Pluk de data! Vakinhoudelijke problemen oplossen met computational thinking in het voortgezet onderwijs

Docenten en lerarenopleiders van het STEMnetwerk en betapartners in de regio Noord-Holland constateren dat het benutten van data een steeds prominentere rol speelt in hun vakgebieden en de maatschappij en vragen zich af hoe ze hun leerlingen hiervoor de juiste vaardigheden kunnen meegeven. Om grote datasets te benutten moet je leren hoe je taken door een computer uit laat voeren, de hiervoor benodigde vaardigheden worden ook wel Computational Thinking (CT) genoemd. Breder bezien worstelt het Nederlandse voortgezet onderwijs (vo) al geruime tijd met het ontwikkelen en inzetten van onderwijs gericht op deze vorm van digitale geletterdheid. Tussen een introductie met programmeren op de basisschool en verdieping met een keuzevak informatica ligt voorlopig een gat in het onderwijsaanbod. Bovendien ligt in het bestaande aanbod de nadruk niet op het toepassen van CT binnen de context van een vak, terwijl het leren toepassen van CT binnen specifieke contexten van groot belang is voor later gebruik van deze vaardigheden in de maatschappij.
Het door ons voorgestelde onderzoek ontwikkelt onderwijsactiviteiten en -materialen voor effectief onderwijs in CT in het vo. Leerlingen leren vragen stellen binnen de context van bestaande schoolvakken die met het gebruik van grote datasets en CT vaardigheden kunnen worden beantwoord. Dit kan bijvoorbeeld gaan om het benutten van de grote dataset aan gedigitaliseerde teksten bij het beantwoorden van vragen over de koloniale geschiedenis.
In een samenwerking tussen lerarenopleiders en docentonderzoekers in Noord-Holland ontwikkelt dit project met behulp van een ontwerponderzoek in vier iteraties lessenseries waarmee leerlingen leren hoe ze CT kunnen inzetten om vakinhoudelijke problemen op te lossen. In alle vier de iteraties worden leerdoelen, een didactisch lesontwerp en technologie (her)ontworpen waarmee leerlingen CT laagdrempelig kunnen benutten voor het beantwoorden van vakinhoudelijke vraagstukken. De derde en vierde iteratie evalueren in welke mate de leerlingen toegepaste CT vaardigheden aanleren.

Eindrapportage

Het project ‘Pluk de data!’ heeft onderwijsactiviteiten en -materialen voor effectief onderwijs in Computational
Thinking binnen de context van bestaande schoolvakken in het voortgezet onderwijs ontwikkeld, succesvol
geïmplementeerd en geëvalueerd.
Er zijn lessenseries ontworpen voor biologie, geschiedenis, Nederlands, natuurkunde en wiskunde. De voor
biologie ontworpen lessenserie “Evolutie van een coronavirus”, biedt een interactieve omgeving (Google
Colaboratory) voor leerlingen om te werken met twee specifieke algoritmen: (i) Levenshtein en (ii) UPGMA
(Unweighted Pair Group Method with Arithmetic Mean). In de voor geschiedenis ontworpen lessenserie “Ik
zie, ik zie wat jij niet ziet” ontdekken leerlingen hoe informatie over werkende vrouwen, die verborgen zit in
historische datasets, zichtbaar gemaakt kan worden door middel van Computational Thinking. Voor
Nederlands is een lessenserie ontworpen “Poëzie met ChatGPT?” waarin studenten leren om ChatGPT te
gebruiken om een gedicht te schrijven dat past bij het thema ‘vriendschap’. Voor natuurkunde is een
lessenserie ontworpen “Systeemdenken met modelleren” waarin dynamische situaties worden vertaald naar
verschillende ‘stock & flow’-representaties. Deze lessenserie gaat over kracht en beweging. Voor wiskunde is
een lessenserie ontworpen “Statistiek met Computational Thinking” waarin leerlingen in de onderbouw werken
aan een statistiektaak met behulp van de statistische software. De leerlingen bedenken en formuleren eerst
met behulp van ChatGPT hun onderzoeksvragen. Vervolgens verzamelen ze gegevens om deze vragen te
beantwoorden.