1. 20-4-2011 Computersimulaties in Science Vakken

2. 20-4-2011 Computersimulaties in Science Vakken PromotieonderzoekNico Rutten Simulaties in de schoolpraktijk begeleider: Dr. Jan van der Veen promotoren: Prof. dr. Wouter van Joolingen Prof. dr. Jules Pieters

3. 20-4-2011 Computersimulaties in Science Vakken In deze workshop kunt u over computersimulaties… meer te weten komen over onderzoek naar de leereffecten. onderling ideeën uitwisselen over toepassings-mogelijkheden.

5. Theorie

6. Literatuur review

8. ComputerSimulatiEs in Science VAKKEN inleiding

9. Computersimulatieszijnprogramma’sdie gebaseerdzijn opeenwetenschappelijk model van eensysteem of eenproces. 20-4-2011 Computersimulaties in Science Vakken referentie: de Jong, T., 1998, Scientific discovery learning with computer simulations of conceptual domains

10. Goede sims kunnen didactisch effectiever zijn dan ogenschijnlijk vergelijkbare demonstraties in de klasof laboratoriumproeven met echte apparatuur. PhETsimshebben twee hoofdoelen: het verhogen van de interesse van de leerling en het verbeteren van het leren. 20-4-2011 Computersimulaties in Science Vakken video 1 referentie: Wieman, C.E., 2006, A powerful tool for teaching science

11. 20-4-2011 Computersimulaties in Science Vakken referentie: Finkelstein, N., 2006, High-tech tools for teaching physics - The physics education technology project

12. 20-4-2011 Computersimulaties in Science Vakken referentie: Finkelstein, N., 2006, High-tech tools for teaching physics - The physics education technology project

13. ComputerSimulaties in Science vakken inleiding Waarom zou je ze gebruiken? 20-4-2011 Computersimulaties in Science Vakken

14. 20-4-2011 Computersimulaties in Science Vakken Doordat simulaties versimpelde versies van de werkelijkheid zijn,hebben zij de mogelijkheid om het leren te vergemakkelijken door de aandacht van leerlingen te richten op de verschijnselen waar het om gaat. referentie: de Jong, T., 1998, Scientific discovery learning with computer simulations of conceptual domains

15. In vergelijking met alternatievenzoalstekstboekenen hoorcollegesbiedteen op simulatiesgebaseerdebenadering de mogelijkheidom… teleren in eenrelatiefrealistische context voorprobleemoplossen zonder stress met het uitvoeren van taken teoefenen systematischzowelrealistischealshypothetischesituatiesteverkennen de tijdschaal van gebeurtenissenteveranderen teinteracteren met versimpeldeversies van het gesimuleerdeproces of systeem. 20-4-2011 Computersimulaties in Science Vakken referentie: van Berkum, J.A., 1991, Instructional environments for simulations

16. Visualisaties kunnen vooral nuttig zijn bij het helpen van leerlingen om structuur te zien in verschijnselen en processen die normaal gesproken 'onzichtbaar' zijn.Die zijn bijvoorbeeld... teklein (bacteriëlevoortplanting) 20-4-2011 Computersimulaties in Science Vakken referentie: Lindgren, R., 2009, Spatial Learning and Computer Simulations in Science

17. Visualisaties kunnen vooral nuttig zijn bij het helpen van leerlingen om structuur te zien in verschijnselen en processen die normaal gesproken 'onzichtbaar' zijn.Die zijn bijvoorbeeld... teklein(bacteriëlevoortplanting) tegroot (tektonischeverschuiving) 20-4-2011 Computersimulaties in Science Vakken referentie: Lindgren, R., 2009, Spatial Learning and Computer Simulations in Science

18. Visualisaties kunnen vooral nuttig zijn bij het helpen van leerlingen om structuur te zien in verschijnselen en processen die normaal gesproken 'onzichtbaar' zijn.Die zijn bijvoorbeeld... teklein (bacteriëlevoortplanting) tegroot (tektonischeverschuiving) tesnel (chemischereacties) 20-4-2011 Computersimulaties in Science Vakken referentie: Lindgren, R., 2009, Spatial Learning and Computer Simulations in Science

19. Visualisaties kunnen vooral nuttig zijn bij het helpen van leerlingen om structuur te zien in verschijnselen en processen die normaal gesproken 'onzichtbaar' zijn.Die zijn bijvoorbeeld... teklein(bacteriëlevoortplanting) tegroot (tektonischeverschuiving) tesnel (chemischereacties) of telangzaam (evolutie). 20-4-2011 Computersimulaties in Science Vakken referentie: Lindgren, R., 2009, Spatial Learning and Computer Simulations in Science

20. Visualisaties kunnen vooral nuttig zijn bij het helpen van leerlingen om structuur te zien in verschijnselen en processen die normaal gesproken 'onzichtbaar' zijn.Die zijn bijvoorbeeld... teklein (bacteriëlevoortplanting) tegroot (tektonischeverschuiving) tesnel (chemischereacties) of telangzaam (evolutie). Visualisaties kunnen deze processen toegankelijk maken,zodat leerlingen belangrijke structuren kunnen waarnemen. 20-4-2011 Computersimulaties in Science Vakken video 2 referentie: Lindgren, R., 2009, Spatial Learning and Computer Simulations in Science

21. Kenmerken van computersimulaties die het wetenschappelijk onderwijs kunnen ondersteunen: Door tijdsbesparingen kunnen leerkrachten meer tijdaan de leerlingen zelf besteden i.p.v. aan het opstellenvan experimentele apparatuur en het toezicht daarop. Bij simulaties kunnen experimentele variabelen vrij gemakkelijk beïnvloed worden, waardoor het mogelijk wordt om hypothesen op te stellen en die te onderzoeken. Het begrijpen kan makkelijker gemaakt worden door verschillende representaties te laten zien, waaronder diagrammen, grafieken, animaties, beeld en geluid. 20-4-2011 Computersimulaties in Science Vakken referentie: Blake, C., 2007, Reconsidering simulations in science education at a distance - Features of effective use

22. ComputerSimulatiEs in Science VAKKEN theorie

23. Drie trends domineren tegenwoordig het terrein van leren en instructie. Leerlingen worden aangemoedigd om: hun eigen kennis te construeren (i.p.v. die te kopiëren van een autoriteit zoals een boek of een leerkracht): constructivisme in realistische situaties (i.p.v. slechts in gedecontextualiseerde, formele situaties zoals het klaslokaal): situationisme samen met anderen (i.p.v. in hun eentje): samenwerkend leren. 20-4-2011 Computersimulaties in Science Vakken referentie: de Jong, T., 2003, Learning complex domains and complex tasks, the promise of simulation based training

24. Leerlingen experimenteren en construeren kennis zoals wetenschappers dat doen: Zevoorzien de simulatie van invoer observerenwatergebeurt trekkenhunconclusies en gaanverder methet volgende experiment. ontdekkend leren 20-4-2011 Computersimulaties in Science Vakken referentie: de Jong, T., 1998, Self-directed learning in simulation-based discovery environments

26. 20-4-2011 Computersimulaties in Science Vakken Wetenschappelijk ontdekkenwordt doorgaans geïnterpreteerd alsde processen van het bewust sturentussen gehypothetiseerdetheorieënen door experimenten verzameld bewijs. referentie: Reid, D.J., 2003, Supporting scientific discovery learning in a simulation environment

27. 20-4-2011 Computer Simulations in Science Education ontdekkend leren referentie: Hulshof, C.D., 2006, Using just-in-time information to support scientific discovery learning in a computer-based simulation

28. transformatieve processen:leeractiviteiten gerichtop het verwerven van kennis 20-4-2011 Computersimulaties in Science Vakken regulerende processen:het regelen en onder controlehouden van het leerproces referentie: van Joolingen, W.R., 2005, Co-Lab - research and development of an online learning environment for collaborative scientific discovery learning

29. Problemen die leerlingen kunnen hebben bij de processen van ontdekkend leren: problemen bij het bedenkenen aanpassen van hypothesen slechtopgezetteexperimenten problemen bij het interpreteren van gegevens problemen die te maken hebben met het regulerenvan ontdekkend leren. 20-4-2011 Computersimulaties in Science Vakken referentie: Reid, D.J., 2003, Supporting scientific discovery learning in a simulation environment

30. 20-4-2011 Computersimulaties in Science Vakken Van wetenschappelijk ontdekkend lerenis het doel niet alleenom leerlingen kenniste laten verwervenvan het domein... …... maar ook om het voor hen mogelijk te maken dat zij hun kennis toe kunnen passen in nieuwe situaties. referentie: van der Meij, J., 2006, Supporting students' learning with multiple representations in a dynamic simulation-based learning environment

31. ComputerSimulatiEs in Science VAKKEN literatuur review

32. LiteratUur review ComputerSimulaties in Science vakken 20-4-2011 Computersimulaties in Science Vakken

33. 20-4-2011 Computersimulaties in Science Vakken

35. samenwerking

36. ondersteuning

37. gaming

39. 20-4-2011 Computersimulaties in Science Vakken referentie: Ploetzner, R., 2009, Students' difficulties in learning from dynamic visualisations and how they may be overcome

40. 20-4-2011 Computersimulaties in Science Vakken referentie: Ploetzner, R., 2009, Students' difficulties in learning from dynamic visualisations and how they may be overcome

41. Ploetzner, R., 2009, Students' difficulties in learning from dynamic visualisations and how they may be overcome

42. Velen beweren dat interactieve virtuele 3D omgevingen grote waarde kunnen hebben voorhet onderwijs. 20-4-2011 Computersimulaties in Science Vakken Zij kunnen leerlingen betrekken in de verkenning, constructie en manipulatie van virtuele objecten en representaties van ideeën. video 3 referentie: Dalgarno, B., 2009, Effectiveness of a Virtual Laboratory as a Preparatory Resource for Distance Education Chemistry Students

43. 20-4-2011 Computersimulaties in Science Vakken referentie: Dalgarno, B., 2009, Effectiveness of a Virtual Laboratory as a Preparatory Resource for Distance Education Chemistry Students

44. Dalgarno, B., 2009, Effectiveness of a Virtual Laboratory as a Preparatory Resource for Distance Education Chemistry Students

45. Uit verschillende onderzoeken blijkt dat 3D modellen kunnen leiden tot cognitieve overbelasting, 20-4-2011 Computersimulaties in Science Vakken in het bijzonder in hypermedia leeromgevingen, doordat die een zware cognitieve belasting zouden veroorzaken. referentie: Korakakis, G., 2009, 3D visualization types in multimedia applications for science learning - A case study for 8th grade students in Greece

46. Omdat het bij natuurkunde en scheikunde vaak gaat om drie-dimensionale voorwerpen, komt de vaardigheid om vormen te visualiseren en mentaal te manipuleren goed van pas bij het leren. Bij deze vakken wordt veel onthouden als afbeeldingen. 20-4-2011 Computersimulaties in Science Vakken referentie: Trindade, J., 2002, Science learning in virtual environments a descriptive study

47. Bij virtual realitygaat het omeen computer interface die gekenmerkt wordt door eenhoge mate van onderdompeling, geloofwaardigheid en interactie, waardoor de gebruiker ervan overtuigd raakt zich daadwerkelijk in die kunstmatige omgeving te bevinden. 20-4-2011 Computersimulaties in Science Vakken video 4 referentie: Trindade, J., 2002, Science learning in virtual environments a descriptive study

48. Trindade, J., 2002, Science learning in virtual environments a descriptive study

49. 20-4-2011 Computersimulaties in Science Vakken referentie: Mitnik, R., 2009, Collaborative robotic instruction - A graph teaching experience

50. 20-4-2011 Computersimulaties in Science Vakken referentie: Mitnik, R., 2009, Collaborative robotic instruction - A graph teaching experience

51. 20-4-2011 Computersimulaties in Science Vakken referentie: Mitnik, R., 2009, Collaborative robotic instruction - A graph teaching experience

52. Mitnik, R., 2009, Collaborative robotic instruction - A graph teaching experience

53. ComputerSimulaties in Science vakken literatuur review 20-4-2011 Computersimulaties in Science Vakken samenwerking

54. Wanneer kinderen onderling samenwerken stimuleert dat... hunhogereredeneervaardigheden kritisch en flexibelnadenken en een duidelijker begrip van problemen. 20-4-2011 Computersimulaties in Science Vakken referentie: Powell, J.V., 2004, Teaching Techniques and Computerized Simulation in Early Childhood Classrooms

55. Samenwerken maakt het waarschijnlijker dat leerlingen met elkaar praten op een manierdie leren ondersteunt, 20-4-2011 Computersimulaties in Science Vakken bijvoorbeeld door vragen te stellen en te beantwoorden, te redeneren en onenigheid op te lossen. referentie: van Joolingen, W.R., 2005, Co-Lab - research and development of an online learning environment for collaborative scientific discovery learning

56. Manlove, S., 2009, Collaborative versus individual use of regulative software scaffolds during scientific inquiry learning

57. ComputerSimulaties in Science vakken literatuur review 20-4-2011 Computersimulaties in Science Vakken ondersteuning

58. Leerlingen kunnen geholpen worden met problemen diezij hebben bij het leren met simulaties door deze met de volgende manieren van ondersteuning te combineren: directetoegang tot domeinkennis ondersteuningbijhypothesenopstellen ondersteuningbijexperimentenopzetten ondersteuningbijvoorspellingendoen ondersteuning bij het regulerenvan het leren. 20-4-2011 Computersimulaties in Science Vakken referentie: Blake, C., 2007, Reconsidering simulations in science education at a distance - Features of effective use

59. Heuristieken zijn vuistregels die tot het bereiken van een bepaald doel kunnen leiden in een situatie waarin een complex probleem opgelost moet worden, bijvoorbeeld: het probleemvereenvoudigen de hypotheseherkennen de hypotheseslechtseenkleinbeetjeaanpassen de verwachtingenbepalen vary one thing at a time (VOTAT) eenvoudigewaardengebruiken 20-4-2011 Computersimulaties in Science Vakken referentie: Veermans, K., 2006, Use of heuristics to facilitate scientific discovery learning in a simulation learning environment in a physics domain

60. Heuristieken zijn vuistregels die tot het bereiken van een bepaald doel kunnen leiden in een situatie waarin een complex probleem opgelost moet worden, bijvoorbeeld: stapjes van gelijkegrootte de hypothesebevestigen extreme waarden maakeengrafiek zorgvoorbewijs bijhouden wat je gedaan hebt 20-4-2011 Computersimulaties in Science Vakken referentie: Veermans, K., 2006, Use of heuristics to facilitate scientific discovery learning in a simulation learning environment in a physics domain

61. Veermans, K., 2006, Use of heuristics to facilitate scientific discovery learning in a simulation learning environment in a physics domain

62. ComputerSimulaties in Science vakken literatuur review 20-4-2011 Computersimulaties in Science Vakken gaming

63. Het combineren van de motiverende werking van games met curriculaire inhoud in 'Digital Game-Based Learning', ofwel DGBL, heeft mogelijk voor het leren van onderwerpen tot gevolg dat dit... makkelijker plezieriger interessanter meer gericht op de leerling en daardoor ook effectiever wordt. 20-4-2011 Computersimulaties in Science Vakken referentie: Papastergiou, M., 2009, Digital Game-Based Learning in high school Computer Science education - Impact on educational effectiveness and student motivation

64. Papastergiou, M., 2009, Digital Game-Based Learning in high school Computer Science education - Impact on educational effectiveness and student motivation

65. ComputerSimulaties in Science vakken literatuur review 20-4-2011 Computersimulaties in Science Vakken betrokkenheid

66. VolgensHansenonthoudenleerlingen... 20-4-2011 Computersimulaties in Science Vakken referentie: Bravo, C., 2006, Modeling and simulation in inquiry learning - Checking solutions and giving intelligent advice

68. Emotionelebetrokkenheid…omvat positieve en negatieve emoties over de school,de leerkrachten of schoolactiviteiten.

69. Cognitievebetrokkenheid…heeft te maken met in hoeverre leerlingen complexe ideeën proberen te begrijpen en doordachte strategieën gebruiken.referentie: Wu, H.K., 2007, Ninth-grade student engagement in teacher-centered and student-centered technology-enhanced learning environments

70. Wu, H.K., 2007, Ninth-grade student engagement in teacher-centered and student-centered technology-enhanced learning environments

71. ComputerSimulatiEs in Science VAKKEN lesgeven

72. Een zorg is dat leerkrachtenhun leerlingen simpelweg laten zienhoe de parameters in de simulatieingesteld moeten worden en hen vragenom de antwoorden op te schrijvenof dat zij de simulatie voor de klaslaten zien als eendemonstratie-experiment. 20-4-2011 Computersimulaties in Science Vakken Deze praktijken ondermijnende mogelijkheden van simulaties om processen voor ontdekkend leren te ondersteunen,waaronder hypotheses formuleren,gegevens verzamelen enhet herzien van theorieën. referentie: Lindgren, R., 2009, Spatial Learning and Computer Simulations in Science

73. Met een interactieve, op software gebaseerde methodologie wordt gestreefd naar een hogere tevredenheid onder de leerlingen. Hierbijwordt voor de theoretische uitleg gebruik gemaakt van virtuele scenario's. In deze methodologie worden de volgende stappen gevolgd: korte uitleg van de structuur van het hoofdstuk presentatie van het scenario uitleg van de belangrijksteonderwerpen van het hoofdstuk leerlingen de ontwikkeling van het scenario latenvoorspellen brainstormen en ideeënverzamelen visualisatie met de simulatie discussie en theoretischeuitleg 20-4-2011 Computersimulaties in Science Vakken referentie: Duran, M.J., 2007, A learning methodology using Matlab/Simulink for undergraduate electrical engineering courses attending to learner satisfaction outcomes

74. Duran, M.J., 2007, A learning methodology using Matlab/Simulink for undergraduate electrical engineering courses attending to learner satisfaction outcomes

75. 20-4-2011 Computersimulaties in Science Vakken LITERATUUR REVIEW manuscript ingediend, getiteld: Computer Simulations in Science Education –A Review of their Effects research highlights: Computersimulatieskunnendienstdoenalseenbetrouwbarevervanging van of toevoegingaantraditioneleinstructievormen. Verbeterdevisualisatiesleidennietper setot verbeterdeleerresultaten. Het onderzoekheeftzichvooralgericht opde simulatieszelf, i.p.v. de pedagogische context.

76. 20-4-2011 Computersimulaties in Science Vakken