EU-onderzoek pleit voor computational thinking in funderend onderwijs

Computational thinking (CT) is zo belangrijk dat het deel moet uitmaken van het curriculum van het voor iedereen verplichte initiële onderwijs . Dit is een van de aanbevelingen in een onderzoeksrapport dat de Europese Commissie (EC) dat begin 2017 is gepubliceerd. Het volledige rapport  kan hier worden gedownload

Door Jan Lepeltak
CT moet meer zijn dan het verzorgen van enkele uren coding/programmeren onderwijs. CT-lessen moeten worden verspreid over verschillende schooljaren in plaats van zo nu en dan incidenteel.

CT is belangrijk voor het kunnen deelnemen aan de maatschappij en vervolgstudie alsmede voor de economische ontwikkeling van Europa, dat nu al een groot tekort aan computerdeskundigen/informatici kent,  zo wordt in het EC-studie gesteld.
Het policy-rapport, getiteld An analysis of educational approproaches to developing computational thinking, ( Implications for policy and practice),  bestaat uit twee kernonderdelen. Het geeft ten eerste een overzicht van de huidige stand van zaken in het Europese onderwijs met betrekking tot CT. Ten tweede gaat het in op vragen als hoe kunnen we CT een vaste plaats geven in het K-12 curriculum?  De implementatie is een van de belangrijkste uitdagingen, wat door alle bij het onderzoek betrokkenen wordt onderkend.
Het onderzoek kent drie bronnen: (1) een uitgebreid literatuuronderzoek,  (2) bijdragen van ministeries van onderwijs (Nederland ontbreekt) en (3) interviews met een aantal experts uit verschillende landen. Voor Nederland waren dat Joke Voogt (hoogleraar Universiteit van Amsterdam) en schrijver dezes (als NGI-lid van de special netwerkgroep van Cepis, Council for European Professional Informatic Societies).
In het door een Italiaans onderzoeksorganisatie opgestelde rapport hanteert men een pragmatische definitie van CT waarin ook de elementen zitten van de omschrijving van Jeanette Wing, die het begrip CT heeft geïntroduceerd. CT is denken zoals een informaticus/computerdeskundige doet, dat wil zeggen beschikken over het vermogen om concepten  uit de informatica te gebruiken om problemen te formuleren en op te lossen. Dat laatste niet noodzakelijkerwijs met de computer.

Nederland in de achterhoede

Kijken we naar de ontwikkelingen van CT in Europa dan zien we drie categorieën landen. Zij die beschikken over een lange onderwijstraditie als het gaat om programmeren zoals: Oostenrijk, Israël, Letland, Slowakije, Hongarije, Litouwen. Een tweede groep landen zijn die CT nu verplicht maken op hun scholen zoals o.a. : Frankrijk, Italië, Engeland en Schotland, Polen. De derde categorie bestaat uit landen waar nu plannen zijn om CT in te voeren zoals Ierland, Griekenland, de Scandinavische landen. Overigens is er nogal een verschil in mate waarin de plannen gevorderd zijn. Ierland is al heel ver, terwijl Nederland (ook genoemd in dit rijtje) alleen kan verwijzen naar de onderwijs2032 plannen waarin CT wordt genoemd maar er feitelijk geen concrete invoeringsplannen zijn.

Andere kernvragen die in het rapport aan de orde komen zijn:

• Hoe is de relatie van CT tot coding/programmeren?
• Hoe leid je de leraren op?
• Moet je CT integreren of als apart vak opvoeren?
• Hoe toets je CT? De traditionele toets methodes lijken niet zo geschikt.
• Hoe kunnen we CT verder op de onderwijsagenda’s zetten.

Taal als didactisch vertrekpunt

Als het gaat om de implementatie dan zien we ook zowel Mitchel Resnick (hoogleraar aan het MIT en mede-ontwikkelaar van Scratch)  een pleidooi houden om taal een belangrijke rol te geven. Taal is een geweldig didactisch voertuig. Voor Resnick is CT niet simpelweg een manier om problem-solving skills op te doen maar ook een manier om jezelf te kunnen uiten met digitale media. CT competenties zijn nodig voor design en samenwerking.

Mitchel Resnick benadrukt de relatie met taal hij ziet CT in die zin als een vorm van geletterdheid. CT is een manier om jezelf uit te drukken en de wereld en computationele ideeën te begrijpen door computers te gebruiken (p.14).

Er zijn vijf argumenten om taal (zowel natuurlijke als kunstmatige taal) een belangrijke plek te geven binnen een CT-curriculum:

• Werken met computers, het formuleren van algoritmes en het schrijven van code komt uiteindelijk neer op het communiceren met een computer waarbij elementen uit de natuurlijke taal zoals, syntax, semantiek en pragmatiek evenzeer belangrijk zijn.
• Een historisch argument: in de jaren vijftig van de vorige eeuw werd het mogelijk hogere programmeertalen te ontwikkelen, waardoor meer complexe problemen konden worden opgelost en het kunstmatige intelligentieonderzoek begon. Dit werd mogelijk doordat wiskunde en automatentheorie, elektronische engineering, linguïstiek en cognitieve psychologie werden gecombineerd
• Een didactisch argument: taal is een verschijnsel waarover iedereen beschikt. Het heeft sterk sociale aspecten waardoor blijkt dat het ook bij veel meisjes aanslaat. Het biedt de mogelijkheid allerlei theoretische concepten te onderzoeken en te behandelen zoals parsing (automatisch ontleden, type formele en traditionele grammatica’s, natuurlijke versus kunstmatige talen, AI, recursie, algoritmiek etc.
• Taaltechnologie wordt inmiddels breed toegepast. In het dagelijks leven komt men er veelvuldig mee in aanraking. We kennen automatisch vertalen (Google translate), allerlei vormen van spraak- en sprekersherkenning. CT kennis kan hier goed worden toegepast.
• Voorlopig zal de wijze waarop taal door digitale computers word verwerkt niet principieel veranderen. Volgens de hoogleraar Leo Kouwenhoven die werkt aan de ontwikkeling van quantumcomputer zal deze uiteindelijk waarschijnlijk ook via Turingprincipe werken.

Het is inmiddels eenvoudig om tools zoals simpele taalgeneratoren te ontwikkelen waarmee leerlingen zinsstructuren, melodieën, raps, dialogen en verhalen kunnen genereren. Het is goed denkbaar dat leerlingen die eventueel zelf kunnen ontwikkelen.

Leerlingen ontdekken dan door middel van CT over welke computationele eigenschappen de mens beschikt. Deze maakt het mogelijk doordat je de beschikking hebt over woorden en hun betekenis, een syntaxis, in staat  bent zinnen en zinsstructuren te genereren. Dit zal op de lange duur ingrijpende gevolgen hebben voor het curriculum al zal het lang duren voor we de steeds groter worden achterstand hebben ingelopen, misschien in 2032.

Hier vind je het Computhinkrapport

https://komenskypost.nl/wp-content/uploads/2017/01/jrc104188_computhinkreport.pdf