Onderzoek naar de mogelijkheden van implementatie van een computeralgebra-programma.
De implementatievoorbereiding bij de afdeling Werktuigbouwkunde van de Hanzehogeschool, Hogeschool van Groningen.

Gert-Jan Los, Maart '95

Uit: CAN Nieuwsbrief 14


Inhoud

Aanleiding

De afdeling Werktuigbouwkunde van de Hanzehogeschool, Hogeschool van Groningen stond open voor een onderzoek naar de mogelijkheden van implementatie van een computeralgebra-programma, onder meer naar aanleiding van ervaringen van de afdeling Werktuigbouwkunde van de Noordelijke Hogeschool Leeuwarden, waar Maple als computeralgebra-programma onderdeel uitmaakt van het curriculum (Zie artikel Metha Kamminga in CAN Nieuwsbrief 13). De afdelingen Werktuigbouwkunde van de Hogescholen van Leeuwarden, Assen, Emmen en Groningen hebben een samenwerkingsproject opgestart, waar gebruik wordt gemaakt van de goede en verbeterenswaardige ervaringen van Leeuwarden met computeralgebra. Deze ervaringen zijn meegenomen in het onderzoek onder 13 docenten in Groningen. De veranderde opzet van de lessen, met betrekking tot de inhoud en de didactiek, en de doorwerking naar andere vakken van MAPLE-gebruik, zijn daarbij zeer belangrijk. Er blijken meer gevolgen op te treden dan op voorhand verwacht, bij de implementatie van een wiskundig computeralgebra-programma.

Waarom zo'n onderzoek naar de mogelijkheden van implementatie?

Het onderzoek naar de mogelijkheden van implementatie van een vernieuwing zoals een computer- algebra-programma, maakt onderdeel uit van de adoptiefase van het implementatieproces. Dit proces bestaat uit:

  1. Adoptiefase
  2. Implementatiefase
  3. Incorporatiefase

De adoptiefase moet leiden tot de aanvaarding van (de ideëen achter) de beoogde verandering. Het is een voorbereiding op de werkelijke implementatie, waarbij betrokkenen de tijd krijgen aan het idee van een vernieuwing te wennen en inzicht krijgen in de nieuwe situatie.

Een implementatie heeft bij een goed doorlopen adoptiefase, meer kans van slagen. Onder een geslaagde implementatie versta ik een incorporatie of institutionalisering van de vernieuwing.

Dat incorporatie moeizaam of zelfs niet wordt bereikt (veel vernieuwingen sterven een zachte dood), ligt vaak aan een slechte voorbereiding op de implementatie. De adoptiefase wordt onderschat. Aan de adoptie van een vernieuwing wordt over het algemeen te weinig tijd besteed. Vernieuwingen worden dan 'gewoon', zonder implementatievoorbereidingsplan, ingevoerd.

Vertaald naar de implementatie van een computeralgebra-programma komt het er op neer dat enthousiastelingen vaak 'zomaar' beginnen met computeralgebra en men leert van de fouten. Bij elke vernieuwing krijgt men te maken met implementatiebenvloedende factoren zoals:

  1. het (veranderde) materiaal (het computeralgebra-programma)
  2. een (veranderde) visie
  3. een (veranderde) pedagogisch didactische aanpak

Vertaald naar de vorm van een implementatie van een computeralgebra-programma in het onderwijs komt dat op het volgende neer:

Ad 1
Practische consequenties als (meer) computers, computerlokalen, licenties, gebruikersvriendelijkheid en wiskundige mogelijkheden

Ad 2
De nieuwe visie met betrekking tot (wiskunde)onderwijs kan zijn: Het rekenen wordt overgenomen door de computer, waardoor veel tijd vrijkomt. Deze kan worden besteed aan de de stap van toepassingsprobleem naar wiskundig model (en terug) en aan de interpretatie van het antwoord of aan meer complexe of rele toepassingsproblemen. Dit leidt tot een andere opzet (denk aan de inzet van hulpmiddelen en de tijdsverdeling) en een andere invulling (inhoudelijk probleem) van het vak.

Ad 3
Een computeralgebra-programma vraagt een andere pedagogisch didactische aanpak van de docent. Het is geschikt om meer probleemoplossend en onderzoeksgericht bezig te zijn door de student. Het is dus een meer van de student vergende benadering.

De andere opzet van het vak wiskunde heeft invloed op de wiskunde die bij de toepassingsvakken wordt gegeven. Tevens moet men niet vergeten dat computeralgebra relatief nieuw is in het onderwijs, en niet in eerste instantie voor het onderwijs is bedoeld. Iets nieuws, ook nog op een vreemde plaats, levert behalve een uitdaging voor enthousiastelingen, veel problemen op; de nieuwe situatie blijkt meer te verschillen van de 'normale' situatie dan men had voorzien.

De voorbereiding van de implementatie op de Hanzehogeschool, Hogeschool van Groningen (HvG).

Nadat een analyse op kenmerken van MAPLE heeft plaatsgevonden, waaruit blijkt dat qua wiskunde (inhoud) en gebruikersvriendelijkheid het programma wiskunde van het HTO aan kan en de student van voldoende gebruikersgemak kan voorzien, is het onderzoek toegespitst op de afdeling Werktuigbouwkunde van de HvG.

Op de HvG is de implementatie van een vernieuwing voorbereid, door na te gaan welke impact drie factoren hebben op de nieuwe situatie. Betrokken docenten van het vak wiskunde en van toepassingsvakken zijn geïnterviewd om een antwoord te krijgen op de volgende vragen:

  1. Is het nieuwe materiaal (het computeralgebra-programma) geschikt voor de opleiding?
  2. Heeft de vernieuwde opzet van het vak een breed draagvlak onder de docenten?
  3. Is men bereid over te gaan tot een andere pedagogisch didactische aanpak, geschikt voor een computeralgebra-programma?

Ook is de huidige situatie in kaart gebracht wat betreft het curriculum wiskunde; van toepassingsvakken én van het vak wiskunde is nu bekend wat van welk vak wanneer en in welke mate aan wiskunde gebruikt wordt, en hoe de wiskunde in de verschillende vakken wordt behandeld. Dit was zinvol om te onderzoeken omdat de eventuele implementatie van een computeralgebra-programma bij het vak wiskunde zal doorwerken naar alle op wiskunde gebaseerde vakken.

Op 1 februari 1995 vond op de onze Hogeschool een presentatie plaats van CAN door André Heck en Metha Kamminga. Deze heeft ertoe bijgedragen dat men zich werkelijk een beeld kan vormen van wat met Maple mogelijk is (André Heck) en waar het in de klassesituatie toe kan leiden (Metha Kamminga), zodat de drie bovengenoemde vragen kunnen worden beantwoord. Deze presentatie op 1 februari 1995 heeft ervoor gezorgd dat docenten realistischer werden in hun oordeel, omdat beter kan worden ingeschat welke impact implementatie van een cap heeft. Vele voor- en nadelen zijn door de docenten naar voren gebracht, maar uiteindelijk blijkt bijna iedereen positief te staan ten aanzien van een nieuwe situatie, waarbij een computeralgebra-programma is gemplementeerd. Een probleemoplossende, meer onderzoeksgerichte manier van lesgeven, passend bij een computeralgebra-situatie, is bespreekbaar, zelfs als dat gepaard gaat met een verminderd rekenvermogen van de student. Het is een meer van de student vergende manier van onderwijzen. De gedachte bestaat dat meer tijd kan worden besteed aan toepassingen, omdat veel rekenwerk wordt overgenomen door de computer. Er zal zo meer tijd kunnen worden besteed aan de interpretatie van toepassingsproblemen, wat weer tot betere Werktuigbouwkundigen zal leiden.

Practische problemen, zoals de manier van lesgeven en toetsen, de opkomst van een rekenmachine met vermeende vergelijkbare kwaliteiten, de dure ideale licentie voor permanente beschikbaarheid en thuisgebruik van het programma voor student en docent en de onmogelijkheid op stel en sprong voor alle vakken (en dus alle docenten, ook degenen die niet razend enthousiast zijn) tot een computeralgebra-situatie over te gaan, hebben er toe geleid dat het nog te vroeg is voor een stappenplan voor implementatie van een computeralgebra-programma in de hele opleiding. In het collegejaar '95-'96 zal naar alle waarschijnlijkheid wel gestart worden met computeralgebra bij het vak wiskunde. De geschetste ideale situatie en het in kaart brengen van de practische consequenties blijven behulpzaam voor de toekomstige situatie. De huidige en de nieuwe situatie worden bij het vak wiskunde aangeboden. Dit kan als overgangsfase dienen voor de ideale situatie, waarbij de toepassingsvakken volgen.

De HvG zal op korte termijn de beslissing nemen over het aan te schaffen computeralgebra-programma en de invoering ervan bij in eerste instantie het vak wiskunde.

Dat de voorbereiding op de implementatie zoals deze zal leiden tot een probleemloze computeralgebra-situatie is niet gezegd, alleen zal het niet aan de voorbereiding liggen als het niet zo is.


Go to:
CONCAVO
CAN
CAIN
CAIN Nederland Home page

webmaster@can.nl
Last Update: February 19, 1996