Laat ik het eens over de leerling hebben …

Op een of andere manier zaten er in mijn klassen geen ettertjes. Wel was het zo dat de meesten (gemiddeld 18 uit 22) informatica niet hadden gekozen uit interesse, maar omdat het een, dachten zij, gemakkelijke manier was om hun vakkenpakket vol te krijgen. Sommigen verwarden het vak zelfs met het “computer rijvaardigheids-bewijs” dat op onze school “informatiekunde” heet. Maar geen van de leerlingen had het vak gekozen in het besef waar het vak over gaat, en vooral, waarom het zo’n leuk vak is.

En dan heb ik het nog niet eens over dat je ook bij de leerlingen de verschillen terugvindt tussen de wetenschappers, engineers en ontwerpers uit mijn vorige blog-item. Verschillen die veel te maken hebben met interesse, en zeker ook met cognitieve stijl. Verschillen die we dus ook in de klas tegen komen. Maar ook verschillen die zich uiten in de keuze die de leerlingen al gemaakt hebben tussen – bijvoorbeeld – Havo en VWO.

In de discussies waar ik de afgelopen maanden mee te maken had, sprongen twee thema’s eruit: de doelmatigheid van het VO en “activerend leren”. Maar wat ik gemist heb, is analyse en bezinning. En vooral een analyse van wat de leerling nu al drijft. Ik mis diepgang. En die moet beginnen met de vraag wat die verschillen in cognitieve stijl voor de motivatie in het onderwijs betekenen. Maar je hoort weinig over “de leerling”. Laat staan over de verschillen tussen … Het is alsof de leraar zelf ook van de “gamer generatie” is.

Over games gesproken …

Ik zie Modern Warfare 2 thuis bijna dagelijks gespeeld worden. Addictive, heet dat. En wat maakt het spel addictive? Ik zie daar 4 redenen voor: 1. het chatten met vrienden; 2. hun erkenning en gevraagd worden voor het team; 3. onderdompeling in het verhaal en 4. “gameplay”, of te wel het gevoel van beheersing dat de speler krijgt. Dat gameplay komt voort uit aan de ene kant de moeite die moet worden gedaan om het spel onder de knie te krijgen, en aan de andere kant dat het steeds beter lukt en de rating van speler gestaag stijgt. Dat vraagt veel tuning door de gamemaker, en bij veel games lukt het de makers zelfs na lang proberen niet. Die tuning is verder nodig om het het spel ook voor nieuwe spelers aantrekkelijk te maken.

Een spel als Modern Warfare 2 is niet voor iedereen aantrekkelijk. Ik heb niet gehoord dat meisjes het spelen, bijvoorbeeld. Als de groep maar groot genoeg is, is die zelfselectie geen probleem. Bij ons thuis gaat het vooral om 1. een beetje om 2.  en heel veel om 4. (Want inhoudelijk ligt zijn voorkeur bij strategie-spellen.)

Beheersen, “mastery”, is de sleutel van gameplay.

De gameplay is essentieel voor het succes van een game. En daarmee hebben de ontwikkelaars oog voor een aspect dat ik in de twee discussies hierboven zo mis: de motivatie die je voelt als geleidelijk aan iets moeilijks leert beheersen. Vooral als je dat beter kunt dan anderen.

Terug naar het onderwijs …

Die motivatie door “mastery” heeft alles te maken met de inhoud en het niveau van de stof. Die moet moeilijk zijn maar die moet ook te doen zijn. De beheersing moet zichtbaar zijn.

Dat is lastig. Maar het is zo’n mooie vorm van motivatie. Hij is intrinsiek. Hij is gebonden aan het vak. Hij laat de leerling het werk doen, wezenlijk voor efficiënt onderwijs. Hij leidt tot het halen van toetsbare eindtermen…
En het is goed voor het zelfvertrouwen!

Er zijn ook beperkingen. De stof moet verband houden met de capaciteiten en cognitieve stijl van de groep leerlingen. De lesgroepen moeten relatief homogeen zijn. De verwachtingen van de leerlingen moeten kloppen met wat ze krijgen.

Volgens mij betekent dat voor de praktijk van het Informatica onderwijs op het VO een paar dingen:

• Er moeten heldere onderwijsdoelen en een vakdidactiek voor (eigenlijk richtingen in de)  informatica komen.
• Het vak moet de geschikte leerlingen trekken. (En dus niet zoveel mogelijk.)
• De leermiddelen moeten de leerlingen al direct op het juiste moeilijkheidsniveau en vanuit de juiste invalshoek (abstract, implementatie, design) aanspreken. Dus geen verrijkte MBO-stof.
• De keuze van het moeilijkheidniveau en de invalshoek moet gebaseerd zijn op de eisen die aan een student worden gesteld bij de vervolgopleiding. Dat onderscheid is dan minstens: HBO, Toegepast WO en Onderzoek-WO. Dit is in het belang van de leerling die straks moet kiezen.
• De leraar moet ook zelf het vak inhoudelijk leuk vinden.

Hoe verhoudt zich dit tot doelmatigheid volgens de VO-raad?
En hoe tot wat wordt verteld in de cursussen activerend leren?

Dat laat ik nu even aan de lezer zelf over …

Niet iedereen is het ermee eens dat het de kern van het vak is. En niet alleen de minsten. In een interview in de CACM laat Maurice Wilkes, een van de bouwers van de EDSAC (1949),  zich niet al te positief uit over Alan Turing. Voor mij een klassiek voorbeeld van het onbegrip tussen “engineers” en wetenschappers. Zonder de turing machine en het begrip van wat een “turing complete taal” is, zouden we niet kunnen weten hoeveel mogelijkheden we wel niet hebben met computers.

Beide partijen, zowel wetenschappers als Edsger Dijkstra (EWD690) en engineers als Maurice Wilkes onderschatten elkaars bijdrage. (Al doe ik Dijkstra als schrijver van software hiermee geen recht.) Zonder mensen als Turing en Dijkstra zouden computers nog vooral boekhoudmachines zijn. Zonder de engineering zouden computers nooit de snelheid, betrouwbaarheid en verspreiding kennen die we nu hebben. Beide partijen onderschatten ook het praktisch belang van een derde groep. Een groep die niet in eerste instantie analytisch denkt, zoals zijzelf. En die gewoon haar gang gaat.

Ik bedoel de designers en de industrieel ontwerpers. Mensen die de mogelijkheden nemen die er zijn, proberen en proberen en proberen en schrappen wat ze niet goed vinden. Mensen die net als de evolutie doen aan generate and test. En als ze wat gevonden hebben, een aantrekkelijk object als walkman of een iPod, als industrieel ontwerper de productie mogelijk maken op industriële schaal en aantrekkelijk maken voor een groot publiek. Daardoor is de verdere ontwikkeling, vooral de engineering, te financieren.

Veel ICT’ers zien nog niet dat ook de laatste groep deel uit maakt van het werkveld van de ICT. Het is in hun gedachten nog niet doorgedrongen dat in de toepassing van informatica, het schrijven van maatwerk-software niet langer de grote business is. De praktijk is dat in bedrijven en andere organisaties pakketten worden geïmplementeerd. En dat die pakketten geschreven worden met meer dan de initiële klant in gedachten. Een consequentie is dat op basis van behoeften van kopers het pakket langdurig doorontwikkeld wordt. En dat dus meer sprake is van een product manager dan van een project manager.

Er wordt in de vakbladen veel gesproken over het stimuleren van middelbare scholieren om een opleiding in de ICT te gaan volgen. Het vak informatica zou daarbij moeten helpen en de leerlingen kennis laten maken met wat werken in de ICT inhoudt.

Maar als we even nadenken ….
Hebben we dan wel hetzelfde beeld van wat ICT inhoudt?
Is het wetenschappelijk onderzoek naar informatica niet belangrijk?

En hoe moeten we dan op basis daarvan bepalen wat het vak informatica op school in zou moeten houden?

P.S. : Bekijk Punt 14 op internet.

Graag.

Laten we het houden op een berekening op de achterkant van een sigarendoosje … Dat kan ik even niet vinden, roken is uit, het wordt dus de achterkant van een bierviltje. En laat ik beginnen met het VWO. Straks zal blijken dat de berekening ook voor de Havo klopt.

En ooh, ja. Niet vergeten, de verdeling over contacturen en SBU!

Studiebelastingsuren zijn klokuren. 440 voor de drie klassen van het VWO samen. Laten we aannemen dat die ongeveer verdeeld worden over de jaren zoals de contacturen verdeeld worden. Met een correctie voor het eindexamenjaar. Ik neem hier een verhouding van 3 : 2 : 2 1/2.
Dat geeft de volgende verdeling van SBU:

• VWO 4 176 sbu
• VWO 5 117 sbu
• VWO 6 147 sbu

En dan nu de contacturen. Ik maak het mezelf gemakkelijk en neem het lesplan van de vierde voor dit jaar erbij. Ik tel 81 lesuren. Dat is inclusief de SO’s, inclusief toetsen en vooral inclusief de praktijkopdrachten. De lesuren duren hier 45 minuten en dat wordt dus 61 klokuren voor het lesgeven in de vierde klas. All in!

En hoeveel moeten de leerlingen doen?
We hebben 61 klokuren lesgeven en 176 SBU voor de vierde. Dat geeft een verhouding van 1 : 2,9. Ruwweg: tegenover een klokuur les, staat 3 klokuur SBU. Oftewel, bij ieder lesuur hoort 1 1/2 uur huiswerk. Anderhalf uur!
Misschien had ik dat mijn leerlingen moeten vertellen aan het begin van het schooljaar? En me er zelf aan moeten houden bij het opgeven van huiswerk?

Hoe verdelen we die 81 lesuren of 61 klokuren?
Laten we beginnen met daar de SO’s en de andere tijd van af te trekken dat we niet bezig kunnen zijn met kennisoverdracht. En laten we stellen dat we dan 60 lesuren overhouden voor kennisoverdracht in de vorm van theorie en praktijkoefeningen.

De richtlijnen van het Ministerie ruimen veel tijd in voor praktisch werken. Ruwweg de helft van de tijd dient daaraan besteed te worden. Dan betekent dat 30 lesuren voor de theorie en 30 lesuren voor praktijkopdrachten.
Die laatste zijn trouwens vanuit de belasting van de leraar nogal gewaagd. Als je kennis wil overdragen in praktijkopdrachten moet je behoorlijk individueel de voortgang bekijken en corrigeren. Dat worden dus altijd kleine groepjes. De begeleidingstijd neemt dan recht evenredig toe met de grootte van de klas. Tot zover het efficiënter werken in het onderwijs.

Laten we terugkeren naar de vraag hoeveel stof we kunnen behandelen in het vak informatica in de bovenbouw. Een maat waar ik zelf heel goed mee kan werken is het aantal bladzijden studieboektekst waarin de stof wordt uitgelegd. Op de universiteit was in mijn tijd de norm 4 bladzijden per uur. SBU wel te verstaan. En hoewel het weinig lijkt, klopte dat aardig. Hoewel, het vak “testtheorie” kon ik met die inspanning niet halen . Dat werden er meer.
Op dit bierviltje wil ik twee dingen doen. Corrigeren voor de praktijktijd door uit te gaan het aantal lesuren voor de theorie. En corrigeren voor de netto-tijd door uit te gaan van 6 bladzijden per lesuur (anderhalf uur huiswerk bij 4 bladzijden per uur). Voor het vierde jaar moet de stof dan in 180 bladzijden passen en de totale stof voor informatica voor het VWO in 450 bladzijden. Dat is ongeveer de omvang van Tanenbaum’s “Structured Computer Organisation“.

Samengevat:

• VWO 4 : 176 sbu, 81 lesuur, 180 blz.
• VWO 5 : 117 sbu, 54 lesuur, 120 blz.
• VWO 6 : 147 sbu, 68 lesuur, 150 blz.
• Havo 4 : 175 sbu, 81 lesuur, 180 blz. (Havo niveau)
• Havo 5 : 145 sbu, 68 lesuur, 150 blz. (Havo niveau)

Een goede indicatie hoe bescheiden onze ambities moeten zijn?

Twee vragen komen op. Hoeveel tijd heeft de leraar dan nodig? En als we deze keuzes moeten maken, moeten we ons dan niet meer op kernbegrippen concentreren en minder op technische details? Net als bij natuurkunde?

Why Did M.I.T. Switch from Scheme to Python?
http://lambda-the-ultimate.org/node/3312

SE: software engineering.
CS: computer (computing) science.
UCL: aan de Universiteit van Leuven.
SICP, zie hieronder.

Referentie:
Abelson, H., Sussman G.J. and Sussman, J. (1985) Structure and Interpretation of Computer Programs, Cambridge: MIT Press, ISBN 0-262-01077-1

Bijvoorbeeld dat alleen die overgangen mogelijk zijn die leiden van een “ware” (true) toestand naar een “ware” toestand. Dan kan je na denken over een op een logica gebaseerde taal. Prolog bijvoorbeeld.

Met onze “computational devices” willen we problemen oplossen. Nu we op deze manier denken over computertalen, kunnen we ook naar computertalen kijken als meer of minder geschikt voor het weergeven van de oplossing voor een groep van problemen. De ene keer kan het probleem het eenvoudigste in termen van logica worden weergegeven. Een volgende keer, bij statistiek bijvoorbeeld, als een n-dimensionele matrix van meetgegevens.

Hieronder een lijstje van talen waarover ik graag een discussie zou starten. Van welke van deze talen (of groepen van talen) zou je als leraar informatica de basisconcepten moeten kennen?

• pascal of algol
• lisp, scheme of logo (XSLT ?)
• prolog
• APL / Aplus (Mathematica, MathCAD ?)
• smalltalk / squeak (scratch, legolab ?)
• SQL
• python
• simula (of een andere simulatietaal ? wellicht netlogo ?)
• snobol of awk (of een andere tekst-processingtaal ?)

Als leraar misschien wel allemaal.

En als leerling? Python? Of misschien jython omdat systeembeheer ook de computers voor informatica dicht moet timmeren?

Referenties:
Codd, E.F. (1968) Cellular Automata, New York: Academic Press, ISBN 0121788504.

Nilsson, N.J. (1982) Principles of Artificial Intelligence, Berlin: Springer-Verlag, ISBN 3-540-11340-1.

Het begint met de relatie tussen de werkelijkheid en het informatiesysteem. De werkelijkheid en de symbolische representatie. De continue werkelijkheid en de discrete representatie.
Een digitale representatie is een discrete representatie.

De leraar moet zich ervan bewust zijn dat in een symbolische representatie niet meer kan worden weergegeven dan een toestandsruimte. En dat alle berekeningen eigenlijk overgangen zijn in die toestandsruimte.

Dat stelt een pittige eis aan het abstactievermogen van de leraar. Maar ja, dat verlangen we bij een wiskundeleraar ook …

Als je wilt eten, zal er een plant of dier moeten zijn.
Als je wilt wonen zal er een dak en beschutting moeten zijn.
Als je verder wilt komen, kan je te voet, met de fiets of per auto. Voor de laatste zal er ook een energiebron moeten zijn.
Die relativering is nodig. Als je de vakbladen opslaat, zou je bijna gaan denken dat alles draait om ICT. Alsof vliegtuigen niet lichter worden en efficiënter vliegen dankzij composietmateriaal, alsof vis niet in de supermarkt kan liggen dankzij de “beschermende atmosfeer”, alsof we niet veel meer vrije tijd hebben dankzij de wasmachine en de stofzuiger. In de wereld van de vakbladen bestaat innovatie alleen dankzij ICT.

Maar informatica woont alleen in het domein van de besturing en van de geest. Niet dat het domein van de geest niet belangrijk is. Het is het domein van normen en waarden. Van recht en rechtspraak. Van Plato en Aristoteles, van Kant en Hume. Van de geschiedenis en onze verwachtingen van de toekomst.

Het domein van de geest is ook de plaats waar dingen wonen als een stijgend bruto nationaal product, ons banksaldo en de noodzaak tot preëmptieve oorlog. Het is de plaats waar we beslissingen nemen. Soms ingrijpende beslissingen. En soms gebaseerd op … wat is het eigenlijk, dat BNP?

Gelukkig is het meestal minder problematisch waar de zaken in het domein van de geest, of moet ik nu zeggen het terrein van de symbolen, voor staan. Als er 250 kratjes Grolsch op het scherm staat, staan er meestal ook 250 of 249 kratjes Grolsch in het magazijn. Als jouw banksaldo voldoende is, kan je meestal ook in de supermarkt betalen. Kortom meestal zeggen de zaken in de wereld van de symbolen genoeg over de werkelijkheid om er mee uit de voeten te kunnen. En in dit geval maakt de toepassing van informatica het mogelijk te weten hoeveel kratjes er in het magazijn staan, zonder het magazijn in te lopen en 250 kratjes te tellen of naar de supermarkt te gaan zonder goudstukken te sjouwen. Dankzij de toepassing van informatica kan ook het transportbedrijf weten waar zijn vrachtauto’s waarschijnlijk rijden en de logistiek optimaliseren. Kan de constructeur snel uitrekenen of de brug een 25-tonner kan dragen. Kan de architect laten zien hoe het eruit zal zien als je door zijn ontwerp loopt.

En dat, dat is wat de toepassing van informatica nuttig maakt. Als wat de symbolische wereld laat zien ook is wat de werkelijkheid is of wordt.

En dat is ook een grote uitdaging in het bouwen van systemen: hoe zorg ik dat het klopt? Hoe zorg ik dat het goed genoeg blijft kloppen om de beslissing op te baseren?

Want als er één ding duidelijk is … De wereld is niet wat ons wereldbeeld zegt dat het is.