Voorwoord
Wat heeft die Einstein op de kaft met dit symposium te maken? Einstein zelf niets, maar waar hij mee bezig is wel: hij weet iets wat zijn publiek niet weet en probeert daar verandering in te brengen. Tegenwoordig hoeft dat niet meer op een schoolbord, en over de moderne middelen om bijvoorbeeld in wiskunde les te geven is veel te vertellen. Ook om uit een berg gegevens te halen wat je wilt weten zijn er moderne technieken; de raakvlakken met de overdracht van kennis zijn de gebruikte media. We hebben negen mensen bereid gevonden om ons over deze zaken te vertellen: zij weten iets wat hun publiek niet weet en wij proberen daar verandering in te brengen. Colofon
De SymCo '97 maakte deze bundel in de periode januari-mei 1997 in
fb.TEX, waarna zij gereproduceerd werd bij de Repro, TU Eindhoven. De oplage is 150, waarvan het grootste deel in het bezit is van de deelnemers van het symposium. SymCo '97 studievereniging G EWIS HG 8.79 TU Eindhoven Postbus 513 5600 MB Eindhoven Telefoon: 040-2472815 e-mail: symposium
r
Inhoudsopgave
Voorwoord Colofon Hoofdstuk 1.
lnleiding
1
1.
15 jaar GEWIS
2
2.
De SymCo '97
2
Hoofdstuk 2.
Comite van Aanbeveling
3
Prof.dr. M. Rem
4
Prof.dr. J.H. van Lint
4
Dr. A. Kaldewaij
5
Dr .ir. G. van Oortmerssen
5
lr. J.A. Dekker
6
lr. J.M.H. van Engelshoven
6
Prof.dr.ir. J.C. Willems
6
Dr. M. Schuurmans
7
Dhr. W.P.M. van Zon
7
lr. L.A.A.M. Coolen
8 iii
INHOUDSOPGAVE
iv
Dhr. W.A. Koops Hoofdstuk 3.
Lezingen
Dr. S. Wolfram 1.
Multimediale leermiddelen in een wereld van zappen en zoeken.
8 11
12
13
Dr.ir. F.B.M. Min
14
2.
15
Kennis is beperkt houdbaar
J. Teelen
16
3.
17
Computeralgebra in het basisonderwijs wiskunde
Prof.dr. F.H. Simons
19
4.
20
Onderwijs op basis van adventure-games?
lr. P.P.J. Durlinger 5.
21
Mathematische problemen bij het zoeken in grote databases 22
Prof.dr. M. Hazewinkel
22
6.
25
Profile- Informatie Filtering Project
Drs. B.C.M. Wondergem
26
7.
27
lnteractieve documenten voor Wiskunde
Dr. L. van Gastel
28
8.
30
Teleleren: Informatietechnologie en Telecommunicatie
Prof.dr. ir. L.J.M. Nieuwenhuis Hoofdstuk 4.
Sponsors
31 33
HOOFDSTUK 1
Inleiding
2
1. INLEIDING
1. 15 jaar GEWIS
De Gemeenschap van Wiskunde- en lnformaticastudenten (GEWIS) van de Technische Universiteit Eindhoven viert in de week van 12 mei tot en met 16 mei 1997 haar derde lustrum met activiteiten voor aile leden, oud-leden en medewerkers van de faculteit Wiskunde en Informatica. Het symposium is een van die activiteiten en heeft een nog grotere doelgroep. 2. De SymCo '97 De SymCo '97, symposiumcommissie van studievereniging GEWIS, bestaat uit de volgende vijf mensen: Pieter Biemond: voorzitter van de Symco '97. Verder is hij Onderwijscommissaris van GEWIS in het verenigingsjaar 1996/1997. Hij interesseert zich voor roosters en dansen. Als informaticastudent is hij het buitenbeentje van de commissie. Jan Draisma: contactpersoon sprekers en penningmeester van de SymCo '97. Hij was secretaris van GEWIS in het verenigingsjaar 1995/1996. Hij wandelt graag en houdt van Liegroepen. Heike Gramberg: contactpersoon sponsoring van de SymCo '97. Zij was vice-voorzitter van GEWIS in het verenigingsjaar 1995/1996. Ze houdt van wiskunde en kerkorgels. Jan Willem Knapper: secretaris van de SymCo '97. Hij houdt van badminton en zit voor een wiskundige wei heel veel achter een computer. Michel Vollebregt: PR-man van de SymCo '97. Eerder was hij lid van de Jaarboekcommissie 1994/1995. Hij interesseert zich voor muziek, Loesje en sterke koffie.
HOOFDSTUK 2
Comite van Aanbeveling
4
2. COMITE VAN AANBEVELING
Prof.dr. M. Rem Rector Magnificus TUE. Martin Rem (1946) studeerde Wiskunde aan de Universiteit van Amsterdam. In 1976 promoveerde hij aan de Technische Universiteit Eindhoven op een onderwerp uit de Informatica. Vervolgens werkte hij anderhalf jaar als assistant professor bij het Computer Science Department van het California Institute of Technology te Passadena. Sindsdien is hij als hoogleraar verbonden aan de Faculteit Wiskunde en Informatica van de Technische Universiteit Eindhoven. In het studiejaar '85-'86 was hij deeltijds gasthoogleraar aan de Katholiekc Universiteit Leuven. Sinds 1985 is hij wetenschappelijk adviseur bij het Natuurkundig Laboratorium van Philips. Van 1991 tot en met 1994 was hij dekaan van de Faculteit Wiskunde en Informatica. Zijn onderzoeksterrein omvat parallelle berekeningen en VLSI-ontwerp. Sinds september 1996 is Martin Rem Rector Magnificus van de Technische Universiteit Eindhoven. Prof.dr. J .H. van Lint Rector Magnificus TUE '91 - '96. Jack van Lint werd geboren in Bandung, Indonesie in 1932. Hij studeerde wiskunde en natuurkunde in Utrecht. In 1959 werd hij hoogleraar in de wiskunde aan de Technische Universiteit (toen nog de TH) Eindhoven, waar hij rector magnificus was van februari '91 tot september '96. Verder is hij werkzaam geweest voor Bell Laboratories, het California Institute of Technology en het Philips Natuurkundig Laboratorium. Zijn onderzoeksinteressen omvatten combinatoriek, coderingstheorie en getaltheorie, waar hij ook diverse boeken over heeft gcschrevcn.
2. COMITE VAN AANBEVELING
Dr. A. Kaldewaij Directeur onderwijsinstituut WINS, Universiteit van Amsterdam. Anne Kaldewaij werd in 1947 geboren te Eindhoven. Hij begon in 1969 met de studie wiskunde en natuurkunde in Utrecht. Hij studeerde met lof af in 1973 om daarna te gaan werken in een software groep bij Philips. Na daar drie jaar gewerkt te hebben werd hij docent wiskunde, later informatica, aan de Hogeschool Eindhoven. In deze tijd ontstond zijn belangstelling voor het werk van prof. Edsger W. Dijkstra. Tegelijkertijd kwamen meer managementtaken op zijn schouders terecht en schreef hij in zijn vrije tijd met prof. J. van Tiel een serie wiskundeboeken. Na de overstap naar de Technische Universiteit Eindhoven was er meer tijd voor onderzoek. In 1986 promoveerde hij tot doctor in de technische wetenschap. Na twaalfeneenhalfjaar aan de T.U.E. verbonden te zijn geweest werd hij Directeur Onderwijs aan de Universiteit van Amsterdam, waar hij verantwoordelijk is voor aile zaken betreffende het onderwijs in zeven opleidingen aan een grote betafaculteit. Dr.ir. G. van Oortmerssen Algemeen directeur Centrum voor Wiskunde en Informatica. Gerard van Oortmerssen (1945) trad na zijn studie maritieme techniek aan de TU Delft in dienst van het Maritiem Research Instituut Nederland te Wageningen. In 1976 promoveerde hij aan de TU Delft. Sinds 1991 is hij verbonden aan het CWI (Centrum voor Wiskunde en Informatica) in Amsterdam, eerst als zakelijk directeur en sinds 1994 als algemeen directeur.
5
6
2. COMITE VAN AANBEVELING
lr. J.A. Dekker Voorzitter Raad van Bestuur TNO. Jan Alexander Dekker (1939) studeerde Natuurkunde aan de TH Delft. Van 1964 tot 1981 was hij werkzaam bij AKZO en van 1981 tot 1995 was hij voorzitter van de directie van N.V. GTI Holding. Sinds 1995 is hij voorzitter van de Raad van Bestuur van TNO. Daarnaast is hij voorzitter van de Raad van Commissarissen van de HES/EBS in Rotterdam en van Gamma in Helmond. Ir. J .M.H. van Engelshoven President Koninklijk Instituut van Ingenieurs. J.M.H. van Engelshoven werd in 1992 gekozen tot President van het Koninklijk Instituut van lngenieurs, de vereniging van 21.000 universitaire ingenieurs in Nederland en daarbuiten. Hij vervult een aantal commissariaten waaronder een bij de N.V. Koninklijke Nederlandsche Petroleum Maatschappij. Prof.dr.ir. J.C. Willems Dhr. Willems was tot 1996 voorzitter van het Wiskundig Genootschap en is bestuurslid van DISC, een onderzoeksschool voor systeemtheorie.
2. COMITE VAN AANBEVELING
Dr. M. Schuurmans Algemeen directeur Philips Natuurkundig Laboratorium. Martin Schuurmans werd in 1946 in Venlo geboren. Na zijn promotie op golfvergelijkingen aan de TU Eindhoven in 1971 ging hij bij het Philips Research Laboratorium te Eindhoven werken, waar hij in 1979 hoofd van de groep Theoretische Natuurkunde werd. Tussen 1985 en 1991 was hij als deeltijd-hoogleraar verbonden aan de TU Delft. Daarna was hij directeur van de sector Natuur- en Materiaalkunde op het Philips Laboratorium in New York. In 1994 kwam hij terug naar het Natuurkundig Laboratorium in Eindhoven, waar hij sinds 1996 algemeen directeur van is. Een van zijn hobby's is hardlopen. Hij was directeur van de International Eindhoven City Marathon in 1990 en in 1991 (5000 deelnemers). Dhr. W.P.M. van Zon Wethouder van Onderwijs, Cultuur en Volkshuisvesting, Gemeente Eindhoven. Dhr. van Zon studeerde sociologic: van 1963 tot 1966 aan de Katholieke Universiteit Nijmegen en van 1966 tot 1969 aan de Universitat Konstanz, waar hij van 1968 tot 1970 ook studentassistent was. Van 1970 tot 1975 was hij docent aan de Fachhochschulen fiir Sozial wesen in Ludwigsburg en Reutlingen, daarna tot 1985 aan de Katholieke Sociale Academie 'Den Elzent' te Eindhoven . Sinds 1990 is hij politiek actief: eerst als raadslid in Eindhoven en sinds 1994 wethouder van Onderwijs, Cultuur en Volkshuisvesting. Ook heeft hij een bestuurlijke functie in de sector kunstzinnige vorming, openbaar onderwijs en jeugdhulpverlening.
7
8
2. COMITE VAN AANBEVELING
lr. L.A.A.M. Coolen Dhr. Coolen is Algemeen Directeur van KPN Research.
Dhr. W.A. Koops Directeur Nederlands Genootschap voor Informatica. Dhr. Koops studeerde economic en marketing van 1961 tot 1966. Hij was marketingmanageravan 1966 tot 1976 en daarna divisiemanager bij ITT tot 1986. Sindsdien is hij directeur van het Nederlands Genootschap voor Informatica.
Zaden, ze hebben al!es in zich om uit te groeien tor iets groors. Maar potenrie aileen is nier vold<>e!!de. Zonder vruchtbare bodem en een frisse wind, die zorgt voor transport, gebenrt er niecs. War voor :.aden gddt, geldt ook voor her bedrij£ Binnen Philips staar frisse wind voor ruirnte voor iniriarief. ondernemerschap en nieuwe ideeen. Onmisbaar om in een zeec concurrerende markt succesvo1 te
zijn. Een vruchtbare bodem voor
jonge academici en HBO'ets mer hec.lef om af en toe een storm te · veroOQ:akC:n. Neem voor meer informarie -contact ·op ·'mer:
Philips Pmonet!/zaken, postbus 80003, 5600JZ EirtdlJbt!en.
Way
~
PHILIPS
Multidisciplinaire omgeving voor jong talent
Multidisciplinaire samenwerking is niet aileen de beste manier voor jong talent om zich te ontwikkelen en ontplooien. Het Ievert ook superieure producten op. Het bewijs ligt in Venlo. Want - en dat mag best eens hardop worden gezegd - daar komen 's werelds beste copiers, printers en plotters vandaan.
Daar is namelijk Oce gevestigd. Een zuiver Nederlandse onderneming die internationaal opereert en floreert.
Zo beheerst Oce momenteel 1/3 van de wereldmarkt voor hoogvolume printers en is het Nederlandse bedrijf wereldmarktleider in copiers en printers voor tekenkamers. Goed voor een omzet van 4 miljard gulden in 1996 en noteringen aan diverse effectenbeurzen, waar het Oce-aandeel momenteel zeer gewild is. Een prestatie die nooit was bereikt zonder eigen Research en Development. R&D afdelingen in Nederland, Duitsland, Frankrijk en de Verenigde Staten slagen er keer op keer in om zelf eigen, originele, digitale en kleurtechnologieen te ontwikkelen die aan de basis staan van topproducten. Producten die uitblinken in betrouwbaarheid en gebruikersvriendelijkheid en daarvoor ook regelmatig met awards worden onderscheiden.
Bij Oce werken ingenieurs uit diverse disciplines in projectteams samen. Chemici met fysici en informatici.
En ontwerpers met elektronici.
Bovendien wisselen aile afdelingen binnen Oce, van marketing tot service en van productie tot verkoop, continu ideeCn uit. Door deze multidisciplinaire aanpak worden kennis en ervaring optimaal benut en krachten gebundeld. En dat schept unieke kansen en mogelijkheden. Met een budget van 280 miljoen gulden in '96 (zo'n 7% van de omzet) en 1.500 R&D'ers, waarvan 1.100 in Venlo, heeft Oce nu een van de grootste R&D afdelingen van Nederland. En daarmee een veelbelovende werkomgeving voor jong R&D talent. We zoeken momenteel met name afgestudeerden in elektrotechniek en informatica. En - in mindere mate chemici, fysici en werktuigbouwkundigen. Zij vinden bij Oce prachtige uitdagingen. Waarbij opgemerkt moet worden dat uitsluitend HBO'ers en academici met visie, creativiteit, ambitie
en lef daartoe de gelegenheid krijgen. Voor Oce een belangrijke voorwaarde om ook de komende jaren de beste te blijven. Gelnteresseerd? Stuur je sollicitatie met uitgebreid curriculum vitae naar Oce Nederland B.V., afdeling Personeelszaken R&D, Postbus 101, 5900 MA Venlo. E-mail:
[email protected], Internet-site: www.oce.com
Smart solutions in copying, printing and plotting.
HOOFDSTUK 3
Lezingen
12
3. LEZINGEN
In dit hoofdstuk staat van aile sprekers een korte levensbeschrijving en van de meeste ook een samenvatting van de lezing; deze gaat dan altijd vooraf aan het CV van de betreffende spreker. Helaas hecft de samenvatting van de lezing van Stephen Wolfram ons niet op tijd kunnen bereiken.
Dr. S. Wolfram Stephen Wolfram werd geboren in 1959 in Louden. Hij studeerde aan Eton, Oxford en Caltech. Hij promoveerde in 1979 aan Caltech in de theoretische natuurkunde. Vanaf dat jaar werkte hij aan SMP, het eerste moderne computeralgebrasysteem, dat in 1981 op de markt kwam. In 1981 ontving hij een MacArthur Prize Fellowship en ook in dat jaar begon hij zijn onderzoek naar het gedrag van simpele computerprogramma's, 'cellular automata' geheten. Stephen werkte aan verschillende universiteiten voor hij Wolfram Research oprichtte. In 1986 begon hij aan de ontwikkeling van Mathematica en de ecrste versie kwam in 1988 op de markt. Tegenwoordig verdeelt hij zijn tijd tussen fundamenteel onderzoek en het leiden van zijn bedrijf.
1. MULTIMEDIALE LEERMIDDELEN IN EEN WERELD VAN ZAPPEN EN ZOEKEN13
1. Multimediale leermiddelen in een wereld van zappen en
zoe ken. De huidige wereld van de student is niet meer een gei'soleerd zolderkamertje, een rumoerige collegezaal en de doodse stilte van een immense leeszaal in een universiteitsbibliotheek. Deze componenten zijn er nog wel, maar de functionaliteit van het een en ander is vandaag de dag behoorlijk verschoven. Op de campus van mijn universiteit hebben aile studenten een voortreffelijke verbinding met de electronische snelweg. College-diktaten, boeken en sheets worden meer en meer via een PC geraadpleegd en zo nodig geprint. De collegezaal is al lang niet meer de enige plaats waar informatie-overdacht plaats kan vinden. Communicatie met een docent en bepaalde interactie tussen student en docent gaat in sommige vakken bij mijn faculteit via e-mail. Als studenten buitenshuis zijn in het kader van hun 'internationalisering' kunnen ze nog steeds bij blijven. En wat betreft die universiteitsbibliotheek: op het wereldwijde Web is in sommige vakgebieden al een grater aanbod interessante actuele lees- en studieteksten dan een gemiddelde faculteitsbibliotheek budgettair aan kan. De leeszalen zullen snel worden omgevormd tot zalen met Web-browsers. Mijn bijdrage zal gaan over computer ondersteund onderwijs in het algemeen, leermiddelen als simulaties in de vorm van interactieve animaties in het bijzonder, maar met name ook over ervaringen met computeralgebra; het on-line doorrekenen van wiskundige modellen; en de mogelijkheden van visualisatie en dynamische graphics op het Web. Op mijn faculteit, Toegepaste Onderwijskunde, hebben we inmiddels bij een aantal vakken ervaringen met tele-leersituaties. Ondergetekende heeft een pilot-studie gedaan naar de performance van HTML en Java speciaal voor on-line leeromgevingen voor simulaties. De ervaringen en conclusies zullen worden besproken. Ook de impact van deze internettechnieken voor het onderwijs aan andere faculteiten zal de revu passeren.
14
3. LEZINGEN
Dr.ir. F.B.M. Min Rik Min is werkzaam binnen de toegepaste onderwijskunde. Hij is afgestudeerd aan de TH Delft op het gebied van modelvorming en simulaties en daarna gepromoveerd op het gebied van de (medische) simulaties als leermiddel. Hij werkte aan de Erasmus universiteit Rotterdam, de Rijksuniversiteit Utrecht en Rijksuniversiteit Limburg in Maastricht. Sinds december 1982 is hij werkzaam als wetenschappelijk medewerker / universitair docent bij de Universiteit Twente te Enschede, Faculty of Educational Science and Technolology, Vakgroep (Educational) Instrumentation Technology op het vakgebied van de educatieve instrumentatietechnologie en digitale leermiddelen. Zijn specialismen zijn Leermiddelen (speciaal interactieve computersimulaties) en ontwerpgeorienteerd onderzoek naar multimediaproducten. Op het moment doet hij onderzoek naar wetmatigheden bij speciale, sterk gevisualiseerde, interactieve leermiddelen voor met name simulatie. Dat onderzoek moet leidden tot theorievorming omtrent leren en instrueren in simulatie leeromgevingen en tot methoden waarmee dit type leeromgevingen met moderne technische hulpmiddelen optimaal kunnen worden ontworpen. Daarbij wordt speciaal aandacht geschonken aan user-interface, weergavevormen, ontwerp- en engineeringsvraagstukken en met name de koppeling van wiskundige modellen met expert systemen (intelligente computersimulatie) en digit ale video mogelijkheden (interactieve model-driven desktop-video).
2. KENNIS IS BEPERKT HOUDBAAR
15
2. Kennis is beperkt houdbaar Dit is een samenvatting van het gelijknamige artikel in Opleidingsmanagement, nr. 8, jaargang 1995 De snclheid van technologische ontwikkeling neemt nog steeds toe. Het wordt daardoor voor bedrijven moeilijk op het juiste moment te investeren. Te vroeg zijn of te laat wordt kostbaarder dan de investering zelf. De oude aanpak van automatiseringsvraagstukken, eerst de problematiek zo breed mogelijk in kaart brengen om daarna pas oplossingen te zoeken, wordt onbruikbaar. De wensen van de klant veranderen sneller dan er op die manier oplossingen gevonden worden. Een deel van deze ontwikkeling is op te vatten als een vraagstuk over het vergaren, beheren, omvormen en besturen van kennis. Kennismanagement is de verzamelnaam voor deze bezigheden. Over de kennis die het onderwerp van dat management is kunnen we de volgende algemene opmerkingen maken. Zij wordt niet Ianger aileen opgedaan door mensen, maar steeds meer ook door machines die zelf leren. Kennisvoorsprong verdwijnt makkelijk door intensieve communicatie. Kennis is 'beperkt houdbaar', en gebruik voorbij de houdbaarheidsdatum is gevaarlijk. De omvang van de communicatie over kennis groeit nog sneller dan de kennis zelf verandert. Kennis moet je dus vergaren, beheren, omvormen en besturen. De bronnen waaruit kennis vergaard wordt zijn dynamisch, en bij de selectie van de bron spelen snelheid, kosten en betrouwbaarheid een rol. Die selectie moet dus intelligent gebeuren. Het beheer van kennis bestaat voor een groot deel uit het slim labellen van nieuwe en het weggooien van verouderde kennis. Kennis kan op meerdere manieren bekeken worden: de koper, de onderhoudsmonteur en de financier hebben ieder weer andere gegevens nodig van een te kopen auto. Kennis in het juiste formaat gieten voor verschillende doeleinden noemen we omvormen. Tenslotte moet de juiste kennis op de juiste plaats komen, wat bijvoorbeeld inhoudt, dat gebrek aan kennis bij een werknemer in een bedrijf automatisch aangevuld moet worden. Dat besturen van kennis komt ook veelvuldig terug in de voorbeelden die we zullen zien.
3. LEZINGEN
16
FIGUUR 1. Drill and practise
1 - - - - - - - - - - - - - - - . , . j kennissysteem
I
randomgenerator confrontatie b.v. multimediaal 1-+-------l instructie
actueel gedragsprofiel
gewenst gedragsprofiel
HHH
HtHr
Een van die voorbeelden is een random-generator in een grate bank, waar nieuwe kennis snel moet worden verspreid onder de werknemers en waarbij eveneens bijgehouden moet worden wie hoe snel welke kennis oppakt. De te verdelen kennis is in een computer gestopt. Die computer legt een groat aantal 'random' praktijksituaties voor aan de werknemer, die vervolgens aangeeft hoe hij zou handelen. Als de werknemer niet goed handelt, krijgt hij automatisch de blijkbaar ontbrekende kennis voorgeschoteld, waarna de cyclus zich herhaalt. Dit systeem heet drill and practise. We zullen ook uitbreidingen ervan z1en.
J. Teelen De belangstelling van Jeroen Teelen, directeur van het bureau voor kennismanagement Teelen in Enschede, gaat uit naar de toepassing van technologie bij kennisoverdracht. Het bedrijf ontwikkelt en implementeert voor grate organisaties computergestuurde educatie-, informatie- en verkoopsystemen.
.------------------------------------
3. COMPUTERALGEBRA IN HET BASISONDERWIJS WISKUNDE
17
3. Computeralgebra in het basisonderwijs wiskunde Het traditionele basisonderwijs in de wiskunde bestaat uit cursussen analyse en lineaire algebra. Daarbij ligt het accent in de regel op het maken van vraagstukken, het kunnen toepassen van wiskundige receptjes. Verreweg de meeste van deze opgaven (uitrekenen van integralen, bepalen van limieten en Taylorpolynomen, oplossen van differentiaalvergelijkingen, oplossen van stelsels al dan niet lineaire vergelijkingen) komen bij gebruik van computeralgebra neer op het indrukken van een paar toetsen van de computer. Voor de rest kunnen de pakketten eenvoudig zodanig uitgebreid worden dat ook de overige opgaven voor de studenten teruggebracht worden tot knoppen drukken. Bij handhaving van de traditionele inhoud van het service onderwijs is computeralgebra dus een ideaal middel om de zogenaamde kwaliteit van het onderwijs te verhogen: knoppen drukken kunnen we (bijna) iedereen leren en het rendement zal aanmerkelijk toenemen. Maar op deze manier brengen we bij de studenten absoluut geen wiskundig inzicht aan. Het is overigens de vraag of we dat bij de traditionele cursussen wel doen: het kunnen toepassen van een receptje zonder te weten waarom het werkt is volkomen vergelijkbaar met het knoppen drukken op een computer. Aan de andere kant vereist het goed kunnen gebruiken van computeralgebra zowel een goed begrip van wiskunde als van de mogelijkheden die het pakket de gebruiker biedt. Veel belangrijke 'potlood en papier' technieken zijn irrelevant bij gebruik van computeralgebra en soms moeten bij computeralgebra technieken gebruikt worden die we met potlood en papier direct zouden verwerpen. Een goed begrip van de wiskundige concepten wordt essentieel. De inhoud van het traditionele serviceonderwijs is bepaald door de behoeften van de afnemers in het pre-computer tijdperk. Nu computers en computeralgebra op grote schaal beschikbaar zijn client de inhoud van het serviceonderwijs opnieuw bekeken te worden. Dat betekent dat de onderwijsgevers geconfronteerd gaan worden met de
18
3. LEZINGEN
vraag wat zij eigenlijk aan de studenten willen leren: kennis van een aantal trucjes en/ of wiskundig inzicht, wat dat laatste ook zijn mag? Als het aileen om de wiskundige technieken gaat, dan kan het serviceonderwijs met computeralgebra veel eenvoudiger worden. De situatie is nu dat de beschikbaarheid van wiskundige software het niveau van wat zonder enig begrip gedaan kan worden verschuift van de middelbare school naar het tweede of derde jaar van de universiteit. Het is voor veel eerstejaars nu een grote cultuurschok dat opeens inzicht vereist is. Die schok kan dus uitgesteld worden en voor een aantal studenten misschien wei afgesteld. Sommige studierichtingen zullen zeggen dat zij het wiskundeonderwijs niet meer nodig hebben: de benodigde kennis zit in het pakket. Als het om wiskundig begrijpen gaat, dan zullen de cursussen voor de studenten moeilijker, maar tevens uitdagender worden. Hier spelen echter politieke restricties een belangrijke rol. Toch zullen we ook in de toekomst ingenieurs nodig hebben die de wiskundige achtergrond van wat zij doen goed begrijpen. Misschien moeten we in de toekomst op twee niveaus onderwijs gaan geven: cursussen met een accent op inzicht, cursussen met een accent op de wiskundige techniek. In de voordracht zullen vele voorbeelden gegeven worden, gebaseerd op de ervaringen bij het ontwikkelen van nieuwe cursussen met gelntegreerd gebruik van computeralgebra.
3. COMPUTERALGEBRA IN HET BASISONDERWIJS WISKUNDE
Prof.dr. F .H. Simons Fred Simons studeerde wiskunde aan de Universiteit van Amsterdam, waar hij in 1965 het doctoraal examen aflegde met als hoofdrichting functionaalanalyse. Daarna werd hij wetenschappelijk medewerker aan de Technische Universiteit Eindhoven bij prof. Helmberg, bij wie hij in 1971 promoveerde. Het onderzoek betrof eigenschappen van Markovoperatoren, dat zijn generalisaties van Markovprocessen. In die periode was hij tevens intensief betrokken bij het onderwijs aan eerstejaars wiskundestudenten. Na zijn promo tie werd hem gevraagd een lectoraat te vervullen voor het verzorgen van hct basisonderwijs wiskunde; als zodanig werd hij in 1972 benoemd. Door het verdwijnen van de lectorsrang werd dat lectoraat in 1982 omgezet in een hoogleraarschap. Het gebruik van computer software in het basisonderwijs heeft steeds zijn aandacht gehad. AI in het begin van de tachtiger jaren experimenteerde hij met het gebruik van calculators en programmeerbare pocketcomputers in dit onderwijs. In 1987 verscheen van zijn hand een hoek: Calculus with a PC. Hierin is de PC een pocketcomputer, programmeerbaar in BASIC met een geheugen van ca 2 kB. Later werden door hem aan de TUE nog twee cursussen ontwikkeld met geintegreerd gebruik van software, in het bijzonder met het computeralgebra pakket MATHEMATICA. Hij publiceerde een aantal artikelen over het gebruik van software in het wiskundeonderwijs en wordt regelmatig uitgenodigd voor het geven van · voordrachten op dit terrein. Fred Simons was een aantal jaren bestuurslid van de Stichting Computer Algebra Nederland, speciaal ter stimulering van het gebruik van computeralgebra in het onderwijs. Ook was hij jaren lang actief in de Mathematics Working Group van SEFI, de Europese Vereniging voor de Opleiding van lngenieurs.
19
20
3. LEZINGEN
4. Onderwijs op basis van adventure-games? Zin en onzin van Computerondersteund Onderwijs. AI een aantal jaren probeert men in het onderwijs op een aantal plaatsen het zogenaamde Computerondersteund Onderwijs te integreren in het onderwijs. Tot voor kort is dit nooit echt van de grond gekomen. De huidige stand van de techniek en de ontwikkelingen rond Internet rnaken het nu in principe mogelijk om kwalitatiefhoogwaardige cursussen te ontwikkelen. In mijn lezing komt aan de orde waarom ik denk dat COO onderwijs een grote vlucht kan gaan nemen binnen het hoger en universitair onderwijs. Ik ben van mening dat COO een aanvulling kan zijn op de huidige marrier van kennisoverdracht. Sterker nog, ik denk dat COO een geheel andere manier van kennisoverdracht mogelijk maakt. Ik wil meteen aantekenen dat COO geen vervanger zal zijn voor colleges of boeken. Colleges zullen echter een andere inhoud kunnen krijgen. COO kan gebruikt worden om eenvoudige technieken duidelijk te maken of om te laten zien hoe bepaalde technieken in de praktijk gebruikt worden. Daarnaast kan men COO gebruiken om te toetsen of de geleerde theorie ook toegepast kan worden. Te vaak hebben docenten het gevoel dat studenten trucjes leren zonder de achtergrond te begrijpen. Vanuit deze achtergrond zijn multimediacursussen ontwikkeld, die op verschillende plaatsen binnen het hoger onderwijs, universitair onderwijs en afstandsonderwijs gebruikt worden. In deze cursussen wordt de student geplaatst in de rol van junior-adviseur van een adviesbureau. In deze hoedanigheid wordt de student gevraagd mee te helpen een probleem op te lossen in een real-life situatie. De opzet van de cursus kan het best vergeleken worden met een 'adventure-game'. De student moet een aantal stappen doorlopen; hij kan een volgende stap bereiken door het oplossen van een vraag, het berekenen van iets of het verzamelen van bepaalde relevante informatie. Hoe hij dit doet mag de student zelf weten. Ik geef een demonstratie van deze cursussen.
4. ONDERWIJS OP BASIS VAN ADVENTURE-GAMES?
21
Hierbij ga ik ook in op de achtergronden, die een rol speelden bij de ontwikkeling van de cursussen. Het betreft hier de technische achtergronden (welk platform cq ontwikkelomgeving), multimedia aspect en (welkc soort beeld en geluid), de interface (hoe geef je informatie aan de student) en terugkoppeling naar docenten. Met name belicht ik hierbij de mogelijke rol van Internet.
Ir. P.P.J. Durlinger Paul Durlinger is afgestudeerd aan TU Eindhoven bij de vakgroep Operationele Research en Statistiek van de faculteit Technische Bedrijfskunde. Nu is hij part-time werkzaam bij de vakgroep Logistieke aspecten van Beheersingssystemen van dezelfde faculteit. Daarnaast is hij directeur van Durlinger Consultancy, een adviesbureau gespecialiseerd in advisering op het gebied van Operations Management en ontwikkeling van Multi-media cursussen voor HBO en Universitair Onderwijs.
22
3. LEZINGEN
5. Mathematische problemen bij het zoeken in grate databases Zeer veel informatie ligt opgeslagen in grote wetenschappelijke databases zoals MATH en COMPUSCI van FIZ/STN (Karlsruhe). Thema van de voordracht is de aard van deze informatie, toegankelijkheid ervan, waarde ervan, en de mathematische problemen die hun oorsprong vinden in het trachten toegankelijk te houden van zeer grote hoeveelheden informatie. Een voorbeeld zoeksessie in MATH wordt op transparanten gepresenteerd. Als de internationale lijnen het toelaten kan na afloop van de lezing zelf een life sessie geprobeerd worden.
Prof.dr. M. Hazewinkel Michie! Hazewinkel studeerde van 1961 tot 1965 wiskunde en natuurkunde aan de Universiteit van Amsterdam, waar hij in 1969 promoveerde. Daarna werkte hij aan verschillende universiteiten, waaronder de Erasmus Universiteit (19701982) waar hij promotor was van o.a. Jo Ritzen. Sinds 1982 is hij verbonden aan het Centrum voor Wiskunde en Informatica in Amsterdam. Hij is 'editor' van verschillende tijdschriften en boeken en lid van vele organisaties van wis- en natuurkundigen, zo is hij sinds 1996 voorzitter van het Wiskundig Genootschap. Naast vele wetenschappelijke publicaties heeft hij ook delen van 'Who is who in the world' en 'Who's who in Science and Engineering' op zijn naam staan.
Oat is de kracht van Ia, het grooute symemhuis op het gebied van technische en industriele automatisering. Ia is koploper op de markuegmenten In-product Software, Profmionele lymmen & Telecom en lndustrie & Distributie. Om die positie te behouden is Ia uit op voortdurende groei van prolessionalitei~ kwaliteit en kwantiteit. Bewust in die volgorde. Ons doel is om , in een permanent veranderende markt ahijd de juiste producten en diensten aan te bieden. Om toonaangevend te zijn in het ontwikkelen van nieuwe, soms experimentele Samenwerkingsvormen. Steeds nieuwe wegen in automatisering te bewandelen. Oat kan aileen wanneer je je in de voonte linies van het vakgebied bevind~ vooruit loopt op wat de markt van je vraagt Om deze ambities te r~alise_ren zoeken we nieuwe collega's, jonge IT-talenten. ICT zoekt sociale en communicatief ingestelde teamworkers. Gedreven penoonlijkheden met kennis van en/of ervaring met technische automatisering. Wil je weten wat ICT je concreet te bieden heeft? ltuur dan je c.v. naar Doll Bello van Ia Werving & lelectie. je kunt uiteraard ook eent bellen voor meer informatie, of om een sollicitatiepakket aan te vragen.
ICT Automalisering B. V., afdeling Wervlng & Selectie, Postbus 701, 7400 AS DEVEKTER, teiefoon (0570) 63 38 88, teiefax (0570) 62 13 62. We zijn ook bereikbaar via het Internet: http://www.ict.nl of via E-mail:
[email protected].
ICT NIEUWE WEGEN IN AUTOMATISERING
Heb
even tijd
voor onze rela tivi tei tstheorie?
'
~
X
I>£Lf'f
><
I~&
202
~I
f.INDiiOVf.N
11.8
~
I7G
165
ENSCJl£.1>£.
1.01
176
>-
7
IG'i
7
~
HE:NC...£t0
' 1'}1
-
\Vie een toppositie bij Signaal ambieert, heeft nog een lange weg te gaan. ll!aar daarmee doelen \l'e zeker niet op de AI. Want waar je momenteel ook studeert, je bent zo in Hengelo. Het is bo,·endien maar net wat je vertrekpunt is. Ga je voor de top in technologie, dan is een mooie carrii're heel dichtbij. Bel voor meer informatie Hollandse Signaalapparaten B.v:, afdeling \\'en·ing & Selectie, telefoon OJ.! 2-18 37 33.
~
SIGNAAL
6. PROFILE - INFORMATIE FILTERING PROJECT
25
6. Profile - Informatie Filtering Project De hoeveelheid informatie die ons via verschillende media wordt aangeboden groeit snel. Daarnaast neemt ook onze behoefte aan informatie toe. Dit heeft ertoe geleid dat het vinden van de juiste informatie op het juiste moment en in de juiste vorm geen sinecure meer is. Aan de hand van een aantal voorbeelden zal het belang van een goede oplossing voor dit probleem besproken worden. In de zoektocht naar relevante informatie zijn twee geautomatiseerde aanpakken te onderscheiden. Een Information Retrieval (IR) systeem stelt de gebruiker in staat om een zoekvraag te formuleren, waarbij vervolgens relevante informatie gezocht wordt. Een Information Filtering (IF) systeem daarentegen stelt documenten in staat te arriveren bij gebruikers die daarin gei'nteresseerd zijn. Deze twee vormen zullen beschreven en vergeleken worden aan de hand van de ontwikkelingen in de laatste decennia. Ook zullen de tekortkomingen van de oude paradigma's behandeld worden. Tevens zal de state of the art van IR en IF systemen beschreven worden. De oude paradigma's voor Information Retrieval en Information Filtering blijken niet meer geheel te voldoen. Voor de tekortkomingen van de oude paradigma's zullen oplossingen aangedragen worden die leiden tot een nieuw paradigma. Het nieuwe paradigma is een synthese tussen de twee oude, en is gebaseerd op 'agent' technologic. Er wordt aangegeven welke eigenschappen van agents belangrijk zijn voor een toepassing in de informatietechnologie. Tevens zal worden ingegaan op een aantal andere belangrijke aspecten, zoals het vermogen tot aanpassingen aan de individuele gebruiker en de noodzaak om in een netwerkomgeving te werken. Het nieuwe paradigma wordt als basis gebruikt voor het Profile Informatie Filtering project, dat momenteel op de Katholieke Universiteit Nijmegen uitgevoerd wordt. Het Profile project is een samenwerkingsverband tussen het Nijmegen Institute for Cognition and Information (NICI) en het Computing Science Institute (CSI). Aan de hand van
26
3. LEZINGEN
een voorbeeld zal de voorziene werking van dit systeem gei:llustreerd worden. De presentatie zal tevens mijn visie op de toekomstige ontwikkelingen in de informatietechnologie en haar impact op de samenleving beschrijven. Een samenvatting en conclusie besluiten de presentatie.
Drs. B.C.M. Wondergem Drs. Bernd Wondergem studeerde van 1991 tot 1996 informatica aan de Universiteit Utrecht. In het najaar van 1995 werkte hij aan een project op de Queensland University of Technology in Brisbane, Australie. Sinds 1996 werkt hij als Assistent in Opleiding bij het Computing Science Institute van de Katholieke Universiteit Nijmegen en doet onderzoek naar Information Filtering en Retrieval met behulp van Multi-Agent Systemen, in het kader van het Profile project.
7. INTERACTIEVE DOCUMENTEN VOOR WISI
27
7. Interactieve document en voor Wiskunde Wat is de meerwaarde die interactie kan brengen in wiskundige documenten? Deze vraag is essentieel omdat we hebben hier te rnaken hebben met een stevige 'technology push'. Zet het tabellenboek: 'Table oflntegrals, Series and Products' van Gradshteyn-Ryzhik (Academic Press, 1965) tegenover 'the Integrator' van Wolfram Research (http: I /www. integrals. com), en je hebt een voorbeeld waarbij de meerwaarde duidelijk is. De hoop is dat een interactieve toegang tot wiskundige kennis leidt tot toegang voor meer mensen tot diepere wiskunde. Het onderwijs in exacte vakken is een natuurlijke plaats voor interactieve documenten. De meerwaarde is vooral erop gericht om het onderwijs inzichtelijker en aantrekkelijker te maken. Didactisch echt vernieuwend is dat deze technologie het mogelijk maakt om het onderwijs aan te passen aan het niveau en de leerstijl van de student. Denk aan het bijhouden van resultaten en van het profiel van de leerling. Ook is het onderwijs op afstand radicaal aan het veranderen. In deze voordracht bekijken we de stand van zaken in het gebied van interactieve documenten voor wiskunde aan de hand van enige voorbeelden. Er wordt aandacht besteed aan de volgende ontwikkelingen.
• De Web browsers, zoals Netscape, hebben een standaard neergezet voor presentatie en navigatie, zijn ze het laatste woord op het gebied van interactie? • Java applets bieden veel interactie, maar het is een ieder gegeven om de programma's te schrijven? • Mathematica-notebooks leveren een nieuwe kijk op de vermenging van tekst, grafiek en in- en output. Hoeveel interactie biedt dit? • Er bestaan nu software-pakketten om multimedia programma's te maken, zoals Authorware en Toolbook. Hoever komen we hiermee als het om wiskunde gaat? • We nemen een kijkje in de ontwikkelkeuken van nieuwe softwaresystemen voor dit doel. Wat is hier gaande?
28
3. LEZINGEN
Het blijkt dat juist wiskunde een lastig vak is om interactieve documenten voor te maken. Feit is immers dat formules een grote rol spelen, dat van wiskundige interactie ook visualisatie en rekenwerk gevraagd wordt en dat de concepten waar het uiteindelijk om draait van een abstracte natuur zijn. Op de lange termijn versmelten boek en rekenmachine. De eerste schreden zijn gezet. Dr. L. van Gastel
Dr. Leendert van Gastel studeerde wiskunde in Utrecht en deed daar als AIO onderzoek in algebralsche meetkunde. Daarna werkte hij in 1990 en 1991 aan de Universiteit van Utrecht; sindsdien werkt hij bij het Computer Algebra Nederland Expertise Centrum. Hij interesseert zich o.a. voor Mathematica, Java en zeilen.
Rl~
Research Institute for Applications of Computer Algebra
RIACA 1 staat voor Research Institute for Applications of Computer Algebra; het instituut is gevestigd aan de Faculteit Wiskunde en Informatica van de TUE. Momenteel werken afgestudeerden en gepromoveerden aan projecten optica, dynamische systemen en interactieve leermiddelen. Nieuw is de mogelijkheid voor studenten om aan projecten te werken; dit kan zijn ter ondersteuning van een lopend project, of het kan een nieuw project betreffen. Voor de periode tot september '97 is er plaats bij de volgende projecten: • Interactieve leermiddelen: dit is een lopend project met als doel een CD voor het middelbaar onderwijs te produceren. Aspecten die een rol spelen: kennis van elementaire algebra, vormgeving, programmeren in Java, Pascal. • Oppervlakken en krommen: dit betreft een serie van kleinere zelfstandige projecten met als doel het ontwerpen en doorrekenen van voorwerpen die aan bepaalde specificaties moeten voldoen met behulp van een computeralgebrapakket (zoals Maple of Mathematica). Aspecten die hierbij een rol spelen: lengte, oppervlakte, inhoud, kromming, 'passendheid'. Denk aan verpakkingsmateriaal, hellende en draaiende wegen. • Interactief Dictaat Algebra: een Interactief Dictaat Algebra is in ontwikkeling. Voor de verdere ontwikkeling van dit dictaat zoeken we alpha-testers. In de toekomst zullen er, naast deze projecten, ook andere zijn waaraan studenten kunnen werken. Een succesvolle bijdrage aan of afronding van een project wordt in de regel vastgelegd in een RIACA-rapport in electronische en papieren vorm. Voor werk aan projecten is een stagevergoeding beschikbaar die in overleg wordt vastgesteld. Inlichtingen over deze betaalde vorm van werk aan projecten kun je krijgen bij Prof. dr. A.M. Cohen (HG 9.47, tel: 040-2474270, email:
[email protected]).
1 RIACA
is een onderdeel van de Stichting Computer Algebra Nederland
30
3. LEZINGEN
8. Teleleren: Informatietechnologie en Telecommunicatie Teleleren kan niet worden gerealiseerd zonder telecommunicatie en informatietechnologie. De technologie voor teleleren is echter niet meer het grootste probleem. Het is vooral de vraag hoe deze technieken in het onderwijs kunnen worden ingezet opdat de investeringen ook nuttig zijn voor aile betrokkenen: de studenten, de docenten en de onderwijsinstelling. KPN Research heeft via zijn Institute for Applied Social Science Research de mogelijkheid om kennis over mensen in organisaties te bundelen met kennis op het gebied van telecommunicatie- en informatietechnologie. In deze bijdrage zuilen enkele resultaten worden gepresenteerd van onderzoek met de centrale vraag op welke wijze telematicatoepassingen kunnen worden gebruikt voor teleleren. Er is hierbij uitgegaan van een systematische aanpak, waarbij uitgaande van de leerdoelen wordt toegewerkt naar een keuze voor een bepaalde telematicatoepassing. Het doel van de onderwijssituatie is dat studenten aan het einde van een cursus iets hebben geleerd. Een docent zal bij het opzetten van een les dan ook uitgaan van leerdoelen. Om deze leerdoelen te realiseren kan de docent gebruik maken van diverse interactievormen. Op basis van de gekozen interactievorm kan worden bepaald welke kenmerken de later te kiezen werkvormen of media dienen te hebben. Het zijn vooral deze kenmerken die uiteindelijk de definitieve keuze bepalen voor het medium waarmee de les wordt gegeven. We kunnen wat betreft de telematicatoepassingen onderscheid maken tussen toepassingen die communicatie tussen mensen ondersteunen en toepassingen die informatie ter beschikking steilen van de gebruiker. Voorbeelden van de eerste vorm zijn video- en audio-conferencing systemen, nieuwsgroepen op Internet en technieken zoals joint editing en joint viewing. Sommige telematicatoepassingen kunnen niet aile vormen van communicatie tussen mensen ondersteunen. Een voorbeeld is het ontbreken van non-verbale visuele communicatie bij audio conferencing; de geeuw en de glimlach blijft onzichtbaar voor de deelnemers aan het gesprek.
8. TELELEREN: INFORMATIETECHNOLOGIE EN TELECOMMUNICATIE
31
Met betrekking tot het aanbieden van informatie aan studenten kunnen we verschillende soorten informatie onderscheiden. Het elektronische alternatief voor het traditionele hoek is het beeldscherm met tekstuele informatie. Verder kan gebruik worden gemaakt van andere vormen zoals stilstaande en bewegende beelden of geluidsfragmenten. Het gebruik van computers biedt verder de interessante mogelijkheid van simulaties, waarmee complexe begrippen kunnen worden gevisualiseerd en studenten de mogelijkheid wordt geboden ermee te "spelen". Een voorbeeld hiervan is het afbeelden van wiskundige functies, waar de student kan zien wat er gebeurt als de argumenten van een functie worden veranderd. Een belangrijk medium op Internet is World Wide Web. Dit medium heeft zich snel ontwikkeld (en zal zich snel verder blijven ontwikkelen) tot een medium waarin vrijwel alle hierboven genoemde vormen van informatie-overdracht zijn gecombineerd.
Prof.dr. ir. L.J.M. Nieuwenhuis Lambert Nieuwenhuis is sinds 1980 werkzaam bij KPN Research; momenteel onder meer op het gebied van software-infrastructuren voor IT service provisioning. Hij is verder als deeltijd-hoogleraar Tele- informatica verbonden aan de vakgroep Informatica van de Rijksuniversiteit Groningen.
HOOFDSTUK 4
Sponsors
,---------------
---
4. SPONSORS
34
Het symposium is mede mogelijk gemaakt door de adverteerders: Philips: Oce: ICT: HSA: RIACA:
blz.9 blz.lO blz.23 blz.24 blz.29
Daarnaast bedanken wij ook de overige sponsors: KPN Research: voor zijn geldelijke steun. Klvl: voor de schrijtblokken. Faculteit W &I van de TUE: voor de linnen tasjes. RSI Systems: voor de videoverbinding met Wolfram Research. Stan Ackermans Instituut: voor diezelfde videoverbinding. ACAL Nederland: ook voor die videoverbinding.
