Interventieplan. Probleemoplossend vermogen. bij Applicatieontwikkelaars. Master Professioneel Meesterschap

Interventieplan

Probleemoplossend vermogen bij Applicatieontwikkelaars

Master Professioneel Meesterschap

Auteur: Begeleidende docenten: Versie: Datum:

E.H. van Vliet B. van Veldhuizen A. Vermeulen V1.2 08 januari 2014

1.

Inhoudsopgave

2. 3. 4. 5. 6. 7. 7.1.

Inleiding ....................................................................................................................................... 3 Context ........................................................................................................................................ 3 Diagnose van de situatie ............................................................................................................. 4 Redeneerketens .......................................................................................................................... 7 Beschrijving van het arrangement ............................................................................................... 8 Variabelen en indicatoren voor de resultaat evaluatie ................................................................ 9 Bepalen van de benchmark ........................................................................................................ 9

8. Het arrangement .......................................................................................................................... 9 9. Bibliografie ................................................................................................................................. 16 Bijlage 1 : Test self-efficacy probleemoplossend vermogen .............................................................. 17 Bijlage 2 : Presentatie les 1 ................................................................................................................ 19 Bijlage 3 : Opdracht les 1 ................................................................................................................... 21 Bijlage 4 : Presentatie les 2 ................................................................................................................ 22 Bijlage 5 : Sjabloon 6-stappenplan voor probleem oplossen ............................................................. 26 Bijlage 6 : Opdracht bij les 2 ............................................................................................................... 26 Bijlage 7 : Presentatie les 3 ................................................................................................................ 27 Bijlage 8 : De opdrachten in Socrative bij les 3 .................................................................................. 30 Bijlage 9 : Presentatie les 4 ................................................................................................................ 31 Bijlage 10 : Presentatie les 5 ............................................................................................................ 35 Bijlage 11 : Presentatie les 6 ............................................................................................................ 38 Bijlage 12 : Presentatie les 7 ............................................................................................................ 41 Bijlage 13 : De poll in Socrative bij les 7 .......................................................................................... 43 Bijlage 14 : Presentatie les 8 ............................................................................................................ 44

Eric van Vliet Master Professioneel Meesterschap in het MBO

-2-

2.

Inleiding In het kader van de master Professioneel Meesterschap is over cohort 2012-2013 van de opleiding tot Applicatieontwikkelaar onderzoek verricht naar het probleemoplossend vermogen van de studenten en in hoeverre de indicatoren voor probleemoplossend vermogen een voorspellende waarde voor het resultaat in de studie hebben (van Vliet, 2013). Belangrijkste conclusie uit dit onderzoek is de correlatie die gevonden wordt tussen het resultaat voor Wiskunde in de vooropleiding en de resultaten na 1 jaar in de opleiding. Studenten die voor Wiskunde lager dan een 7 scoren, scoren ook lager op die vakken waar probleemoplossend vermogen als een factor voor succes wordt gezien. Om studenten die problemen hebben met het toepassen van probleemoplossend vermogen in hun vakgebied te ondersteunen is een interventie voorgesteld rondom het expliciet lesgeven op het gebied van problemen oplossen. Dit interventieplan is de uitwerking hiervan. Naast een beschrijving van de context en de diagnose van het probleem wordt middels redeneerketens toegewerkt naar een arrangement. Om het effect van het arrangement te kunnen bepalen is een benchmark opgesteld aan de hand waarvan via een voor en een nameting bepaald wordt wat het effect van arrangement is geweest.

3.

Context De context voor de interventie is het eerste jaar van de opleiding Applicatieontwikkelaar van ROC-Leiden. De studenten leren in dat jaar de eerste beginselen op programmeergebied en moeten ondertussen ook grip krijgen op het oplossen van problemen. Het curriculum van de opleiding is opgebouwd rondom contextrijke projecten die door de studenten worden uitgevoerd. Deze projecten worden uitgevoerd in de zogenaamde thuishaven, een lokaal waarin de studenten een werkplek hebben. Voor de uitvoering van de projecten is vakkennis nodig die in wat we satellietvakken noemen, worden aangeboden. De satellietvakken worden zoveel mogelijk aangeboden als een theoriegedeelte in een theorielokaal en een verwerkingsgedeelte met opdrachten dat in de thuishaven ingeroosterd wordt. Parallel daaraan lopen algemene leerlijnen rondom Nederlands, Engels en rekenen die waar mogelijk aansluiting hebben bij de uitvoering van de projecten voor bijvoorbeeld presenteren, gesprekken voeren, etc. De projecten worden begeleid door de projectdocent die daarbij de rol van projectmanager vervuld. Daarnaast zijn op gezette tijden ook de bij de inhoud betrokken vakdocenten in de projecttijd ingeroosterd om de studenten bij problemen in het project of bij de verwerkingsopdrachten uit het satellietvak te ondersteunen. Om hierin qua ruimte te faciliteren zijn aansluitend aan de thuishaven lokalen beschikbaar waar een docent maximaal 15 studenten kan instrueren. De satellietvakken zijn binnen de opleiding Applicatieontwikkeling vooral ingevuld met het leren van een programmeertaal of techniek die voor het beroep van belang is en die daarom ook in de projecten naar voren komen. Voor deze projecten, maar ook voor de opdrachten die los van het project voor de satellietvakken gemaakt moeten worden, zijn probleemoplossingsvaardigheden van belang. Daarbij gaat het in het project vaak om een groepsopdracht en is het bij onvoldoende controle door de docent mogelijk dat een student zich verschuilt achter groepsgenoten die over betere probleemoplossingsvaardigheden beschikken. Bij de voornamelijk individueel getoetste satellietvakken is dit niet mogelijk en daar vallen studenten met minder ontwikkelde kennis en vaardigheden uit. Eric van Vliet Master Professioneel Meesterschap in het MBO

-3-

In het onderzoek van van Vliet (2013) is gezocht naar indicatoren die aangeven of een specifieke student Applicatieontwikkelaar bij ROC Leiden een “risicostudent” is. Daarvoor is gebruik gemaakt van de gegevens uit de intaketoets die studenten bij de start van hun opleiding afleggen en de resultaten voor wiskunde in de vooropleiding. Deze gegevens zijn afgezet tegen de resultaten van de studenten aan het einde van het eerste leerjaar. Uit het onderzoek wordt geconcludeerd dat voor studenten met een cijfer lager dan een 7 voor Wiskunde in de vooropleiding extra aandacht voor het probleemoplossend vermogen gewenst is. Zij scoren aan het einde van het eerste leerjaar lager dan klasgenoten die een 7 of hoger scoorden voor Wiskunde in de vooropleiding. Binnen het huidige curriculum en de verdeling daarvan over leslokalen en thuishavens is geen ruimte gebleken om een integraal programma rondom problemen oplossen in te roosteren. Door het programma vanuit de thuishaven aan te bieden en daarbij gebruik te maken van de aanpalende instructieruimte is dit wel mogelijk. Bij gebleken succes zal het programma voor het volgende cohort in het curriculum opgenomen worden. De betrokkenen zijn: • De studenten Applicatieontwikkeling • De docenten van de opleiding Applicatieontwikkeling

4.

Diagnose van de situatie De opleiding Applicatieontwikkelaar leidt studenten op tot programmeurs van interactieve webapplicaties. In het curriculum van de student komen allerlei programmeer- en rekenkundige vakken voor. Daarbij wordt uitgebreid een beroep gedaan op het probleemoplossend vermogen van studenten. Het oplossen van problemen wordt ze echter nergens in de opleiding expliciet geleerd. We staan als ROC Leiden niet alleen in deze mogelijke omissie in het curriculum. Sprankle en Hubbard (2012) onderschrijven dat probleemoplossend vermogen van groot belang is bij studenten informatica en tegelijk door studenten vaak moeilijker gevonden wordt dan het leren van de technieken die nodig zijn voor het programmeren. Zij pleiten voor het aanbieden van een separaat curriculum voor problemen oplossen, los van het leren programmeren. Mocht dat binnen de opleiding niet mogelijk te zijn dan adviseren ze het problemen oplossen in ieder geval te combineren met de inleiding op programmeren. In de vervolg curricula rondom programmeren kunnen studenten zich dan bekwamen in de syntax van de betreffende programmeertalen en hoeven ze minder moeite te doen voor het leren oplossen van problemen. In hun boek kiezen Sprankle en Hubbard voor de geïntegreerde benadering door probleem oplossen te combineren met de introductie op de basis programmeervaardigheden. Op die manier beperken ze de frustratie van studenten en verhogen ze het succes van de student in de opleiding. Als hulpmiddel bij het oplossen van problemen introduceren ze een 6stappenplan. Dit plan kan gebruikt worden voor alle soorten problemen en bestaat uit de volgende stappen: 1. Identificeer het probleem 2. Begrijp het probleem 3. Identificeer alternatieve manieren om het probleem op te lossen 4. Selecteer de beste oplossing uit de gedefinieerde alternatieven 5. Maak een lijst van instructies op basis van de gekozen oplossing 6. Evalueer de oplossing


-4-

Deze stappen zijn universeel toepasbaar voor problemen. Afhankelijk van het probleem kan het wel nodig zijn bepaalde stappen te herhalen. Zo kan het voor heuristische problemen waarbij niet zeker is of de juiste oplossing gevonden is het stappenplan meerdere malen uitgevoerd worden. Mendes en Gomes (2007) benoemen het onvoldoende ontwikkeld zijn van de algemene probleemoplossingsvaardigheden als belangrijkste probleem bij het leren programmeren. Ze beschouwen daarbij een aantal vaardigheden en attitudes die de student moet bezitten om problemen op te kunnen lossen. Als belangrijke vaardigheden benoemen ze: • • •

Het probleem begrijpen Een referentie kader hebben van analoge problemen Kunnen reflecteren op het probleem en de oplossing

En als belangrijke attitude: • Doorzettingsvermogen Dat de attitude doorzettingsvermogen van belang is onderschrijven ook Hanly en Koffman (2013). Zij stellen dat fouten maken onderdeel is van het proces van probleem oplossen en noemen de beste probleemoplossers diegene die zich niet uit het veld laten slaan door foute oplossingen. Mendes en Gomes doen ook aan de kant van de docent een aantal aanbevelingen. Zo moet het onderwijs beter aangepast worden aan de prevalente leerstijl van de student en moet de docent, zeker bij de eerste kennismaking met programmeren, meer de nadruk leggen op problemen oplossen en minder op de gebruikte programmeertaal. Naast de hiervoor beschreven aandachtspunten voor het curriculum en de wijze van les geven zit ook de werking van ons brein tegen. Een veel toegepaste strategie voor het oplossen van problemen is de zogenaamde means-end analyse. Het doel van deze strategie is het opheffen van het verschil tussen de huidige situatie en de eindsituatie van een probleem door van beide kanten af naar elkaar toe te werken. Het combineert het vanaf het probleem naar de oplossing toe te werken en van de oplossing terug naar het probleem te werken. Alhoewel dit een geaccepteerde manier is om problemen op te lossen, is uit verschillende onderzoeken naar voren gekomen dat deze benadering een te groot beslag legt op het werkgeheugen (Kalyuga, Chandler, Tuovinen, & Sweller, 2001). Zij concluderen dat in die gevallen het problemen oplossen zoveel van de capaciteit van het werkgeheugen vergt dat er geen ruimte meer over is om het plan te verwerven. Voorwaarde is dus dat er al een geschematiseerde oplossingsstrategie beschikbaar is om succesvol te zijn. Dit is te vergelijken met het leren schaken. In het begin kost het zoveel moeite om de verschillende bewegingen van de stukken te doorgronden dat vooruit denken en een plan vormen nog niet kan plaats vinden. Juist het verwerven van dit plan, schema genoemd in het Engels, is van belang om het probleem oplossend vermogen te vergroten. Zodra dit plan verworven is, neemt deze namelijk nog maar 1 plaats in in het werkgeheugen en blijft er meer ruimte over voor andere onderdelen van het probleem . Naast de intrinsieke belasting van de taak beschouwen ze daarbij ook de door Sweller (1988) beschreven belasting ten gevolge van de manier waarop de instructie wordt vormgegeven. Hij onderscheidt daarbij twee vormen van belasting te weten irrelevante cognitieve belasting (extraneous cognitive load) en een passende belasting (germane cognitive load). De irrelevante cognitieve belasting ontstaat als de opbouw van de instructie het leren niet ondersteund maar juist afleid van de essentie die geleerd moet worden. Ook deze bevindingen ondersteunen het aanbieden van een curriculum rondom het oplossen van problemen. De daarin geleerde oplossingstrategien kunnen door de


-5-

student aangeroepen worden bij het oplossen van problemen. Op die manier kunnen ze hun aandacht meer richten op het probleem. Om van de dagelijkse situatie van probleem oplossen naar de toepassing ervan binnen het vakgebied te komen kan gebruik gemaakt worden van de Software Development Method die door Hanly & Koffman (2013) beschreven wordt. Dit stappenplan heeft grote overeenkomsten met de 6 stappen van Sprankle en Hubbard (2012) maar is toegespitst op het schrijven van software. De stappen zijn: 1. Specificeer het probleem 2. Analyseer het probleem 3. Ontwerp een algoritme om het probleem op te lossen 4. Programmeer het algoritme 5. Test en verifieer het programma 6. Onderhoudt en update het programma Uiteindelijk is het schrijven van een computerprogramma een algoritmisch probleem. Een algoritme is daarbij een eindige verzameling instructies die achter elkaar uitgevoerd de oplossing van een probleem vormen. Het zoeken naar het algoritme is vaak echter een heuristisch probleem. In de praktijk worden bij het programmeren dus beide vormen van oplossing toegepast (Sprankle & Hubbard, 2012). Op grond van het in de theorie gevonden belang van probleem oplossen voor onze studenten kies ik voor een arrangement in de vorm van een lessencyclus. In deze lessencyclus zullen de volgende onderwerpen aan de orde komen: 1. Wat zijn problemen 2. Een stappenplan om problemen op te lossen 3. Wat voor soorten problemen zijn er 4. Oplossingstechnieken voor problemen 5. Problemen die kunnen optreden bij het oplossen van problemen 6. Tekenen en diagrammen maken 7. Brainstormen 8. Een stappenplan voor het schrijven van computerprogramma’s


-6-

5.

Redeneerketens Op grond van de bevindingen in het analyseverslag (van Vliet, 2013) en de diagnose van de situatie is gekozen voor het ontwerpen van een training op het gebied van problemen oplossen. Doel van de training is de studenten een aantal handvatten aan te leren die hen helpen bij het oplossen van problemen. Dat hoeven niet perse vak gerelateerde problemen maar kunnen ook algemene problemen zijn. Voor het ontwerp van de training zijn een aantal redeneerketens opgesteld waarbij de interventie gekoppeld wordt aan een verwachte outcome op basis van een mechanisme. Voor de mechanismen in de redeneerketens is theoretische onderbouwing gevonden.

Interventie De verschillende soorten problemen uitleggen.

Mechanisme Door de student bewust te maken van verschillende soorten problemen zal herkenning van problemen optreden en kan de juiste strategie gebruikt worden bij het oplossen van het probleem. (Alexander ,2006)

Outcome Het kunnen herkennen van de verschillende soorten problemen.

Interventie De 6 stappen van probleem oplossen bespreken en oefenen.

Mechanisme Door de stappen van problemen oplossen te expliciteren voor alledaagse situaties kan de student deze stappen toepassen in een ander context zoals bijvoorbeeld het eigen vakgebied. (Sprankle & Hubbard, 2012)

Outcome De student kan op een gestructureerde manier aan de oplossing van een probleem werken.

Interventie Oplossingsstrategieën voor de verschillende probleem soorten behandelen.

Mechanisme Door de student bekend te maken met oplossingsstrategieën voor problemen kan de belasting van het werkgeheugen verlaagd worden waarmee meer ruimte beschikbaar komt voor het oplossen van het probleem. (Williams & Noyes, 2007)

Outcome Door de kennis van strategieën kan de student zich concentreren op het feitelijke oplossen van het probleem.


-7-

Interventie Veel gemaakte fouten bij het oplossen van problemen behandelen.

Mechanisme Door de student bekend te maken met de fouten die het probleem oplossen in de weg kunnen staan kunnen ze ontweken worden zodat de focus beter op het oplossen gericht kan worden (Frederiksen, 1984).

Outcome De student kan blokkerende fouten in zijn redenering herkennen en zijn gedrag aanpassen om de fout te omzeilen en een oplossing te vinden.

Interventie Het tekenen en maken van diagrammen behandelen om te helpen bij het oplossen van problemen.

Mechanisme Door de student te laten ervaren hoe het maken van een schets of het opstellen van een diagram of tabel helpt bij het oplossen van problemen wordt de student effectiever in het oplossen van problemen (Albrecht, 1984).

Outcome De student kan bij het oplossen van problemen voor de projecten gebruik maken van de brainstorm techniek.

Interventie De techniek brainstormen behandelen.

Mechanisme Door de student bekend te maken met de techniek brainstormen kan de student deze inzetten bij problemen die in teamverband opgelost moeten worden (Balackova, nd).

Outcome De student kan bij het oplossen van problemen voor de projecten gebruik maken van de brainstorm techniek.

Interventie De Software Development Methode behandelen.

Mechanisme Door de student de Software Development Techniek aan te leren wordt de brug gemaakt tussen problemen oplossen en programmeren (Hanley & Koffman, 2013).

Outcome De student kan bij het programmeren gebruik maken van de Software Development Methode

6.

Beschrijving van het arrangement Het arrangement bij het ontwikkelen van het probleemoplossend vermogen van de studenten zal bestaan uit een lessencyclus rondom het oplossen van problemen. In deze lessen zullen een aantal technieken behandeld worden die de student zullen helpen bij het herkennen van en bedenken van oplossingsstrategieën voor problemen. De lessen zullen bestaan uit een toelichting op een aspect van het probleem oplossen vergezeld van een aantal opdrachten bij het onderwerp van de les. De les zelf wordt geroosterd als ondersteuning vanuit de thuishaven en de bijbehorende verwerkingsopdrachten worden via de elektronische leeromgeving ter beschikking gesteld zodat de studenten deze in de thuishaven kunnen maken. Voor het instructie gedeelte van de les zal gebruik gemaakt worden van de instructieruimten die bij de thuishaven aanwezig zijn.


-8-

De eerste lessen zullen als onderwerp vooral algemene probleemoplossingsvaardigheden trainen. Later in de lessencyclus wordt de overstap gemaakt naar probleem oplossen specifiek voor het vakgebied van Applicatieontwikkelaars.

7.

Variabelen en indicatoren voor de resultaat evaluatie In het onderzoek van van Vliet (2013) is als correlerende variabelen het verband tussen wiskunde resultaat in de vooropleiding en de resultaten aan het einde van het eerste leerjaar van de opleiding Applicatieontwikkeling bij ROC Leiden gevonden. Doordat deze spanne van ruim een jaar te groot is om het effect van de interventie te meten is besloten het effect van het arrangement te meten m.b.v. vragenlijst rondom de self-efficacy van de student op het gebied van probleemoplossend vermogen. In de theorie wordt de self-efficacy als belangrijke indicator gezien voor het probleem oplossend vermogen van studenten (Zimmerman, 2000, Crippen & Earl, 2007).

7.1. Bepalen van de benchmark Om te bepalen of de lessencyclus effect heeft gehad en de studenten heeft geholpen hun probleemoplossend vermogen te vergroten is gebruik gemaakt van een benchmark. Voorafgaand aan de lessencyclus is met het gekozen instrument de huidige situatie voor wat betreft de self-efficacy van de student op het gebied van probleemoplossend vermogen bepaald. Na afloop van de lessencyclus is met hetzelfde instrument nogmaals een meting uitgevoerd om te bepalen of er een stijgende lijn is in het probleemoplossend vermogen van de studenten waar te nemen is. Het instrument is opgesteld aan de hand van een zelfassessment rondom self-efficacy bij problemen oplossen zoals dat is opgenomen in Educational Psychology (2008, p.322). Het betreft een assessment voor docenten om te bepalen in hoeverre ze een duidelijk beeld hebben van hun kunde op het gebied van probleem oplossen. Het assessment past, na het aanpassen van één van de vragen die direct betrekking had op het lesgeven, uitstekend bij het in kaart brengen van het probleemoplossend vermogen van studenten. De vragenlijst is opgenomen als bijlage 1. De vragenlijst zal tweemaal door de studenten ingevuld worden. De eerste keer is dat voor de aanvang van de training rondom probleemoplossend vermogen. Aansluitend aan de training wordt de vragenlijst nogmaals ingevuld door de studenten.

8.

Het arrangement Het arrangement bestaat uit een lessencyclus rondom het oplossen van problemen. In deze cyclus wordt een basis gelegd voor een aantal technieken die bij problemen in het algemeen en bij het programmeren in het bijzonder, gebruikt kunnen worden om sneller het doel te bereiken. De lessen worden vergezeld van opdrachten die de student moet uitvoeren. Conform het onderwijskundige concept van de ICT academie wordt de les opgedeeld in een frontale les en een verwerkingsdeel dat onder begeleiding van de docent in de thuishavens plaatsvindt. Voor de eerste uitvoering van de lessencyclus zal het frontale gedeelte van de les plaats vinden in een instructieruimte naast de thuishaven. Inroosteren in een regulier leslokaal is niet gelukt.


-9-

Problemen oplossen, Les 1 – Wat zijn problemen? Leerdoelen

Leerinhoud

Opbouw

Didactische middelen

Begeleiden en monitoren

Toetsen en beoordelen Leeromgeving Leermiddelen

De student • neemt deel aan een brainstorm sessie over problemen in het dagelijkse leven • kan uitleggen wanneer we van een probleem spreken • aangeven wanneer een probleem opgelost is • kent de hardop denken techniek • past de hardop denken techniek toe op problemen • Toelichten van het doel van de lessencyclus • Beschrijven van de manier waarop de lessen ingericht worden: deels instructie, deels begeleid zelfstandig werken • Activeren voorkennis van de student door te discussiëren over problemen zoals we die dagelijks tegenkomen • Een probleem is een verschil tussen de huidige situatie en een gewenste situatie • Een probleemoplossing is een pad van de huidige situatie naar de gewenste situatie • De hardop denken techniek van Whimby (1980) wordt uitgelegd en geoefend Na introductie op het programma wordt een brainstorm sessie gestart over problemen. Als samenvatting van deze discussie wordt op het bord een mindmap gemaakt op basis van de antwoorden uit de klas. Hiermee wordt gekoppeld aan reeds bestaande kennis en vaardigheden van de student. Aansluitend aan de brainstorm sessie wordt gekeken hoe de definities van een probleem past bij de problemen die boven tafel gekomen zijn. Een probleem is een verschil tussen de huidige situatie en de gewenste situatie. De oplossing is het pad van de huidige situatie naar de gewenste situatie. Om de student zich bewust te maken van de manier waarop zijn gedachten werken wordt de hardop denken techniek van Whimby (1980) uitgelegd. Vervolgens wordt in tweetallen geoefend om een probleem op deze manier op te lossen. Aan het einde van de les wordt de les samengevat en worden de verwerkingsopdrachten toegelicht. Brainstormen, mindmapping. Beide technieken worden verderop in de lessencyclus expliciet besproken als hulpmiddelen bij het problemen oplossen. Hardop denken. De verwerkingsopdrachten vinden plaats in de thuishaven onder begeleiding van de docent. Monitoring gebeurt via inleveropdrachten in de ELO. Er vind geen toetsing plaats. Theorielokaal (30 min) en thuishaven (30 min) Presentatie behorend bij de lesstof en opdrachten, beschikbaar gesteld via de ELO. Voor opdrachten die ingeleverd moeten worden, wordt een inleverruimte in de ELO gebruikt. Het resultaat van de brainstormsessie wordt gefotografeerd en ook in de ELO ter beschikking gesteld.


- 10 -

Problemen oplossen, Les 2 – Het 6-stappen plan om problemen op te lossen Leerdoelen

Leerinhoud

Opbouw

Didactische middelen Begeleiden en monitoren


De student: • onderkent de voordelen van het gebruik van een stappenplan bij het problemen oplossen. • neemt kennis van een 6 stappen plan om problemen op te lossen. • past het 6 stappen plan toe om een alledaags probleem op te lossen. • Het 6 stappenplan voor probleem oplossen: 1. Identificeer het probleem 2. Begrijp het probleem 3. Identificeer alternatieve manieren om het probleem op te lossen 4. Selecteer de beste oplossing 5. Maak een lijst van instructies op basis van de gekozen oplossing 6. Evalueer de oplossing De les wordt gestart met de vraag of de studenten gebruik maken van stappenplannen bij het oplossen van problemen. Vanuit de uitkomst van deze discussie worden de voordelen van een stappenplan besproken. Vervolgens wordt het 6 stappenplan geïntroduceerd. De verschillende stappen worden 1 voor 1 besproken, eerst op basis van de input van de student, vervolgens aan de hand van de presentatie. Case-study van een alledaags probleem, ‘wat ga ik vanavond doen? De verwerkingsopdrachten vinden plaats in de thuishaven onder begeleiding van de docent. Monitoring gebeurt via inleveropdrachten in de ELO. Er vind geen toetsing plaats. Theorielokaal (30 min) en thuishaven (30 min) Presentatie behorend bij de lesstof en opdrachten, beschikbaar gesteld via de ELO. Voor opdrachten die ingeleverd moeten worden, wordt een inleverruimte in de ELO gebruikt. Het resultaat van de case wordt gefotografeerd en ook in de ELO ter beschikking gesteld.

Problemen oplossen, Les 3 – Soorten problemen Leerdoelen

Leerinhoud

Opbouw

De student: • is bekent met de verschillende soorten problemen • kan de definitie voor algoritmische problemen geven • kan de definitie voor heuristische problemen geven • kan de verschillende soorten problemen herkennen • Algoritmische problemen zijn problemen die met een formule of set regels gegarandeerd opgelost kunnen worden • Heuristische problemen zijn problemen waarbij het probleem zelf, de oplossing en de oplossingsruimte minder strak gedefinieerd zijn De les wordt gestart met het beschrijven van een aantal problemen met de vraag of de studenten de problemen kunnen


- 11 -



groeperen. De getoonde problemen zijn algoritmisch of heuristisch van aard. Vanuit de discussie bij de problemen wordt de stap gemaakt naar de twee probleemtypen. Van beide typen wordt de definitie besproken en er wordt gebrainstormd over de consequenties die het probleemtype voor de oplossing van het probleem heeft. Case-study van een alledaags probleem. De verwerkingsopdrachten vinden plaats in de thuishaven onder begeleiding van de docent. Monitoring gebeurt via inleveropdrachten in de ELO. Er vind geen toetsing plaats. Theorielokaal (30 min) en thuishaven (30 min) Presentatie behorend bij de lesstof en opdrachten, beschikbaar gesteld via de ELO. Voor opdrachten die ingeleverd moeten worden, wordt een inleverruimte in de ELO gebruikt. Het resultaat van de case wordt gefotografeerd en ook in de ELO ter beschikking gesteld.

Problemen oplossen, Les 4 – Oplossingstechnieken voor problemen Leerdoelen

Leerinhoud

Opbouw



Toetsen en beoordelen Leeromgeving

De student: • kan uitleggen wat bedoelt wordt met ‘Trail and Error’ • kan uitleggen wat bedoelt wordt met ‘Solve by Analogy’ • kan uitleggen wat bedoelt wordt met de ‘Hill-climbing’ strategie • kan uitleggen wat bedoelt wordt met ‘Working backwards’ • kan uitleggen wat bedoelt wordt met ‘Means-Ends analyse’ • Activeren van voorkennis uit de vorige les waarin algoritmische en heuristische problemen zijn beschreven • Kennis opdoen van verschillende oplossingsmethoden voor heuristische problemen. De les wordt gestart met teruggrijpen op de onderverdeling die de vorige les gemaakt is voor problemen te weten algoritmische en heuristische problemen. Vervolgens worden een aantal methodieken om heuristische problemen op te lossen besproken. Het kennen van verschillende methoden om heuristische problemen op te lossen helpt in het selecteren van een oplossingsstrategie bij het oplossen van problemen. Na bespreking van en discussie over de betreffende techniek volgt een voorbeeld waarin de techniek wordt toegepast. De les wordt afgesloten met een tweetal opdrachten die aansluiten bij twee van de besproken technieken. Presentatie met uitleg bij de leerinhoud. Twee verwerkingsopdrachten ‘Missionarissen en Kannibalen’ en een analogieën test, beide beschikbaar via internet. De verwerkingsopdrachten vinden plaats in de thuishaven onder begeleiding van de docent. Monitoring gebeurt via inleveropdrachten in de ELO. Er vind geen toetsing plaats. Theorielokaal (30 min) en thuishaven (30 min)


- 12 -

Leermiddelen

Presentatie behorend bij de lesstof en opdrachten, beschikbaar gesteld via de ELO. Voor opdrachten die ingeleverd moeten worden, wordt een inleverruimte in de ELO gebruikt. Het resultaat van de case wordt gefotografeerd en ook in de ELO ter beschikking gesteld.

Problemen oplossen, Les 5 – Problemen bij het oplossen van problemen Leerdoelen

Leerinhoud

Opbouw



De student: • kent de eigenschappen van een goede probleemoplosser. • kan uitleggen wat functionele fixatie betekent bij het oplossen van problemen. • kent het begrip mentale blokkade. • kan uitleggen waarom motivatie en doorzettingsvermogen belangrijk zijn bij het oplossen van problemen. • weet wat lateraal denken is. • Het oplossen van problemen kan om verschillende redenen mislukken. Van een aantal veel voorkomende oorzaken daarvan worden de eigenschappen en gevolgen besproken. • Vervolgens worden tips aangereikt om de problemen in het oplossingsproces te verhelpen. De les start met een korte terugblik op de voorgaande lessen en vervolgens vanuit de vraag of deze technieken zaligmakend zijn wordt de stap naar problemen bij het oplossen van problemen gemaakt. Vanuit een aantal voorbeelden wordt de student geconfronteerd met problemen die bij het oplossen van problemen kunnen voorkomen. Nadat de studenten de gelegenheid een gekregen hebben een probleem op te lossen wordt besproken van welk mechanisme sprake is waardoor het niet lukt de oplossing te vinden en hoe dit voorkomen kan worden. Presentatie met uitleg bij de leerinhoud. Bij deze les zijn geen verwerkingsopdrachten. De verwerkingsopdrachten vinden plaats in de thuishaven onder begeleiding van de docent. Monitoring gebeurt via inleveropdrachten in de ELO. Er vind geen toetsing plaats. Theorielokaal (30 min) en thuishaven (30 min) Presentatie behorend bij de lesstof en opdrachten, beschikbaar gesteld via de ELO. Voor opdrachten die ingeleverd moeten worden, wordt een inleverruimte in de ELO gebruikt. Het resultaat van de case wordt gefotografeerd en ook in de ELO ter beschikking gesteld.

Problemen oplossen, Les 6 – Tekeningen en diagrammen maken Leerdoelen

De student: • kent een paar manieren waarop een tekening helpt bij het oplossen van een probleem.


- 13 -

Leerinhoud

Opbouw




• kan een tabel inzetten bij het oplossen van een probleem. • kent een manier om rangorde problemen te noteren en daarmee op te lossen. • Het oplossen van problemen kan effectief ondersteund worden door op verschillende manieren de informatie grafische te ordenen. • De manieren tekenen, tabel maken en volgorde in items aanbrengen worden behandeld aan de hand van voorbeelden. Vanuit de vraag wie er pen en papier bij zich heeft wordt onderzocht hoe deze hulpmiddelen, of moderne varianten daarvan, kunnen helpen bij het oplossen van problemen. Uitgangspunt is dat de probleemstelling geordend wordt in een tabel of tekening. Dat gebeurt steeds door een probleem te beschrijven waarvoor de studenten vervolgens de tijd krijgen om dat op te lossen. De problemen zijn daarbij zo gekozen dat uit het hoofd oplossen niet of nauwelijks mogelijk is. Vervolgens wordt het probleem klassikaal opgelost en wordt de gebruikte techniek besproken. Presentatie met uitleg bij de leerinhoud. De presentatie sluit af met 3 verwerkingsopdrachten waarin ze de besproken technieken moeten selecteren en toepassen. De verwerkingsopdrachten vinden plaats in de thuishaven onder begeleiding van de docent. Monitoring gebeurt via inleveropdrachten in de ELO. Er vind geen toetsing plaats. Theorielokaal (30 min) en thuishaven (30 min) Presentatie behorend bij de lesstof en opdrachten, beschikbaar gesteld via de ELO. Voor opdrachten die ingeleverd moeten worden, wordt een inleverruimte in de ELO gebruikt. Het resultaat van de case wordt gefotografeerd en ook in de ELO ter beschikking gesteld.

Problemen oplossen, Les 7 – Brainstormen Leerdoelen

Leerinhoud

Opbouw

De student • kent de techniek ‘brainstormen’ • weet wanneer deze techniek toegepast kan worden • kent de regels voor brainstormen • Brainstormen kan gebruikt worden voor het oplossen van problemen in groepsverband. • Om deze techniek effectief toe te kunnen passen wordt de techniek besproken. De les start met de overstap van individuele methoden om problemen op te lossen naar het oplossen van problemen in groepen. In Socrative wordt vervolgens een kleine poll gehouden waarin antwoord gevraag wordt op de volgende vragen (ja, nee en eventueel weet niet): • Ken je de techniek brainstormen? • Gebruik je techniek zelf in projecten om problemen op te lossen? • Helpt de techniek bij het oplossen van problemen?


- 14 -



Vervolgens wordt uitgelegd wat brainstormen wel en niet doet en hoe een brainstormsessie en de evaluatie plaats vinden. Presentatie met uitleg bij de leerinhoud. De verwerkingsopdrachten vinden plaats in de thuishaven onder begeleiding van de docent. Monitoring gebeurt via inleveropdrachten in de ELO. Er vind geen toetsing plaats. Theorielokaal (30 min) en thuishaven (30 min) Presentatie behorend bij de lesstof en opdrachten, beschikbaar gesteld via de ELO. Voor opdrachten die ingeleverd moeten worden, wordt een inleverruimte in de ELO gebruikt. Het resultaat van de case wordt gefotografeerd en ook in de ELO ter beschikking gesteld.

Problemen oplossen, Les 8 – Problemen oplossen met de computer Leerdoelen

Leerinhoud

Opbouw



De student kent: • de Software Development Method • weet welke onderdelen van deze methode op dit moment in de opleiding aan bod zijn • heeft kennis genomen van het Kwalificatiedossier van de opleiding • De verschillende stappen van de Software Development Method worden besproken en gekoppeld aan de kwalificatiedossier van de opleidingen Applicatieontwikkelaar en Mediadeveloper. De les wordt gestart rondom de vraag welke studenten gebruik maken van een structuur waarin ze hun computerprogramma’s schrijven. Over de verschillende antwoorden wordt vervolgens gediscussieerd. Vervolgens wordt met de Software Development Method de levenscyclus van een computerprogramma besproken. Presentatie met uitleg bij de leerinhoud. De verwerkingsopdrachten vinden plaats in de thuishaven onder begeleiding van de docent. Monitoring gebeurt via inleveropdrachten in de ELO. Er vind geen toetsing plaats. Theorielokaal (30 min) en thuishaven (30 min) Presentatie behorend bij de lesstof en opdrachten, beschikbaar gesteld via de ELO. Voor opdrachten die ingeleverd moeten worden, wordt een inleverruimte in de ELO gebruikt. Het resultaat van de case wordt gefotografeerd en ook in de ELO ter beschikking gesteld.


- 15 -

9.

Bibliografie

Albrecht, K. (1984). Brain Building. Englewood Cliffs, New Jersey: Prentice Hall Inc. Alexander, P. A. (2006). Psychology in Learning and Instruction. Upper Saddle River New Jersey: Pearson Education. Balackova, H. (sd). Brainstorming: A creative problem-solving method. Opgeroepen op januari 6, 2014, van http://www.unido.org/fileadmin/import/16953_Brainstorming.pdf Crippen, K. J., & Earl, B. L. (2007). The impact of web-based worked examples and self-explanation on performance, problem solving and self-efficacy. Computers & Education 49, 809-821. Frederiksen, N. (1984). Implications of Cognitive Theory for Instruction in Problem Solving. Review of Educational Research, 54-3, 363-407. Gomes, A., & Mendes, A. J. (2007). Learning to program - difficulties and solutions. International Conference on Engineering Education. Coimbra, Portugal: ICEE 2007. Hanly, J. R., & Koffman, E. B. (2013). Problem Solving and Program Design in C. Upper Saddle River, New Jersey: Pearson Education. Jonassen, D. H. (1997). Instructional design model for well-structured and ill-structured problem-solving learning outcomes. Educational Technology Research and Development 45(1), 65-95. Jonassen, D. H. (2000). Towards a Design Theory of Problem Solving. Educational Technology Research and Development, 48(4), 63-85. Kalyuga, S., Chandler, P., Tuovinen, J., & Sweller, J. (2001). When Problem Solving Is Superior to Studying Worked Examples. Journal of Educational Psychology 93-3, 579-588. Paas, F., & Gog, van, T. (2006). Optimising worked example instruction: Different ways to increase germane cognitive load. Learning and Instruction 16, 87-91. Santrock, J. W. (2011). Educational Psychology. New York, NY: McGraw-Hill. Sprankle, M., & Hubbard, J. (2012). Problem Solving & Programming Concepts. New Jersey: Pearson Education. Sweller, J. (1988). Cognitive Load During Problem Solving - Effects on Learning. Cognitive Science 12, 257-285. van Vliet, E. H. (2013). Probleemoplossend vermogen van studenten Applicatieontwikkeling. Leiden. Williams, D. J., & Noyes, J. M. (2007). Effect of experience and mode of presentation on problem solving. Computers in Human Behavior 23, 258-274. Zimmerman, B. J. (2000). Self-Efficacy : An Essential Motive to Learn. Contemporary Educational Psychology 25, 82-91.


- 16 -

Bijlage 1 : Test self-efficacy probleemoplossend vermogen Naam Klas Beste student,

1

Ik ben me bewust van effectieve en niet-effectieve denk strategieën

2

Ik denk regelmatig na over mijn denk strategieën

3

Ik ben goed in beredeneren

4

Ik gebruik goede strategieën voor het vormen van concepten

5

Ik ben goed in het kritisch en diep nadenken over problemen

6

Ik ontwikkel mijn eigen denk strategieën i.p.v. dat ik aanneem wat anderen me vertellen

7

Ik maak graag gebruik van technologie bij het effectief denken

8

Ik heb goede rolmodellen voor het denken en probleem oplossen

9

Ik verdiep me in de ontwikkelingen van denken en probleem oplossen

10

Ik maak gebruik van een systeem bij het oplossen van problemen zoals een stappenplan

11

Ik ben goed in het vinden en inkaderen van het werkelijke probleem

12

Ik neem goede beslissingen en evalueer fouten in het maken van beslissingen

Heel erg mee eens

Mee eens

Mee oneens

Heel erg mee oneens

Namens de opleiding Webdeveloper / Applicatieontwikkeling voer ik een onderzoek uit onder studenten. Op dit blad vind je een vragenlijst die een beeld geeft van de effectiviteit van je denk en probleemoplossingsstrategieën. Vul de lijst in door een kruisje te zetten in het vakje dat voor jou het beste weergeeft hoe je jezelf ziet.

Z.O.Z! Eric van Vliet Master Professioneel Meesterschap in het MBO

- 17 -

Bij het oplossen van problemen maak ik gebruik van strategieën als subdoelen stellen en terug redeneren vanuit de oplossing

14

Ik trap niet in de valkuilen zoals fixatie, gebrek aan motivatie, doorzettingsvermogen of het niet onder controle houden van mijn emoties

15

Bij het oplossen van problemen bepaal ik criteria voor succes en evalueer ik hoe goed ik mijn probleemoplossingsdoel heb bereikt

16

Ik maak er een gewoonte van problemen die ik heb opgelost op een later moment opnieuw te bekijken

17

Ik vind het leuk om problemen op te lossen

18

Ik ben goed in creatief denken

Heel erg mee eens

Mee eens

Mee oneens

Heel erg mee oneens 13

Bron: Vertaald uit Educational Psychology (Santrock, 2011)


- 18 -

Bijlage 2 : Presentatie les 1 Lessen cyclus Problemen Oplossen (1) 

   

Problemen oplossen

  

Les 1 : Wat zijn problemen?

 

Lessen cyclus Problemen Oplossen (2)   

De lessen worden steeds in groepjes vanuit de thuishaven gegeven De opdrachten bij de lessen maak je tijdens de BZW uren in je rooster Voor deze lessencyclus is geen afsluitende toets of cijfer op het rapport

Leerdoelen 

Aan het einde van de les:   

Ken je de definitie van een probleem Ken je de definitie van een oplossing Heb je deel genomen aan een brainstorm sessie

De komende weken gaan we in een aantal presentaties en bijbehorende opdrachten werken aan het oplossen van problemen De onderwerpen die aan bod komen zijn: Les 1 – Wat zijn problemen? Les 2 – Het 6 stappen plan om problemen op te lossen Les 3 – Soorten problemen Les 4 – Algoritmische problemen oplossen Les 5 – Problemen bij het oplossen van problemen Les 6 – Brainstormen Les 7 – Tekeningen en diagrammen maken Les 8 – Problemen oplossen op de computer

Inleiding      

Leerdoelen Wie lost er wel eens problemen op? Wat zijn problemen eigenlijk? Waarom moeten we problemen kunnen oplossen? De hardop denken techniek Opdrachten

Brainstorm 

Wie van jullie lost er wel eens problemen op?



Wie van jullie heeft er vandaag al een probleem opgelost?


- 19 -

Problemen oplossen (1)  

Problemen oplossen is de kern van ons bestaan Al vanaf kort nadat we geboren zijn beginnen we er mee 

Als mijn kinderen hun speen verloren in de box:  

 

Waarom probleem oplossen? 

Jullie werk gaat bestaan uit problemen oplossen



Eerst op kleine schaal

Eerste huilen, moeder komt speen teruggeven en klaar Later zelf op zoek gaan naar de speen

Veel problemen lossen we ongemerkt op zonder dat we er bewust bij nadenken Dat is niet erg, maar helpt niet bij problemen die niet zo makkelijk op te lossen zijn

Probleem en oplossing definitie 

Een probleem is het verschil tussen de huidige situatie en de gewenste situatie



Een probleem oplossen is dus het verschil tussen de huidige situatie en de gewenste opheffen

  



De probleem oplossing is het pad van de huidige situatie naar de gewenste situatie

Hardop denken (2) 

En dan steeds op grotere schaal 

Een klant wil een webshop en jij bent degene die de webshop gaat maken

Hardop denken (1)  



Problemen in de opdrachten die je uitvoert Programmeeropdrachten uitvoeren Webdesignopdrachten uitvoeren

 

Omdat we veel problemen automatisch oplossen weten we vaak niet precies wat we doen Om inzicht te krijgen in hoe en wat we denken gaan we een oefening in tweetallen doen Student 1 gaat een probleem oplossen en daarbij denkt hij/zij hardop Student 2 schrijft op wat de probleemoplosser zegt en moedigt aan door te praten

Probleem 1.1

Rol van student 2, de luisteraar 

Constant juistheid controleren    





Fouten in de redenering ontdekken Moet elke stap begrijpen Laat de oplosser niet te grote stappen maken Wijst op fouten, corrigeert ze niet!

Als de cirkel hieronder groter is dan het vierkant en de driehoek is korter dan het vierkant, zet dan een K in de cirkel. Maar, als dat niet het geval is zet dan een T in het op één na grootste figuur.

Aandringen op het blijven praten 

De oplosser moet elke stap benoemen

Hoe verliep het oplossen van het probleem?

Probleem 1.2  

Verbind de hokjes met dezelfde letters met elkaar, zonder dat de lijnen kruisen of buiten de grote rechthoek komen Probeer dit probleem op te lossen met de hardop denken techniek en lever de aantekeningen in in N@tschool B A

C

C

B

A

Bron: courses.cs.vt.edu/cs2104/Fall07/PSNotes.ppt


- 20 -

Probleem 1.3   

Hieronder staat een rekensom waarin de cijfers zijn vervangen door letters Gelijke letters stellen gelijke cijfers voor Wissel als tweetal van rol en los het probleem op met de hardop denken techniek

Samenvatting 

In deze les hebben we gekeken naar:      

Problemen oplossen Wie lost er wel eens problemen op? Wat zijn problemen eigenlijk? Waarom moeten we problemen kunnen oplossen? De hardop denken techniek Opdrachten

A D D I + D I D

Opdracht voor volgende les   

Los in tweetallen de problemen 1.2 en 1.3 op Maak daarbij gebruik van de hardop denken techniek Maak een foto van de uitwerking en plaats die in de inleverruimte in N@tschool

Bijlage 3 : Opdracht les 1 Als opdracht voor les 1 lossen de studenten in tweetallen de problemen 1.2 en 1.3 uit de presentatie van les 1 op. Ze maken daarbij gebruik van de hardop denken techniek die in de presentatie besproken wordt. Daarbij wisselen ze van rol. Elke student is dus een keer oplosser en een keer luisteraar. De beide oplossingen worden door de student in de ELO geplaatst in de daarvoor beschikbaar gestelde ruimte.


- 21 -

Bijlage 4 : Presentatie les 2 Inleiding     

Leerdoelen Stappenplannen Het 6 stappenplan Samenvatting Opdracht

Problemen oplossen Les 2 - Een stappenplan om problemen op te lossen

Leerdoelen 

Aan het einde van de les:   

ken je de voordelen van het gebruiken van een stappenplan ken je het 6 stappenplan om problemen op te lossen heb je het 6 stappenplan gebruikt om een alledaags probleem op te lossen

Stappenplannen (2)    

Een stappenplan kan dan uitkomst bieden Een stappenplan structureert het werken naar een oplossing toe Er bestaan veel soorten stappenplannen En dus ook voor problemen oplossen

Stappenplannen (1)    

In les 1 hebben we besproken dat mensen problemen oplossen Ze doen dat de hele dag door Het proces verloopt vrijwel automatisch Maar wat als je er nu niet 123 uitkomt

Het 6 stappen plan (1)    

Een veel gebruikt stappenplan voor probleem oplossen is het zogenaamde 6 stappen plan In het 6 stappen plan wordt de oplossing voor een probleem opgesplitst in losse stappen Door de stappen uit te voeren kom je tot een beste oplossing van het probleem Daarbij gebruik je steeds de uitkomsten uit eerdere stappen


- 22 -

Het 6 stappen plan (2) 

Het 6 stappen plan: 1. 2. 3. 4. 5. 6.

Begrijp het probleem      

Kies de beste oplossing uit de lijst alternatieven

    

   

Evalueer de oplossing  

Controleer of het resultaat van de oplossing correct is Hier kun je ook de criteria die bij stap 4 gebruikt zijn voor het selecteren van de beste oplossing opnieuw gebruiken

Identificeer alternatieve oplossingen voor het probleem

    

Bedenk mogelijke oplossingen Oplossingen moeten wel acceptabel zijn Let op dat je niet de eerste de beste mogelijke oplossing selecteert en niet meer verder zoekt Daarmee voorkom je selectie van een minder goede oplossing

Stap 5 Beschrijf de instructies om met deze oplossing het probleem op te lossen

   

Dat is afhankelijk van het probleem

Stap 6

Als je niet precies weet wat het probleem is, kun je het ook niet oplossen Let op dat je het juiste probleem vind Soms is het probleem verstopt In school opgaven en opdrachten is het probleem vaak duidelijk omschreven Zodra je met opdrachtgevers te maken krijgt zijn de problemen vaak minder duidelijk

Stap 3

Bekijk de voors en de tegens van elke oplossing Kies dan de beste oplossing Je moet dan gebruik maken van criteria op basis waarvan je de oplossingen vergelijkt Welke criteria? 





Je moet begrijpen wat er allemaal met het probleem verband houdt voordat je het kunt oplossen Ook kennis van de context is belangrijk Als een persoon de oplossing moet uitvoeren moet je weten wat die persoon weet en kan Hetzelfde geldt voor een machine De stappen die je gebruikt om het probleem op te lossen moeten passen in de kennis basis Je moet de kennis basis (knowledge base) dus kennen

Stap 4

Identificeer het probleem



Identificeer het probleem Begrijp het probleem Identificeer alternatieve oplossingen voor het probleem Kies de beste oplossing uit de lijst alternatieven Beschrijf de instructies om met deze oplossing het probleem op te lossen Evalueer de oplossing

Stap 2 

Stap 1

Hoe de instructies beschreven worden is afhankelijk van de context uit stap 2 De stappen moeten begrepen worden door degene die de stappen moet uitvoeren Voor mensen is dat anders als voor computers

Het 6 stappen plan (3)   

Het stap voor stap volgen van het stappenplan zorgt ervoor dat je tot een oplossing van het probleem komt Als 1 van de 6 stappen niet goed uitgevoerd wordt, zullen de daarop volgende stap minder goed zijn Of zelfs niet bruikbaar!


- 23 -

Voorbeeld probleem oplossing 

Wat ga je vanavond met wat vrienden doen?

Stap 1 (voorbeeld) Identificeer het probleem



Hoe willen de genodigden de avond doorbrengen?



Stap 2 (voorbeeld) Begrijp het probleem



Stap 3 (voorbeeld)

 

Identificeer alternatieve oplossingen voor het probleem



Ook bij een simpel probleem is de kennis basis van belang! Ook die van de andere deelnemers Gaan schaken zonder dat de ander kan schaken is geen optie



Televisie kijken Naar de film gaan Naar de kroeg gaan Videospelletjes spelen ….

    

Stap 4 (voorbeeld) Kies de beste oplossing uit de lijst alternatieven







Beschrijf de instructies om met deze oplossing het probleem op te lossen



Alternatieven die niet acceptabel zijn verwijderen

 

Stap 5 (voorbeeld)

Te duur, niet iedereen in geïnteresseerd etc.

Maak het stappenplan voor een gezellige avond



Van overgebleven alternatieven bekijk je de voors en tegens Weeg de voors en tegens af en kies de beste oplossing

1. 2. 3. 4. 5.

Stap 6 (voorbeeld) Evalueer de oplossing

   

Heeft iedereen het naar zijn zin gehad? Goede filmkeuze? Voldoende eten en drinken?

Nodig vrienden uit Huur film Haal chips en bier Kijk de film ….

Samenvatting 

Deze les heb je gekeken naar:   

De voordelen van het gebruiken van een stappenplan Het 6 stappenplan om problemen op te lossen Heb je het 6 stappenplan gebruikt om een alledaags probleem op te lossen


- 24 -

Opdracht  

Gebruik het stappenplan om in tweetallen het volgende probleem op te lossen Gebruik het sjabloon met de stappen zoals je dat op N@tschool kunt vinden 

Je stapt om 7:30 in de auto om naar school te gaan. Die wil echter niet starten.


- 25 -

Bijlage 5 : Sjabloon 6-stappenplan voor probleem oplossen

Het 6 stappen plan voor problemen oplossen Naam Naam

# 1

Stap Identificeer het probleem

Uitwerking

2

Begrijp het probleem

3

Alternatieve oplossingen

4

Kies de beste oplossing

Waarom kies je deze oplossing?

5

Schrijf stapsgewijze instructie

1. 2. 3. 4.

6

Evalueer de oplossing

Oplossing

Voor

Tegen

Bijlage 6 : Opdracht bij les 2 Als opdracht bij les 2 los je probleem 2.1 uit de presentatie bij les 2 op. Gebruik voor het oplossen het sjabloon dat in de ELO te vinden is. Het resultaat van de opdracht plaats je allebei in de in de ELO gemaakte inleverruimte voor les 2.


- 26 -

Bijlage 7 : Presentatie les 3 Leerdoelen 

Aan het einde van deze les:   

heb je kennis gemaakt met twee soorten problemen kun je algoritmische oplossingen herkennen kun je heuristische oplossingen herkennen

Problemen oplossen Les 3 - Wat voor soorten problemen zijn er?

Inleiding   



Rekensommetje Welke soorten problemen zijn er? Hoe herken je de verschillende soorten problemen

Reken opgave (1) 

Ga op je mobiel naar m.socrative.com Log in in room 107483



Je hebt 3 onderdelen in de computerwinkel gekocht:





Oefening

 

Reken opgave (2)  



Er zijn meerdere oplossingsstrategieën mogelijk om het antwoord te vinden Een eerste is door gebruik te maken van het algoritme voor optellen 19,95 + 39,98 + 29,97 = Een tweede strategie is gebruik te maken van kolomsgewijs optellen: 19,95 39,98 29,97+ ------

€ 19,95 € 39,98 € 29,97



Hoeveel geld heb je ongeveer uitgegeven



Geef het antwoord door via Socrative

Reken opgave (3) 

Een derde strategie is gebruik te maken van afronden: 19,95 + 39,98 + 29,97 = 20 + 40 + 30 =


- 27 -

Wat voor verschil zit er tussen deze 3? 

Werken ze alle 3 altijd?

Welke soorten problemen zijn er?   



Gestructureerde problemen      

Hier zijn de huidige situatie en de gewenste situatie duidelijk beschreven Bij gestructureerde problemen is ook de oplossingsruimte goed gedefinieerd Het is duidelijk wat een goede oplossing is Het is duidelijk hoe je de goede oplossing vind Dat betekent niet dat het per definitie makkelijk is om de oplossing te vinden! De meeste problemen die je op school krijgt voldoen hieraan

Algoritmische oplossing   

Een aantal van de geschetste problemen kun je oplossen door algoritme toe te passen De oplossing is eenduidig, d.w.z. er zijn geen andere oplossingen mogelijk Een algoritme is een eindige reeks acties die als ze uitgevoerd worden altijd tot de oplossing leiden

Heuristische oplossing     

Bij heuristische problemen is de oplossing minder duidelijk Een probleem oplossing techniek kan gebruikt worden Maar of het tot een oplossing leidt is maar de vraag Kennis en ervaring helpen Vaak gezocht naar een werkbare oplossing i.p.v. een beste oplossing

In een vorige les hebben we naar een aantal verschillende problemen gekeken Deze problemen kunnen ingedeeld worden in groepen problemen Weet iemand al een categorisering van problemen? Definitie les 1: een probleem is een verschil tussen de huidige situatie en de gewenste situatie

Ongestructureerde problemen  

  

Hier zijn de huidige situatie en de gewenste situatie niet duidelijk gedefinieerd Bij ongestructureerde problemen zijn het probleem, de oplossingsruimte en de oplossing niet duidelijk te beschrijven Er kunnen meerdere oplossingen zijn Er kan gediscussieerd worden over de oplossingen Er is geen formule of algoritme dat naar de oplossing leidt

Voorbeelden algoritmische oplossingen    

Recept voor appeltaart Staartdeling Stelling van Pythagoras toepassen Een balans opmaken

Heuristiek in computerprogramma’s   

Een bekende toepassing van heuristiek kom je tegen in virusscanners Om virusscanners geschikt te maken voor onbekende virussen gebruiken ze heuristische analyse Daarbij wordt niet naar het virus maar naar verdacht gedrag gezocht  

Normaal max 20 e-mail / minuut Na installatie van programma X 200 mails in 30 seconden


- 28 -

Voorbeelden heuristische problemen    

Handelen met aandelen op de beurs Voorspellen hoe we nucleair afval moeten verwerken Lesrooster maken Oplossen van een sudoku puzzel (kan ook algoritmisch ;))

Heuristieken 

  

Heuristiek in het dagelijks leven 

Onderbouwde veronderstelling (Educated guess) 



Op basis van je observatie en eigen kennis met een oplossing komen

Vuistregel 

Een berekening die niet het precieze antwoord geeft maar vaak wel precies genoeg

Hulp bij heuristiek 

Heuristiek in de opleiding  

Gezond verstand 



Op basis van een eerder gemaakte oplossing maak je een voorspelling van de uitkomst

De volgende stappen helpen bij het heuristisch proces bij het zoeken naar een oplossing van een probleem: 

Identificeer subdoelen 



Deel het probleem op in kleinere delen die makkelijker op te lossen zijn

Gebruik pen en papier 

Maak een diagram of tekening van het probleem



Zoek gelijksoortige problemen



Brainstormen



Slaap er een nachtje over







Heuristieken zijn informele, intuïtieve en speculatieve oplossingsstrategieën die we ontwikkelen om problemen op te lossen Heuristiek is een vuistregel om sneller tot de oplossing te komen (ezelsbruggetje, geheugensteuntje) Heuristiek geeft algemene richtlijn voor mogelijke oplossing Meestal onbewust gebruikt

 

De wereld van problemen is niet zo zwart-wit als in de afgelopen sheets voorgesteld Gedurende de opleiding krijg je met steeds ingewikkeldere problemen te maken Uiteindelijk los je die op in een computerprogramma (=algoritme) Het zoeken naar het algoritme is echter vaak een heuristisch proces

Samenvatting 

We hebben deze les gekeken naar 

de twee soorten problemen  

 

Gestructureerde problemen Ongestructureerde problemen

algoritmische oplossingen herkennen heuristische oplossingen herkennen

Soortgelijke problemen hebben vaak soortgelijke oplossingsrichtingen Bedenk alternatieven zonder te oordelen over juistheid Broed een tijdje op het probleem voordat je het probeert op te lossen

Opdracht 3.1 

Beantwoord de vragen in Socrative


- 29 -

Bijlage 8 : De opdrachten in Socrative bij les 3 Aan het einde van les 3 zijn de onderstaande opdrachten via m.socrative.com aan de studenten uitgedeeld. Daarbij is gekozen voor ‘teacherpaced’ vragen uitdelen. Nadat iedereen geantwoord heeft waarbij de live results uit staan, worden de resultaten klassikaal bekeken en het goede antwoord besproken. Vraag 1

Piet is naar de computerwinkel geweest en heeft de volgende bedragen uitgegeven: €19.95, €39.98 en €29.97. Hoeveel heeft Piet ongeveer uitgegeven? Antwoord

Vraag 2

90, 89.90, €90, €89.90 Welke methode heb je gebruikt?

Antwoord 1

€19.95 + €39.98 + €29.97

Antwoord 2

Koloms gewijs optellen (onder elkaar)

Antwoord 3

Afronden en dan optellen

Vraag 3

Piet moet het gemiddelde van een aantal getallen bepalen. Eerst bepaald hij de som en vervolgens deelt hij de som door het aantal getallen. Antwoord 1

Heuristische oplossing

Antwoord 2

Algoritmische oplossing (Juist)

Vraag 4

Jantje raakt zijn moeder kwijt in de winkel. Hij gaat naar de caissière en verteld dat hij zijn moeder kwijt is. De caissière brengt hem naar de informatiebalie en daar wordt zijn moeder omgeroepen. Antwoord 1

Heuristische oplossing (Juist)

Antwoord 2

Algoritmische oplossing

Vraag 5

Klaas moet weten hoeveel vloerbedekking nodig is voor zijn kamer. Hij gebruikt de formule voor de oppervlakte van een rechthoek en rekent de oppervlakte om naar vierkante meter. Antwoord 1

Heuristische oplossing

Antwoord 2

Algoritmische oplossing (Juist)

Vraag 6

Joris moet leren hoe de onvoltooid verleden tijd en het voltooid deelwoord van zwakke werkwoorden geschreven worden. Hij leert hiervoor het woord: ’t kofschip. Antwoord 1

Heuristische oplossing (Juist)

Antwoord 2

Algoritmische oplossing


- 30 -

Bijlage 9 : Presentatie les 4 Leerdoelen 

Aan het einde van deze les:     

ken je de ‘Trail and error’ strategie ken je de ‘Hill-climbing’ strategie ken je de ‘Working backward’ strategie ken je de ‘Means-Ends’ analyse ken je de ‘Solve by analogy’ methode

Problemen oplossen Les 4 – Heuristische probleem oplos strategieën

Inleiding     

De vorige les hebben we gekeken naar algoritmische versus heuristische problemen Deze les gaan we een aantal probleem oplos strategieën voor heuristische problemen te bekijken en gebruiken De strategieën kunnen je helpen bij het oplossen van problemen Er bestaan nog meer strategieën om problemen op te lossen maar dit zijn veel gebruikte De strategieën worden in de literatuur meestal in het Engels genoemd. Hier dus ook

Trail and error   



= Proefondervindelijk ‘Generate and Test’ is vriendelijkere benaming Hierbij probeer je een probleem op te lossen door een oplossing te proberen. Als het niet lukt probeer je een andere oplossing Vaak de default strategie bij beginnend programmeurs!  

Algoritmisch versus heuristisch Wat zijn de belangrijke verschillen tussen algoritmische en heuristische problemen? Algoritmisch     

Op te lossen met vast stappen plan Oplossing eenduidig Weg naar oplossing ook Formule Recept

Heuristisch 

 

Probleem, oplossing en oplossingsruimte onduidelijk Discussie over oplossing mogelijk Handelen op beurs, sudoku

Trail and error voorbeeld 



Ook een doolhof oplossen valt in de categorie trail and error Andere voorbeelden in de dagelijkse programmeer praktijk!

Robbie Robot en variabelen om te tellen! Niet beredeneren hoe vaak herhaald moet worden maar proberen en als het mislukt de teller aanpassen


- 31 -

Hill-climbing strategie

Hill-climbing strategie voorbeeld

Altijd de stap die je het meest richting het doel brengt kiezen Bij berg op altijd richting de top bewegen Een default keuze voor mensen bij het oplossen van problemen Vaak niet de beste oplossing aan het einde

   



Means-End analyse (1)



   






In een figuur met 2 subdoelen

Gewenste situatie Subdoel 2

Subdoel 1

Huidige situatie


Daarbij kun je ook vanuit de gewenste situatie terug werken





Stel je wilt zo snel mogelijk vanuit Leiden naar Parijs. Op grond van Hill-Climbing is de enige valide oplossing richting Parijs te lopen Naar Leiden Centraal is namelijk gedeeltelijk de andere kant op Onze afstand tot Parijs wordt dan groter en dat mag niet!


Heuristische probleemoplossingsstrategie = Betekenisstructuuranalyse (right) Hierbij probeer je een probleem op te lossen door vanuit de huidige situatie subdoelen te definiëren waarvan je denkt dat die je richting de oplossing brengen Vervolgens los je het kleinere probleem op Deze stappen herhaal je tot het hele probleem is opgelost Je splitst het probleem dus in kleinere problemen die je vervolgens oplost Uiteindelijk heb je dan de totale oplossing





De weg naar de top kan door een rotswand geblokkeerd worden Een stukje omlopen past echter niet in deze strategie







 

Gewenste situatie

Means-End analyse is de meest gebruikte manier van probleem oplossen in het dagelijkse leven Uit onderzoek blijkt dat kinderen van 16 maanden deze techniek al beheersen

Subdoel 2

Subdoel 1

Huidige situatie

Means-End analyse voorbeeld (1) De torens van Hanoi



Means-End analyse voorbeeld (2) 

Probleem ruimte

Bron: www.18.homepage.villanova.edu/diego.fernandezduque/Teaching/CognitivePsychology/Lectures_and_Labs/ss12Reason%26ProblemSolving/LEC25ProblemSolving.PPT

 

Verplaats de rode schijven van de linker stapel naar de rechterstapel Regels:  

een grotere schijf mag nooit bovenop een kleinere schijf gelegd worden je mag maar 1 schijf tegelijkertijd verplaatsen Bron: www.18.homepage.villanova.edu/diego.fernandezduque/Teaching/CognitivePsychology/Lectures_and_Labs/ss12Reason%26ProblemSolving/LEC25ProblemSolving.PPT


- 32 -

Torens van Hanoi 

Legende dat er in een tempel een toren met 64 schijven staat. Monniken verplaatsen daar elke seconde een schijf van volgens de regels die we net zagen:  

 

 

Op de Kagerplas groeit een waterlelie. Deze soort groeit zo snel dat ze de wateroppervlakte die ze bedekken elke 24 uur verdubbeld. Op dag 1 is er maar 1 waterlelie. Na 90 dagen is de kagerplas helemaal bedekt met de waterlelies. Reken uit op welke dag de halve Kagerplas bedekt is met de waterlelies.

Oplossing 2: 

Op dag 90 is de hele Kagerplas bedekt. De laatste 24 uur zijn alle lelies verdubbeld. Dus op dag 89 was de helft van de Kagerplas bedekt.

Working backward voorbeeld (2) 

Solve by analogy (2) Bijvoorbeeld:  

Kennis van een atoom met kern en elektronen kan toegepast worden op een zon en zijn planeten Elementen: 



Relaties:  





Kern -> zon en elektronen -> planeten

Oplossing 1: Dag

Aantal

Dag

Aantal

Dag

Aantal

1

1 11

1024 21

1048576

2

2 12

2048 22

2097152

3

4 13

4096 23

4194304

4

8 14

8192 24

8388608

5

16 15

16384 25

16777216

6

32 16

32768 26

33554432

7

64 17

65536 27

67108864

8

128 18

134217728

9

256 19

131072 28 262144 29

10

512 20

524288 30

536870912

268435456

Solve by analogy (1)    



= vanuit oplossing terug werken naar het probleem Daarvoor gebruik je vervolgens weer de ‘Means-End’ analyse

Voor de oplossing zijn 264 – 1moves nodig Dat is 18.446.744.073.709.551.616 seconden Dat is ongeveer 584.942.417.355 jaar (ongeveer 64 keer de leeftijd van het heelal!

Working backward voorbeeld (3) 



Een grotere niet bovenop een kleinere schijf Er kan maar één schijf per keer verplaatst worden

Working backward voorbeeld (1)





Op het moment dat de monniken klaar zijn met de schijven verplaatsen vergaat de wereld Moeten we ons al zorgen maken? 



Working backward

Oplossen door analogie Analogie = gelijksoortigheid Oplossen door een oplossing van een reeds opgelost probleem toe te passen op een gelijksoortig probleem Het toepassen van kennis uit een context in een heel andere context

Hulp bij analogieën    

Het idee volledig uitschrijven Formuleren van de precieze relatie tussen de feiten Ontwikkelen van overeenkomsten tussen ideeën Het vergelijken van relaties op overeenkomsten en verschillen

rotatie (planeet, zon) rotatie (elektron, kern)

Hierin zijn de relaties het belangrijkste

Wel een lastige methode om onder de knie te krijgen


- 33 -

Analogie voorbeeld 

Kieuwen zijn voor vissen als longen voor mensen



Herformuleren:   



Kieuwen worden door vissen gebruikt om te ademen Longen worden door mensen gebruikt om te ademen Waar is ademen vandaan gekomen?

Beschrijf de relatie: 

______ worden gebruikt voor ademen door _______

Solve by analogy voorbeeld (1) Stel je voor dat je een dokter bent. Je moet een patiënt behandelen met een kwaadaardige tumor in zijn maag. Hij kan niet geopereerd worden, maar als de tumor niet vernietigd wordt sterft de patiënt. Er is een stralingstherapie die de tumor kan vernietigen. Als de stralen voldoende sterk bij de tumor komen wordt deze vernietigd. Helaas zijn de stralen dan zo sterk dat ook het gezonde weefsel waar de stralen doorheen gaan vernietigd wordt. Bij een lagere dosis is de straling ongevaarlijk voor het gezonde weefsel, maar heeft dan ook geen effect op de tumor. Op welke manier kan de tumor vernietigd worden zonder gezond weefsel te beschadigen?

Solve by analogy voorbeeld (2)

Solve by analogy voorbeeld (1)

Een generaal en zijn troepen komen bij een fort van een dictator dat alleen maar toegankelijk is via wegen die vol met mijnen liggen. Omdat de arbeiders en de troepen van de dictator ook van de wegen gebruik moeten maken zijn de mijnen zo afgesteld dat ze alleen afgaan bij grote groepen mensen. De generaal kan dus niet direct naar het fort. Om de dictator toch ten val te brengen splitste hij zijn soldaten in kleine groepen en liet ze ieder naar een andere toegangsweg van het fort vertrekken. Vervolgens vertrokken ze allemaal tegelijk naar het fort. De mijnen gingen niet af en het fort werd overmeesterd.

Op welke manier kan de tumor vernietigd worden zonder gezond weefsel te beschadigen?

Samenvatting

Opdracht 4.1



Deze les hebben we gekeken naar een aantal heuristische probleem oplos strategieen     

De ‘Trail and error’ strategie De ‘Hill-climbing’ strategie De ‘Working backward’ strategie De ‘Means-Ends’ analyse De ‘Solve by analogy’ methode

Antwoord: Door vanaf verschillende hoeken te bestralen met een minder sterke dosis straling. Op het kruispunt telt alle straling bij elkaar op en vernietigd de tumor zonder gezond weefsel te beschadigen.

 

In N@tschool vind je een document met een aantal opdrachten rondom heuristische probleem oplossingen Werk deze opdrachten in 2 tallen uit en plaats het resultaat weer in N@tschool


- 34 -

Bijlage 10 :

Presentatie les 5 Leerdoelen 

Aan het einde van deze les:     

Problemen oplossen

ken je karakteristieken van een goede probleem oplosser weet je wat functionele fixatie betekend weet je wat een mentale blokkade is weet je wat lateraal denken is weet je wat de meeste voorkomende problemen bij probleem oplossen zijn en wat je er tegen kunt doen

Les 5 – Problemen bij het oplossen van problemen

Karakteristieken van goede probleemoplossers

Inleiding Zijn we er dan, als we allerlei manieren om problemen op te lossen kennen? Niet helemaal, of misschien wel helemaal niet Naast technieken en tools zal je ook een mindset moeten ontwikkelen Een mindset is een manier van willen denken En dan nog kan het fout gaan Deze les kijken we naar punten waar het fout kan gaan bij het oplossen van problemen Daarmee kun je proberen ze te omzeilen als je ze ontdekt

      

Effectief versus ineffectief Effectief 

Ineffectief



  

    

Teken figuren, schetsen, vragen stellen



Geen inspanning willen verrichten voor het probleem



Nauwkeurig alle feiten en relaties in het probleem proberen te begrijpen



Conclusies trekken zonder te controleren of ze juist zijn

Problemen kunnen opgelost worden met doorzettingsvermogen Geloof niet in “je weet het nou eenmaal of je weet het niet” Laat je niet uit het veld slaan als het even niet lukt

Werk secuur Breek het probleem op in kleinere problemen (Les 4) Ga niet gokken Spring niet direct naar de oplossing Actieve instelling

Opdracht 

Problemen kunnen opgelost  Je weet het of je weet het worden met heuristiek en niet nauwkeurige analyse



Positieve houding

Je hebt de volgende spullen:   



een kaars een luciferboekje een doosje punaises

Je moet de kaars aan de muur in de kamer bevestigen op ooghoogte zodat de kaars de kamer verlicht



- 35 -

Opdracht 

Heb je er aan gedacht dat je het punaise doosje ook kunt gebruiken?

Functionele Fixatie    

Mensen zijn geneigd zich te fixeren op maar 1 functie van objecten Het doosje met punaises wordt alleen als verzamel bakje gezien Niet als houder voor de kaars Als het doosje leeg was geweest en er losse punaises hadden gelegen was het probleem makkelijker opgelost


Doorzetters versus opgevers    

Doorzetters hebben een geschiedenis van succes in het oplossen van problemen Opgevers hebben juist een geschiedenis van mislukkingen bij problemen oplossen Je kan voor een bepaald soort probleem een opgever zijn en voor een ander juist een doorzetter Het is een keuze om jezelf te corrigeren als je wilt opgeven

Mentale kracht  

Problemen oplossen kost moeite Mentale kracht helpt: 

Je moet zelfvertrouwen en concentratie hebben  



Maar het kost wel tijd mentale sterkte te ontwikkelen



Je over teleurstellingen heen te zetten en verder te zoeken



 



De mentale blokkade (1) 

Veel studenten losen in hun vrije tijd problemen op! 



 





Dezelfde studenten kunnen problemen hebben met rekenen of computers om dat ze een slechte ervaring gehad hebben Dit noemen we een mentale blokkade Deze blokkades zul je moeten leren overwinnen

     



Er is een direct verband tussen de tijd die mensen gebruiken om in hun gedachten te spelen met het idee en de verscheidenheid van oplossingen die bedacht worden If I had an hour to solve a problem I'd spend 55 minutes thinking about the problem and 5 minutes thinking about solutions. (Albert Einstein)

      



Soms loopt een probleemoplosser tegen een denkbeeldige grens aan die niet in het probleem bestaat

Voor Applicatieontwikkeling / Mediadeveloper heel belangrijk!

Het probleem te smal definiëren De symptomen aanpakken in plaats van het echte probleem Er vanuit gaan dat er maar één juist antwoord is Vastlopen op een snelle oplossing Vastlopen in een oplossing die altijd werkt (maar eigenlijk niet) Afgeleid zijn door irrelevante informatie Gefrustreerd raken door een gebrek aan succes Te snel klaar willen zijn Het probleem te wazig formuleren

De mentale blokkade (4)

 

Laat je niet uit het veld slaan Jij bent slimmer als de computer!

Voorbeelden mentale blokkades:





De rest van je leven


Sudoku, computer spelletjes, puzzels


Zelfvertrouwen komt met veel oefenen Begin probleem met een positieve houding



Stereotypering: Functionele fixatie Het probleem onnodig beperken Verzadiging of informatie overload Bang om risico te nemen Geen zin in chaos hebben Ideeën afkraken in plaats van genereren Gebrek aan uitdaging Niet in staat om op een probleem te broeden Bronnen van blokkades: Cultuur, omgeving, introvert, onvoldoende probleemoplossingsvaardigheden bezitten


- 36 -

Ben niet blind 

Voor de meeste problemen hebben mensen een relevante strategie uit gewoonte 

 

De belangrijkste reden daarvoor : meestal werkt het!

Opdracht  

Hoe krijg je het glas gevuld met de hoeveelheid wijn die er onder staat? Onder de flessen staat de inhoud van de betreffende fles

Soms is deze gewoonte echter een slechte oplossing voor het probleem Mensen kunnen dan ‘blind’ lijken voor de oplossing 18

43

10

5

9

42

6

21

18

48

4

22

28

76

3

25


Uitstelgedrag overwinnen      

Uitstelgedrag bij schrijven, programmeren, project Begin met schrijven en maak je niet druk over de kwaliteit Schrijf het gedeelte wat je aanspreekt Schrijf niet van start tot eind Maak een planning van het werk, mijlpalen in de tijd Doe steeds een stukje van het werk  

Het slot van je auto is bevroren  



 

Als mensen bij een probleem oplossen vast loopt halverwege de oplossing gooien ze de hele oplossing weg Bij lateraal denken ga je toch door met de oplossing die niet lukt door te veronderstellen dat het toch mogelijk is Hierdoor kunnen nieuwe inzichten ontstaan die uiteindelijk helpen bij het oplossen van het probleem

Meest voorkomende problemen/oplossingen 

Verwarm je sleutel Ontdooi het slot met alcohol

Je moet je blouse strijken en hebt geen strijkbout 



Mensen schrijven geen boek. Ze schrijven een bladzijde of paragraaf Mensen schrijven niet een heel programma, ze schrijven functies, procedures en klassen

Lateraal denken (Voorbeeld) 

Lateraal denken

Negatieve instelling: Instelling verandering 



Bang voor fouten: Fouten leren maken 

Gebruik een pan 

Probeer nieuwe dingen

Vertrouwen op logica: een intern creatief klimaat 



Definieer de risico’s en hoe je ermee om kunt gaan

De regels volgen: De regels breken 



Benoem positieve punten, focus op mogelijkheid in plaats van risico

Laat je verbeelding meewerken, speel er mee

Geloven dat je niet creatief bent: Creatieve gedachten 

Vraag je ‘wat als’ af, dagdromen, analogieën maken

Samenvatting 

We hebben deze les gekeken naar:     

De karakteristieken van een goede probleem oplosser Functionele fixatie De mentale blokkade Lateraal denken De meeste voorkomende problemen bij probleem oplossen en wat je er tegen kunt doen


- 37 -

Bijlage 11 :


Aan het einde van deze les:   

ken je een paar manieren waarop een tekening helpt bij het oplossen van een probleem kun je een tabel gebruiken om een probleem op te lossen ken je een manier om rangorde problemen op te lossen

Problemen oplossen Les 6 – Tekeningen en diagrammen maken

Inleiding     

Bij veel problemen helpt het om je gedachten gang te structureren door pen en papier te gebruiken Alhoewel old-school zijn het nog steeds handige hulpmiddelen In de les gaan we een aantal technieken bekijken die je kunt gebruiken bij het oplossen van problemen De lijst is echter niet uitputtend (compleet) Gebruik de ideeën om nieuwe manieren te bedenken

Wie is de snelste?

Tekenen en schetsen     

Het maken van een tekening of schets helpt bij het oplossen van problemen Daarbij gaat het niet om je goed bent in tekenen Het hoeft niet mooi te zijn, als het maar helpt Het gaat er om informatie grafisch weer te geven om je te helpen de oplossing te vinden In de volgende sheets gaan we aan de hand van een anatal voorbeelden kijken hoe een tekening of diagram kan helpen bij het oplossen van een probleem

Wie is de snelste?



Jan is langzamer dan Piet maar sneller dan Marieke. Marieke is langzamer dan Jan maar sneller dan Peter.



Jan is langzamer dan Piet maar sneller dan Marieke. Marieke is langzamer dan Jan maar sneller dan Peter.



Schrijf de namen in volgorde van snelheid op, de snelste eerst



Schrijf de namen in volgorde van snelheid op, de snelste eerst


- 38 -

Wie is de snelste?    

Dit nog eenvoudige probleem is lastig op te lossen in ons hoofd Het heeft hier zin om papier en pen te gebruiken Of Notepad Door per statement over de snelheid de naam op de juiste plaats te schrijven wordt het veel makkelijker om de oplossing te vinden

Wie is de snelste: Oplossing 

Jan is langzamer dan Piet.. 







Visualiseren door opschrijven     

Bij het oplossen van dit probleem helpt het de verschillende onderwerpen op te schrijven De volgorde waarin is dan afhankelijk van welke rangorde je moet aanbrengen Dit werkt ook voor sequenties Een sequentie is een aantal stappen die na elkaar uitgevoerd moeten worden In programmeertalen noemen we dit een programma!

Dat wisten we al

..maar sneller dan Peter 

Peter komt dus onder Marieke

Piet



Jan



Marieke



Peter

De wandelende monnik (1) Een monnik heeft besloten een berg te beklimmen naast zijn klooster. Hij start bij zonsopgang en gaat met wisselende snelheid de berg op. Onderweg stopt hij meerdere keren om te mediteren. Precies als de zon ondergaat bereikt hij de top. De volgende dag begint hij zijn terugreis weer precies bij zonsopgang. Hij daalt met wisselende snelheden de berg af en stop weer een paar keer om te mediteren. Omdat bergafwaarts sneller gaat als bergopwaarts komt hij al om 15:30 aan bij zijn klooster.

De wandelende monnik (2) Vraag: Is er een punt op zijn route dat hij op precies hetzelfde tijdstip bereikte op de heenweg als op de terugweg?



Marieke komt dus onder Jan

Marieke is langzamer dan Jan.. 



Schrijf Piet op en daaronder Jan

..maar sneller dan Marieke

descent

top

ascent

Position

Hoe zou je dit probleem op kunnen lossen? bottom Sunrise

3:30 Time of day

Sunset

A visual representation of the monk problem makes it obvious that the monk MUST have occupied the same spot at the same time during the two trips... Bron: www.18.homepage.villanova.edu/diego.fernandezduque/Teaching/CognitivePsychology/Lectures_and_Labs/ss12Reason%26ProblemSolving/LEC25ProblemSolving.PPT

Drie vaders

Tabellen

Drie vaders, Piet, Jan en Klaas hebben samen 15 kinderen waarvan er 9 jongens zijn. Jan heeft 1 kind meer als Piet, die 4 kinderen heeft. Klaas heeft 2 meer jongens dan meisjes en hetzelfde aantal meisjes als Piet jongens heeft.

 

Sommige problemen zijn makkelijker op te lossen door een 2 dimensionale tabel te maken Voor het vader probleem kun je de onderstaande tabel invullen om de oplossing te vinden

Hoeveel jongens heeft Klaas en hoeveel heeft Piet er?

Jongens

Meisjes

Totaal

Piet Jan Klaas Totaal


- 39 -

Drie vaders oplossing   

Samenvatting

Vul stelling voor stelling de feiten in in de tabel Op een bepaald moment kun je ontbrekende velden invullen omdat ze uit te rekenen zijn Herhaal dit tot de tabel is ingevuld en het antwoord gevonden is Jongens

Meisjes

Totaal

Piet

2

2

4

Jan

3

2

5

Klaas

4

2

6

Totaal

9

6

15

Opdrachten 

Gebruik de technieken uit deze les om de volgende problemen op te lossen



  



Een stuiterbal heeft de eigenschap dat hij bij elke stuiter terug stuitert tot een derde van de hoogte van waar hij viel.



Als de stuiterbal op 36 meter losgelaten wordt, hoeveel meter heeft de bal dan afgelegd als hij de vierde keer de grond raakt?

Tabellen gebruiken om problemen op te lossen Tekenen bij het oplossen van problemen Problemen visualiseren als er een rangorde of volgorde in zit

Opdracht 6.1 



Opdracht 6.2

De les hebben we gekeken naar:

Anita leende €7 aan Truus. Maar Anita leende €15 van Mies en €32 van Bep. Daarnaast is Bep €3 schuldig aan Mies en €7 aan Truus. Op een dag besluiten de vrouwen hun schulden te vereffenen. Welke vrouw gaat met €18 meer weg als dat ze kwam?

Opdracht 6.3 



Een boekenworm bedacht lunch te hebben in de Lord of the Rings Trilogie van J.R.R. Tolkien. De boeken staan netjes op de plank geordend van links naar rechts. Dus, deel 1, deel 2 en dan deel 3. De boekenworm begon op bladzijde 1 van deel 1 en at door tot de laatste bladzijde van deel 3. De kaften van de boeken zijn 5 millimeter dik en de pagina’s per deel 5 centimeter. Door hoeveel millimeter boek eet de boekenworm zich heen.


- 40 -

Bijlage 12 :


Aan het einde van deze les:    

ken je brainstorm techniek ken je de mind map techniek ken je de regels voor brainstormen kun je een brainstormsessie voorzitten

Problemen oplossen Les 7 – Brainstormen en mind mappen

Inleiding

   

De afgelopen lessen hebben we gekeken naar allerlei hulpmiddelen bij het problemen oplossen Deze technieken worden vaak individueel uitgevoerd Het is ook mogelijk in een groep aan het oplossen van een probleem te werken Een veel gebruikte techniek daarvoor is brainstormen

Brainstormen      

Brainstormen is een techniek die al sinds 1930 bestaat Het is gebaseerd op de capaciteit van onze hersenen om associaties te maken Associatie: Het onbewust verbinden van de ene gedachte met de andere Als we bijvoorbeeld het woord ‘leuk’ zien of horen, gaan onze hersenen automatisch woord associaties genereren Bijvoorbeeld bioscoop, skiën, uit eten gaan enzovoort Bij brainstormen benut je deze capaciteit van onze hersenen om in een groep tot oplossingen van problemen te komen door op elkaars ideeën door te associëren

Maar eerst een paar vragen

   

Start Socrative op: m.socrative.com Ga naar de room die de docent aangeeft De docent stelt een aantal vragen beschikbaar Bespreking vragen

Wat is brainstormen    

Vanuit het probleem gaat een groep mensen ideeën bedenken om het probleem op te lossen De kracht zit in het ontstaan van nieuwe ideeën doordat je ideeën van anderen hoort Ook wilde en niet te realiseren ideeën zijn welkom Ze zorgen er namelijk voor dat andere ideeën krijgen die misschien wel uitvoerbaar zijn


- 41 -

Wanneer brainstormen? 

De regels van brainstormen

Je kunt brainstormen voor de meest uiteenlopende problemen gebruiken:   



Bij het brainstormen zijn een paar regels van belang: 

Wat wil de klant van de website die we bouwen? Hoe lossen we het performance probleem van de website op? Wat gaan we doen op ons jaarlijkse uitje met oud studiegenoten?

    

Wat doet brainstormen niet 

Valkuilen bij brainstormen

Niet alles wordt door brainstormen opgelost:



De ideeën hebben geen rangorde Helpt niet bij het selecteren van het beste idee Verteld niet of een idee uitvoerbaar is



  

Er mag geen kritiek of oordeel gegeven worden over de ideeën die genoemd worden Hoe meer ideeën hoe beter Alle ideeën zijn toegestaan, ook hele wilde Alle ideeën en associaties worden opgeschreven Evalueren van de ideeën doe je pas na de brainstormsessie We noemen dit ook wel divergeren

Fouten in het brainstormen en valkuilen moeten voorkomen worden Fouten en valkuilen zijn: 

Een negatieve houding van deelnemers aan de sessie



Een slechte atmosfeer





Om antwoord op deze vragen te krijgen moet je ook andere technieken gebruiken, bijvoorbeeld:   



Planning maken Plan van aanpak maken Haalbaarheidsonderzoek uitvoeren

Een oordeel over associaties geven tijdens de sessie



Kritiek op de associaties Persoonlijke aanvallen op elkaar





Bij het voorzitten of leiden van een brainstormsessie zijn er een aantal zaken waar je rekening mee moet houden



Voorbereiding 

Wat is het probleem dat we willen oplossen? Welke mensen willen we bij de brainstormsessie betrekken?

Een brainstorm bestaat uit 3 onderdelen:   

Voorbereiding Brainstormsessie Evaluatie

De eigenlijke brainstormsessie 

Dat zorgt er voor dat wilde ideeën niet meer geopperd worden

Brainstormsessie voorbereiding





Als de deelnemers zich niet op hun gemak voelen zullen ze niet actief genoeg mee doen





Een brainstormsessie voorzitten (1)

Dat zal toch niet gaan werken, daar hebben we geen geld voor

Brainstormsessie        

Een brainstorm sessie voorzitten 

Maak het doel duidelijk Verdeel de rollen: leider, notulist Maak de regels bekend Vraag de deelnemers om beurten naar ideeën, en na een paar ronden mag ieder de beurt vragen Notuleer de ideeën zo exact mogelijk GEEN waardeoordeel over de ideeën! Moedig wilde ideeën aan Aan het einde: dubbele ideeën verwijderen en verduidelijking bij onduidelijkheid Bron: www.coachrl.nl

Evaluatie     

De evaluatie doe je bij voorkeur niet meteen Groepeer gelijksoortige ideeën Selecteer de beste of meest interessante suggestie Werk deze uit in teams Dit noemen we ook convergeren

Bron: www.coachrl.nl


- 42 -

Samenvatting 

We hebben deze les gekeken naar   

De techniek brainstormen De regels voor brainstormen Het voorzitten van een brainstormsessie

Bijlage 13 :

De poll in Socrative bij les 7

Aan het begin van les 7 wordt een korte poll gehouden over de bekendheid en het gebruik van brainstormen als techniek om een beeld te krijgen van de voorkennis van de studenten. .Daarbij is gekozen voor ‘teacherpaced’ vragen uitdelen. Nadat iedereen geantwoord heeft waarbij de live results uit staan, worden de resultaten klassikaal bekeken. Vraag 1

Ken je de techniek brainstormen? Antwoord 1

Ja

Antwoord 2

Nee

Vraag 2

Maak je wel eens gebruik van de techniek brainstormen? Antwoord 1

Ja

Antwoord 2

Nee

Vraag 3

Help de techniek brainstormen je met het oplossen van problemen? Antwoord 1

Ja

Antwoord 2

Nee

.


- 43 -

Bijlage 14 :


Aan het einde van deze les:  

ken je Software Development Methode ken je de overeenkomsten van de Software Development Methode en het kwalificatiedossier van de opleidingen Applicatieontwikkeling en Mediadeveloper

Problemen oplossen Les 8 – Een stappenplan voor computerprogramma’s

De Software Development Method    



Programmeren is een probleemoplossingsactiviteit Iemand die goed problemen kan oplossen heeft het potentieel om een goede programmeur te worden Vandaar dat er ook voor het schrijven van software stappenplannen bestaan De Software Development Method (SDM) is een methode om het schrijven van programma’s te structureren De methode heeft veel overeenkomsten met het 6 stappenplan uit les 2

1: Specificeer het probleem 

  

Bij het specificeren van het probleem is het van belang dat het probleem duidelijk en eenduidig beschreven wordt Op het moment dat je dat niet doet kan de oplossing wel eens niet het probleem oplossen Doel is onbelangrijke zaken te elimineren en alleen het hoofdprobleem over te houden Daarvoor is meestal ook de eigenaar van het probleem voor nodig (de klant)

De SDM stappen Specificeer het probleem Analyseer het probleem Ontwerp een algoritme om het probleem op te lossen Programmeer het algoritme Test en implementeer het programma Onderhoudt en update het programma

1. 2. 3. 4. 5. 6.

2: Analyseer het probleem 

Bij het analyseren gaat het erom antwoord te krijgen op de volgende vragen:   



Wat is de input Wat is de output (Het gewenste resultaat) Welke extra vereisten (Requirements) zijn van belang

In deze stap denk je ook na over de manier waarop de output gestructureerd moet worden


- 44 -

Stappen 1 en 2   

Als stappen 1 en 2 niet goed uitgevoerd worden, zal het verkeerde probleem opgelost worden Zorg ervoor dat je probleem goed leest Om vervolgens de input en de output te bepalen kan het helpen deze te onderstrepen of markeren in het probleem

3: Ontwerp het programma (1) 

  

Bij het ontwerpen van het programma gaat het om het bedenken van de stappen die nodig zijn om van de input op de output te komen De meeste programma’s zijn zo ingewikkeld dat dat niet in een keer kan Het programma moet dan eerst in de hoofdstappen of subproblemen gesplitst worden Een typische programma heeft de volgende onderdelen   

 



Reken de totale kosten uit van een zak appels waarvan het gewicht en de prijs per kilo gegeven is.



Reken de totale kosten uit van een zak appels waarvan het gewicht en de prijs per kilo gegeven is.



Dubbel onderstreep de output, enkel onderstreept de input

3: Ontwerp het programma (2)   

Nu alle onderdelen voor het programma bekend zijn kan het geprogrammeerd worden Elk algoritme onderdeel of subprogramma uit de vorige stap wordt vertaald in computercode Dat kunnen een paar regels zijn of vele honderden tot duizenden afhankelijk van de complexiteit

5: Test en implementeer het programma  

   

6: Onderhoudt en update het programma   

Nadat een programma in gebruik genomen is, is het programmeren vaak nog niet klaar Soms moeten er op een later tijdstip nog uitbreidingen plaats vinden op het programma -> updates Ook kan het gebeuren dat ondanks uitgebreid testen toch na een tijd nog fouten op duiken -> onderhoudt



Vaak worden deze activiteiten door andere programmeurs als de oorspronkelijke makers uitgevoerd Daarom is het erg belangrijk dat programma’s goed gedocumenteerd worden

Als het programma klaar is wordt het getest Daarbij is het van belang dat je niet alleen voor bijvoorbeeld goede invoer maar ook voor foute invoer test Een belangrijk principe bij onder andere computerprogramma’s is de zogenaamde wet van Murphy ‘Anything that can go wrong, eventually will go wrong’ Na het testen wordt het programma in gebruik genomen Dat noemen we ook wel implementeren

De kwalificatiedossiers (1)  

 



Als de verdeling in subprogramma’s gemaakt is kunnen deze stuk voor stuk uitgewerkt worden Nadat de subprogramma’s beschreven zijn worden ze ‘droog’ getest Dat betekent dat je bekijkt of bijvoorbeeld de berekening ook echt werkt

Invoer van data Berekenen van het resultaat Laat de output zien

4: Programmeer het programma 

Voorbeeld

Wat heeft dit nu allemaal met jullie opleiding te maken? In het zogenaamde kwalificatiedossier verteld de minister wat jullie moeten kennen en kunnen om een diploma voor de opleiding te krijgen Deze eisen worden beschreven als kerntaken en elke kerntaak wordt onderverdeeld in werkprocessen Als je deze werkprocessen bekijk komen daar al een aantal van de stappen van SDM naar voren


- 45 -

De kwalificatiedossiers (2) 

Voor de opleidingen Applicatieontwikkeling en Mediadeveloper gelden de volgende kerntaken: 1. 2. 3. 4.

Ontwerpen van de applicatie, (cross)media-uiting of game Realiseren van de applicatie, (cross)media-uiting of game Implementeren van de applicatie, (cross)media-uiting of game Onderhouden en beheren van de applicatie, (cross)mediauiting of game

Samenvatting 

Deze les hebben we gekeken naar  

De Software Development Method De verbinding van de Software Development Method aan het kwalificatiedossier van jullie opleiding


- 46 -

Interventieplan. Probleemoplossend vermogen. bij Applicatieontwikkelaars. Master Professioneel Meesterschap

Recommend Documents