Page 182 - Getting the Picture Modeling and Simulation in Secondary Computer Science Education

180
Chapter 8
waarnemingen. Hiermee werd een wetenschappelijke paradigmaverschuiving teweeggebracht van de tekstuele beschrijving van waarnemingen naar het gebruik van wiskundige modellen. De ontwikkeling en het gebruik van dergelijke wiskundige representaties is vaak een complex proces. Bovendien is geavanceerde wiskundige kennis van differentiaal- en integraalberekening noodzakelijk; een actieve betrokkenheid bij wetenschappelijke activiteiten op deze manier ligt daarom vaak buiten het bereik van middelbare scholieren. De mogelijkheden die moderne computers tegenwoordig bieden maken het echter mogelijk om allerlei verschijnselen in computationele termen te beschrijven door simpelweg de kenmerken en het gedrag van de individuele elementen in het gemodelleerde systeem te beschrijven. Deze computationele beschrijvingen — d.w.z. computationele modellen — zijn uitvoerbaar en in de geest van weer een verdere wetenschappelijke paradigmaverschuiving. Hierbij verschuift de aandacht van de theoretische benadering naar de computationele benadering die zich op de simulatie van complexe verschijnselen richt door het gebruik van computationele modellen die uitvoerbaar zijn — in plaats van het maken van statische modellen. Dat betekent dat zelfs beginners zoals leerlingen hiermee aan de slag kunnen. Weintrop et al. (2016) merken op dat wetenschap steeds meer een computationele activiteit wordt. Zij beschouwen modelleren en simuleren als een van de belangrijkste categorieën van computational thinking voor wiskunde en wetenschap. Dit project levert het bewijs dat het mogelijk is om modelleren en simuleren binnen Informatica in het voortgezet onderwijs effectief te onderwijzen en zo leerlingen de gelegenheid te bieden om zelf met wetenschap bezig te zijn.
In hoofdstuk 2 is de geschiedenis en de situatie van Informatica in het voortgezet onderwijs in Nederland beschreven. De belangrijkste praktische bijdrage is daaraan gerelateerd: het draagt bij aan het onderwijs van Computational Science. De resultaten hebben bijgedragen aan het ontwerp van professionele ontwikkelingsactiviteiten voor leraren, waarbij zowel de aspecten van modellering en simulatie als de vakdidactiek daarvan aan bod komen. Bovendien heb ik als spin-off van dit project de bevindingen gebruikt om het ontwikkelen van lesmateriaal en een bijbehorende docentenhandleiding te begeleiden. Dit materiaal is nu in gangbare lesmethodes voor Informatica opgenomen. Daarnaast heb ik een uitgebreide cursus over Computational Science ontworpen die in het kader van bijscholing aan docenten Informatica wordt aangeboden. Het beoordelingsinstrument draagt bij aan de kwaliteit van de beoordeling op scholen. In een breder perspectief kunnen de bevindingen het onderwijs in andere