Onderzoek

Een robot als klasgenoot

Voor de meeste kinderen is een robot vooral een lief wezentje als Bumblebee of Robotsmurf. Zo eentje die de wereld redt en menselijke of dierlijke trekken heeft als emoties, humor en moed. Prima, vindt associate lector Lou Slangen van de Nieuwste Pabo, maar wil je dat ze meer van technologie gaan begrijpen, dan moeten ze weten dat robots worden gedreven door technologische programmeercodes. ‘Ze moeten met een technische in plaats van een psychologische bril naar robots leren kijken.’ In de toekomst zullen zij ze tenslotte overal tegenkomen. Vandaar dat de robot inmiddels ook zijn intrede in het klaslokaal heeft gedaan. Ontmoet bijvoorbeeld Spike Prime, de nieuwste telg uit de robotfamilie van LEGO. Spike is een hypermoderne robot voor programmeerlessen in het onderwijs. Samen met zijn gecomputeriseerde collega’s wordt hij ingezet om het STEAM of STEM-onderwijs vorm te geven dat middelbare en basisschoolleerlingen schoolt in Science, Technology, Engineering en Mathematics en zo internationaal is dat een goede Nederlandse vertaling ontbreekt. Die kennis en vaardigheden hebben leerlingen nodig omdat robotica straks overal is. En dus gaan ze in de klas aan de slag met kant en klare of zelf te bouwen robots. 

Snap de robot

Hoewel ze ook met voorgedefinieerde robots kunnen leren programmeren, wordt het pas echt uitdagend als kinderen aan de hand van een educatief bouwpakket zelf een robot ontwerpen en construeren voor een specifieke taak. Dan moeten ze bedenken wat hun robot moet kunnen, dat vertalen in programmeercodes, testen, problemen analyseren en oplossen, aanpassen, weer testen. Net zo lang totdat hun robot precies de taak uitvoert die zij hem hadden toebedeeld. Het is een vorm van constructionistisch leren, zegt Slangen: door niet alleen kennis te (re-)construeren maar ook een tastbaar en betekenisvol product te maken leren kinderen effectiever. Ze krijgen zo niet alleen inzichten, maar maken ze ook. Uit Slangens promotieonderzoek blijkt dat leerlingen zich een aantal onderliggende concepten eigen maken. Ze leren welke functies een robot heeft, hoe het systeem in elkaar zit en hoe ze robots moeten besturen. Ze merken zo bovendien dat een robot waarneemt, redeneert en
handelt volgens de door hen zelf geprogrammeerde algoritmes. Zo verruilen ze hun ‘kinderlijke’ kijk op robots gaandeweg voor technisch begrip. Daarvoor is het volgens Slangen wel nodig dat leerlingen in hun schoolcarrière met verschillende typen robots in aanraking komen die voor elke leeftijdsgroep nieuwe uitdagingen bieden. Dat gebeurt niet als ze alleen maar met voorgeprogrammeerde robots werken, al kun je ook met bijvoorbeeld een Bee-Bot de opdrachten steeds iets ingewikkelder maken. Maar pas als ze zelf robotica creëren, leren ze het systeem en de processen achter die schattige bijtjes herkennen.

Robotica in het curriculum

En passant steken scholieren zo verschillende vaardigheden op die ze straks in hun werk ook nodig zullen hebben. ‘Leerlingen lieten in ons onderzoek denkstrategieën van een hogere orde zien, zoals parellel en kritisch denken en oorzakelijke verbanden leggen,’ aldus Slangen. ‘De focus ligt daarbij op het verwerven van computational thinking skills. Maar ze ontwikkelen zo ook allerlei sociale en communicatieve vaardigheden.’ ‘En probleemoplossend, creatief en kritisch denken,’ vult zijn Belgische collega Dimitri Dekyvere (VIVES Hogeschool IW&T) aan. Groot voordeel is volgens gecertificeerd LEGO Education Trainer Dekyvere ook dat leerlingen meteen zelf ervaren of hun oplossingen werken en hun aannames kloppen.’ Het mooie is dat je niet eens doorhebt dat je met wiskunde bezig bent. Nardie Fanchamps (de Nieuwste Pabo), die promotieonderzoek doet naar de effecten van programmeren voor jonge kinderen, benadrukt dat scholieren die kennis alleen opdoen als ze daadwerkelijk leren programmeren: ‘Veel basisscholen volgen een ict-leerlijn. Maar dat betekent lang niet altijd dat hun leerlingen een programmeertaal leren beheersen. Meestal gaat het alleen om functioneel computergebruik. Iets op internet opzoeken of een PowerPoint presentatie maken is niet hetzelfde als het door middel van robotica kunnen toepassen van programmeercodes.’ Leer ze programmeren, is dan ook zijn advies aan basisscholen. Dat kan zonder (‘unplugged’) of met computers of fysieke robots. ‘Kinderen hebben een uitzonderlijke fascinatie voor technologische gadgets. Zie daar de kracht van in en maak er in de klas gebruik van. Niet als les erbij, maar vanuit een vakinhoudelijke context.’ Roboticaonderwijs moet passen in het curriculum. Dat vereist dat scholen nadenken waarvoor en waarom ze robots inzetten en hoe dat zich verhoudt tot andere leermiddelen.

Digitaal geletterde docenten

Uit onderzoek blijkt dat kinderen niet automatisch in staat zijn om technologieën goed in te zetten bij het leren, al zijn zij ‘digitale autochtonen.’ Het is de docent die het robotica-vuurtje moet aanwakkeren en opstoken. Ze hoeven echter geen diginerds te zijn om hun leerlingen te kunnen begeleiden. De meesten zijn voldoende digitaal geletterd. ‘Als ze iets van de systematiek snappen, komen ze een heel eind,’ zegt Slangen, die net als Dekyvere en Fanchamps docenten coacht. Leraren weten meer dan hij dacht. Met complexere apparaten hebben ze soms meer moeite. Veel docenten hebben dan behoefte aan een paar inleidende lessen zodat ze zelf minimaal op het niveau van eenvoudig bouwen/programmeren kunnen meedenken. In het voortgezet onderwijs worden de besturingssystemen ingewikkelder, maar daar worden leerlingen meestal door techniek- of vakdocenten van wis- of natuurkunde begeleid. Leraren die niet zelf door de programmeermicrobe zijn gebeten raadt Dekyvere aan om samen met de klas te leren. ‘Vaak zijn dat mensen die zelf niet met tablets zijn opgegroeid. Die kunnen soms nog heel wat van hun leerlingen opsteken.’

Dit artikel verscheen in de special Spelend leren bij Didactief, januari-februari 2020. Deze special is gemaakt in opdracht en met financiële bijdrage van LEGO Education en Play Learn Challenge.