¬programma bestuurd wordt en taken kan uitvoeren (robots). De leertaak voor de leerling kan zich bewegen op het continuüm van het zelf programmeren van een kant-en-klaar materieel model dat bepaalde taken moet uitvoeren tot en met het zelf bedenken, bouwen en programmeren van een dergelijk model dat een of meer taken kan uitvoeren. Op grond van eerder literatuuronderzoek en een casestudie veronderstellen we dat het educatief toepassen van DME's bijdraagt aan de ontwikkeling van de technische geletterdheid van leerlingen. Hoewel definiëring van technische geletterdheid meer aandacht vraagt, zijn de volgende drie dimensies voor onze analyses bruikbaar gebleken: inhoud (zoals feiten, concepten, voorschriften), praktijk (het handelen, het materiële, doen en realiseren) en de cognitieve dimensie (denkvaardigheden en denkhoudingen). Het is aannemelijk dat door het toepassen van DME's domeinspecifieke concepten en kennis ontwikkeld wordt. Het denken van leerlingen is gekoppeld aan contexten en taken en moet niet geïsoleerd worden bestudeerd. We concentreren ons in deze studie vooral op onderzoek naar de dimensie van de denkvaardigheden en denkhoudingen (het denken van leerlingenduo's bij het oplossen van een probleemtaak) door het analyseren van de verbale interactie op kenmerken van kritisch - en creatief denken. Er is gebruik gemaakt van een Techno Logica leeromgeving bestaande uit een computer met software, een interface, bestuurbare materialen zoals lampjes en motors, en een zelfinstructie handleiding. Twee in complexiteit toenemende probleemtaken, ieder gebaseerd op een kant-en-klaar materieel model (Verkeerslicht en Reuzenrad), zijn gebruikt om de leerlingen besturingen te laten ontwerpen en testen. Dit proces werd op video opgenomen. We veronderstellen dat Techno Logica een bruikbare Mindtool is wanneer werken ermee bijdraagt aan technologische geletterdheid, in de zin dat er sprake is van probleemoplossen en hoger orde denken. Om dit te operationaliseren ontwierpen we een gestructureerd observatie-instrument op basis van het IOWA Integrated Thinking Model en de theorie over denkhoudingen (Costa, 2000). Hiermee werd het voorkomen en de diversiteit van denkvaardigheden en denkhoudingen in de verbale acties en interactie gescoord. Op basis van onze waarnemingen concluderen we dat veel interactie en handelen eerder geduid kan worden als uitingen van denken dan trial and error. Er zijn indicaties dat de leeromgeving en probleemtaken leiden tot ontwikkeling van expertise waardoor een nieuwe (moeilijkere) probleemtaak efficiënter en effectiever opgelost wordt. We vragen we aandacht voor de rol van de docent. We ervaren immers dat nieuwe leermiddelen niet gemakkelijk geadopteerd worden door leerkrachten.
Deventer en Saxion hebben de City Deal Kennis Maken ondertekend. Deventer wil graag afgestudeerden en jong professionals behouden. Vanuit Deventer Informatiestad blijkt dat jongeren een aantrekkelijk vestigingsklimaat vooral zien als aanwezigheid van bedrijven die creatief, innovatief, duurzaam en integer zijn. Daarom is Deventer Informatiestad begonnen met het initiatief ‘De stad als werkgever’. Saxion studenten doen binnen het Smart Solutions Semester en Stadslab ervaring op met rijke leeromgevingen, vanuit het idee dat complexe vragen van morgen enkel opgelost kunnen worden door een interdisciplinaire benadering. Er is een gedeelde wens om aan deze bestaande samenwerking, waarbij gewerkt wordt aan maatschappelijke opgaven, een dimensie toe te voegen: het realiseren van ‘burgerschapsvorming’. Het gaat hier specifiek om studenten in staat te stellen aan hun ethisch bewustzijn te werken en hun kritische denkvaardigheden te laten ontwikkelen. Een vaardigheid om in hun toekomstige rol als professional tot solide oordeelsvorming komen. In de literatuur wordt frequent verwezen naar het belang van deze vaardigheden als burgerschapsvorming in onderwijs. In de praktijk lijkt dit aspect echter niet expliciet aan bod te komen. Doel van dit onderzoek is om inzicht te krijgen of het werken aan een maatschappelijke opgave bijdraagt aan burgerschapsvorming. Middels een documentanalyse wordt in kaart gebracht in hoeverre burgerschapsvorming al een rol speelt in de visie op onderwijs, de uitvoering en toetsing binnen de rijke leeromgevingen. Studenten van een zestal projectgroepen uit het Smart Solutions Semester (SSS) en StadsLAB wordt naar aanleiding van een interventie gevraagd te reflecteren op burgerschap en ethiek. Deze interventie wordt opgenomen en studenten wordt vervolgens gevraagd te reflecteren op een aantal fragmenten uit deze interventie. Tot slot worden desbetreffende tutoren, studenten en opdrachtgevers middels een semigestructureerd interview bevraagd m.b.t. deze thematiek. De opbrengsten dragen bij aan een positiever en duidelijker beeld van de stad als werkgever en innovatie van onderwijs rondom burgerschapsvorming.
Er zijn steeds meer online en offline oefeningen, programma's en tools die een leerling kunnen helpen bij het ontwikkelen van vaardigheden in computational thinking. De diversiteit in aanbod en binnen klas is groter dan een leerkracht voldoende kan ondersteunen met een vast programma. Het bestaande prototype programmeerpaspoort is een eerste aanzet om materiaal bij elkaar te brengen voor leerkrachten en leerlingen. Echter, een belangrijke vraag is nog hoe het voor leerlingen en leerkrachten gemakkelijker gemaakt kan worden om CT-lessen op niveau samen te stellen uit de veelheid aan lesmateriaal (leerkrachten) en deze op gepast niveau te volgen (leerlingen). Op basis van onze gezamenlijke ervaring met adaptieve technologie en het ontwikkelen computational thinking en andere denkvaardigheden, stellen we voor om het programmeerpaspoort gepersonaliseerd aan te bieden aan leerkrachten en leerlingen. Hiermee brengen we bovendien een aantal initiatieven op het gebied van techniek en basisschool bij elkaar in een kennisnetwerk.
Computational thinking (CT) wordt beschouwd als een van de 21e-eeuwse vaardigheden. Zoals de term doet vermoeden, heeft CT raakvlakken met zowel digitale vaardigheden als denkvaardigheden (SLO, 2019; Hotze & Keijzer, 2018). Het afgelopen decennium is groeiende aandacht ontstaan voor CT in het basis- en voortgezet onderwijs (o.a. Luyten, Veen, & Meelissen, 2015; KNAW, 2012). Echter, in het pabocurriculum wint CT maar mondjesmaat terrein, waardoor aanstaande leerkrachten onvoldoende worden voorbereid op het toepassen van CT in hun onderwijspraktijk. Ook onderzoek naar CT richt zich met name op basis- en voortgezet onderwijs (o.a. Voogt, Brand-Gruwel, & Van Strien, 2017), terwijl aandacht voor CT op lerarenopleidingen achterblijft. Initiatieven tot curriculumontwikkeling vanuit curriculum.nu (2018) benoemen CT als onderdeel van een toekomstbestendig curriculum. Het is daarom van belang dat onderzoek een brug slaat tussen de veranderende beroepspraktijk van basisschoolleerkrachten en het pabocurriculum. Dit postdoconderzoek beschrijft een gezamenlijke inspanning van twee pabo’s binnen samenwerkingsverband Radiant om CT in te bedden in het pabocurriculum; de vakgebieden rekenen-wiskunde en W&T dienen hierbij als vakinhoudelijke context. Onderzoek in theorie en praktijk geeft nieuwe inzichten in de manier waarop CT in het pabocurriculum voorkomt en in de kennis, vaardigheden en houding van pabodocenten, pabostudenten en basisschoolleerkrachten op het gebied van CT. Tevens levert dit onderzoek ontwerpcriteria op voor concreet onderwijsmateriaal evenals aanbevelingen die toegepast kunnen worden in het pabocurriculum. Deze aanbevelingen en ontwerpcriteria leiden tot ontwerponderzoek op twee lagen: er worden lessen ontworpen voor het pabocurriculum en voor de basisschool door middel van lesson study, waarbij het gezamenlijk ontwerpen en analyseren van leeropbrengsten centraal staat. Op basis hiervan worden best practices in kaart gebracht. Beoogde opbrengst van het postdoconderzoek is kennisontwikkeling op het gebied van CT op pabo’s en een digitale omgeving waar pabodocenten praktische handvatten kunnen vinden om CT onderdeel te maken van hun onderwijs.
