-
Eindhoven University of Technology
MASTER
Onderzoek naar mobiele apparaten als leerplatform voor informatica in het voortgezetonderwijs
Crombach, Coen; Eggenkamp, R.H.
Award date:2012
Link to publication
DisclaimerThis document contains a student thesis (bachelor's or master's), as authored by a student at Eindhoven University of Technology. Studenttheses are made available in the TU/e repository upon obtaining the required degree. The grade received is not published on the documentas presented in the repository. The required complexity or quality of research of student theses may vary by program, and the requiredminimum study period may vary in duration.
General rightsCopyright and moral rights for the publications made accessible in the public portal are retained by the authors and/or other copyright ownersand it is a condition of accessing publications that users recognise and abide by the legal requirements associated with these rights.
• Users may download and print one copy of any publication from the public portal for the purpose of private study or research. • You may not further distribute the material or use it for any profit-making activity or commercial gain
https://research.tue.nl/nl/studentthesis/onderzoek-naar-mobiele-apparaten-als-leerplatform-voor-informatica-in-het-voortgezet-onderwijs(4a29783d-fb40-481b-867a-a3a7e09c9643).html
-
Onderzoeksverslag“Onderzoek naar mobiele apparaten als
leerplatform voor Informatica in het
voortgezet onderwijs”
Onderzoek van Onderwijs (EME19)
Studiejaar 2011-2012
Uitgevoerd door:
Coen Crombach (303528)François Vonk (0408074)Robin Eggenkamp (0787895)
Begeleid door:
Kees HuizingJacob Perrenet
Versie 1.0
2 juli 2012
-
SamenvattingProgrammeren wordt gezien als een essentieel onderdeel van het informatica-curriculum in
het voortgezet onderwijs. Nieuwe generaties studenten worden omringd door computer
gerelateerde instrumenten. Bij het oplossen van problemen van uiteenlopende aard wordt
deze apparatuur vaak ingezet. Het wordt dan ook voor iedereen steeds belangrijker te
kunnen werken met computers, te begrijpen hoe ze werken en ze (tot op zekere hoogte) te
kunnen programmeren.
Hoe kunnen we leerlingen motiveren om te leren programmeren en hoe leren we ze dit op
een zo effectief mogelijke manier? Onze hypothese is dat mobiele apparaten zoals
smartphones hiervoor een geschikte context zijn. Mobiele telefoons zijn immers niet meer
weg te denken uit het leven van de leerlingen in het voortgezet onderwijs. De mobiele context
gecombineerd met de juist didactische aanpak en ontwikkelomgeving (een visuele omgeving
genaamd App Inventor in ons geval) vormt volgens ons een motiverende en effectieve
leeromgeving.
De resultaten van ons onderzoek zijn beschreven in dit verslag en ondersteunen onze
hypothese. Deze resultaten hebben geleid tot lesmateriaal dat gebruikt kan en zal worden bij
het leren programmeren in het voortgezet onderwijs.
1
-
2
-
Inhoudsopgave
Samenvatting
Inhoudsopgave
1. Introductie
2. Theorie
3. Onderzoeksvragen
4. Methode
4.1. Steekproef en respondenten
4.2. Procedure
4.3. Instrumenten
4.3.1. Oriënterende enquête naar relevante aspecten van programmeeronderwijs
en lesmateriaal
4.3.2. Enquête over motivatie bij programmeren
4.3.3. Masterclass voor het verzamelen van feedback op het ontwikkelde
materiaal
4.3.4. Interviews voor het verzamelen van feedback op het ontwikkelde materiaal
5. Resultaten
5.1. Gebruikte programmeermethoden en tekortkomingen
5.2. Criteria goed programmeeronderwijs
5.3. Motiverende werking van apps maken voor mobiele apparaten
5.4. Geschiktheid gebruik visuele programmeeromgeving
5.5. Perceptie met betrekking tot het ontwikkelde lesmateriaal
6. Discussie
6.1. Conclusies
6.2. Aanbevelingen tot verder onderzoek
6.3. Aanpassingen ten opzichte van het onderzoeksplan
6.4. Samenwerkingsproces
Referenties
Bijlagen
A. Vragenlijsten
A.1. Oriënterende enquête naar relevante aspecten van programmeeronderwijs
en lesmateriaal: vakdidactici
A.2. Oriënterende enquête naar relevante aspecten van programmeeronderwijs
en lesmateriaal: docenten
A.3. Enquête over motiverende contexten bij programmeren
A.4. Vragenlijst evaluatie ontwikkelde lesmateriaal
B. Resultaten en conclusies uit enquêtes
B.1. Resultaten en conclusies van de oriënterende enquêtes
B.2. Resultaten en conclusies van de enquête over motivatie bij programmeren
B.3. Resultaten en conclusies van de lesmateriaal evaluaties
C. Bekeken en vergeleken lesmateriaal
C.1. GameMaker4School
C.2. Fundament Informatica: Ontwikkelen van iOS applicaties
3
-
C.3. Ervaring met Solid Edge en Google Sketchup
D. Ontwerpplan lesmateriaal
E. Docentenhandleiding
F. Lesmateriaal
4
-
1. IntroductieProgrammeren is een moeilijk (Van Diepen, 2005), maar wel een essentieel onderdeel van
het informatica-curriculum (Saeli, 2012). Nieuwe generaties studenten worden omringd door
computer gerelateerde instrumenten. Bij het oplossen van problemen van uiteenlopende aard
wordt deze apparatuur vaak ingezet. Het wordt dan ook voor iedereen steeds belangrijker te
kunnen werken met computers, te begrijpen hoe ze werken en ze (tot op zekere hoogte) te
kunnen programmeren.
Mobiele apparaten worden vaak als een bedreiging gezien voor het schoolwerk. Veel
scholen verbieden het gebruik van bijvoorbeeld mobieltjes in de klas. Wij, in de positie van
informatica docent, zien juist een kans om leerlingen gemotiveerd te krijgen door ze op een
leuke, maar ook serieuze manier, te laten werken met hun telefoon. Zo kunnen we leerlingen
laten zien dat er heel wat te leren valt over informatica rondom hun mobiele telefoon. Het
aspect waar we ons vooral op willen richten is het programmeren van apps, bijvoorbeeld met
App Inventor. Wie gebruikt ze per slot van rekening niet tegenwoordig? Leerlingen zijn er
dagelijks mee bezig, hun telefoon is een computer waar ze graag mee werken en waar een
heleboel mee mogelijk is. Wij zijn benieuwd of ze hierdoor gemotiveerd zullen raken om te
leren programmeren. Immers, wat ze bouwen kunnen zij en hun klasgenoten meteen, altijd
en overal delen en gebruiken.
Tijdens het leren programmeren moet een leerling volgens Govender (Govender, 2006) drie
dingen leren: “data, instruction and syntax”. Hierbij staat syntax voor de groep regels die
bepalen wat wel en wat niet mag in een programmeertaal. Als leerlingen zich niet aan de
syntax houden krijgen ze foutmeldingen. In tekstuele programmeeromgevingen zijn die veelal
moeilijk te begrijpen, zeker voor een beginnend programmeur.
Voor het leren programmeren is Computational Thinking (Wing, 2006) ook noodzakelijk,
leerlingen moeten een probleem zodanig kunnen formuleren dat het om te zetten is in een
voor de computer begrijpbaar programma.
In een grafische programmeeromgeving, zoals App Inventor, is het leren en toepassen van
de basis syntax van het programmeren eenvoudiger dan in een tekstuele programmeertaal.
Programma’s worden namelijk geconstrueerd door blokken (grafisch gerepresenteerde
programmeerelementen) in elkaar te “klikken”. De blokken zijn zo vormgegeven dat
leerlingen duidelijk kunnen zien hoe ze in elkaar passen. Ze kunnen de correcte syntax
herkennen aan de vorm van de blokken. Hierdoor leert een leerling op een intuïtieve manier
(blokken als analogie voor programmeerelementen) de basis concepten van het
programmeren, zonder daarbij belast te worden met de complexe syntactische details van
een tekstuele programmeertaal en de bijbehorende onduidelijke foutmeldingen.
5
-
Een voorbeeld uit de PaintPot tutorial (www.AppInventor.org).
De hierboven beschreven eigenschappen van grafisch programmeren willen we gebruiken
om de motivatie en effectiviteit bij het leren programmeren van leerlingen in het voortgezet
onderwijs te bevorderen. We zullen dit onderbouwen aan de hand van literatuur en meningen
van vakdidactici en collega docenten. Aan de hand daarvan gaan we op een gefundeerde
manier lesmateriaal ontwikkelen in de vorm van een programmeermodule voor het
voortgezet onderwijs.
6
-
2. TheorieProgrammeeronderwijs staat nog relatief in haar kinderschoenen en programmeren is geen
gemakkelijk onderwerp om te onderwijzen (Van Diepen, 2005). Leren programmeren vereist
van de leerling dat deze zich op zowel hoog niveau (eisen en ontwerp) als op laag niveau
(syntax en bijbehorende foutmelding) ontwikkelt. Waar begin je? Ervaring wijst uit dat
beginnen op hoog niveau lastig is zonder enige kennis te hebben van het lage niveau. Echter
op laag niveau beginnen is vaak niet motiverend omdat leerlingen met triviale en saaie
problemen te maken krijgen. Bovendien verzanden ze al gauw in de details van de
programmeeromgeving (Van Dijk en Koppelman, 1995).
Om het probleem van waar te beginnen met leerlingen leren programmeren te omzeilen stelt
Van Merriënboer het zogenaamde “Programmeren door completeren” voor (Van Merriënboer,
1992). De uitdaging hierbij is het aanbieden van een raamwerk dat uitdagend maar wel
begrijpbaar is voor de leerlingen. Saeli geeft in haar proefschrift (Saeli, 2012) ook aan dat de
completeerstrategie een mogelijk geschikte didactische aanpak voor het leren programmeren
is.
Een andere uitdaging ligt in het kiezen van een geschikte programmeeromgeving. Daar waar
omgevingen met compilers of interpreters worden gebruikt kampt men met het probleem van
foutmeldingen die vaak onduidelijk en moeilijk te begrijpen zijn. Deze leiden af van het
werkelijke onderwerp, namelijk het leren van programmeerconcepten. Hierdoor verloopt het
leerproces niet op een effectieve manier. Bovendien komen ze de motivatie van de leerling
niet ten goede (Diepen, Perrenet, Zwaneveld, 2011).
Programmeren is geen onderwerp dat iemand snel leert. De hoeveelheid tijd die beschikbaar
is in het voortgezet onderwijs voor het leren programmeren is beperkt;; maximaal 110 uur
voor HAVO en 170 uur voor VWO (afgeleid uit Schmidt, 2007). In deze uren moeten
leerlingen ook nog leren over het ontwikkelproces en projectmatig werken. Daarom is het
belangrijk dat leerlingen op een zo effectief mogelijke manier leren programmeren.
Onderzoek onder informatica docenten in het voortgezet onderwijs en onderzoek naar
bestaande lesmethoden wijst uit dat er een beperkte hoeveelheid programmeerconcepten
aangemerkt kunnen worden die als belangrijk worden beschouwd, de zogenaamde Big Ideas
van programmeren (Saeli, 2012). Een tweetal van deze Big Ideas, decompositie en
algortimes, speelt ook een rol bij het Computational Thinking (Wing, 2006).
Er is geen onderzoek bekend naar de motiverende werking van App Inventor als
programmeeromgeving in het voortgezet onderwijs. Ervaring met App Inventor in het hoger
beroeps- en wetenschappelijk onderwijs is er wel (Wolber, 2011). Hierin wordt
geconcludeerd dat studenten die vrijwel meteen apps, met een real-world impact, kunnen
bouwen gemotiveerd zijn om de uitdaging van het oplossen van moeilijke logische problemen
aan te gaan. Een bijkomende observatie was dat bleek dat een student met dyslexie
beduidend minder problemen had met het programmeren in App Inventor dan in een tekstuele
7
-
omgeving.
Tot slot moet informatica in het voortgezet onderwijs niet alleen gericht zijn op de korte
termijn (Diepen, Perrenet, Zwaneveld, 2011). De volgende lange termijn doelen kunnen
worden gedefinieerd:
● Inzicht hebben in de mogelijkheden en onmogelijkheden van informatica.
● Herkennen of een probleem zich leent voor een informatica-aanpak.
● Informatica-aanpakken kennen, zoals analyseren, ontwerptechnieken gebruiken en
prototyping toepassen.
● Begrip hebben van en inzicht hebben in belang, mogelijkheden en beperkingen van
de toe te passen informatica-aanpakken.
● De gebruiker een centrale rol geven in het proces, rekening houdend met sociale en
ethische aspecten.
Programmeeronderwijs als onderdeel van het informaticacurriculum kan en moet hier dan
ook een bijdrage aan leveren. Het aanleren van algoritmisch denken hangt hier sterk mee
samen.
Relevante begrippenDe volgende domein specifieke begrippen spelen een centrale rol in ons onderzoek:
● App – afkorting voor applicatie, computerprogramma, tegenwoordig vaak gebruiktvoor apps die op een mobiel apparaat draaien.
● Android – besturingssysteem dat op veel van de huidige mobiele apparaten draait.● App Inventor – SDK waarmee grafisch software voor Android toestellen ontwikkeld
kan worden.
● Mobiel apparaat – apparaat zoals de iPhone, de iPad of een Android-toestel.● SDK – Software Development Kit. Een verzameling hulpmiddelen voor het
ontwikkelen van software voor een bepaald product.
De volgende onderwijskundige begrippen spelen een centrale rol in ons onderzoek:
● Computational Thinking – Computational thinking builds on the power and limits ofcomputing processes, whether they are executed by a human or by a machine
(Wing, 2006, p.33).
Computational Thinking is een houding tezamen met een verzameling van
vaardigheden en technieken om problemen op te lossen. De oplossingen worden
gezocht in de vorm van algoritmes die uiteindelijk de basis voor een
computerprogramma zouden kunnen zijn. Enkele technieken zijn: probleem ontleding,
patroonherkenning, abstractie, data analyse en visualisering.
● Effectiviteit – The criterion for effective teaching, schools, and education is theextent to which they are finally able to reach goals, the amount of variance of student
outcomes in those goals explained by teachers, schools, and education in general
(Creemers, 1999, p.52).
Vertaald naar ons onderzoek betekent dit dat we moeten kijken naar de doelen van
programmeeronderwijs en hoe deze bereikt worden door onze en bestaande
programmeermethoden.
8
-
● Motivatie – De term motivatie refereert aan een toestand waarin een individu zichbevindt, wanneer een of meer motieven, onder invloed van bepaalde
omstandigheden, worden geactualiseerd. Motivatie wordt vastgesteld aan de hand
van drie gedragsparameters: namelijk intensiteit van gedrag, doelgerichtheid, en
persistentie (Boekaerts & Simons, 1993, p.105).
9
-
3. OnderzoeksvragenEr zijn veel onderzoeksvragen mogelijk als het gaat over programmeeronderwijs. In ons
onderzoek richten we ons op de onderstaande vragen. Elke onderzoeksvraag krijgt hier ook
een identificatie, bijvoorbeeld [1-Methoden], zodat we naar de vragen kunnen verwijzen inde rest van ons verslag.
1. Welke programmeermethoden worden er nu gebruikt in het voortgezet onderwijs en
wat zijn de tekortkomingen van deze methoden met betrekking tot effectiviteit en
motivatie? [1-Methoden]Op dit moment wordt er een breed scala aan programmeermethoden gebruikt binnenhet voortgezet onderwijs. Naar ons idee wordt er hierbij te weinig aandacht besteedaan motivatie en effectiviteit, waardoor er op dit vlak verbeteringen zijn door tevoeren.
2. Aan welke criteria moet goed programmeeronderwijs voldoen? [2-Criteria]Wij verwachten hier een antwoord in lijn met de Big Ideas van Saeli (Saeli, 2012).
3. Motiveert het maken van applicaties voor mobiele apparaten, met bijvoorbeeld App
Inventor, leerlingen meer dan bestaande methoden? In het bijzonder de leerlingen met
een niet N-profiel? [3-Motivatie]Gezien de interesse van leerlingen in mobiele telefoons verwachten wij dat het makenvan apps de leerlingen ook motiveert.
4. Is het gebruik van visuele ten opzichte van tekstuele programmeeromgevingen –
zoals voornamelijk gebruikt in de geanalyseerde methoden – geschikter voor het
aanleren van de basis principes van het programmeren? [4-Visueel]Wij verwachten dat visuele programmeeromgevingen geschikter zijn om te lerenprogrammeren, voornamelijk omdat hierbij de nadruk ligt op programmeerconceptenen niet op de syntax.
10
-
4. MethodeDe aanpak om onze onderzoeksvragen beantwoord te krijgen is tweeledig. Enerzijds zullen
we in de literatuur zoeken naar antwoorden, anderzijds zullen we informatica vakdidactici,
docenten en leerlingen enquêtes afnemen en interviewen.
Dit onderzoek is ontwerpgericht, we zullen “een interventie ontwerpen [lesmateriaal] met het
doel een complex onderwijsprobleem [leren programmeren] op te lossen en de kennis te
vergroten met betrekking tot de kenmerken van deze interventies en hun ontwerp- en
ontwikkelingsprocessen” (Plomp, 2009). Praktisch betekent dit dat we op basis van de
uitkomsten van het literatuuronderzoek en de enquêtes lesmateriaal zullen ontwikkelen.
Vervolgens verzamelen we feedback op het ontwikkelde materiaal bij de deelnemers aan de
enquêtes en komen we tot aanbevelingen tot verbetering van het materiaal.
Er is een aantal enquêtes ontworpen: die voor docenten en vakdidactici en die voor
leerlingen. De enquêtes voor docenten en vakdidactici richten zich op het
programmeeronderwijs in het algemeen, de methode van lesgeven zoals nu wordt toegepast
en de daarbij horende motivatie en effectiviteit, en de verwachting van hen bij onze ideeën.
De enquête voor leerlingen richt zich enkel op motivatie.
Gedurende een masterclass (nascholing voor informatica docenten) hebben we ons
materiaal gepresenteerd, docenten met het materiaal laten werken, en hen vervolgens
individueel en plenair om feedback gevraagd. Daarnaast hebben we nog enkele docenten
persoonlijk geïnterviewd middels open interviews. We hebben hierbij wel een vragenlijst
gebruikt als houvast maar lieten de respondent de loop van het gesprek mede bepalen. Door
de interviews en de masterclass kunnen we inzicht krijgen in de afhankelijke variabelen van
ons onderzoek;; te weten wat is de perceptie van informatica vakdidactici en docenten met
betrekking tot het door ons ontwikkelde lesmateriaal.
We hebben enkele bestaande methoden onderzocht. We hebben hierbij gebruik gemaakt van
het proefschrift van Saeli (Saeli, 2012), waarin zij drie in Nederland veel gebruikte methoden
vergelijkt, namelijk Fundament Informatica, Informatica Actief en Enigma. Zij geeft in haarproefschrift een overzicht in hoeverre de door haar gebruikte Big Ideas van programmeren
door deze methoden gecoverd worden. We hebben ook bekeken en besproken hoe het boek‘GameMaker4School’, een nieuwe programmeermodule van Fundament Informatica
“Ontwikkelen van iOS applicaties” en een methode behorende bij Solid Edge en Google
Sketchup zijn opgezet (zie bijlage C.).
11
-
Omdat we de beschikking hebben over een beperkt aantal vakdidactici en docenten zullen
we voornamelijk kwalitatief onderzoek doen, aangevuld met de enquête over motivatie onder
leerlingen. Begrippen als motivatie van leerlingen en effectiviteit van een leerproces lenen
zich bij uitstek voor kwalitatief onderzoek. Je kunt vragen of motivatie is toegenomen, maar
niet of het verdubbeld is, de nadruk ligt op ordinale gegevens. De vragenlijsten lieten we zo
open mogelijk (veel ruimte voor toevoegingen van de respondenten) en ook het open
interview is hiervoor een geschikte vorm. Door dit kwalitatief onderzoek te combineren met
literatuur onderzoek kunnen we alle vier de onderzoeksvragen beantwoorden.
4.1. Steekproef en respondentenIn de hierna volgende tabel is te zien hoeveel respondenten we bij de diverse onderdelen
hebben gebruikt. Meer informatie over deze respondenten is te vinden in de samenvatting
van reacties in bijlage A.
Onderdeel Aantal
Oriënterende enquête naar
relevante aspecten van
programmeeronderwijs en
lesmateriaal: Didactici
5
Oriënterende enquête naar
relevante aspecten van
programmeeronderwijs en
lesmateriaal: Docenten
8
Motivatie enquête leerlingen 59
Evaluatie lesmateriaal: Didactici en
docenten.
10
12
-
4.2. ProcedureEen schematische weergave van de fasen in ons onderzoek is te zien in de volgende figuur:
Zoals te zien in het bovenstaande figuur is de eerste fase van het onderzoek een
literatuuronderzoek. In de literatuur hebben we gezocht naar (deel-)antwoorden op onze
onderzoeksvragen en informatie om te gebruiken voor het opzetten van de enquêtes. Aan de
hand hiervan zijn enkele enquêtes opgezet die worden besproken in paragraaf 4.3.1. en
4.3.2.
Met de gegevens verkregen uit het literatuuronderzoek en de resultaten van de enquêtes is
begonnen met het ontwikkelen van lesmateriaal. Hierop volgend hebben we drie manieren
van feedback gebruikt: een masterclass workshop, individuele interviews met docenten en
schriftelijke feedback van vakdidactici en enkele andere geïnteresseerden. Op deze manier
hopen we zoveel mogelijk feedback op het materiaal te ontvangen.
Tot slot zullen we komen met aanbevelingen ter verbetering van het materiaal. Omdat we het
materiaal zelf willen gaan toepassen in ons onderwijs is ons plan om zelf, na afloop van het
onderzoek, aan de slag te gaan met de aanbevelingen en het materiaal verder te
ontwikkelen.
13
-
4.3. InstrumentenIn dit hoofdstuk beschrijven we de verschillende instrumenten die wij gebruikt hebben om
gegevens te verzamelen ter onderbouwing van onze onderzoeksvragen. Deze instrumenten
kunnen getoetst worden op een viertal kwaliteitsaspecten:
● validiteit (validity;; Van den Akker, 1999 en slides bijeenkomst Onderzoek vanOnderwijs): Een instrument is valide als het meet wat het beoogd is te meten en
gebaseerd is op recente kennis. Validiteit kan worden getest door het instrument voor
te leggen aan experts.
● bruikbaarheid (practicality;; Van den Akker, 1999): Bruikbaarheid betekent dat eeninstrument in de praktijk toepasbaar is en kan worden getest door middel van een
try-out.
● effectiviteit (effectiveness;; Van den Akker, 1999): Effectiviteit geeft aan of deresultaten overeenkomen met het doel van het instrument. Van den Akker geeft aan
dat dit getest kan worden door field-tests.
● betrouwbaarheid (slides bijeenkomst Onderzoek van Onderwijs): Een instrument isbetrouwbaar als (1) het datgene wat het meet, goed meet, (2) het consistent is en (3)
de meting vrij is van verstorende invloeden.
Per instrument zullen we aangeven in hoeverre we het hebben kunnen toetsen aan deze
eisen voor kwaliteit.
4.3.1. Oriënterende enquête naar relevante aspecten vanprogrammeeronderwijs en lesmateriaalDeze enquête is ingezet om er achter te komen wat vakdidactici en docenten belangrijk
vinden aan programmeeronderwijs en om onze ideeën en plannen te valideren en aan te
scherpen. Met deze enquête leveren we dus informatie voor alle vier de onderzoeksvragen.
De vragenlijsten (zie bijlage A.1. en A.2.) voor de enquêtes bestaan uit 16 vragen verdeeld
over 4 categorieën: algemeen (5 gesloten vragen), informatica curriculum (2 gesloten vragen
plus toelichting), programmeermethoden (7 open vragen) en context/motivatie (2 gesloten
vragen plus toelichting).
Aan de hand van de door ons gewenste informatie is de eerste versie van de vragenlijst
opgesteld. Hierbij hebben we gebruik gemaakt van de door de ESoE aangeleverde checklist
voor vragenlijsten. Verder kunnen we het volgende over de kwaliteitsaspecten zeggen:
● validiteit: Als eerste hebben we de vragenlijst voorgelegd aan een begeleider (expert)en een medestudent (try-out). Hieruit is de tweede versie van de vragenlijst
voortgekomen. Dit is de vragenlijst die aan de vakdidactici is gestuurd (field-test).
Naar aanleiding van feedback van de vakdidactici is een derde versie van de
vragenlijst gemaakt die aan de docenten is gestuurd.
14
-
● bruikbaarheid: De tweede versie van de vragenlijst was bruikbaar op basis van defeedback van de medestudent (try-out). De derde versie was bruikbaar op basis van
de feedback van de vakdidactici (field-test).
● effectiviteit: Dit hebben we ondanks de field-test niet expliciet getoetst omdat weslechts één analyse slag op de antwoorden hebben gedaan. De effectiviteit is echter
voldoende voor ons onderzoek omdat we op basis van de analyse onze
onderzoeksvragen hebben kunnen beantwoorden.
● betrouwbaarheid: Dit hebben we niet expliciet getoetst.
De afname heeft online plaatsgevonden via een Google Docs formulier.
4.3.2. Enquête over motivatie bij programmerenDeze enquête (zie bijlage A.3.) onder leerlingen is bedoeld om ons vermoeden over de
motivatie voor het ontwikkelen van apps voor mobiele telefoons te bevestigen. Vanwege de
kleine schaal hebben we de kwaliteitsaspecten voor deze enquête niet verder onderzocht.
De enquête draagt bij aan het beantwoorden van onderzoeksvraag [3-Motivatie].
Deze korte vragenlijst hebben wij afgenomen onder leerlingen uit drie informatica klassen. In
deze vragenlijst krijgen zij een twaalftal onderwerpen te zien die zij op een schaal van 0-3
(helemaal niet leuk tot heel leuk) moeten beoordelen. Daarnaast krijgen zij de vraag of er nog
onderwerpen ontbreken. Er is bewust voor een schaal met een even aantal keuzes gekozen
omdat we leerlingen willen dwingen een kant te kiezen.
Ook deze vragenlijst is online afgenomen, via een Google Docs formulier, bij alle informatica
klassen op twee scholen. Leerlingen kost het slechts enkele minuten om deze vragen te
beantwoorden.
4.3.3. Masterclass voor het verzamelen van feedback op het ontwikkeldemateriaalTen behoeve van het evalueren van het door ons gemaakte lesmateriaal hebben wij het
gepresenteerd gedurende een masterclass, als onderdeel van nascholing van docenten
informatica. Ter voorbereiding hebben de docenten het materiaal toegestuurd gekregen.
De masterclass bestond uit een korte introductie van ons onderzoek en de daaruit
voortgekomen uitgangspunten die aan het materiaal ten grondslag liggen. Vervolgens kregen
de docenten ongeveer anderhalf uur de tijd om ieder met het materiaal aan de slag te gaan.
Om spreiding van de feedback te bevorderen hebben we de deelnemers ieder een hoofdstuk
gegeven om op te focussen. Gedurende deze periode hebben we vrij met de docenten
gesproken en feedback over motivatie, effectiviteit, duidelijkheid en bruikbaarheid
ingewonnen.
Het laatste uur van de masterclass hebben we gebruikt om het materiaal plenair te
bespreken. De plenaire bespreking vond plaatst aan de hand van de vragenlijst uit bijlage
A.4. Bij het opstellen van deze vragenlijst hebben we gebruik gemaakt van de door de ESoE
aangeleverde checklist voor interviews. Verder kunnen we het volgende over de
kwaliteitsaspecten zeggen:
15
-
● validiteit: We hebben de vragenlijst eerst uitgetest via een individueel interview meteen informatica docent (try-out). Op basis daarvan zagen we geen noodzaak om de
vragenlijst aan te passen.
● bruikbaarheid: De vragenlijst was bruikbaar op basis van de feedback van deinformatica docent (try-out) die we vooraf individueel geïnterviewd hebben.
● effectiviteit: Dit hebben we niet expliciet getoetst omdat we slechts één analyse slagop de antwoorden hebben gedaan. De effectiviteit is echter voldoende voor ons
onderzoek omdat we op basis van de analyse onze onderzoeksvragen hebben
kunnen beantwoorden.
● betrouwbaarheid: Dit hebben we niet expliciet getoetst.
De verkregen feedback is genotuleerd en verwerkt. Hiervoor hebben we gekeken naar de
methode beschreven in het Basisboek Kwalitatief onderzoek (Baarda, Goede, Teunisse,
2005). De gebruikte labels en uitwerking van de feedback zijn te vinden in bijlage B.3. Aan de
hand van de verkregen informatie zijn wij in staat geweest te valideren of ons materiaal
voldoet aan onze eigen verwachtingen. Dit heeft bijgedragen aan het beantwoorden van
onderzoeksvragen [3-Motivatie] en [4-Visueel].
4.3.4. Interviews voor het verzamelen van feedback op het ontwikkeldemateriaalAan de hand van de vragenlijst in bijlage A.4. hebben we ook enkele docenten geïnterviewd
die niet bij de masterclass aanwezig waren. Ook in dit geval hebben we deze docenten het
materiaal van te voren ter beschikking gesteld. De duur van deze interviews heeft gevarieerd
van 1 tot 2 uur. De resultaten van de interviews zijn op dezelfde manier verwerkt als de in
4.3.3. besproken resultaten uit de masterclass. Ook voor de kwaliteitscriteria geldt hetzelfde
als in 4.3.3. beschreven is. Wel kunnen we nu de masterclass als field-test voor de validiteit
en bruikbaarheid van de vragenlijst zien.
16
-
5. ResultatenIn dit hoofdstuk behandelen we onze resultaten door de gestelde onderzoeksvragen te
beantwoorden. Daarnaast zullen we ook ingaan op de perceptie van informatica docenten
met betrekking tot het ontwikkelde lesmateriaal en aangeven hoe we hun feedback gaan
verwerken of verwerkt hebben.
5.1. Gebruikte programmeermethoden en tekortkomingenOns literatuuronderzoek en de antwoorden op onze enquête leveren de onderstaande
resultaten op over de gebruikte programmeermethoden in het voortgezet onderwijs en hun
tekortkomingen met betrekking to effectiviteit en motivatie.
De oriënterende enquête is geanalyseerd zoals beschreven in bijlage B.1. Voor de
tekortkomingen van de gebruikte programmeermethoden zijn de volgende vragen relevant:
● vraag 8: “Welke programmeertalen en bijbehorende lesmethoden gebruikt u in het
middelbaar onderwijs?”
● vraag 9: “Wat vindt u de sterke en zwakke punten van deze talen en methoden?”
● vraag 10: “Zijn leerlingen met deze talen en methoden snel in staat om een (voor hun)
leuk resultaat te behalen?”
De antwoorden op deze vragen geven direct inzicht in de eventuele tekortkomingen van de
gebruikte methoden.
In het materiaal dat gebruikt werd in de CODI trainingen (CODI - Vakdidactiek Informatica - II- dec. 2002) zien we de volgende opsomming van programmeeromgevingen en hun nadelen:
● Imperatief (klassiek);; Basic, C, Pascal: ouderwetse omgeving, niet aantrekkelijk,zonder kant-en-klare procedures en functies kom je niet ver
● Visueel;; Delphi, Java (Visual Café), Visual Basic: moeilijk vat op te krijgen, gebruikvan standaardbibliotheken is lastig
● Functioneel (declaratief);; Haskell, Lisp, LOGO: Ziet er in het algemeen nietaantrekkelijk uit, minder gangbaar dus minder overdraagbaar, LOGO alleen een
“speelgoedtaaltje”
● Logisch (declaratief);; Prolog: moeilijk vat op te krijgen, ziet er in het algemeen nietaantrekkelijk uit, minder gangbaar dus minder overdraagbaar
● Object-georiënteerd;; C++, Java: moeilijk vat op te krijgen, gebruik vanstandaardbibliotheken is lastig
● Programmeeromgeving;; auteurssysteem, code kruispunt, PSD: beperkt domein,beperkte taalmechanismes (b.v. geen parameteroverdracht)
Hierbij dient opgemerkt te worden dat de categorisering in het artikel niet helemaal optimaal is
gekozen door de makers. Zo is Visual Basic ondergebracht bij de categorie visueel terwijl
deze ook bij Object-georiënteerd had kunnen staan.
17
-
Desondanks geeft dit een goed overzicht van veel voorkomende nadelen:
● ouderwets en niet aantrekkelijke ontwikkelomgeving (nadeel voor motivatie)
● sterke afhankelijkheid van standaard bibliotheken die niet makkelijk te doorgronden
zijn (nadeel voor motivatie en effectiviteit)
● beperkte toepasbaarheid;; moeilijk om in korte tijd iets leuks te maken (nadeel voor
motivatie en effectiviteit)
Naast bovenstaande tekortkomingen met betrekking tot aantrekkelijkheid en gebruik van
programmeeromgevingen is er ook onderzoek gedaan naar bestaande informatica
onderwijsmethoden en in hoeverre zij de Big Ideas van programmeren adresseren (Saeli,
2012). In deze methoden worden een aantal van de eerder genoemde ontwikkelomgevingen
gebruikt zoals Java, Delphi, PHP, BlueJ, VB.net en VB. Het blijkt dat veel van de bestaande
methoden wel redelijk tot goed bijdragen aan de Big Ideas.
Ook uit onze oriënterende enquête hebben we feedback gekregen over tekortkomingen van
programmeermethoden die op dit moment door informatica docenten in het veld gebruikt
worden. Hier volgt een overzicht:
● GameMaker en GML (GameMakerLanguage)
○ Weinig oefenopdrachten te vinden waarbij één onderdeel een aantal malen
herhaald wordt zodat echte verankering plaats vindt (vergelijk met Getal en
Ruimte bij wiskunde).
○ GML is specifiek voor GameMaker.
● Java
○ Jcreator is te moeilijk voor scholieren. Ze gebruiken Eclipse en kopiëren de
programma's om ze te wijzigen. Dat gaat goed.
● Java/Greenfoot
○ Object oriëntatie kan soms moeilijk zijn.
○ De methode biedt geen (extra) opdrachten aan de hand waarvan de leerlingen
kunnen oefenen.
○ De methode (aanschaf van het boek) is relatief duur.
○ Ontbreken van goede debuggers.
● JavaLogo (Applet)
○ De resultaten blijven vrij simpel, leerlingen raken daardoor redelijk snel
verveeld.
○ Het legt veel nadruk op ruimtelijk inzicht, leerlingen die daar moeite mee
hebben, hebben ook met deze manier van programmeren moeite.
● PHP (& MySQL)
○ Indirect karakter omdat het op een server draait. Hiermee wordt bedoeld dat
het voor de leerlingen niet duidelijk is welke activiteiten op de server draaien
en welke op de client.
○ Integratie met HTML maakt het moeilijk.
○ Veel syntax.
○ Ontbreken van goede debuggers.
● RobotBasic
○ Slechte editor, ongevoelig voor hoofdletters/kleine letters.
18
-
● Struktograaf
○ Niet fancy.
○ De blokjes suggereren een structuur, maar dat is slechts schijn.
● Javascript
○ Ontbreken van goede debuggers.
● BlueJ
○ Pittig voor havo leerlingen.
Ook de resultaten van de enquête laten zien we dat de ontwikkelomgevingen niet
aantrekkelijk zijn (slecht voor de motivatie) en het vaak lastig is om iets leuks te maken in
een korte tijd (niet effectief en slecht voor de motivatie). Daarnaast wordt aangegeven dat
een goede debugger vaak ontbreekt. Het nodig hebben van een debugger duidt al op een
programmeeromgeving die minder geschikt voor het voortgezet onderwijs. Het doel is
immers om programmeerconcepten onder de knie te krijgen en niet om te leren debuggen.
Moeten debuggen is slecht voor zowel de motivatie als de effectiviteit.
Er wordt door de informatica docenten een veelheid aan programmeeromgevingen gebruikt
zoals hierboven is aangegeven. De meeste van deze omgevingen lijken niet echt bij te
dragen aan de motivatie (niet aantrekkelijk en lastig om snel iets leuks te maken) en
effectiviteit (lastige syntax, bibliotheken moeilijk te doorgronden en debugger nodig).
Een uitzondering hierop is GameMaker. Het maken van games lijkt een grote motiverende
werking op leerlingen te hebben (dit zien we ook terug in onze enquête onder leerlingen naar
programmeercontexten, zie bijlage B.2.). Het nadeel bij het maken van games is dat het
lastig is om er de relevante programmeerconcepten expliciet in aan bod te laten komen. Dit
probleem willen we met App Inventor aanpakken door leerlingen niet alleen games te laten
ontwikkelen maar ook “serieuze” apps.
5.2. Criteria goed programmeeronderwijsBelangrijk bij goed programmeeronderwijs is dat leerlingen op de juiste manier de juiste
dingen leren. Uit onderzoek (Saeli, 2012) blijkt dat er een aantal Big Ideas van programmeren
te definiëren zijn die door informatica docenten en makers van informatica
onderwijsmethoden als belangrijk worden beschouwd. De juiste didactische aanpak daarbij
is nodig om deze ideeën ook daadwerkelijk bij de leerlingen te laten landen.
Wat didactiek betreft zijn er meerdere theorieën:
1. Semiotic Ladder (Kaasbøll, 1998). Deze beschrijft dat programmeerkennis moet
worden opgebouwd door achtereenvolgens de volgende aspecten van een
programmeertaal te leren: syntax, semantics en pragmatics. Deze strategie wordt
aangehaald door onder andere Koffman (Koffman, 1986) en Pascal, Liebenau en
Backhouse (Pascal, Liebenau en Backhouse, 1990).
2. Cognitive Objectives Taxonomy (Kaasbøll, 1998). Deze beschrijft dat leerlingen
programmeren moeten leren door de volgende stappen te doorlopen:
a. een programma uitvoeren
b. een stuk code van een programma lezen
c. een bestaand programma aanpassen
d. een eigen programma creëren
19
-
Deze strategie wordt aangehaald door onder andere Reinfelds (Reinfelds, 1995) en
Kirkerud (Kirkerud, 1996). De theorie is gebaseerd op de taxonomy of cognitive
objectives van Bloom (Krathwohl, 2002).
3. Problem Solving (Kaasbøll, 1998). Hierbij moeten leerlingen aan de hand van
gestelde problemen leren programmeren. Men kan dit als een vorm van
probleemgestuurd onderwijs zien. Deze strategie wordt aangehaald door Rogalski en
Samurçay (Rogalski, Samurçay, 1990).
4. Programmeren door Completeren. Hierbij moeten leerlingen door het aanvullen van
bestaande programma’s die incompleet zijn leren programmeren (Van Merriënboer,
1992). Merk op dat dit nauw verwant is aan de derde stap uit de eerder genoemde
Cognitive Objectives Taxonomy;; namelijk het aanpassen van een bestaand
programma. Ook Saeli (Saeli, 2012) refereert hieraan als een mogelijk goede
didactische aanpak. In de methode GameMaker4School (Maas, 2011) wordt deze
aanpak ook gebruikt.
In onze oriënterende enquête ging vraag 13 “Wat vindt u de belangrijkste aspecten die uw
leerlingen van programmeren moeten leren?” over criteria van goed programmeeronderwijs
(zie bijlage B.1.). Volgens de ondervraagden zijn de volgende zaken belangrijk:
● computational thinking (Wing, 2006)
● control structures (selectie en lussen)
● datastructuren, -types en -abstractie
● procedures, functies en methoden
● variabelen
Dit sluit aan bij de Big Ideas die genoemd worden in het onderzoek van Saeli (Saeli, 2012).
Goed en effectief programmeeronderwijs vereist dat leerlingen de juiste dingen leren (de Big
Ideas, programmeerconcepten) en dat hierbij de juiste didactische aanpak wordt gekozen
zodat de concepten ook goed landen bij de leerlingen. Wat didactische aanpakken betreft
kiezen wij voor de Cognitive Objectives Taxonomy en het leren programmeren door
completeren. Deze twee aanpakken sluiten goed bij elkaar aan en vormen een goede manier
om in kleine stappen het complexe probleem van het leren programmeren aan te pakken.
Voor een deel haken we ook aan op de Problem Solving aanpak door leerlingen via
pakkende apps aan het werk te zetten. De Semiotic Ladder vinden we minder geschikt
omdat deze een sterke nadruk legt op syntax terwijl wij van mening zijn dat syntax (zeker in
het begin) afleidt van het leren van de programmeerconcepten.
5.3. Motiverende werking van apps maken voor mobieleapparatenIn de literatuur lijkt nog niets te vinden te zijn over de motiverende werking van het maken
van apps voor mobiele apparaten als het gaat om leren programmeren binnen het voortgezet
onderwijs. Vanuit het hoger beroeps en wetenschappelijk onderwijs zijn er wel geluiden dat
op deze manier leren programmeren motiverend is (Wolber, 2011).
In onze oriënterende enquête geven de antwoorden op vraag 15: “Denkt u dat het gebruik
van mobiele telefoons als context/platform motiverend werkt voor het leren programmeren?”
20
-
direct een indicatie voor de uitkomst van onze onderzoeksvraag (zie bijlage B.1.). Uit de
antwoorden blijkt dat de helft van de vakdidactici denkt dat de mobiele telefoon als platform
motiverend werkt en de andere helft denkt van niet. Initieel hadden we deze vraag als ja/nee
vraag geformuleerd maar naar aanleiding van feedback van de vakdidactici hebben we hier
voor de docenten een schaal van 1 tot 5 van gemaakt. Bij de docenten was iedereen
neutraal tot enthousiast over het gebruik van de mobiele telefoon als platform om te leren
programmeren. Dit bleek ook tijdens de workshop die we hebben gehouden met informatica
docenten bij de Fontys. Eén docent gaf zelfs aan dat leerlingen al gevraagd hadden of ze
apps voor hun telefoon mochten maken als onderdeel van de informatica les.
Ook onze enquête onder leerlingen naar contexten voor programmeeronderwijs (zie bijlage
B.2.) suggereert dat het maken van apps motiverend is. 86% van de leerlingen geeft aan dat
ze dit ‘leuk’ (49%) of ‘heel leuk’ (37%) lijkt. In deze enquête is alleen het maken van games
populairder en dit is iets dat ook voor de mobiele telefoon mogelijk is.
Gezien de reacties hebben we niet meer expliciet gekeken naar de motiverende werking
voor leerlingen met een niet N-profiel.
De uitkomsten bevestigen onze hypothese over de mobiele apparaten als motiverend
platform voor het leren programmeren.
5.4. Geschiktheid gebruik visuele programmeeromgevingDeze onderzoeksvraag kunnen we beantwoorden aan de hand van vraag 6: “Is
programmeren noodzakelijk in het informatica curriculum?” en vraag 7 “Is alleen visueel
programmeren voldoende in het informatica curriculum?” uit onze oriënterende enquête (zie
bijlage B.1.). Het blijkt dat alle vakdidactici van mening zijn dat programmeren een essentieel
onderdeel van het vak informatica is. Daarbij vinden twee van de vijf didactici dat visueel
programmeren voldoende is. Ook onder docenten oordeelt men unaniem dat programmeren
essentieel is binnen het vak informatica. Hier is men echter ook unaniem over het feit dat
visueel programmeren niet voldoende is.
Docenten en vakdidactici zijn het er over eens dat leerlingen in het voortgezet onderwijs
moeten leren programmeren. Er zijn vakdidactici die vinden dat visueel programmeren
voldoende kan zijn. Het merendeel van de ondervraagden vindt echter dat leerlingen ook
tekstueel moeten leren programmeren. Ze zien een visuele programmeeromgeving wel als
een goede opstap naar het tekstueel programmeren zo blijkt uit de toelichtingen bij de
gestelde vragen.
Naar aanleiding van de masterclass en de interviews met docenten informatica over ons
materiaal kunnen we concluderen dat een visuele programmeeromgeving prima geschikt is
om te leren programmeren. Ook een aantal artikelen die over programmeeronderwijs gaan
suggereren dit. Deze geven aan dat tekstuele syntax en syntax errors van compilers en
interpreters afleiden van het leren programmeren. Visuele programmeeromgevingen hebben
dit nadeel niet.
21
-
5.5. Perceptie met betrekking tot het ontwikkelde lesmateriaalDe perceptie van de informatica docenten die we gesproken hebben tijdens de masterclass
(die we hebben gegeven in het kader van nascholing voor informatica docenten bij Fontys)
was zeer positief. Dit geldt ook voor de docenten die we daarna nog individueel hebben
geïnterviewd. Zowel de masterclass als de interviews hebben we gedaan aan de hand van
de vragenlijst in bijlage A.4. De resultaten zijn te vinden in bijlage B.3.
In het algemeen vond men het materiaal in de aangeboden toestand al bruikbaar in de klas.
Uiteraard kan het materiaal nog verbeterd worden en daarvoor hebben we voldoende input
van de deelnemende docenten gekregen. Daarnaast liggen er nog een aantal punten die we
niet meer opgepikt hebben voor de workshop omdat we graag eerst wilden weten of het
materiaal voldoet aan de verwachtingen van informatica docenten.
Gedurende de masterclass hebben we veel feedback ontvangen van de aanwezige
docenten en didactici. De indruk was voornamelijk positief, wat blijkt uit de volgende reacties:
● Leerlingen eerst laten stoeien met een bestaand project is een goede opzet.
● Tempo is goed.
● Leuk om te doen, duidelijk geschreven.
● Goede opstap naar een tekstuele programmeertaal.
● Spreekt waarschijnlijk aan bij leerlingen (al ben je hier nooit zeker van totdat de
leerlingen er echt mee bezig zijn geweest)
● Doordat je je telefoon altijd bij je hebt en daarmee (trots) resultaten kunt laten zien aan
anderen is het ontwikkelen van apps voor de mobiel motiverend.
● Door de lage drempel nodigt de omgeving uit tot onderzoeken.
● Mooi dat er veel optionele uitbreidingen bij staan.
De volgende zaken nemen we in ieder geval mee in ons materiaal naar aanleiding van de
workshop:
● Voor havo 4 leerlingen (met nadruk op vmbo instroom) gaat de opbouw in moeilijkheid
waarschijnlijk te snel.
● Meer suggesties en bonus opgaven meegeven om leerlingen uit te dagen.
● Niet alle component namen zijn voor leerlingen direct duidelijk. Bijvoorbeeld: wat is
een label?
● Een referentiehandleiding kan nuttig zijn.
● Na de techniek verder gaan met andere aspecten van ontwikkeling, zoals
projectmanagement. Zorg dat er een klant is en laat de leerlingen meerdere iteraties
meemaken.
● Lever een uitgebreid resources pakket mee.
● Het hoofdstuk Meteoor is wellicht te wiskundig.
● Het is niet altijd duidelijk voor de leerling of hij de tekst strak moet volgen (omdat hij
anders de mist in gaat), of dat er eigen initiatief wordt verwacht.
● Extra motiverend kan het zijn als een app aan de echte wereld wordt gekoppeld door
gebruik te maken van APIs. Een mashup bouwen dus.
22
-
● Aan de docentenhandleiding ideeën over toetsen toevoegen. Docenten hebben de
behoefte individueel te controleren of leerlingen het snappen. Hoe past dit in ons
materiaal?
● De docentenhandleiding duidelijk verdelen in wat docenten echt moeten weten zodat
de leerlingen aan de slag kunnen en achtergrond informatie.
Ons doel was lesmateriaal te ontwikkelen dat motiverend en effectief werkt bij het leren
programmeren in het voortgezet onderwijs. Afgaande op de reacties van docenten die ons
materiaal bekeken en er mee gewerkt hebben zijn we hierin geslaagd. Ze vinden de opbouw
goed waarin we een aantal van de didactische aanpakken uit de literatuur gebruikt hebben
zoals de Cognitive Objectives Taxonomy en het programmeren door completeren. Verder
zien ze de context inderdaad als motiverend omdat de mobiele telefoon een alledaags en
populair apparaat is voor veel leerlingen. Ook zijn er leerlingen die al vragen of dit soort
dingen bij informatica aan bod komen.
23
-
6. DiscussieHet doel van ons onderzoek was het beantwoorden van de onderstaande vragen zodat we
op een gefundeerde manier nieuwe lesmateriaal konden ontwikkelen voor het onderwijzen
van programmeren in het voorgezet onderwijs:
[1-Methoden] Welke programmeermethoden worden er nu gebruikt in het voortgezet
onderwijs en wat zijn de tekortkomingen van deze methoden met betrekking
tot effectiviteit en motivatie.
[2-Criteria] Aan welke criteria moet goed programmeeronderwijs voldoen.
[3-Motivatie] Motiveert het maken van applicaties voor mobiele apparaten, met bijvoorbeeld
App Inventor, leerlingen meer dan bestaande methoden? In het bijzonder de
leerlingen met een niet N-profiel?
[4-Visueel] Is het gebruik van visuele ten opzichte van tekstuele
programmeeromgevingen – zoals voornamelijk gebruikt in de geanalyseerde
methoden – geschikter voor het aanleren van de basis principes van het
programmeren?
Er wordt op dit moment een overvloed [1-Methoden] aan methoden gebruikt waarbij eigenlijk
alleen GameMaker als motiverend wordt gezien. Er is echter geen materiaal dat leerlingen
leert programmeren op een effectieve manier. De criteria waaraan programmeeronderwijs
moet voldoen is dat er een goede didactiek aan ten grondslag moet liggen en dat een aantal
belangrijke programmeerconcepten (Big Ideas, Saeli, 2012) onderwezen moeten worden.
Het gebruiken van mobiele apparaten als context om te leren programmeren is een motivator
en een visuele programmeeromgeving is geschikter voor beginnende programmeurs dan een
tekstuele programmeeromgeving.
Ons onderzoek is voornamelijk gebaseerd op kwalitatief onderzoek. Enerzijds omdat de
populatie die beschikbaar is voor het onderzoek niet voldoende groot is om kwantitatief
onderzoek te doen, anderzijds omdat onze vragen zich goed lenen voor kwalitatief
onderzoek. Omdat de derde vraag over motivatie zich ook leent voor kwantitatief onderzoek
hebben we een kleine groep leerlingen hierover om input gevraagd. Dit als extra verificatie
voor de resultaten uit het kwalitatief onderzoek onder vakdidactici en docenten informatica.
6.1. ConclusiesProgrammeeronderwijs staat nog in de kinderschoenen, zelfs op HBO- en WO-opleidingen.
Docenten zijn op zoek naar effectieve didactische strategieën en motiverende contexten om
leerlingen te leren programmeren. Uit ons onderzoek blijkt dat er een motiverende werking
uitgaat van de door ons gekozen omgeving en context.
Het onderzoek uitgevoerd door Saeli (Saeli, 2012) en ons onderzoek onder vakdidactici en
docenten toont overlap in wat men ziet als belangrijke programmeerconcepten.
Starten met een tekstuele programmeeromgeving werkt veelal niet motiverend en is
bovendien niet effectief. Leerlingen verzanden in de syntax van de programmeertaal, de
24
-
foutmeldingen van de compiler of interpreter en de noodzaak om te debuggen. Dit leidt af van
het leren van de programmeerconcepten die belangrijk worden geacht. Uit eigen ervaring
weten we bovendien dat er hierdoor ook extra druk op de docent komt. Leerlingen
verwachten dat de docent hen namelijk even snel kan helpen met het debuggen van hun
problemen. Hierdoor verspilt een docent vaak veel tijd en als hij/zij de leerlingen niet kan
helpen geeft dit ook nog een ontevreden gevoel over de leraar bij de leerlingen.
Het verwachte eindniveau met betrekking tot programmeerkennis in het voorgezet onderwijs
is vooralsnog onduidelijk. Ook de meningen van vakdidactici en docenten hierover lopen
uiteen. Het materiaal dat we gemaakt hebben naar aanleiding van ons onderzoek is een
goede start om een minimaal kennisniveau te bereiken. Het staat docenten vrij om daarna
nog verder te gaan met programmeeronderwijs.
Het materiaal dat we ontwikkeld hebben werd goed ontvangen. De initiële kwaliteit werd
reeds als goed gezien en er zijn goede en nuttige verbeterpunten aangedragen. Na een
verbeterslag zal het materiaal in een echte lessituatie getest gaan worden. Daarna wordt het
opnieuw geëvalueerd en mogelijk verbeterd. Het materiaal zal ook open source ter
beschikking worden gesteld, zie hiervoor http://appinventor.informatica.nu. Het materiaal
wordt gezien als motiverend en effectief en dat was ons doel.
Het informatica curriculum is behoorlijk gevuld. Een uitdaging is daarom het ontwikkelde
materiaal te plaatsen binnen het curriculum. Het ontwikkelde materiaal kan dienen als
vervanging van bestaande programmeermodules. Daarnaast kan ons materiaal gebruikt
worden om te voorkomen dat leerlingen die zijn blijven zitten nog een keer met bijvoorbeeld
GameMaker aan de slag gaan.
Ons materiaal biedt de mogelijkheid om er andere aspecten van het informatica curriculum
aan te koppelen. Buiten het leren programmeren kan het ook gebruikt worden om te leren
hoe een klein softwareproject opgezet en uitgevoerd wordt.
6.2. Aanbevelingen tot verder onderzoekNaar aanleiding van vragen over welk lesmateriaal docenten nu gebruiken kwam regelmatig
het antwoord “eigen materiaal”. Het is interessant om uit te zoeken waarom zo veel docenten
eigen materiaal gebruiken. Zijn deze mensen bereid om (en onder welke voorwaarden)
lesmateriaal van anderen te gebruiken? Zijn ze van mening dat er nog geen goed materiaal
is, of kennen ze het niet? Vinden ze hun eigen materiaal beter? Vinden ze misschien dat je
beter les kunt geven met redelijk tot goed eigen materiaal dan met goed materiaal van
anderen? Kortom: als het lukt didactisch goed materiaal te maken, gaat dit dan ook gebruikt
worden?
In ons onderzoek hebben we niet meer expliciet gekeken naar de motiverende werking voor
leerlingen met een niet N-profiel. Carrière- en doelgerichte leerlingen willen we ook graag
enthousiasmeren voor programmeren. We denken dat dit met onze lesmethode gebeurt maar
hebben hier geen bewijzen voor.
25
-
Uit het onderzoek blijkt dat de meeste vakdidactici en docenten informatica vinden dat alleen
visueel programmeren niet voldoende is. Een relevante vraag daarom is wat goed aansluit op
ons materiaal als het gaat om tekstueel programmeren.
In het informaticacurriculum komen op het moment veel verschillende onderwerpen aan bod
in relatief weinig tijd. Het lesmateriaal dat we hebben ontwikkeld kan niet zomaar worden
toegevoegd. Er zijn wel ideeën over hoe het ingezet zou kunnen worden maar verder
onderzoek op dit gebied is aan te bevelen.
6.3. Aanpassingen ten opzichte van het onderzoeksplanGedurende het onderzoek hebben we op enkele punten besloten af te wijken van ons
originele onderzoeksplan. In deze paragraaf worden deze punten kort besproken.
Ten opzichte van ons plan hebben we de interviews anders ingericht. Ons plan was de
docenten individueel te interviewen. We hebben echter de kans gekregen om gedurende een
masterclass (nascholing informatica docenten) ons materiaal te presenteren, de docenten
ermee te laten werken, en hen vervolgens individueel en plenair om feedback te vragen.
Door deze aanpassing hebben we het informatie verzamelen efficiënter in kunnen richten.
Omdat er nu ook mogelijkheid was tot discussie heeft dit geleid tot meer en dieper gaande
feedback. Naast de masterclass hebben we, wel in lijn met het plan, nog enkele docenten
(die niet aan de masterclass deelnamen of niet aanwezig konden zijn) persoonlijk
geïnterviewd.
Een ander punt waarop we afgeweken zijn van ons oorspronkelijke plan is het onderzoeken
van bestaande methoden. We hebben Fundament Informatica en Enigma minder uitgebreidonderzocht aangezien Saeli (Saeli, 2012) in haar proefschrift drie in Nederland veel gebruikte
methoden vergelijkt, namelijk Fundament Informatica, Informatica Actief en Enigma. Zij geeftin haar proefschrift een overzicht in hoeverre de door haar gebruikte Big Ideas van
programmeren door deze methoden gecoverd worden. We hebben wel een aantal anderemodules bekeken en besproken (zie bijlage C.).
Tot slot hebben we een extra enquête toegevoegd aan ons onderzoek. Deze enquête is
afgenomen onder leerlingen en betreft hun interesse in diverse contexten waarbinnen we
programmeeronderwijs kunnen plaatsen. Wij hebben dit toegevoegd om ons vermoeden over
de motivatie voor het ontwikkelen van apps voor een mobiele telefoon te bevestigen.
Vanwege de kleine schaal van deze enquête hebben we de resultaten niet uitgebreid
geanalyseerd volgens een methode voor kwantitatief onderzoek, zie bijlage B.2.
6.4. SamenwerkingsprocesOmdat dit onderzoek is uitgevoerd door drie personen volgt in deze paragraaf een
beschrijving van ons proces en onze taakverdeling. Dit om aan te verantwoorden dat we
ieder voldoende tijd en inspanning in dit onderzoek hebben gestoken en de taken
evenwichtig waren verdeeld.
26
-
Robin kwam met het idee om te onderzoeken of we leerlingen konden leren programmeren
met behulp van een visuele omgeving zoals App Inventor waarmee ze apps kunnen maken
voor hun mobiele telefoon. Hij hoopte dat hier materiaal uit kwam dat hij zelf het komende
schooljaar in zijn klassen kan inzetten. François en Coen vonden dit een goed en leuk idee
en besloten er aan mee te werken.
Aangezien we elkaar elke woensdag zagen bij de ESoE was er elke week wel een moment
om te overleggen wat er de komende week moest gebeuren. In het begin hadden we niet
direct een duidelijke taakverdeling. Wel hadden we de bedoeling dat ieder aan alle aspecten
van het onderzoek zou werken. Het bleek een leuk team. Op woensdag maakten we vaak al
brainstormend aantekeningen en afspraken over taken die in de loop van de week dan
uitgewerkt moesten worden. Als we niet bij elkaar konden komen gebruikten we Skype om te
overleggen. Alle drie wilden we dit schooljaar het onderzoek afronden, alle drie hadden we
ook genoeg andere dingen te doen. Het duurde even voor we op gang kwamen, er zijn als je
voor de klas staat en tegelijk een studie als deze volgt altijd zaken die prioriteit hebben.
Soms had de één meer tijd, dan de ander. Er ontstond als vanzelf een taakverdeling zonder
dat we hier harde afspraken over maakten. Zo werd bij het opstellen van de vragenlijsten
gezamenlijk gebrainstormd over wat er in moest komen, waarna iemand een eerste versie
maakte, deze rond mailde en ieder gaf zijn commentaar of paste het aan. Zo gebeurde het
met de meeste onderdelen.
François heeft het voortouw genomen bij het maken van het lesmateriaal door de inleidende
hoofdstukken te schrijven. Verder hebben we alle drie een inhoudelijk hoofdstuk geschreven:
Mollen Meppen (François), Schrandere Scholier (Robin) en Meteoor (Coen). Pas tijdens het
schrijven viel de beslissing het materiaal in LaTeX op te maken. Robin heeft vervolgens een
geschikt template gezocht en bewerkt. Hij heeft ook het al bestaande materiaal omgezet in
LaTeX. Coen en François moesten hiervoor het een en ander uitzoeken, want LaTeX en
Windows bleek geen ideale combinatie (Robin werkt op een Mac). Door de LaTeX bestanden
via Dropbox (en later Git) te delen was het mogelijk gezamenlijk aan het materiaal te werken.
Nadat we de afzonderlijke delen samengevoegd hadden, hebben we de hoofdstukken op één
lijn gebracht waarbij we allemaal een paar keer het document van voor tot achteren
doorgewerkt hebben.
De interviews hebben we verdeeld. Toen bood zich de mogelijkheid aan het materiaal in de
masterclass bij Fontys te presenteren en ter plekke feedback te krijgen van de docenten.
Het voorbereiden, regelen van de telefoons, internettoegang, maken van de boekjes,
opstellen van de presentatie, het presenteren hebben we wederom verdeeld en het
verzamelen van de feedback hebben we zoveel mogelijk per docent gedaan, waarbij wij
elkaar afwisselden.
Omdat elk zijn eigen sterke punten heeft, heeft ieder aan alle facetten van het onderzoek, het
materiaal en het verslag gewerkt.
27
-
Referenties
Akker, J. van den (1999). Principles and methods of development research. Designapproaches and tools in education, pp. 1-14.
Baarda, B., Goede, M. de, Teunissen, J. (2005). Basisboek Kwalitatief onderzoek. StenfertKroese.
Boekaerts, M., Simons, P.R. (1993). Leren en Instructie: Psychologie van de leerling en het
leerproces. Assen: Dekker & van de Vegt.
Creemers, B.P.M. (1999). The effective teacher: What Changes and Remains. Asia-PacificJournal of Teacher Education & Development, June 1999, Vol. 2, No. 1, pp. 51-63.
Diepen, N. van (2005). Elf redenen waarom programmeren zo moeilijk is. Tijdschrift voorinformaticaonderwijs, 14e jaargang 2005, nr. 4.
Diepen, N. van, Perrenet, J., Zwaneveld, B. (2011). Which Way with Informatics in High
Schools in the Netherlands? The Dutch Dilemma. Informatics in Education, 10(1), pp.123-148.
Dijk, E.M.A.G. van, Koppelman, H. (1995). From the Bottom to the Top? TINFON, 4(1), pp.31-32.
Govender, I. (2006). Learning to Program, Learning to Teach Programming: Pre- and
In-service Teachers’ Experiences of an Object-oriented Language. South Africa:Unpublished doctoral dissertation University of South Africa.
Kaasbøll, J.J. (1998). Exploring didactic models for programming. Tapir, pp. 195-203.
Krathwohl, D. (2002) A revision of Bloom’s Taxonomy: An Overview, Theory Into Practicevol. 41-4, pp. 212-218.
Maas, P. (2011). GameMaker4School. Rosmalen: Interfax.
Merriënboer, J.J.G. van (1992). Programmeren door completeren. TINFON, 1(2), pp. 66-71.
Plomp, T., Nieveen, N. (2009). An Introduction to Educational Research. Enschede: SLO.
Saeli, M. (2012, February). Teaching Programming for Secondary School: a Pedagogical
Content Knowledge Based Approach. Eindhoven: Technische Universiteit Eindhoven.
Schmidt, V. (2007). Handreiking schoolexamen informatica havo/vwo. Enschede: SLO.
28
-
Wing, J.M. (2006). Computational Thinking. Communications of the ACM, March 2006, 39(3),pp. 33-35.
Wolber, D. (2011). App Inventor and Real-World Motivation, CIGCSE 11 ACM, March 2011,pp. 601-606
29
-
30
-
Bijlagen
31
-
32
-
A. Vragenlijsten
A.1. Oriënterende enquête naar relevante aspecten van programmeeronderwijsen lesmateriaal: vakdidactici
Oriënterende vragenlijst ProgrammeeronderwijsGeachte heer/dame,
Wij doen voor ons afstuderen aan de Eindhoven School of Education een onderzoek naar
programmeeronderwijs. U hebt na een eerdere email van ons aangegeven met ons
onderzoek mee te willen doen.
In de onderstaande vragenlijst vragen wij u naar uw mening over programmeertalen en
daarmee verband houdende onderwijsmethoden waar u ervaring mee hebt. Het doel van ons
onderzoek is een programmeermodule ontwikkelen die aanspreekt bij middelbare scholieren
en die bovendien de leerling op een effectieve manier leert programmeren.
Uw antwoorden worden vertrouwelijk behandeld en de resultaten van de vragenlijsten die wij
in onze rapportage opnemen worden geanonimiseerd.
Het invullen van de complete vragenlijst neemt ongeveer 15 minuten in beslag.
* Required
Algemeen1. In welke leeftijdscategorie valt u?*
● jonger dan 30 jaar
● 30-39 jaar
● 40-49 jaar
● 50 jaar of ouder
2. Wat is de hoogste opleiding die u genoten heeft?*
● HBO Informatica
● WO Informatica
● HBO anders
● WO anders
3. Hoe lang geeft u het vak Informatica in het middelbaar onderwijs?*
● minder dan 2 jaar
● 2 tot 5 jaar
● 5 tot 10 jaar
● meer dan 10 jaar
● ik geef geen Informatica in het middelbaar onderwijs
33
-
4. Welke methode gebruikt u voor uw informatica onderwijs?*
● Fundament Informatica (Instruct)
● Enigma (voorheen Turing)
● Informatica Actief (voorheen Edu Actief)
● Eigen lesmethode
● ik geef geen Informatica in het middelbaar onderwijs
● Other:
5. Wat is de gemiddelde klasgrootte waaraan u les geeft?*
● minder dan 10 leerlingen
● 10 tot 20 leerlingen
● 20 tot 30 leerlingen
● meer dan 30 leerlingen
● ik geef geen Informatica in het middelbaar onderwijs
Informatica curriculum6. Is programmeren noodzakelijk in het informatica curriculum?*
● Ja
● Nee
Toelichting:
7. Is alleen visueel programmeren voldoende in het Informatica curriculum?*
● Ja
● Nee
Toelichting:
Programmeermethoden8. Welke programmeertalen en bijbehorende lesmethoden gebruikt u in het middelbaar
onderwijs?*
9. Wat vindt u de sterke en zwakke punten van deze talen en methoden?*
10. Zijn leerlingen met deze talen en methoden snel in staat om een (voor hun) leuk resultaat
te behalen? Gelieve uw antwoord toe te lichten.*
11. Hoe vindt u de motiverende werking van de deze talen en methoden?*
12. Hoe toetst u de leerlingen met betrekking tot deze talen en methoden en waarom hebt
deze manier van toetsen gekozen?*
13. Wat vindt u de belangrijkste aspecten die uw leerlingen van programmeren moeten
leren?*
14. Brengt u een relatie aan tussen de diverse talen en methoden die u gebruikt?*
34
-
Context15. Denkt u dat het gebruik van mobiele telefoons als context/platform motiverend werkt voor
het leren programmeren?*
● Ja
● Nee
Toelichting*
16. Heeft u leerlingen die (buiten de lessen) bezig zijn met het ontwikkelen van mobiele
applicaties?*
● Ja
● Nee
Toelichting (wat doen en gebruiken deze leerlingen?)
Tot slot17. Zou u nog iets wijzigen aan deze vragenlijst voordat we deze doorsturen naar de
docenten?*
35
-
5 reactiesOverzicht Complete reacties bekijken
Algemeen
1. In welke leeftijdscategorie valt u?jonger dan 30 jaar 0 0%
30-39 jaar 1 20%
40-49 jaar 2 40%
50 jaar of ouder 2 40%
2. Wat is de hoogste opleiding die u genoten heeft?HBO Informatica 0 0%
WO Informatica 2 40%
HBO anders 0 0%
WO anders 3 60%
3. Hoe lang geeft u het vak Informatica in het middelbaar onderwijs?minder dan 2 jaar 1 20%
2 tot 5 jaar 0 0%
5 tot 10 jaar 1 20%
meer dan 10 jaar 1 20%
ik geef geen Informatica in het middelbaar onderwijs 2 40%
4. Welke methode gebruikt u voor uw informatica onderwijs?
36
-
Fundament Informatica (Instruct) 1 20%
Enigma (voorheen Turing) 1 20%
Informatica Actief (voorheen Edu Actief) 1 20%
Eigen lesmethode 0 0%
ik geef geen Informatica in het middelbaar onderwijs 2 40%
Other 0 0%
37
-
5. Wat is de gemiddelde klasgrootte waaraan u les geeft?minder dan 10 leerlingen 0 0%
10 tot 20 leerlingen 0 0%
20 tot 30 leerlingen 3 60%
meer dan 30 leerlingen 0 0%
ik geef geen Informatica in het middelbaar onderwijs 2 40%
Informatica curriculum
6. Is programmeren noodzakelijk in het informatica curriculum?Ja 5 100%
Nee 0 0%
Toelichting:Niet te veel, maar zoveel dat het hele ontwerp/ontwikkeltraject een keer doorlopen wordt. Bij vrijwel alle informatica-
activiteiten kom je programmeeraspecten tegen. Het is een belangrijk onderdeel van informatica, daarnaast ook een
leuk, praktisch onderdeel. Programmeren en modelleren moet aan bod komen.
7. Is alleen visueel programmeren voldoende in het Informatica curriculum?Ja 2 40%
Nee 3 60%
Toelichting:
38
-
Als dat tenminste efficiëntievoordelen heeft. Bij visueel programmeren 'kun je geen fourteen maken' maar je
moet door de ervaring van syntax error, puntkomma vergeten heen Onder visueel programmeren versta ik het
programmeren aan de hand van sleep en klik acties. In principe kan dit denk ik voldoende zijn, hoewel het wel lastig
zal zijn om goede opdrachten te bedenken die alleen met visueel programmeren zijn op te lossen. Het gaat erom
dat leerlingen bepaalde problemen kunnen oplossen, dat kan in principe met visueel programmeren. Visueel
programmeren is een (mogelijke) eerste stap bij het ler ...
Programmeermethoden
8. Welke programmeertalen en bijbehorende lesmethoden gebruikt u in het middelbaar onderwijs?RobotBasic php struktograaf geen methoden ik geef geen informatica in het vo. Nvt (started met structograaf
vind ik niet verkeerd) PHP (informatica-actief) Java (Greenfoot) Applet JavaLogo (informatica-actief) Game-Maker
(divers materiaal) Ik gebruik onder andere: (1) Python met de cursus van http://wiki.ubuntu-nl.org/community
/ThinkPython (2) SQL zoals in Enigma aan bod komt (3) NetLogo zoals in Enigma aan bod komt (4)
GameMakerLanguage (GML) bij de lln van 6vwo als ze een spel moeten maken
9. Wat vindt u de sterke en zwakke punten van deze talen en methoden?slecht: RobotBasic: slechte editor; ongevoelig voor hoofdletters/kleine letters php: indirectie omdat het op een
server draait struktograaf: niet fancy, de blokjes suggereren een struktuur, maar dat is slechts schijn. zie
8 Nvt PHP: nadelen: integratie met HTML maakt het moeilijk. Veel syntax. voordelen: integratie met databases
goed mogelijk. Leerlingen maken interactieve websites, dat maakt het boeiend voor leerlingen. Kan met standaard,
gratis tools. Je kunt makkelijk beginnen met simpele voorbeelden. Java / Greenfoot: nadelen: object georiënteerd
kan soms moeilijk zijn. De methode biedt ...
10. Zijn leerlingen met deze talen en methoden snel in staat om een (voor hun) leuk resultaat te behalen?Gelieve uw antwoord toe te lichten.robotbasic: ok php: ok voor de mensen die het door hebben struktograaf: laag zie 8 Resultaten blijven lastig. Je
moet je vaak beperken tot toy-problems. En dat is niet altijd interessant. Met GameMaker en Greenfoot zeker, bij
JavaLogo en PHP minder. (1) Bij Python doet vooral de turtle het goed. En ook GvRng voor de herkansing van
4havo (2) Het formuleren van een query levert vaak het gewenste resultaat op; de lln hebben meerdere
succeservaringen (3) De gegeven AI modellen van Enigma spreken de lln aan (4) Het snelle en leuke resultaat kan
ook met visueel programmeren. Het gebruik van GML code l ...
11. Hoe vindt u de motiverende werking van de deze talen en methoden?robotbasic: direct resultaat php: lastig te debuggen zie 8 Zie boven Idem als vorige vraag: GameMaker en
Greenfoot werken erg motiveren, PHP deels ook, JavaLogo wat minder. (1) Python is een hele goede basistaal,
die de lln (pas) later weten te waarderen (2) Met SQL kunnen de db's worden geraadpleegd achter interactieve
websites (3) Zie antwoord van vraag 10 en het inspringen van NetLogo kennen de lln van Python (4) De lln van
6vwo zien dat ze met GML het ook voor elkaar krijgen, het hoeft niet perse visueel
12. Hoe toetst u de leerlingen met betrekking tot deze talen en methoden en waarom hebt deze manier vantoetsen gekozen?individuele toets op de PC, en prakticumopdracht (event. in duo's) gekozen omdat mijn voorganger het ook zo
deed zie 8 Nvt Praktische opdrachten en een toets. De praktische opdrachten bestaan uit deelopdrachten,
waarin een verplicht deel en een vrij deel in zit. Deze mogen in tweetallen worden gemaakt. De toets bestaat uit een
theoretisch deel, waarin onder meer wordt gevraagd naar terminologie en begrip, alsook het lezen van code, en uit
39
-
een praktisch deel, waarbij de leerlingen tijdens de toets een klein programma moeten maken. (1) Python
met een individuele practische opdracht (PO) en een the ...
13. Wat vindt u de belangrijkste aspecten die uw leerlingen van programmeren moeten leren?computational thinking variabele, datastructuren, lussen, problemsolving Programma-ontwerp
Programmaflow Sequentie Keuze Iteratie Data-abstractie Procedurele abstractie Bouwstenen - Begrip van
controle structuren, variabelen, methoden, parameters, OO begrippen zoals klassen, objecten, etc. - Het
toepassen van controle structuren, variabel