Designing compact working-, doing- and learning-environments
Micro-worlds on the World Wide Web;
the role of javascripts and
java-applets
as designing method and techniques
in two online courses
== computer simulations ==
Dr. ir. Rik Min
wetenschappelijk medewerker /
universitair docent
Ir. Jan de Goeijen
medewerker Onderwijskundig
Centrum / ontwerper / practicum assistent
Universiteit Twente;
Faculteit der Toegepaste Onderwijskunde;
Postbus 217;
7500 AE Enschede
E-mail: Min@edte.utwente.nl
Web-site: http://users.edte.utwente.nl/min
The developments in ICT have entered the world of higher education
rapidly, opening new ways of teaching and learning with higher flexibility,
collaboration and efficiency. Simulation and problem solving are
considered essential elements in these developments. Students should
know about these techniques and how to work with them using HTML,
JavaScript and Java. During the past academic year we have conducted a
pilot study into the possibilities of HTML, JavaScript and Java. In particular
for on-line learning environments for simulation and problem solving in front
of a computer monitor. A number of different interactive on-line examples
have been developed and a number of different on-line tests have been
created. This research has let to educational applications. Our experiences
and conclusions will here be discussed as well as the impact of these
methods and techniques on education elsewhere.
Designing & Applets
Abstract
The developments in information and communication technology have entered
the world of higher education rapidly, opening new ways of teaching and
learning with higher flexibility, collaboration and efficiency. Simulation
and problem solving are considered essential elements in these developments.
Students should know about these techniques and how to work with them using
HTML, Javascript and Java.
The impact of the Web
A student today no longer spends his time in a lonely little attic room,
a noisy lecture room or the deadly silence in the huge reading room
of a university library. These components of his environment still exist
but their functionality has changed. In principal all students at the
campus of the University of Twente (UT) have an excellent
connection with the electronic highway. The World Wide Web is
extremely popular, both among lecturers and students. It fills the
almost natural need of young people to want to travel all over
the world and to try and understand it.
The lecture room is no longer the only place where information
transfer takes place. In my faculty now adays we have an very
modern web-site-based courses system for distance learning
groups specially for locations outside the campus.
If students are elsewhere, for instance in the scope of
'internationalization', they can still attend lessons and feel connected
with the mother faculty. And as for the university library: the World
Wide Web sometimes has in certain disciplines a larger amount of
interesting topical reading and study matter than the average faculty
library could ever hope to be able to purchase: a real library of all
kinds of media such as texts, books, audio, video and applications
of applets online.
Reading rooms will increasingly be transformed into rooms with
ordinary WEB browsers. Lecture notes, books and sheets are more
and more consulted through a PC or NC and printed if necessary.
Universities and Colleges of Higher Vocational Education are thus
able to provide up-to-date information and instruction materials while
keeping the cost of printing to a minimum. Lecturers like to put all
sorts of information on the WEB. All parties involved in education
benefit from it. This means that every actor on the work floor is 100
procent motivated to use it. An ideal situation for innovation.
Pilot project
During the past academic year we have conducted a pilot study into
the possibilities and 'performance' (i.e. 'strength' or 'power') of
HTML, javascript and Java. In particular for on-line learning
environments for simulation and problem solving in front of a
computer monitor. A number of different interactive on-line examples
have been developed and a number of different on-line
tests have been created. This research has let to educational
applications.
Courses
Students at our university now learn - in a lot of practical course - how to make parts of learning environments with javascrips and java-applets.
Conclusions
Our experiences and conclusions will here be discussed as well as the impact of these methods and techniques on education.
Basic concepts
Parallel instruction
type a:
left: worksheet with applet; right: instruction
Parallel instruction
type b:
left: applet; right: home-base with instruction etc.
An applet:
Go to Cardio, version 4.x
(a case)
(a micro world with 'intelligent feedback')
Parallel instruction
on the web
Go to Boiler, version 3.x
(in the middle: the web-page,
right: the 'instruction')
A micro-world (I)
separate from the instruction
Go to Aorta, version 1.x
(top-right: working environment;
the web-page is the instruction worksheet)
A micro-world (II)
separate from the instruction
Go to Transistor, version x.x
(after clicking on the button: the working environment (right);
the basic web-page is the manual)
Methods
Klik hier
(foto's over parallellisme)
Klik hier
(een leestekst over parallellisme)
Klik hier
(de PI theorie)
Klik hier
(MacTHESIS)
Klik hier
(JavaTHESIS)
Klik hier
(de cursus multimedia programmeren)
Klik hier
(de cursus computersimulatie als leermiddel)
Results
Go to the program index
30 simulation models
300 prototypes
and
5 simulation desiging systems
are tested
Diversen
Collegediktaat online
Ga naar het multifunctionele electronische collegediktaat van R. Min
(tbv de vakken en de practica
'multimedia programmeren';
'computersimulatie als leermiddel';
'systeembenaderingen in de onderwijskunde';
'inleiding mediakunde';
'onderwijskundige technologie';
etc.)
TeleTOP
Ga naar het TeleTOP systeem TO
(cursus 'multimedia programmeren';
'onderwijskundige technologie';
etc.)
Java-based voorbeelden
Ga naar java-applet-voorbeelden
JavaScript voorbeelden
Ga naar javascript-voorbeelden
=== A Review ===
About Parallelism and the PI theory
Abstract
Toen in de negentiger jaren educatieve simulatie software voor ons onderzoek, "optimalisering van leeromgevingen", gemaakt werd met het MacTHESIS systeem, begonnen wij bepaalde eisen te stellen aan de computer, het beeldscherm en de userinterface.
Min ontdekte dat de desktop metafoor van Jobs een
nog grotere potentie had dan op dat moment zelfs in de literatuur
verondersteld werd. Niet alleen het toepassen van interfaces met losse windows, maar ook een goede functionele scheiding tussen het kale leer-middel en de instructie werd pas in 1997 theoretisch verklaarbaar. De parallelle instructie-theorie voor simulatie-omgevingen ontstond. De theoretische verklaring werd
vooralsnog gevonden in het gegeven dat een lerende voortdurend wil
kijken naar zijn instructie, ook al heeft een gebruiker nog zo een goed
korte termijn geheugen. Er werd in 1992 door Min een hypothese
opgesteld met een mogelijke verklaring vanuit de cognitieve
wetenschappen. Daarna werd door Min ontdekt dat niet alleen
leer-omgevingen maar ook werk- en met name alle doe-omgevingen op dit punt overeenkwamen. Er werd begin 1999 een onderzoeker (mw. M. Claessens) aangesteld om het concept van parallellisme te onderzoeken en te proberen de PI-theorie empirisch te bewijzen. Op vele plaatsen, ook in de maatschappij, bleek
parallellisme plots als leidend principe zichtbaar te worden. Rond 1998
publiceerde Min een aantal aansprekende voorbeelden uit het dagelijks
leven gebaseerd op het concept van het
parallellisme, zoals een krant,
een museum, en besefde hij waarom het krantenformaat al honderden jaren
populair is; musea al eeuwen een prachtige ontdekomgeving voor kinderen
vormen en dat multimedia-spectakels, pop-concerten en zelfs
ondertiteling bij films functioneel parallelisme is. Successen met de
parallelle instructie theorie en het concept van parallellisme kreeg Min
bij het Randstad-project (Gritter & Koopal 1995); eerder al bij het waterloopkundig laboratorium project en later bij Holland Signaal te Hengelo waar hij in een samenwerkingsverband met de Universiteit Twente voor het parallellisme-onderzoek de mogelijkheid kreeg in met virtual reality (VR) te experimentaren in een VR-room aan de hand van concrete, reeele onderhouds-problemen in realistische werk-omgevingen.
Parallellisme
Een goede definitie voor parallellisme is dat allelei
informatie-fragmenten in een bepaalde omgeving - en dat kan op een
beeldscherm of op een of andere lokatie zijn - naast elkaar gesitueerd
zijn. De ontwerpers van de software of de omgevinginrichters willen dat
de gebruiker of de persoon die langsloopt optimaal kan kiezen uit het
aanbod.
Bij een leer-omgeving voor simulatie bijvoorbeeld wil de gebruiker de
resultaten zien - en blijven zien - van zijn ingrepen in de
gesimuleerde werkelijkheid en tegelijkertijd iets uit het
instructieboekje kunnen lezen: een nieuwe opdracht of informatie over
een fenomeen dat hij zojuist op het beeldscherm heeft gecreeert. Dit eist iets van de indeling op het beeldscherm; liefst gebaseerd op een ontwerp-theorie.
Als je goed om je heen kijkt bestaan er in de wereld waarin wij leven allerlei zuivere en onzuivere vormen van parallellisme; bijvoorbeeld in een museum de manier waarop de schilderijen zijn opgehangen of in een supermarkt. Kijk maar eens goed hoe Albert Heijn zijn winkels inricht; de goederen zijn allemaal parallel opgesteld, maar de route waarlangs je kunt en/of moet lopen: daar is goed over nagedacht. (Instructie; coaching?)
Parallelle instructie
Bij een goed software product hoort een handleiding; dat geldt voor
simulatieprogramma's evengoed als voor speelgoed of gebruiksartikelen.
Niet alleen hoort er bij een simulatieprogramma van het type waarvan Min
er honderden heeft ontwikkeld en empirisch onderzochte, goede instructies,
goede opdrachten en goede casussen, maar vooral - zo ontdekte hij -
moest de leeromgeving zodanig goed ingericht zijn dat een leerling ook
goed kan werken en allerlei dingen vrij op het beeldscherm kan
doen. Hij ontdekte dat een goede leeromgeving allereerst en vooral een
goede doe-omgeving en werk-omgeving moest zijn , waar een gebruiker zich
op zijn gemak voelt en allerlei aparte tools of gegevens of instructies
of help-systemen links en rechts voor het grijpen moet hebben anders
wordt er uberhaupt niet geleerd met de simulator of met het spel. Hij
ontdekte dat gewone, klassieke, papieren instructies heel goed
bleken te werken. Een min of meer ongeordende stapel papier cq. losse
vellen met allerlei te raadplegen informatie of opdrachten bleek -
ondanks geavanceerde computertechnologie - nog steeds vaak erg
functioneel en zelfs doorslaggevend voor succes van het product. Het simulatieprogramma VIJVER van P. van Schaick Zillesen (Hartsuiker et al., 1989) en het spel ECONOMIE (Miltenburg, 1985) zijn hier voorbeelden van.
In een museum bijvoorbeeld wil iemand vrij kunnen rondlopen en objecten
kunnen bestuderen en een ander wil juist met een walkman met
koptelefoontje en een bandje uitleg krijgen om iets over een object te
weten te komen. Eventueel kan een museum kastjes met een drukknop erop
naast elk object plaatsen. Het ene geval is een vorm van een nogal
dwingende, maar soms nuttige vorm van lineaire parallelle instructie en
het andere geval een vorm van een soort random-access databank met losse
audio-fragmenten.
Referenties
Min (1994)
Parallelism in open learning and working environments. Britsh Journal of Educational Technology, Vol. 25, No. 2, pp. 108-112. ISSN 0007-1013.
Min (1992)
Parallel Instruction, a theory for Educational Computer Simulation. Interactive Learning Intern., Vol. 8, no. 3, 177-183. (other reference)
Hartsuiker, A., J. Hondebrink, V. Labordus en P.G. van Schaick Zillesen, (1989)
Een vijver in de computer; een integratievoorbeeld van Informatiekunde en Natuurwetenschappen. National Institute for Curriculum Development (Stichting leerplanontwikkeling; SLO), Enschede. ISBN 90.329.0809.
(parallelle instuctie bij het simulatieprogramma VIJVER)
Miltenburg (1985),
Economische politiek, een simulatiespel voor het trainen van hoge ambtenaren (parallelle instuctie bij het simulatieprogramma ECONOMIE); Economica Software BV.
Min, F.B.M., (1999)
Interactive Micro-worlds on the World Wide Web. Accepted and in
press at the Int. J. of Continuing Engineering Education and Long-life Learning.
Min, F.B.M., & J. de Goeijen (1999)
Multimedia programmeren.
http://to-www.to.utwente.nl/TO/ism/course/mmp/index.html
De cursus multimedia programmeren (klik hier)
Min, F.B.M., & J. de Goeijen (1999)
Computersimulatie als leermiddel.
http://to-www.to.utwente.nl/TO/ism/course/sim/index.html
De cursus computersimulatie als leermiddel (klik hier)
Min, F.B.M., (1997)
'Het WEB als werk-, doe- en leeromgeving en de kracht van
applets'. Gepubliceerd in: 'De Digitale Leeromgeving'. Editors: M.
Mirande, J. Riemersma & W. Veen. ISBN 90-01-88662-0.
Min, F.B.M., (1995)
Simulation Technology & Parallelism in Learning Environments;
Methods, Concepts, Models and
Systems. Publisher: Academic Book Center, De Lier. ISBN 90-5478-
036-3.
BOILER (pre-prototype; 1999),
een online simulatieapplet met een model van een zonneboiler (een voorbeeld van leren door dingen te veranderen en te kijken); (een student-werkstuk)
(klik hier) (of hier)
ECONOMIE (pre-prototype; 1999),
een online simulatieapplet met een model van de nederlandse economie (een voorbeeld van leren door te leren voorspellen); (een voorstudie) (klik hier)
TRANSISTOR (prototype; 1999),
een online simulatieapplet met een model van een transistorversterkingsschakeling (een voorbeeld van leren door te doen); (een student-werkstuk) (klik hier) (of hier)
CARDIO (prototype; 1999),
een online simulatieapplet met een model van de bloeddrukregulatie van het mensenlijk lichaam; (een student-werkstuk) (klik hier)
Enschede, 1 febr. 2000