Visie

In het leven in de 21e eeuw komen technologische veranderingen in een hoog tempo op ons af. De laatste decennia is de wereld sneller en ingrijpender gedigitaliseerd. We proberen onszelf meer en meer te voorzien van handigere en toegankelijkere tools. Denk maar aan vaatwassers, robotstofzuigers, tablets, het regelen van een thermostaat, etc. Allemaal technologische ontwikkelingen die ons meer comfort geven en die zo gevormd zijn zodat we deze zeer intuïtief kunnen hanteren. Opvallend is echter wel dat hoe toegankelijker het gebruik ervan wordt, hoe minder we inzicht lijken te hebben in de achterliggende processen die deze tools aansturen.

Voor het ontwikkelen van deze technologische tools zijn computationele vaardigheden nodig. Aanvankelijk werden deze vooral aangeleerd binnen de informaticawetenschappen. Computationeel denken wordt beschreven als het menselijke vermogen om complexe problemen op te lossen en daarbij computers als hulpmiddel te zien. Volgens verschillende bronnen wordt computationeel denken als een noodzakelijke basisvaardigheid gezien naast bv. lezen, schrijven en rekenen (Samaey & Van Remortel, 2014). Het aanleren van computationeel denken dient bijgevolg dan al te starten bij kinderen in het basisonderwijs met bv. bijzondere aandacht voor logisch en algoritmisch denken.

Wanneer men echter naar het curriculum in Vlaanderen kijkt valt te merken dat er nog zeer weinig expliciete aandacht is voor ‘computationeel denken’ en er is nog momenteel weinig affiniteit en expertise mbt deze materie bij leerkrachten en lerarenopleiders. Er is bijgevolg nood aan een didactisch kader die leerkrachten, lerarenopleiders en begeleiders ondersteunt bij het implementeren van computationeel denken. Hierbij is het meteen belangrijk om vooral te focussen op het begrijpen van de principes van ‘computationeel denken’, en dus niet zozeer het aanleren van het gebruik van deze tools aangezien deze toch snel veranderen maar de principes van ‘computationeel denken’ wel dezelfde blijven.

Computationele vaardigheden op een rijtje

Binnen dit project willen we vooral focussen op de computationele vaardigheden die we reeds kunnen stimuleren vanin het basisonderwijs. Vanuit de literatuur zijn verschillende beschrijvingen terug te vinden van wat we onder computationele vaardigheden kunnen verstaan (Angevaare, 2017; BBC, 2017; Computing at school, 2017; Kennisnet, 2017; Voogt, Brand-Gruwel & Van Strien, 2017). Vanuit een grondige literatuurstudie bakenen we binnen dit project 10 vaardigheden af. Hieronder worden deze vaardigheden kort toegelicht. De opsomming is niet volgens een welbepaalde hiërarchie opgebouwd. Alle vaardigheden zijn dus even noodzakelijk binnenin computationeel denken. Deze toelichting is altijd gericht op leerlingen zodat deze steeds instrumenteel kunnen ingezet worden binnen leeractiviteiten.

  1. Abstraheren. Leerlingen ontdekken wat echt belangrijk is en focussen niet op details van een probleem.
     
  2. Algoritme en procedure. Leerlingen zetten procedures efficiënt in om snel tot oplossingen te komen.
     
  3. Automatisering. Leerlingen passen standaardprocedures toe die rechtstreeks naar een oplossing leiden.
     
  4. Debugging. Leerlingen sporen fouten op in algoritmes en codes.
     
  5. Decompositie van het probleem. Leerlingen splitsen een probleem op in kleine deeltaken of combineren deeltaken tot één probleem.
     
  6. Omgaan met gegevens. Leerlingen analyseren, verzamelen en visualiseren gegevens.
     
  7. Parallellisme. Leerlingen ontdekken dat een taak sneller klaar is wanneer ze handelingen gelijktijdig uitvoeren.
     
  8. Problemen herformuleren. Leerlingen drukken de probleemstelling uit in eigen woorden.
     
  9. Simulatie en modelleren. Leerlingen bootsen de werkelijkheid na.
     
  10. Voorspellen (inschatten). Leerlingen geven aan wat ze denken dat er zal gebeuren.

Een didactische kader bij de ontwikkeling van computationele vaardigheden

Binnen een STEM leerproces gaan leerlingen binnen een authentieke context problemen herkennen die hen ‘triggeren’ om op te lossen en dit door gebruik te maken van principes/concepten vanuit de 4 STEM-componenten. De focus binnen het leerproces ligt op vaardigheden zoals ‘onderzoeken’, ‘ontwerpen’ en ‘optimaliseren’ en op attitudes zoals ‘actief leren’, ‘zelfmanagement’, ‘interactie’ en ‘samenwerking’. STEM is dus een manier van ‘doen’ en ‘denken’.

Heel wat problemen binnen authentieke contexten worden opgelost via het toepassen van computationele vaardigheden. Vb. Een algoritme opstellen, toepassen en controleren ifv het programmeren van een robot die een welbepaalde taak moet uitvoeren of bij opstellen of ontwerpen van een bouwplan of technologische tool…

Het is dus logisch dat er een verband is tussen STEM en computationeel denken, en dat computationele vaardigheden ook een plaats moeten krijgen binnen een STEM leerproces. Dit kan door bijvoorbeeld het inbouwen van concrete probleemstellingen waarbij leerlingen door het toepassen van algoritmes en procedures tot de juiste oplossing kunnen komen. Dit kan zowel via ‘plugged’ als ‘unplugged’ activiteiten. Bij ‘plugged’ activiteiten worden computationele vaardigheden gebruikt in activiteiten met computer, en bij ‘unplugged’ actvititeiten gebeurt dat zonder computer.

Op die manier worden leerlingen gestimuleerd tot systematisch ‘onderzoeken’ en ‘ontwerpen’ waarbij logica, reflectie en interactie centraal staan. Door het toepassen van computationele vaardigheden binnen betekenisvolle STEM contexten worden dergelijke opdrachten minder abstract, wat ook een positievere attitude t.o.v deze materie bevordert (Dejonckheere, Vervaet, & Van de Keere, 2016). Een bijkomend doel dat hierbij nagestreefd kan worden is de transfer naar het dagelijkse leven van de leerlingen waarbij de computationele vaardigheden ook toegepast kunnen worden bij nieuwe uitdagingen en probleemstellingen in verschillende domeinen.

Meer informatie informatie rond didactiek onderzoekend leren, zie www.onderzoekendleren.be

Referenties

Angevaare, J. (2017). Computational thinking en programmeren voor kinderen. Geraadpleegd op 17 september 2017 via http://ixperium.nl/computational-thinking-en-programmeren-voor-kinderen/

BBC (2017). Bitesize: Introduction to computational thinking. Geraadpleegd op 16 september 2017 via http://www.bbc.co.uk/education/guides/zp92mp3/revision

Computing at school (2017). Computational thinking. Geraadpleegd op 16 september 2017 via https://community.computingatschool.org.uk/files/8221/original.pdf

Dejonckheere, P., Vervaet, S., & Van de Keere, K. (2016). STEM-didactiek in het kleuter- en het lager onderwijs: het PK-model. Geraadpleegd op 16 september 2017 via www.onderzoeksreflector.be

Kennisnet (2017). Computational thinking op een creatieve manier problemen oplossen. Geraadpleegd op 29 augustus 2017 via https://www.kennisnet.nl/artikel/computational-thinking-op-een-creatiev…

Samaey, G., & Van Remortel, J. (2014). Informaticawetenschappen in het leerplichtonderwijs. Geraadpleegd op 28 augustus 2017 via http://www.kvab.be/sites/default/rest/blobs/81/tw-ja_informaticawetensc…

Voogt, J., Brand-Gruwel, S. & van Strien, J. (2017). Effecten van programmeeronderwijs op computational thinking. Geraadpleegd op 5 september 2017 via https://www.nro.nl/wp-content/uploads/2017/05/003-Antwoord-Rapport-Prog…