Computationeel denken als focus binnen i-Learn (deel 2)
21-eeuwse vaardigheden worden door velen gezien als onmisbaar in onze technologierijke samenleving. Computationeel denken (CD) is een veelbesproken categorie binnen de 21-eeuwse vaardigheden en is relatief nieuw in vergelijking met andere categorieën zoals kritische denkvaardigheden, creatieve vaardigheden, sociale vaardigheden en probleemoplossende vaardigheden. Ondertussen introduceerde de Vlaamse regering nieuwe eindtermen en zetten steeds meer onderwijskundig technologische initiatieven in op het ontwikkelen van CD-tools. Maar … ondanks de populariteitsboost van CD, is het voor leerkrachten soms een heuse zoektocht om de juiste tools en/of didiactische aanpak te vinden om CD aan te leren.
In een vorige blogpost kon je reeds lezen hoe wij leerkrachten willen helpen door binnen i-Learn in te zetten op computationeel denken: (1) we ontwikkelen en zoeken naar kwalitatief materiaal, (2) we bieden ondersteuning op maat van elke leerkracht en (3) we voeren onderzoek naar CD binnen het kader van twee doctoraten. Aan de hand van deze blogpost willen we graag wat meer duiding geven bij het laatste, namelijk onderzoek!
Waarom hebben de doctoraatsonderzoekers binnen het i-Learn team beslist om op CD in te zetten?
Onlangs is er binnen i-Learn een onderzoek opgestart omtrent computationeel denken, meer specifiek voor het aanleren van programmeren. De oorsprong van dit onderzoek start bij de grootschalige bevraging waarbij we te weten kwamen dat Vlaamse leerkrachten effectief uitkijken naar het gebruik van digitaal gepersonaliseerde tools voor nieuwe onderwijsgebieden die gericht zijn op innovatie en nieuwe media/technologie. Een tijdje later hielden we een aantal interviews waarin we dieper op deze noden doorvroegen. Hieruit bleek dat leerkrachten heel vaak verwezen naar computationeel denken en programmeren!
Van daaruit is dan uiteindelijk het idee gegroeid om in i-Learn een adaptief leerpad te ontwikkelen om programmeren aan te leren en zo leerkrachten te ondersteunen in deze complexe taak. Gedurende enkele weken gingen de onderzoekers naar verschillende Vlaamse scholen om lessen computationeel denken en programmeren bij te wonen en bestaande noden, wensen en verwachtingen in kaart te brengen. Het werd al snel duidelijk dat één van de grootste noden het verschil in voorkennis is tussen leerlingen. Enerzijds zijn er tamelijk wat leerlingen die al kennis maakten met programmeren op codekampjes. Anderzijds zijn er wel wat leerlingen die nog nooit geprogrammeerd hebben en dus een moeizame start kennen. Zo’n groot kennisverschil kan voor leerkrachten een extra obstakel zijn bij het aanleren van programmeren. Het was dan ook meteen een eerste doel van de onderzoekers om het leerpad ‘adaptief’ te maken om zo deze barrière te overbruggen.
Ontwikkelen van een adaptief leerpad
In een eerste fase van het onderzoek, focusten de onderzoekers zich op het ontwikkelen van het adaptief leerspoor. Dit leerspoor is een aaneenschakeling van theorie en oefeningen om leerlingen van level 0 klaar te stomen tot echte programmeerkampioenen. Alvorens leerlingen starten met het leerspoor vullen ze eerst een quiz in die het beginniveau bepaalt. Van daaruit worden de leerlingen verder gestuurd naar 3 verschillende fases.
Een eerste fase bevat visuele programmeeroefeningen. Dat wil zeggen dat, in plaats van codes, de leerlingen met blokjes aan de slag gaan. Dit maakt het minder ingewikkeld voor starters en stelt de leerlingen in staat om de basisprincipes (vb. lussen, als…dan, coördinaten, …) van programmeren eerst onder de knie te krijgen alvorens ze de moeilijkere syntax (programmeertaal zoals vb. Python) leren. Hiervoor werken we samen met FTRPRF. Zij ontwikkelden een prachtige lessenreeks die draait rond Pedro, een held die op zoek gaat naar een speciaal ingrediënt in de ruimte!
In de tweede fase maken de leerlingen kennis met Minecraft! Minecraft is een spel waarin je met blokken alles wat je maar kan bedenken, kan bouwen. Doorheen de oefeningen worden handige tips en tricks geleerd. Deze oefeningen evolueren van visueel programmeren (met blokjes) naar tekstueel programmeren (via uitgeschreven codes). Minecraft is een ideale tool daarvoor. Het heeft immers een functie waarbij leerlingen kunnen switchen van blokjes naar geschreven code en omgekeerd.
Zo maken ze kennis met de structuur van een geschreven code en leren ze omgaan met errors en debugging.
In een derde fase leren ze zelfstandig (tekstueel) programmeren aan de hand van de tool Dodona. Binnen deze leeromgeving maken de leerlingen kennis met simpele functies van de programmeertaal Python.
Doorheen het leerspoor werden ook enkele sleutelmomenten geimplementeerd. Deze sleutelmomenten dagen leerlingen uit stil te staan bij hun eigen programmeercompetenties en stellen leerlingen in staat om moeilijkere delen te herhalen of reeds gekende leerstof over te slaan.
De ontwikkeling van het leerspoor gebeurt aan de hand van een onderwijskundig ontwerpproces (probleem analyseren, ontwerp van een oplossing, evaluatie van de oplossing). Al deze stappen voeren de onderzoekers uit samen met stakeholders (softwareproviders, leraren, en leerlingen). Alle adviezen, meningen, noden worden verzameld en meegenomen naar een volgend ontwerp van het leerspoor.
Testen van het adaptief leerpad
De voorbije weken vroegen we aan verschillende leerlingen en leerkrachten (starters en experten op vlak van programmeren) om ons leermateriaal te evalueren. Aan de hand van klasgesprekken, testlessen en interviews verzamelen we inzichten en feedback (vb. hoe werden de oefeningen opgelost, hoeveel tijd hadden leerlingen nodig, welke oefeningen gingen goed/minder goed en waarom, …) om zo ons leerspoor steeds te optimaliseren en aan te passen aan de noden van leerlingen en leerkrachten. Dit leerspoor zal ongeveer tegen januari gefinaliseerd worden.
Wat gaan we in de toekomst nog onderzoeken?
Het ontwikkelen van het leerspoor is een eerste fase van het onderzoek. In een tweede fase willen we ons leerspoor effectief inzetten in een klascontext om na te gaan hoe leerkrachten de tools gebruiken en hoe ze ermee in interactie gaan. Vragen zoals: Is het leerspoor adaptief genoeg? Is de adaptiviteit een meerwaarde ? zullen we op die manier proberen te beantwoorden. Daarnaast zullen we het leerspoor ook verder optimaliseren.
Aan de hand van dit onderzoek proberen we ons steentje bij te dragen in de zoektocht naar kwaliteitsvol digitaal gepersonaliseerd leren en duurzame implementatie van digitale gepersonaliseerde tools in de praktijk.
Wil je graag meer informatie over dit onderzoek? Aarzel dan niet om een mailtje te sturen naar één van onze doctoraatsonderzoekers: Rani Van Schoors!