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.
DOCUMENT
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.
DOCUMENT
Short description of a mindtools project on simulation software.
DOCUMENT
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.
DOCUMENT
This study investigates what pupils aged 10-12 can learn from working with robots, assuming that understanding robotics is a sign of technological literacy. We conducted cognitive and conceptual analysis to develop a frame of reference for determining pupils' understanding of robotics. Four perspectives were distinguished with increasing sophistication; psychological, technological, function, and controlled system. Using Lego Mindstorms NXT robots, as an example of a Direct Manipulation Environment, we developed and conducted a lesson plan to investigate pupils' reasoning patterns. There is ample evidence that pupils have little difficulty in understanding that robots are man-made technological and functional artifacts. Pupils' understanding of the controlled system concept, more specifically the complex sense-reason-act loop that is characteristic of robotics, can be fostered by means of problem solving tasks. The results are discussed with respect to pupils' developing technological literacy and the possibilities for teaching and learning in primary education.
LINK
Over the last two decades, institutions for higher education such as universities and colleges have rapidly expanded and as a result have experienced profound changes in processes of research and organization. However, the rapid expansion and change has fuelled concerns about issues such as educators' technology professional development. Despite the educational value of emerging technologies in schools, the introduction has not yet enjoyed much success. Effective use of information and communication technologies requires a substantial change in pedagogical practice. Traditional training and learning approaches cannot cope with the rising demand on educators to make use of innovative technologies in their teaching. As a result, educational institutions as well as the public are more and more aware of the need for adequate technology professional development. The focus of this paper is to look at action research as a qualitative research methodology for studying technology professional development in HE in order to improve teaching and learning with ICTs at the tertiary level. The data discussed in this paper have been drawn from a cross institutional setting at Fontys University of Applied Sciences, The Netherlands. The data were collected and analysed according to a qualitative approach.
DOCUMENT
Computers are promising tools for providing educational experiences that meet individual learning needs. However, delivering this promise in practice is challenging, particularly when automated feedback is essential and the learning extends beyond using traditional methods such as writing and solving mathematics problems. We hypothesize that interactive knowledge representations can be deployed to address this challenge. Knowledge representations differ markedly from concept maps. Where the latter uses nodes (concepts) and arcs (links between concepts), a knowledge representation is based on an ontology that facilitates automated reasoning. By adjusting this reasoning towards interacting with learners for the benefit of learning, a new class of educational instruments emerges. In this contribution, we present three projects that use an interactive knowledge representation as their foundation. DynaLearn supports learners in acquiring system thinking skills. Minds-On helps learners to deepen their understanding of phenomena while performing experiments. Interactive Concept Cartoons engage learners in a science-based discussion about controversial topics. Each of these approaches has been developed iteratively in collaboration with teachers and tested in real classrooms, resulting in a suite of lessons available online. Evaluation studies involving pre-/post-tests and action-log data show that learners are easily capable of working with these educational instruments and that the instruments thus enable a semi-automated approach to constructive learning.
DOCUMENT
