- Big data en analytics
- Kunstmatige intelligentie
- Gamification
- Digital reality-technologieën
- Flipped learning
- Makerspaces
- Onderwijs voor duurzame ontwikkeling
We leven in de meest geavanceerde wereld ooit, waar alles steeds meer wordt gedigitaliseerd en steeds sneller verandert. En het is van kritiek belang dat het onderwijs met deze veranderingen meegroeit. Digitaal leren, met technologieën als big data, AI en gamification, biedt onderwijs op maat waardoor het leerproces effectiever, toegankelijker, plezieriger en steeds persoonlijker wordt. In de toekomst verwachten we bovendien een toenemende transitie naar innovatielabs, makerspaces en onderwijs voor duurzame ontwikkeling.
1. Big data en analytics
In het onderwijs worden als gevolg van online onderwijsactiviteiten grote hoeveelheden gegevens gegenereerd. Gegevens over lessen, aanwezigheid, deelname, feedback en meer kunnen door middel van digitale tools allemaal worden verzameld. Dankzij big data- en analysetechnologie kunnen docenten de prestaties van leerlingen direct analyseren en feedback geven. Ook stelt deze tech hen in staat om lessen en curricula zodanig aan te passen dat dit leidt tot de best mogelijke leerervaring en optimale prestaties.
Apex Learning ontwikkelt bijvoorbeeld oplossingen voor zowel fysieke als virtuele onderwijsomgevingen. Deze real-time oplossing monitort de voortgang, maakt effectievere lesplanning mogelijk en is voor zowel leerlingen als docenten toegankelijk. Santa Anna High School in Texas is een van de scholen die gebruikmaakt van Apex Learning. Dankzij de data-inzichten die door deze tool mogelijk zijn slaagde de school erin om hun prioriteiten te bepalen en wijzigingen aan te brengen in hun curriculum, waardoor ze beter tegemoet kunnen komen aan de behoeften van hun leerlingen. Ashford School in het Verenigd Koninkrijk gebruikt big data-tools van providers als Socrative, Nearpod en Classroom Monitor. Met deze oplossingen kan de school het gedrag en de prestaties van hun leerlingen in real time observeren. Bovendien kan de school met behulp van deze informatie tijdig wijzigingen aanbrengen in hun onderwijsaanpak om zo tot de beste resultaten te komen. De patronen die door de analyse van de cijfers van individuele leerlingen zichtbaar worden bieden inzicht in de interesses van een leerling en waarin ze in de toekomst mogelijk zullen uitblinken. Docenten kunnen deze inzichten gebruiken om leerlingen te adviseren over onderwijsprogramma’s, vervolgonderwijs en toekomstige loopbaankeuzes.
2. Kunstmatige intelligentie
We gebruiken allemaal kunstmatige intelligentie (AI) in ons dagelijks leven, zonder dat we er bij stilstaan. Denk bijvoorbeeld aan automatische spellingcontrole, navigatie-apps, voorspellend winkelen en veel meer. AI omvat computertechnologieën die sterk lijken op menselijke hersenprocessen. Machine learning omvat zelflerende kunstmatige intelligentie die nog wel afhankelijk is van menselijke input en toezicht. Deep learning-modellen kunnen echter ook zonder toezicht zelfstandig leren. De verschillende variaties van kunstmatige intelligentie hebben ook in het onderwijs inmiddels talloze toepassingen gevonden.
Op AI gebaseerde applicaties als Coursera, een ‘massive open online course’-platform, kunnen docenten bijvoorbeeld helpen om aan te geven op welke vlakken verbetering nodig is. Wanneer een groot aantal leerlingen voor een huiswerkopdracht via Coursera bijvoorbeeld het verkeerde antwoord inlevert, wordt de docent onmiddellijk op de hoogte gebracht. Het systeem geeft leerlingen bovendien direct feedback op hun werk, waardoor docenten meer tijd hebben om extra aandacht te besteden aan leerlingen die worstelen met een bepaalde lesstof. Scholen kunnen AI ook gebruiken om de cijfers van leerlingen te voorspellen, wat een belangrijke indicator kan zijn voor het succes van hun leerprocessen. En hoewel lesgeven via virtuele klaslokalen tijdens de lockdowns een goede oplossing was, lag dat met online examens wat ingewikkelder. Maar ook hier is AI een goede oplossing gebleken. Om examenfraude te voorkomen, kunnen op AI gebaseerde online platforms examenvragen bijvoorbeeld op willekeurige manier onder de examenkandidaten verdelen. Bovendien kunnen deze platforms ook het gedrag van leerlingen monitoren. Sommige van deze platforms maken zelfs gebruik van AI-aangedreven face-tracking-software om ongebruikelijk of verdacht gedrag te herkennen (zoals bijvoorbeeld tijdens spieken) en docenten hierover op de hoogte te stellen.
Stemassistenten als Alexa, Siri en Cortana kunnen een waardevol hulpmiddel zijn voor interactie met het leermateriaal. Ze kunnen ingezet worden om leerlingen te helpen met eenvoudige taken, zoals definities van woorden of begrippen, het voorlezen van verhalen, of voor het communiceren in een vreemde taal. En vanwege de aard van kunstmatige intelligentie zijn AI-‘docenten’ vooral heel goed in het onderwijzen van wiskunde en schrijven. AI-docenten zijn ook enorm waardevol voor leerlingen die extra hulp nodig hebben. Leerlingen met een minder bevoorrechte achtergrond, bijvoorbeeld, die zich misschien geen bijles kunnen veroorloven. Voor leerlingen op afstand gebruiken sommige scholen in Hong Kong gezichtsherkenningstechnologie om te spotten wie er extra hulp nodig zou kunnen hebben. AI scant hun gezichten, bepaalt aan de hand daarvan hun gemoedstoestand en stuurt de docent vervolgens een bericht om aan te geven wanneer een bepaalde leerling mogelijk extra aandacht nodig heeft. AI maakt bovendien slimme content mogelijk – gedigitaliseerde lesboeken met studiemateriaal dat regelmatig geüpdatet wordt of interfaces als videoconferentie-tools.
3. Gamification
Gamification kan bestaande content veranderen in educatief materiaal dat interactiever, boeiender en motiverender is voor leerlingen. Als het op de juiste manier wordt toegepast, kan gamification leren leuker maken, de betrokkenheid vergroten, een beter begrip van bepaalde concepten mogelijk maken, het kennisbehoud optimaliseren en leerlingen een gevoel van controle geven over hun leerproces. Veel leerlingen vinden gamified leren effectiever dan traditionele lessen. Door gebruik te maken van gamification-technieken kunnen docenten de slides met alleen tekst die doorgaans in colleges worden gebruikt, vervangen door video’s. Deze kunnen vervolgens opgevolgd worden door quizzen waarmee leerlingen punten, badges of niveaus kunnen verdienen.
Door gamification leren leerlingen ook beseffen dat falen niet per definitie slecht is. Je kunt er zelfs ‘fun’-elementen en waardevolle, motiverende feedback aan toevoegen, waardoor het leerproces nog efficiënter wordt. Spelelementen als rangen, niveaus en klassementen kunnen bijdragen aan een competitievere leeromgeving. Door tijdens opdrachten, quizzen of tests bijvoorbeeld meer punten te verdienen dan hun klasgenoten, ervaren leerlingen een gevoel van voldoening dat vergelijkbaar is met het verslaan van een tegenstander tijdens een videogame. En het organiseren van groepscompetities kan leraren helpen om gezonde competitie te bevorderen en leerlingen te helpen hun teamwerkvaardigheden te verbeteren. Eenvoudige voortgangsinformatie die aangeeft waar elke leerling zich in zijn leertraject bevindt kan hen inspireren om nog meer hun best te doen om het volgende niveau te bereiken. Gezien het grote aantal voordelen van gamification, is het dan ook geen wonder dat de markt voor deze technologie in het onderwijs in 2023 naar verwachting een waarde van $1,8 miljard bereikt.
4. Digital reality-technologieën
De toenemende integratie van digital reality-technologieen in onderwijsomgevingen – van basisscholen tot postdoctorale instellingen – heeft al geleid tot ingrijpende veranderingen in de manier waarop leerlingen communiceren, leren en denken. Digital reality-technologie biedt niet alleen nieuwe manieren om de wereld te begrijpen maar ook waardevolle mogelijkheden om de effectiviteit van lesgeven en leren te verbeteren. Digital reality-technologie omvat meeslepende, diepgaande en multizintuiglijke technologieën als virtual reality (VR), augmented reality (AR) en mixed reality (MR). De implementatie van deze technologieën leiden tot meer intuïtieve en natuurlijke manieren waarop technologie ons leven kan verbeteren. Sterker nog, de manier waarop we in de nabije toekomst omgaan met digitale informatie zal niet langer alleen gebaseerd zijn op hardware en schermen, maar steeds meer op gebaren, blikken en emoties.
Virtual reality (VR)
Volgens verschillende onderzoeken leidt het gebruik van VR tot verbeterde kennisretentie en testscores en kun je met deze technologie zelfs de minst responsieve leerlingen ‘verleiden’ om mee te doen. VR maakt het mogelijk om jezelf volledig onder te dompelen in (educatieve) content, wat de hersenen op nieuwe manieren bij de te leren materie betrekt en het verwerken en opslaan van informatie optimaliseert. Denk bijvoorbeeld aan aardrijkskunde- of geschiedenislessen die de mogelijkheid bieden om overal ter wereld een kijkje te nemen. Zulke ervaringen zijn veel indrukwekkender en verrijkender dan wanneer je alleen over een plaats leest in een aardrijkskunde- of geschiedenisboek. Google Expeditions is een goed voorbeeld van zo’n VR-app. Het biedt iedereen met een smartphone een uitgebreide bibliotheek met VR-panorama’s en excursies. Meer dan een miljoen leerlingen hebben inmiddels aan deze virtuele expedities deelgenomen.
Augmented reality (AR)
En met augmented reality (AR) kunnen leerlingen fenomenen ervaren die in de echte wereld niet mogelijk zouden zijn. De technologie maakt het bovendien eenvoudiger om virtuele objecten te manipuleren, wat unieke kansen biedt om complexe processen beter te begrijpen. AR kan bestaand educatief materiaal aanvullen door boeiende contextuele ervaringen toe te voegen, maar het kan ook worden gebruikt om interesse in verschillende vakgebieden te stimuleren en als basis dienen voor activiteiten in de klas. En omdat de meeste leerlingen in het voortgezet onderwijs een smartphone hebben, zijn AR-tools zeer goed toegankelijk. Augmented reality stelt leerlingen bovendien in staat om ook buiten het klaslokaal te leren. De Mondly-app voor het leren van talen heeft onlangs bijvoorbeeld een virtuele, op AR gebaseerde ‘docent’ geïntegreerd om leerlingen te helpen met het oefenen van hun vaardigheden. De app combineert geavanceerde AR met neurowetenschappelijke principes en chatbots met het lesmateriaal, waardoor het leerproces nog effectiever wordt.
Mixed reality (MR)
Mixed reality kan worden gebruikt om allerlei (fantasie)-omgevingen te creëren. Doordat MR het mogelijk maakt om objecten, complexe formules, datasets of abstracte concepten aan te raken en te manipuleren, zijn deze veel beter te begrijpen dan wanneer een docent er alleen maar over zou vertellen. Mixed reality-tools en apps als GOVPRO combineren AR en VR om het onderwijs overal ter wereld radicaal te veranderen en ervoor te zorgen dat ingewikkelde onderwerpen en concepten inzichtelijker en makkelijker te begrijpen zijn. ‘Edupreneur’ – of onderwijsondernemer – Vicky Davis vertelt: “Stel je voor dat je een Acer MR-headset zou kunnen gebruiken om je eigen klaslokaal te bouwen en een mentor voor de week te kunnen kiezen. Waarom zou Einstein dat niet kunnen zijn? Of stel je een kunstmatig intelligente Shakespeare voor die altijd beschikbaar is voor een gesprek of een reis naar het 16e-eeuwse Engeland of de plaatsen waar zijn toneelstukken zich afspeelden”.
5. Flipped learning
Flipped learning is een educatieve benadering binnen een interactieve, dynamische leeromgeving waarin de leraar leerlingen begeleidt bij het toepassen van concepten en het creatief omgaan met de leerstof. Om flipped learning mogelijk te maken, is het belangrijk dat docenten een leeromgeving creëren die inspeelt op de individuele en groepsbehoeften van leerlingen. Omdat elke leerling op zijn eigen manier en tempo leert, moet de leraar ook met betrekking tot zijn verwachtingen flexibel zijn. Bij flipped learning zijn docenten minder prominent aanwezig in de klas, maar het is wel van belang dat zij de leerlingen actief observeren en helpen, feedback geven en hen in de juiste richting sturen. De theorie van het flipped classroom-model werd voorgesteld door scheikundeleraren Jonathan Bergmann en Aaron Sams. In hun boek Flip Your Classroom: Reach Every Student in Every Class Every Day (2012) schrijven zij dat het [flipped learning] systeem echt aan de leerlingen tegemoetkomt omdat het ‘hun taal spreekt’, ondersteuning biedt aan degenen die het moeilijk hebben en leerlingen van allerlei kaliber de kans geeft uit te blinken.
Flipped learning is ook bevorderlijk voor een omgeving waarin de interactie tussen docenten en leerlingen gestimuleerd wordt, en ook tussen leerlingen onderling, wat leidt tot een beter wederzijds begrip. Bij flipped learning wordt veel van het studeren thuis met behulp van digitale media gedaan, zoals bijvoorbeeld een videocollege die door de docent gecreëerd is. Tijdens deze videocolleges worden doorgaans alle belangrijke elementen van het educatieve materiaal toegelicht en uitgelegd. Docenten maken gebruik van speciale beoordelingssystemen – zoals een online quiz, ingevulde werkbladen of aantekeningen van de videoles die de leerlingen thuis hebben bijgewoond – om te controleren of en ervoor te zorgen dat de leerlingen de content begrijpen. Zodra het thuisgedeelte is voltooid, bedenken leraren activiteiten waarin leerlingen de nieuwe kennis kunnen toepassen. De meeste docenten gebruiken materiaal uit online cursustools en sommigen plaatsen hun lessen op YouTube. Websites als Nearpod en Playposit bieden interactieve videolessen die vele malen effectiever zijn dan normale video. Op Playposit kunnen docenten leerlingen video’s of interactieve prompts met vragen toewijzen. Om vooruitgang te boeken en ervoor te zorgen dat het vereiste leermateriaal wordt behandeld, moeten leerlingen deze mini-opdrachten voltooien. De meeste leraren passen inmiddels al een of meerdere vormen van blended of flipped learning toe, wat ervoor zorgt dat leerlingen op veel actievere wijze aan de lessen deelnemen. En het is dit actieve component dat belooft dat flipped learning in de toekomst een steeds belangrijker onderdeel van het onderwijs zal worden.
6. Makerspaces
Makerspaces zijn fysieke ruimtes die zich doorgaans in bibliotheken, op scholen en universiteitscampussen, of andere locaties bevinden waar leerlingen en studenten bij elkaar komen. Makerspaces zijn bedoeld om samen te werken, te creëren en te leren en ideeën, kennis, tools en bronnen met elkaar te delen. Deze stimulerende omgevingen stimuleren de creativiteit en bevorderen een gevoel van gemeenschap en saamhorigheid. Ze bieden bovendien mogelijkheden om belangrijke STEAM-vaardigheden (wetenschap, technologie, techniek, kunst en wiskunde) te leren die nodig zijn bij het werken aan bijvoorbeeld robotica, programmeren, houtbewerking, circuits of 3D-printtechnologie. Makerspaces worden steeds populairder in onderwijsinstellingen overal ter wereld en onderzoek heeft aangetoond dat ze een belangrijke bijdrage leveren aan de transformatie van leren. Ze verbeteren probleemoplossende en creatieve vaardigheden, vergroten de digitale competentie en moedigen ondernemerschap aan. Al deze vaardigheden komen voor in het European Framework of Key Competences for Lifelong Learning en zijn niet alleen van belang voor effectief onderwijs, maar ook voor het werken in de 21e eeuw. Er zijn verschillende goede voorbeelden van succesvolle makerspaces waar men leert door te doen, in teamverband te werken en door kennis en skills te delen.
De makerspaces van Wheaton College in Illinois, bijvoorbeeld, staan bekend als geweldige plekken om samen te werken en te creëren en staan op de Great Value College-lijst van 50 beste Maker Spaces in de VS. De makerspaces beschikken over geavanceerde apparatuur, zoals 3D-printers, CAD-ontwerpsoftware, scanners, lasersnijders, graveurs, freesmachines, digitale weefgetouwen, VR-labs en vele andere tools en technologieën. De labs zijn geschikt voor allerlei verschillende leerlingen en houden rekening met hun uiteenlopende behoeften. De makerspaces van Wheaton College worden volledig door de docenten ondersteund. Deze werken met de studenten samen aan verschillende projecten en programma’s in de wetenschappen en de kunsten, evenals bedrijfs- en managementprogramma’s.
Een andere succesvolle makerspace is Maker’s Asylum die in 2013 in een garage in het Indiase Mumbai werd opgericht. Inmiddels bestaat Maker’s Asylum uit succesvolle makerspaces in Mumbai, Delhi en Jaipur. De flagship makerspace in de industriële zone van Andheri heeft een creatie- en samenwerkingsruimte van 560 m2 voor prototyping van interdisciplinaire ideeën. Het is “een gemeenschapsruimte die gericht is op het bevorderen van innovatie door hands-on leren en biedt toegang tot overheden, bedrijven, incubators/versnellers, investeerders en materiaaldeskundigen”. Maker’s Asylum’s STEAM School is een projectgebaseerd leerprogramma dat zich richt op het samenbrengen van verschillende belanghebbenden. Het doel is om samen te werken aan oplossingen voor uiteenlopende uitdagingen – in overeenstemming met de Duurzame Ontwikkelingsdoelen van de Verenigde Naties. Maker’s Asylum heeft inmiddels samengewerkt met bedrijven als Adidas, Ikea, Fujifilm, Michelin en Deloitte op het gebied van ervaringsgerichte marketing, productontwikkeling, interactief ruimteontwerp en diverse andere oplossingen.
7. Onderwijs voor duurzame ontwikkeling
De principes van onderwijs voor duurzame ontwikkeling (Education for Sustainable Development of ESD) omvatten het respecteren en zorgdragen voor het leven in al zijn diverse vormen. Denk daarbij aan het beschermen en herstellen van de ecosystemen op aarde, het respecteren van de menselijke waardigheid, mensenrechten, culturele diversiteit en de rechten van toekomstige generaties. ESD behandelt thema’s als burgerschap, klimaatverandering, duurzame consumptie, gerechtigheid, mensenrechten, armoedebestrijding, vrede, ethiek, democratie en bestuur, maatschappelijk verantwoord ondernemen, gendergelijkheid, biologische diversiteit en beheer van natuurlijke hulpbronnen. Onderwijsfaciliteiten hebben veel mogelijkheden om duurzame ontwikkeling in hun curricula op te nemen en kunnen leerlingen helpen milieubewuste en sociaal verantwoordelijke burgers te worden. Het begrip duurzaamheid omvat in principe drie belangrijke focusgebieden. De eerste is ecologische duurzaamheid, waarbij de milieusystemen van de aarde in evenwicht worden gehouden, de ecologische integriteit wordt gehandhaafd en we onze natuurlijke hulpbronnen consumeren in een tempo waarin deze zichzelf weer kunnen herstellen of aanvullen. De tweede is economische duurzaamheid, waarbij menselijke gemeenschappen overal ter wereld hun onafhankelijkheid kunnen behouden en toegang hebben tot de financiële (en andere) middelen die ze nodig hebben om in hun behoeften te voorzien. De derde is sociale duurzaamheid, waarbij basisbehoeften en universele mensenrechten voor alle mensen bereikbaar zijn.
Het is belangrijk dat al deze focusgebieden van duurzaamheid in kernvakken als wiskunde, wetenschap en zelfs kunst worden opgenomen, waardoor leerlingen een beter begrip krijgen van ecologische, economische en sociale uitdagingen en de mogelijke oplossingen. Onderwijs voor duurzame ontwikkeling biedt ook vele mogelijkheden voor belangrijke persoonlijke ontwikkeling, waaronder communicatieve, management- en leiderschapsvaardigheden. Deze waardevolle vaardigheden kunnen leerlingen aanmoedigen om hun leven te leiden met respect voor het milieu en op een manier die de mensheid en onze planeet ten goede komen, ongeacht hun loopbaan of achtergrond.
Niet alleen het aangeboden onderwijsmateriaal moet duurzaamheid omvatten, de onderwijsinstellingen zelf moeten duurzaamheid ook implementeren en voorleven, zoals bijvoorbeeld in hun bedrijfsvoering en hun gebouwen. Een goed voorbeeld is Wageningen University & Research (WUR). Deze universiteit ambieert om maatschappelijke verantwoordelijkheid en duurzaamheid in al haar activiteiten te integreren. De groene campus bestaat uit duurzame gebouwen met duurzame voorzieningen, het water- en energieverbruik is aanzienlijk verminderd en het afvalstroombeheer is aanmerkelijk verbeterd. WUR houdt in zowel nieuwe als bestaande bouw rekening met duurzaamheid en is inmiddels voor 70 procent klimaatneutraal. Duurzaamheid en maatschappelijke verantwoordelijkheid maken deel uit van de inkoopprocessen en bepalen met welke externe partijen de universiteit in zee gaat. Medewerkers en studenten worden gestimuleerd om mee te doen aan duurzame initiatieven. WUR streeft op het gebied van maatschappelijke verantwoordelijkheid naar een balans tussen economische, wetenschappelijke en maatschappelijke belangen en rapporteert hierover in haar jaarverslag.
Tot slot
Om aan de slag te kunnen met de onderwijsomgevingen van de toekomst, moeten we allereerst analyseren wat de leerlingen en studenten van morgen nodig hebben. We moeten er rekening mee houden dat deze jonge mensen referentiekaders, uitgangspunten, ervaring en kennis hebben die nooit eerder bestonden. We zullen ook moeten bepalen wat een goed functionerende, duurzame leeromgeving precies inhoudt en rekening moeten houden met het feit dat de beslissingen die we vandaag nemen onze wereld vele jaren later nog zullen beïnvloeden. En hoewel er niet één juiste benadering is voor de toekomst van het onderwijs, is er een brede consensus dat een overgang naar participatieve en ervaringsgerichte onderwijsmethoden van belang is. Deze moedigen leerlingbetrokkenheid aan en leveren een belangrijke bijdrage aan hun manier van denken en handelen. Belangrijke elementen zijn onder meer kritische reflectie, discussiegroepen, systemisch denken en analyse met behulp van praktijkvoorbeelden. Maar net zo belangrijk zijn projectgebaseerd en participatief leren – zoals peer learning of group learning – alsook toekomstgericht en samenwerkend leren.
