13 juli 2010

Beam me up juf! Trends in onderwijstechnologie

Op Nederlandse scholen worden momenteel karrevrachten digitale schoolborden binnengereden in de lokalen. Ondertussen werken wetenschappers en creatieve ondernemers in laboratoria, op Research & Development-afdelingen en op zolderkamertjes aan volgende generaties technologieën. Ze gaan onze wereld verder veranderen. Wat betekenen ze voor het onderwijs van de toekomst?

In dit artikel richt ik de schijnwerpers op technologietrends die op termijn voor het onderwijs relevant zullen worden. De ontwikkelingen in de technologie gaan snel. We zijn nog maar nauwelijks gewend aan het digitale schoolbord in de klas, sociale media op het internet, spraaksynthese en spraakherkenning, GPS-technologie enzovoort of er staan alweer nieuwe gereedschappen te trappelen om het schoolgebouw binnen te treden. Daar zullen ze ontvangen worden door enthousiaste docenten met creatieve ideeën over de didactische inzet van al die middelen, maar ook door hun meer sceptische collega’s die toch liever eerst bewijs willen zien dat het echt werkt en die zullen wijzen op eerdere hypes, die uiteindelijk als zeepbellen uit elkaar zijn gespat.

De leerlingen vinden al die fascinerende technologie, die ze soms al kennen van het nieuwste speelgoed, over het algemeen geweldig. Vanuit belangstelling voor en enige kennis van nieuwe technologie zullen betrokkenen bij de school gezamenlijk moeten beslissen welke technologieën omarmd zullen worden en welke niet. Nieuwe technologie heeft niet alleen invloed op wat er in de klas gebeurt. Zo zou je je kunnen afvragen of leerlingen überhaupt nog veel in de klas zullen zitten als overal breedband internet beschikbaar is met toegang tot (bijna) alles wat je voor het leren nodig hebt. Bij dit artikel is een aantal links beschikbaar.

Augmented reality
SixthSense is een kleine computer die je om je hals hangt. Het kastje heeft een internetverbinding, een camera en een kleine projector. De software in het kastje is in staat de beelden en bewegingen in de fysieke omgeving te herkennen en projecteert vervolgens aanvullende informatie voor de gebruiker. Moeilijk voor te stellen? Een concreet voorbeeld: houd je vliegtuigticket voor de camera en het beamertje projecteert op een wit vlak op het ticket de actuele gegevens over eventuele vertragingen en waar je precies moet zijn op de luchthaven. Of: teken met je vinger een horloge op je pols en het apparaat projecteert op die plek een wijzerplaat met de actuele tijd.
SixthSense is een project van het Amerikaanse MIT Media Lab. Het is een voorbeeld van de technologie van ‘augmented reality’, ofwel: verrijkte werkelijkheid. De fysieke werkelijkheid om je heen wordt herkend op basis van beelden of je GPS-locatie en vervolgens verrijkt met extra informatie.
Terwijl SixthSense nog volop in ontwikkeling is, zijn er al eenvoudige toepassingen voor ‘augmented reality’ beschikbaar. Layar is een eenvoudig programma voor mobiele telefoons. Kijk ‘door’ de ingebouwde camera naar een gebouw dat te koop is en je krijgt gegevens over prijs en dergelijke te zien vanuit Funda.

Augmented reality en onderwijs
Augmented reality is een boeiende ontwikkeling in het licht van onderwijs.
Stel je voor: leerlingen lopen door een stad en krijgen op het schermpje van hun mobiel informatie over de geschiedenis van de gebouwen waar ze langslopen. Of de camera registreert een foutieve handeling bij het in elkaar zetten van een motorblok en projecteert direct het filmpje met de instructie van de docent waarin nog eens wordt uitgelegd wat de bedoeling is.

Biofeedback
Als je de computer je feedback geeft op je fysieke functioneren, noemen we dat biofeedback. Een voorbeeld: wetenschappers hebben ontdekt dat stress meetbaar is in de hartcoherentie. Daarbij gaat het niet om de snelheid van de pols, maar om de variatie van intervals tussen hartslagen binnen een korte periode. Je kunt die variatie beïnvloeden met positieve gedachten en een bewuste ademhaling. Er zijn al systemen op de markt die feedback geven op je hartcoherentie. Een sensor meet je hartcoherentie, via een display kun je die continu monitoren. Vervolgens krijg je een ademhalingsoefening en ziet direct rust ontstaan in het patroon, ofwel: positieve feedback. Door de oefening te herhalen wordt een rustiger ademhaling een nieuw patroon.

Biofeedback en onderwijs
Directe biofeedback kan een leerervaring verrijken en zorgen voor sterke verankering in het geheugen. In de gymnastiekles van de toekomst zien leerlingen op een monitor welke spieren ze moeten aanspannen om overeind te blijven op de evenwichtsbalk.
Dichterbij in de tijd: docenten van het Sondervick College Veldhoven leerden zichzelf hartcoherentie-technieken aan om stress beter te kunnen hanteren. Bij de links vind je een artikel over dit project.

Games, simulaties en kunstmatige intelligentie
Welkom in de duizelingwekkende wereld van het gamen. Nee, ik heb het niet over Tetris of Patience. Ik heb het over online games, waarin je samen kunt spelen met mensen over de hele wereld. Over visueel steeds krachtiger games, die steeds meer van twee naar drie dimensies gaan en over eigentijdse avatars, figuren die in het spel steeds realistischer bewegen. Nieuwe ‘speelvelden’ naast de computer bieden nieuwe mogelijkheden. We kennen al games op basis van GPS die buiten gespeeld worden of speelplaatsen met interactieve games. Games werken verder met steeds meer verschillende typen sensoren (geluid, licht, beweging enz.) en kunnen steeds vaker de verschillende zintuigen activeren (denk aan de handschoen die aanrakingen op verschillende plekken op de hand kan simuleren).
De belangrijkste ontwikkeling op het gebied van ‘serious gaming’ is waarschijnlijk de kunstmatige intelligentie (of in het Engels Artificial Intelligence). Het resultaat is onder andere dat games kunnen leren van het gedrag van de speler of groepen spelers, waarna ze het aanbod aanpassen.

Kunstmatige intelligentie en onderwijs
De komende jaren zullen de mogelijkheden om games educatief in te zetten alleen maar groeien. Je leert samenwerken en overleven in complexe virtuele omgevingen waarin vele ‘regels’ uit het echte leven verwerkt zijn. En games worden adaptiever, precies wat we ook van het onderwijs verwachten. Een voorbeeld: ben je een goede, oplettende rijles-leerling, maar neem je in de rijsimulator steeds dat verkeersplein verkeerd, dan krijg je extra uitleg en wordt je oefenroute aangepast met extra verkeerspleinen.

Brain machine interfaces
Voor de aansturing van computers gebruikten we lange tijd alleen een toetsenbord, muis of joystick. Daarna volgde het racestuur met dashboard. De nieuwste programma’s stuur je aan door te bewegen voor een infrarood camera, met sensoren in een plaat op de grond of zelfs met gedachten. In het laatste geval werk je met een ‘brain machine interfaces’. In het Pand van de Toekomst van het Groningse bedrijf Negotica is een voorbeeld te zien. Een EEG-sensor op je hoofd registreert je hersengolven. Als je geconcentreerd een de kleur blauw denkt, kleurt het licht in de kamer blauw. Denk je vervolgens aan rood, dan wordt het licht rood. Eenvoudige toepassingen van dit principe zien we ook terug in games.

Brain machine interfaces en het onderwijs
Zou je straks je werkstuk kunnen schrijven, simpelweg door de tekst hardop te denken? Tekstfragmenten knippen, kopiëren en plakken? Een bronvermelding ophalen door aan een fragment te denken? Dat zou nog eens efficiënt zijn. We zijn er nog lang niet, maar als de computer gedachten aan een kleur herkent, kun je hem vast al de opdracht geven het woord ‘rood’ te schrijven...

Computers en taal
Menselijke taal is een wonderlijk fenomeen dat lastig te imiteren is met technologie. Iedereen kent de robotachtige stem van synthetische spraak. En de TomTom kan ook niet meer dan vooraf ingesproken zinsnedes volgens bepaalde regels achter elkaar plakken. Gevolg: een natuurlijke stem, maar soms vreemde accenten en pauzes in de gesproken zinnen. Maar we gaan vooruit. De toekomst is aan ‘natural language processing’, waarbij de gesproken en geschreven taal van de computer steeds meer op die van de mens gaat lijken.
De computer kan dus straks beter overweg met taal. Een boeiende ontwikkeling in dit verband is die van digitale semantiek, waarbij de computer taaldata kan ‘begrijpen’. Een voorbeeld hiervan is software die volledig geautomatiseerd data omzetten in nieuwe betekenisvolle bestanden, zoals samenvattingen (text mining). Ook kan de computer steeds beter vragen begrijpen (en er het juiste antwoord bij zoeken) door naar de context te kijken.

Digitale taal en onderwijs
Computers die beter met taal overweg kunnen, kunnen het onderwijs enorm helpen. Ze lezen documenten voor terwijl we op weg naar school in de auto zitten en geven een automatische beoordeling van een werkstuk van een leerling door bijvoorbeeld te kijken naar de opbouw en of de leerling overal eigen bewoordingen heeft gekozen. Een slimme zoekmachine beantwoordt een vraag met het woord ‘tafel’ op verschillende manieren door naar de context te kijken (de combinatie met ‘stoel’ of met ‘van 8’).

Mashups met open data
Een mashup is een slimme presentatievorm van gegevens uit een of liefst meer bronnen. Er komen steeds meer vrij toegankelijke bronnen beschikbaar op het internet. Wetenschappers delen hun statistieken, net als overheden; burgers delen ervaringen en meningen op allerlei platformen. In mashups kun je relaties visualiseren tussen bijvoorbeeld de ontwikkeling van het bruto nationaal product van een aantal landen over de afgelopen drie decennia en de investeringen in onderwijs door die landen. Andere mashups analyseren woorden die emoties weergeven (verschrikkelijk, hilarisch, fijn) uit de berichten in sociale media als Twitter en Facebook en geven een tijdlijn van hoe goed we ons voelen. Dat kun je dan vergelijken met de actualiteiten: een aanslag, het weer.

Mashups met open data en onderwijs
Met mashups kun je nieuwe kennis en inzichten realiseren. Goed gemaakte mashups zijn daarnaast didactische juweeltjes. Een voorbeeld daarvan is de presentatie van Hans Rosling tijdens de TED-conferentie, waarin hij laat zien hoe ontwikkelingslanden zich de afgelopen decennia hebben ontwikkeld. Hij gebruikt hiervoor levendige animaties van tabellen en grafieken.

Nog meer trends...
1. Fysieke interfaces zoals het balance board van de Wii-gameconsole dat direct reageert op je bewegingen.
2. 3D video: kwalitatief hoogstaande beelden voor intenser ervaren en beter weergeven van de realiteit.
3. Cloud computing: de laatste versies van persoonlijke en gemeenschappelijke data zijn op elke plek met een internetaansluiting bereikbaar.
4. 3D kopiëren: maak een 3D-scan van een houten of kunststof voorwerp in Nederland en een machine in Japan maakt een perfecte kopie.
5. Quantum computing: computers overal ter wereld kunnen aan elkaar gekoppeld worden om met enorme rekenkracht complexe vraagstukken op te lossen.
6. Biotechnologie: ‘Kinderen, vandaag is jullie huiswerkopgave om een kip met vier pootjes te ontwerpen!’
7. Nanotechnologie
8. RFID-chips bevatten informatie over de voorwerpen waaraan ze gekoppeld zijn. Die kan uitgelezen worden door een computer.
9 Robots worden steeds vaardiger in complexe handelingen. In de Robocup spelen ze al voetbalwedstrijden. Een robot voor de klas? Mmm, voorlopig maar niet.
10. Tot slot, nog heel ver weg, het instant verplaatsen van moleculen over grote afstanden. ‘Beam me up, juffie!’

(Met dank aan Rob Creemers, Technotrends en Frank Kresin, Waag Society.)

Horizon Report 2010
Het Amerikaanse New Media Consortium en eduCause Learning initiative brengen jaarlijks een rapport uit waarin voor het onderwijs relevante trends worden gesignaleerd op basis van drie horizons. In het rapport van 2010 signaleren de auteurs voor de termijn van:
• een jaar of minder: overal toegang tot het internet, een grotere rol voor vrij toegankelijke content
• twee tot drie jaar: elektronische boeken, eenvoudige vormen van augmented reality
• vier tot vijf jaar: de computer besturen met fysieke bewegingen, visueel analyseren van grote hoeveelheden data.

(Dit artikel verscheen eerder in Vector, relatiemagazine van de lerarenopleidingen 12+ van Fontys. Lees ook 'Nu leren voor morgen', een verzameling van mijn interviews met deskundigen over eigentijds onderwijs en ict.)

Geen opmerkingen:

Een reactie plaatsen