Computationeel denken: “Ja, zeker in tijden van AI”

Problemen analyseren, patronen herkennen en met informatica stapsgewijze oplossingen ontwikkelen: dat is de kern van computationeel denken en handelen, een bouwsteen binnen de eindtermen Digitale competentie en mediawijsheid. “Laat leerlingen dat denkwerk vooral zelf doen”, benadrukt Frank Neven, professor informaticawetenschappen aan de UHasselt. “Laat het niet over aan AI, dat is en blijft een tool.”

Portret professor informaticawetenschappen Frank Neven over computationeel denken en AI — **Frank Neven:** “De fundamenten van computationeel denken en programmeren zullen over 50 jaar nog steeds de bouwstenen van onze digitale systemen zijn.”

Is computationeel denken meer dan leren programmeren?

Frank Neven: “Computationeel denken is niet gewoon programmeren, maar gaat om het denkniveau daarboven. Het is complexe problemen op zo’n manier benaderen dat computers ze kunnen oplossen. Programmeren is wel ideaal om computationeel denken in de praktijk te brengen. Je leert zo al doende wat een algoritme, decompositie, patroonherkenning of abstractie is.”

“Dat klinkt complex, maar zelfs Jeroen Meus schrijft algoritmen. Een algoritme is een geheel van instructies die je stapsgewijs uitvoert om een probleem op te lossen. Een recept dus. Zelfs een IKEA-kast zet je met een algoritme in elkaar. Maar ook de berichten op je Instagram-feed of je Netflix-suggesties worden erdoor bepaald. Wie onze wereld en haar processen wil begrijpen, heeft meer dan ooit inzicht in algoritmen nodig.”

Waarom leren we leerlingen computationeel denken?

Frank Neven: “Waarom leren we fysica? Als ik mijn pen laat vallen, begrijp ik dat die recht naar beneden valt. Die wetmatigheden helpen ons de wereld te begrijpen. Ook informatica is een wetenschap, waar tijdloze principes de digitale wereld verklaren. Computationeel denken biedt inzicht in wat met computers mogelijk is.”

AI moet het leren ondersteunen,
niet omzeilen
Frank Neven
professor informaticawetenschappen

“Leerlingen beseffen vaak onvoldoende welke invloed technologie heeft op onze wereld. Gezichtsherkenning in een voetbalstadion, een biometrisch paspoort of ANPR-camera’s langs de snelwegen: we weten te weinig over hoe die technologie werkt, hoe informatie opgeslagen wordt en hoe gegevens aan elkaar gelinkt zijn.”

“Maar met een sterker bewustzijn over die digitale wereld, blijven we de juiste vragen stellen: staat de technologie in functie van de mens, en niet omgekeerd? Die kennis maakt ons weerbaarder, mediawijzer en een betere gebruiker van technologie.”

“Het is bovendien fout om te denken dat leerlingen al goed met technologie om kunnen en dat ze dat niet meer op school moeten leren. Of dat algoritmen al voldoende in de lessen wiskunde aan bod komen, zoals bij het oplossen van kwadraatsvergelijkingen. Leerlingen voeren die meestal gewoon uit, maar leren niet om zelf
algoritmen te maken.”

Kunnen we computationeel denken niet overlaten aan AI?

Frank Neven: “Met artificiële intelligentie kan alles, zo lijkt het vandaag wel. Large language models formuleren razendsnel nieuwe teksten of verbeteren je spelfouten. Zo’n taalmodel beantwoordt ook met gemak allerlei vragen over het ontstaan van België. Moeten we dan ook geen Nederlands of geschiedenis meer leren? Ik ben ervan overtuigd dat we ons denken nooit mogen uitbesteden aan artificiële intelligentie.”

“Al maakt artificiële intelligentie wel veel meer mogelijk dan pakweg enkele jaren geleden. Ben je geen getalenteerd tekenaar, maar kan je een goed idee wel formuleren? DALL·E zet het voor jou om in verbluffend beeldmateriaal. Heb je maar een basiskennis programmeren? ChatGPT schrijft mee aan je code. Maar je moet
wel in staat zijn om die code te begrijpen en aan te passen.”

“Hoewel het razendsnel evolueert, zijn er nog altijd grenzen aan wat AI kan. Ook hoe prompts precies worden omgezet naar output, blijft grotendeels verborgen. Net door die beperkingen zijn basiskennis en een sterk probleemoplossend vermogen in elke discipline onmisbaar. Net als specialisten, want af en toe gaat het met artificiële intelligentie ook grandioos fout.”

Maakt AI leerlingen lui of net vindingrijker?

Frank Neven: “Ik geef zelf een programmeervak in het eerste jaar van de bacheloropleiding informatica. En eerlijk, ChatGPT kan al mijn oefeningen oplossen. Ik weet dat, en mijn studenten ook. Daarom wil ik dat ze weten hoe wij leren. Leren kost altijd moeite. Je legt pas nieuwe verbindingen in je hersenen als je zelf de inspanning levert. Dan weet je brein: ‘Dit is belangrijk!’.”

“Een oefening plakken in ChatGPT, de oplossing lezen en nagaan of je die begrijpt, is niet inspannend genoeg om bij te leren. AI moet het leren ondersteunen, niet omzeilen. Dat openlijk benoemen met je leerlingen, kan ook in het secundair onderwijs. Spreek je leerlingen aan op hun leerverantwoordelijkheid.”

“Maar ban AI niet uit je lessen of taken. Leer je leerlingen de juiste AI-tools selecteren voor elk probleem. Onderzoek met hen de fouten die AI maakt. Vraag aan AI hints bij een opdracht, hulp als iets niet werkt of feedback op je eigen oplossing: zet in op leerstrategieën die het leren versnellen. Niet alleen in informaticawetenschappen, maar in alle vakken.”

Je kan ook unplugged computationeel denken, zonder computers of dure software
Frank Neven
professor informaticawetenschappen

Hoe breed zie jij die leerlijn computationeel denken?

Frank Neven: “Het is net zoals bij een taal: je wacht beter niet met Frans tot in de derde graad. Een brede leerlijn die geleidelijk opbouwt, loont ook voor computationeel denken. De basisconcepten zijn altijd gelijkaardig, de toepassingen en verdieping worden steeds uitgebreid. Programmeren is dan een goede kapstok voor een leerlijn computationeel denken.”

“Bij de kleuters start je unplugged zonder computers. De Bee-Bot, een robot bij op wieltjes waarvoor leerlingen op voorhand een route uitstippelen, is een fantastische manier om kleuters kennis te laten maken met programmeren.”

“Voor de lagere school bestaat er ook veel unplugged materiaal. Vanaf de derde graad kan je starten met Scratch. ScratchJR lukt ook al met jongere leerlingen. Gratis in je browser, zonder dure software. Je kan leerlingen zelfs leren ‘programmeren’ en computationeel denken op papier. Hoe smeer je een boterham? Laat hen gedetailleerde instructies voor je linker- en rechterhand opschrijven. Dan merken ze meteen hoe een computer ‘denkt’ en hoe snel het fout loopt.”

“In het secundair kan je aan de slag met Micro:bit en Arduino. Vanaf de tweede graad kan je starten met een tekstuele programmeertaal zoals Python. In de derde graad kan je grotere vakoverschrijdende projecten opzetten, die je leerlingen samen met artificiële intelligentie uitwerken.”

Leiden we zo elke leerling op tot programmeur?

Frank Neven: “Het is belangrijk dat iedere leerling een stevige basiskennis meekrijgt. De fundamenten van computationeel denken en programmeren zijn al 50 jaar dezelfde en zullen ook over 50 jaar nog de bouwstenen van onze digitale systemen zijn.”

“In meer wetenschappelijk gerichte studierichtingen in het secundair biedt het vak informaticawetenschappen diepgaande kennis. Maar leerlingen die afstuderen zijn daarom geen informaticus, net zoals ze op 18 jaar geen bioloog, taalkundige of econoom zijn.”

“Dat programmeren alleen maar voor informatici is, gaat in de 21e eeuw trouwens niet meer op. Zowat alle exacte wetenschappen zetten computers in om berekeningen, voorspellingen of modellen te maken. Maar ook dokters, marketeers of journalisten gebruiken algoritmen. Sectoren ontwikkelen zich steeds meer interdisciplinair. In heel wat beroepen wordt een basiskennis programmeren een waardevolle competentie.”

Professor informaticawetenschappen Frank Neven over computationeel denken — **Frank Neven:** “Voor elk vak zullen leraren moeten uitmaken wat leerlingen zelf moeten kunnen en wat door computers, technologie en artificiële intelligentie kan worden uitgevoerd.”

Ook voor leraren?

Frank Neven: “Digitale vernieuwing laat zich niet beperken tot het vak informaticawetenschappen. Voor elk vak zullen leraren in de toekomst moeten uitmaken wat leerlingen zelf moeten kunnen en wat door computers, technologie en artificiële intelligentie kan worden uitgevoerd. Om die afweging te maken, moeten leraren zelf goed geïnformeerd zijn over computationeel denken, opkomende technologieën en de beperkingen van AI.”

“Zoek dus de kansen. Een taalopdracht, wetenschappelijk experiment, creatieve uitdaging of technisch project: in elk vak kan je met de kernconcepten van computationeel denken en programmeervaardigheden leerrijke uitdagingen aangaan met leerlingen. Durf je daarin opstellen als een coach, die niet alles kan weten. Begeleid je leerlingen in het ploeteren en het leerproces. Groei samen tot probleemoplossers.”

Frank Neven werkte mee aan de inspiratiegids ‘Leer je leerlingen denken als een computer: over de kracht van computationeel denken en programmeren in het onderwijs’ van Kenniscentrum Digisprong. Zij houden je ook op de hoogte over AI in onderwijs.

Hulplijnen computationeel denken

Codefestival.be en Computationeel denken: thematische pagina’s op KlasCement over computationeel denken, programmeren en coderen in het onderwijs mét honderden leermiddelen.
EU Code Week: Europees burgerinitiatief dat programmeren en digitale vaardigheden op een leuke, aantrekkelijke manier voor iedereen bereikbaar maakt. Duik ook in de inspiratiegids en –kalender van 2024.
Digitale Wolven wil kinderen en jongeren voorbereiden op de digitale toekomst via workshops over technologie en coderen.
CodeNPlay werkt samen met scholen om computationeel denken, robotica en digitaal burgerschap te introduceren bij jongeren.
Dwengo vzw ontwikkelde leerpaden over computationeel denken. Wat is het? En hoe ga je er concreet mee aan de slag?
In de online leeromgeving Code.org vind je gratis Code Hour-activiteiten. Met een school- of klasaccount volg je je leerlingen eenvoudig op.
CSunplugged geeft je kant-en-klaar materiaal om zonder computers aan de slag te gaan. Ideaal voor
basisonderwijs.
Leer-Scratch.be leert leraren van het vijfde en zesde leerjaar Scratchen en computationeel denken like a pro.
Met Dodona leren leerlingen secundair en studenten programmeren.
Codefever biedt met FTRPRF instapklare lespakketten aan.
STEM Computer deelt activiteiten, onderzoek en een leerlijn over computationeel denken.
2link2 verenigt leraren informatica en STEM.