Leren in de virtuele werkelijkheid
Leereffecten van virtual reality in de aardrijkskundeles
Marijn van der Meer (9641777)
Eindpaper voor de ILO, Universiteit van Amsterdam Amsterdam januari, 2019
Leren in de virtuele werkelijkheid
Leereffecten van virtual reality in de aardrijkskundeles
Marijn van der Meer mail@visualeditor.nl
Begeleid door: Daphne van Weijen Mathijs de Boode
Ontwerponderzoek voor de ILO, Universiteit van Amsterdam Amsterdam, januari 2019
INHOUDSOPGAVE
Samenvatting 5
1 Inleiding 6
1.1 Empirische en theoretische verkenning 6
1.1.1 VR in het onderwijs 7
1.1.2 VR in aardrijkskunde 8
1.2 Verkenning van oplossingen 10
1.2.1 De kerncompetenties 11 1.2.2 Toepassingsmogelijkheden VR 11 1.2.3 VR en onderwijsdoelen 13 1.2.4 Typen veldwerk 13 1.2.5 Technologische aspecten 14 1.3 Hypothese en ontwerpregels 16 1.3.1 Hypothese 17 1.3.2 Ontwerpregels 18 2 Methodologie 20 2.1 De opzet 20 2.2 De les 20 2.3 Onderzoeksgroep 21 2.4 Steekproef 22 2.5 Dataverzameling 23 2.6 Onderzoeksdesign 23 2.7 Empirische analyse 24 3 Data analyse 26 3.1 Nulmeting 26 3.2 Learner report 27
3.2.1 Analyse open vragen 28
3.2.2 Analyse gesloten vragen 30
3.3 Toetsanalyse 33
4 Conclusie 39
4.1 Conclusie op leerniveau (de toetsresultaten) 39
4.2 Conclusie op reactieniveau (motivatie) 40
4.3 Conclusie op gedragsniveau 41
4.4 Discussie en aanbevelingen 42
Bijlagen 48
1 Bronnen om zelf VR te maken 48
2 Steekproef 48
3 Learner report ruwe data 49
4 Ruwe data toetsscores 62
5 VR-lessen 67
6 Toetsvragen 71
Samenvatting
Leren in de virtuele werkelijkheid is een onderzoek naar de effecten van het gebruik van virtual reality in het klaslokaal. Bij virtual reality zet de gebruiker een headset op en kan door zijn of haar hoofd te draaien rondkijken in een virtuele omgeving. Dit is bij het vak aardrijkskunde uitermate geschikt om leerlingen mee te nemen naar vrijwel alle plekken op de aarde om ze daar zelf rond te laten kijken. Zo kan de vaak abstracte leerstof concreet worden gemaakt voor de leerling. Het is een nieuwe techniek die nog weinig wordt toegepast in het klaslokaal, maar de belangstelling ervoor groeit snel en deze ontwikkeling wordt gestimuleerd omdat grote bedrijven zoals Facebook en Google beide de laatste jaren investeren in deze techniek.
In dit onderzoek hebben vijf gemengde derde klassen HAVO en VWO van het IJburg College een les met behulp van virtual reality gekregen. Na afloop van de les hebben de leerlingen een vragenlijst ingevuld met open en gesloten vragen over de ervaringen met virtual reality. Twee weken later hebben zeven klassen een toets gemaakt waarin toetsvragen werden gesteld over hetzelfde onderwerp dat in de virtual reality les werd behandeld. Twee klassen hebben geen les gehad waar virtual reality als leermiddel werd ingezet, deze klassen dienden als controlegroep.
De conclusie van het onderzoek is dat er geen (significant) verschil is gevonden in de toetsresultaten van de zeven klassen. Het onderzoeksproces kende een aantal haken en ogen op grond waarvan conclusies zijn getrokken over de waarde van het onderzoek en aanbevelingen zijn gedaan over vervolgonderzoek.
De vragenlijst gaf daarentegen een positief beeld van het gebruik van virtual reality. De leerlingen vonden het over het algemeen leuk en leerzaam en gaven aan vaker les te willen krijgen met behulp van virtual reality.
1 Inleiding
Hoogleraar van de KNAG-leerstoel Van der Schee stelt dat het vak aardrijkskunde vaak een spectaculaire ontdekkingstocht is over onze planeet (Van der Schee in
Van den Berg et al., 2009). De vraag is hoe we onze leerlingen meenemen in deze ‘spectaculaire ontdekkingstocht’. Zit het spectaculaire in de tocht zelf, of in de manier waarop? Als docent aardrijkskunde heb je invloed op die manier waarop. De manier waarop gaat over het vakmanschap van de docent en over de leermiddelen en technieken die je als docent tot je beschikking hebt en gebruikt. Om te blijven aansluiten bij de jongeren van nu is het voor het onderwijs belangrijk om mee te gaan met de opkomst van nieuwe technologieën. Daarbij is aardrijkskunde een uitermate geschikt vak om nieuwe technologieën te gebruiken tijdens de lessen (Van den Berg et al. 2009). Van der Schee gaat verder dan Van den Berg et al.: volgens hem vinden veel mensen aardrijkskunde fascinerend vanwege de “fraaie foto’s en kaarten van de eigen omgeving of van ver weg gelegen gebieden, die laten zien dat het elders heel anders is dan dicht bij huis.” (van den Berg et al., 2009, p.8). Aardrijkskunde is bij uitstek het vak om deze fascinatie te blijven voeden door onder meer gebruik te maken van nieuwe technologie. Mijn medestudent en collega Bas Trompert heeft afgelopen juli een voorzet gegeven met een verkenning van het starten met een vorm van nieuwe technologie, namelijk virtual reality (Trompert, 2018) en ik zal mij in dit onderzoek mede baseren op zijn opgedane kennis.
1.1 Empirische en theoretische verkenning
Wat is Virtual Reality (vanaf nu VR genoemd)? VR is een vorm van multimedia waarbij de gebruiker een bril met scherm opzet of voor zich houdt, waarbij het beeld reageert op de bewegingen van het hoofd van de gebruiker. De gebruiker heeft zo het gevoel te kunnen ‘rondkijken’. Het geeft de gebruiker de mogelijkheid om zich in een andere omgeving te wanen en het brengt een gevoel van immersie (Trompert 2018, Verbeek 2016). Wat is immersie? Amin et al. (2016) beschrijven het als ‘Het verliezen van tijdsbesef, het bewustzijn van je omgeving en het gevoel hebben dat je in je doelomgeving zit.” In dit onderzoek zal ik niet uitvoerig de geschiedenis van de Virtual Reality gaan beschrijven. Mocht je wel interesse hebben in de geschiedenis van VR dan verwijs ik daarvoor graag naar Robin de Lange en Maarten Lodewijk (2017).
VR is in opkomst, een ‘hype’, zo gezegd (Verbeek 2016, Makransky et al. 2017 en De Lange et al, 2017, Brown en Green, 2016). Dat VR een aantrekkingskracht heeft, merkte ik persoonlijk door het hoge aantal inschrijvingen voor een workshop over dit onderwerp op de KNAG-dag die Bas Trompert en ik aan collega’s gaven in
november 2018. Waar komt deze hype vandaan? Volgens De Lange et al. (2017) komt deze mede doordat VR iets nieuws is en doordat de eerste ervaring bij velen een indrukwekkende ervaring is.
Hoewel het aantal arcade-speelhallen met specifiek VR-games in Nederland snel toeneemt (er zijn er nu 24 door heel Nederland) (Unboundvr.nl, 2018), zit het VR-gebruik in het onderwijs nog in een experimenteerfase.
Twee aannemelijke oorzaken hiervan zijn de kosten en de huidige stand van de technologie. De ontwikkelingen in de VR-technologie gaan echter snel de laatste jaren, zeker sinds de grote spelers Google, Facebook, Samsung en HTC zich op de markt van VR hebben gestort. Enerzijds door het ontwikkelen van software voor een VR-omgeving (bijvoorbeeld Google Expeditions en Oculus). Anderzijds door het ontwikkelen van de hardware. En ook aan de kostenkant gaat het de goede kant op. Zo is Google, bijvoorbeeld, gekomen met een goedkope instap VR-mogelijkheid door middel van een headset van karton waar je je telefoon in stopt, de cardboard, en Facebook, bijvoorbeeld, met een betaalbare Oculus-headset serie (De Rift, de Go en dit voorjaar de Quest). Google en Facebook richten zich beide niet alleen op de game-industrie, maar ook op het onderwijs (Oculus VR blog, 2018 en Google Expeditions). Naast deze grote spelers zijn er ook kleinere partijen die bezig zijn met het ontwikkelen van software voor het gebruik van VR in het klaslokaal. Het Nederlandse VROwl met TeachVR, maar ook het Amerikaanse Thinglink of Roundme hebben software gemaakt om zelf VR materiaal te maken als leermiddel voor in het klaslokaal (zie in de bijlage een lijst met tools die ik heb gevonden).
1.1.1 VR in het onderwijs
VR wordt nu dus nog niet veel gebruikt in het onderwijs, maar de verwachting is dat dit zal veranderen. De directeur van Warp Industries, Rijkens, is ervan overtuigd dat dit het gaat gebeuren en hij baseert zich daarbij onder andere op zijn observaties van de positieve reacties van mensen die VR ervaren. Dat dit nog niet op grote schaal is gebeurd, ligt, naar zijn overtuiging, aan gewenning: “Omgaan met nieuwe technologie is echt een leerproces. [...] Je moet het echt leren.“ (Daalder 2018). Waarom zou het goed zijn om VR in het klaslokaal te implementeren?
“Virtual reality as a learning tool has been shown benefits for education” schrijven Hammang et al. (2018), maar als reden waarom komen zij niet veel verder dan dat zij van mening zijn dat scholen en universiteiten in deze tijd meer op zoek moeten naar meer uitdagend onderwijs, nu de digitale geletterdheid van studenten toeneemt .
Shute, Rahimi en Emihovich zijn in een eerder onderzoek stelliger. Zij stellen dat: “Immersive Environments hold many promises for learning. They represent an
active approach to learning and are intended to facilitate better, deeper learning of competencies relevant for success in today’s complex, interconnected world.“ (Shute, Rahimi en Emihovich 2017) . Shute en Emihovich gaan in een vervolgstudie nog verder. Zij stellen dat VR een rol kan spelen in het onderwijs, omdat de vraag naar arbeiders die complexe 21ste eeuwse problemen kunnen oplossen groeit en het onderwijs daar niet in mee is gegroeid. Het is daarom van belang dat het onderwijs een andere manier vindt om deze ‘vaardigheden van de 21ste eeuw’ aan te leren en te toetsen. Juist immersieve omgevingen kunnen een stimulans en middel zijn voor het aanleren van deze vaardigheden (Shute en Emihovich 2018).
Volgens bovenstaande auteurs past VR in het onderwijs heel goed bij het constructivistische onderwijs van Piaget. Deze constructivistische stroming in het onderwijs stelt dat effectieve leeromgevingen interactieve plekken zijn waar leerlingen hun leerdoelen halen door samen te werken met leermiddelen, goede bronnen en met anderen. Hetgeen geleerd moet worden moet voorkomen uit de activiteit, de context en de cultuur waar het thuishoort. (Shute, Rahimi en Emihovich 2017).
1.1.2 VR in aardrijkskunde
Er zijn heel veel mogelijkheden voor VR als leermiddel in het klaslokaal. Je kan leerlingen meenemen naar situaties waar leerlingen zich normaalgesproken niet in kunnen bevinden, omdat dat niet haalbaar is, bijvoorbeeld: het perspectief van de maan naar de aarde; of omdat dat te risicovol is, bijvoorbeeld: het nabij volgen van het proces van gletsjervorming (De lange et al., 2017 en Shute en Emihovich 2018). Zoals ik aan het begin van het hoofdstuk schreef, is aardrijkskunde een vak waarbij je als docent je leerlingen jaar in jaar uit meeneemt over de hele wereld (Van Schee in Van den Berg et al., 2009). Om deze wereld te kunnen ervaren en begrijpen is VR een uitgesproken mogelijkheid.
Van der Schee en Vankan onderscheiden drie kerncompetenties (zoals Van der Schee ze noemt) of geografische kennis (zoals Vankan het noemt) in de aardrijkskunde. Namelijk: ‘systematische geografie’, ‘toegepaste geografie’ en ‘methodisch- geografische kennis’ (Van den Berg et al., 2009). In alle drie de competenties zou VR een rol kunnen spelen zoals uit de literatuur blijkt:
Systematische geografie heeft als doel om leerlingen een geografisch wereldbeeld te geven, met als belangrijkste vraag: Hoe ziet het er daar uit? Je kan leerlingen met behulp van VR meenemen over de hele wereld en heel gemakkelijk ‘droppen’ op elke gewenste geografische locatie. In een onderzoek naar het gebruik van VR in het opleiden van gidsen in het toerisme-onderwijs in
Taiwan komt naar voren dat leerlingen zich meer bewust worden van de culturele omgeving en karakteristieken van een bestemming na deze te hebben ‘ervaren’ in een VR omgeving (Chiao, Chen, Huang 2018). Een andere studie in het toerisme laat zien dat het gebruik van VR effectief is bij het vormen van de houding en het gedrag van consumenten, doordat ze zich meer kunnen voorstellen bij de bestemming en er zo al een positief gevoel bij krijgen (Tussyadiah, Wang, Jung, Claudia tom Dieck (2018). Het lijkt mij aannemelijk dat beide effecten, het ‘ervaren’ en ‘zich meer kunnen voorstellen’ ook bij leerlingen in de aardrijkskundeles kunnen plaatsvinden.
In de toegepaste geografie, d ie moet leiden tot inzicht in ruimtelijke vraagstukken, zou je VR ook zeker kunnen gebruiken. Dit blijkt ook uit een Amerikaans onderzoek, naar het gebruik van VR bij het vormen van een mening over het wel of niet plaatsen van een windmolenpark. Het onderzoek toont aan dat de respondenten vaker van een neutrale mening over het park naar een meer uitgesproken mening gingen, doordat ze zich nu meer bij het vraagstuk voor konden stellen (Teisl, Noblet, Corey en Giudice, 2018). Deze effecten: het bewuster zijn van gevolgen en je beter kan voorstellen hoe het ergens is, kunnen zeker ook bijdragen aan inzicht in ruimtelijke vraagstukken in de aardrijkskundeles.
De derde competentie, de methodisch-geografische kennis, moet leiden tot het zelf kunnen toepassen van geografische methoden, bijvoorbeeld het regionaliseren of het maken van een kaart of het doen van veldwerk. Bij de lessen over methodisc he kennis is het doel dat leerli ngen leren zelfstandig aardrijkskundige kennis te verwerven en te verwerken. Je kan de leerlingen zelf aan de slag laten gaan m et het creëren van VR-beelden, maar dan moet de leerling wel over bepaalde digitale vaardigheden beschikken. Deze kunnen in de aardrijkskundeles geleerd worden, maar of daar tijd voor is, is aan de docent. Ik zal, verderop in de ‘aanbevelingen’ daar nog op ingaan.
Ook kan je, als docent, VR gebruiken als voorbereiding voor een veldwerk of zelfs als virtueel veldwerk. Je kan met behulp van VR de de leerlingen prima begeleiden in het leren ‘geografische vragen’ te stellen, zoals: ‘wat zie je’, ‘waarom zie je dat hier’ ‘wat zou hier kunnen gebeuren?’
Volgens Bosschaart in het ‘Vakdidactische handboek voor aardrijkskunde’ is veldwerk een werkvorm die een lange tijd een bescheiden rol heeft gespeeld. Vooral vanwege praktische problemen, zoals “het rooster en de grote tijdsinvestering” (Bosschaart in Van den Berg et al. 2009, pp. 241). Dezelfde auteur vindt veldwerk wel heel belangrijk en eerder in het boek toont Vankan ook al de urgentie aan van veldwerk in het aardrijkskundeonderwijs: Zintuiglijke prikkels stimuleren ons denken. Je leert een taal het beste in het land waar het gesproken
wordt. Dat geldt zo ook voor aardrijkskunde: je leert het vak het beste door op excursie te gaan. (Vankan in Van den Berg et al. 2009, p. 51).
De meerwaarde van VR is dus vooral gelegen in zijn mogelijkheden in semi-veldwerk; de leerervaring in de (zo goed als) authentieke omgeving. Bosschaart onderscheidt drie vormen van veldwerk: het trajectmod el, het terreinmodel en het objectmodel. Maar in de praktijk is er niet een hele harde scheidslijn. In het trajectmodel is de docent de ‘gids’, de docent geeft uitleg over wat er gezien moet worden. Het terreinmodel is de rol van de docent minder aanwezig tijdens het veldwerk, de leerlingen gaan zelf aan de slag met een inventarisatie en interpretatie van een gebied. En bij het objectmodel staat het onderzoek centraal. De leerlingen gaan met een onderzoeksvraag het veld in, de docent heeft hier ook een kleine tot geen rol tijdens het veldwerk.
Bosschaart onderscheidt verder vijf doelen van het veldwerk. De eerste is het leren kijken en waarnemen en je ergens een voorstelling van maken. De tweede leren kaartlezen, de derde het gegevens verzamelen en analyseren. De vierde doel is het verbinden van theorie en praktijk en de laatste is de leerlingen in de gelegenheid te brengen om zich te verwonderen en vragen te stellen over de diversiteit in de wereld om hen heen (Bosschaart in Van den Berg et al. 2009, pp. 242-243).
Nu de drie kerncompetenties, de mogelijke meerwaarde van VR, de drie soorten veldwerk en de vijf doelen van veldwerk van het vak aardrijkskunde op papier staan, is de vraag: hoe kunnen we dit alles vertalen naar een aardrijkskundeles met VR als effectief leermiddel?
1.2 Verkenning van oplossingen
Het doel van dit onderzoek is een uitspraak te kunnen doen over de effecten van het gebruik van de nieuwe technologie VR in het (aardrijkskunde) onderwijs. Het is onderzoek is experimenteel en verkennend van aard, maar probeert tegelijkertijd al een effect te meten.
Hiervoor zal ik nu eerst beschrijven tot welke kerncompetenties van de aardrijkskunde ik mij ga richten en waarom ik denk dat het goed is om VR toe te passen in de aardrijkskundeles die op deze kerncompetentie is gericht. Vervolgens zal ik beschrijven wat voor (virtueel) veldwerk daar naar mijn idee bij hoort en bij welke leerdoelen VR ingezet kan worden. Als laatste zal ik ingaan op de technologische kant en mijn keuze voor het gebruikte type VR verantwoorden.
1.2.1 De kerncompetenties
In de theoretische verkenning heb ik geschreven dat er drie kerncompetenties zijn: toegepaste geografie, systematische geografie en methodisch-geografische kennis. Dit onderzoek richt zich in de lessen voornamelijk op de kerncompetentie systematische geografie.
De leerlingen worden meegenomen naar andere gebieden om ze zo een goed wereldbeeld bij te brengen. Dit omdat VR daar een uitermate geschikt leermiddel voor is (zie de volgende paragraaf). Ook zullen de leerlingen daarbij aan hun methodische kennis gaan werken doordat ik hardop mijzelf de geografische vragen te stellen tijdens de ‘reis’. Zodat ik de leerlingen kan ‘leren’ kijken.
1.2.2 Toepassingsmogelijkheden VR
Aardrijkskunde is een vak dat over wereldwijde verschijnselen gaat. Maar deze verschijnselen zijn overal verschillend. Daarom is het van belang om voor de leerlingen de verschijnselen in hun geografische context te concretiseren, hoe ziet dat er daar dan uit? Verschijnselen in verschillende contexten met elkaar vergelijken is een belangrijke geografische werkwijze. Concretiseren doe je bij uitstek met verhalende teksten en natuurgetrouwe beelden (Van den Berg et al. 2009)
Concretiseren is dus een cognitieve leerfunctie die door (vak)didactici relevant wordt geacht. In het al veelvuldig aangehaalde handboek van Van den Berg et al. (2009) wordt er een aantal vormen van concretiseren gegeven: visualiseren, personaliseren, actualiseren, kwantificeren en simuleren (Van den Berg et al. 2009, p.153). Ik zal nu bij al deze vormen van concretiseren aangeven wat het leereffect van VR kan zijn.
Het gebruik van VR in de aardrijkskundeles kan vooral bijdrage aan het visualiseren, VR geeft immers een beeld. Van den Berg geeft hierbij aan dat je bronnen moet gebruiken om het denkproces van leerlingen te activeren en moeilijk voorstelbare begrippen zichtbaar te maken. Bij het visualiseren maak je gebruik van ‘natuurgetrouwe’ bronnen, zoals dat in Van den Berg et al. (2009) genoemd wordt. Met VR ga je weer iets verder in ‘natuurgetrouwheid’ dan bij het tonen van fotomateriaal, omdat je nu loskomt van de gekozen kadrering van de fotograaf. In de context van ‘fake news’ is dit ook een discussiepunt (Hier kom ik in de aanbevelingen nog op terug). De leerling is nu zelf actief en bepaalt waar hij of zij naar kijkt. Hiermee komt de leerling los van het leerstof in het methodeboek (of in het geval van het ‘boek- en methodeloze’ IJburg College van de site), en dat is
volgens Van den Berg et al. belangrijk voor de de motivatie van de leerlingen (Van den Berg et al. 2009, p.124).
VR levert ook een bijdrage aan het personaliseren. Je kan stellen dat je de stof iets ‘persoonlijker’ maakt door de kijker middenin de omgeving te zetten. Hij of zij maakt nu meer deel uit van de omgeving. Met de juiste vragen kan je nog deze personalisering verder versterken, door bijvoorbeeld vragen over persoonlijke keuzes te stellen. ‘Je staat nu in deze omgeving en wat zijn jouw waarnemingen, oplossingen of wat beleef en herken jij in deze omgeving?’
Actualiseren kan je toepassen door een (deel van de) les kort van tevoren te maken en in te gaan op de actualiteit. Alhoewel 360 graden foto’s of films nog niet zo zijn ingeburgerd dat deze veelvuldig en snel aanwezig zijn, is het mogelijk om leerlingen bijvoorbeeld in de omgeving van een stad te brengen waar verkiezingsposters hangen, of in een omgeving die verwoest is door bijvoorbeeld een orkaan
Voor het kwantificeren is VR (nog) niet zo geschikt. Hoewel er in datavisualisaties mooie oplossingen in 360 graden zijn (zie de visualisatie van orkaan Maria op het youtube kanaal van NASA Goddard: https://youtu.be/A7MIVsE2oMM), kan ik mij voorstellen dat grafieken in 360 graden wel heel veel vragen van de cognitie van de leerling en daarbij: het aanbod is nog heel gering.
Voor het simuleren is er in theorie heel veel mogelijk met VR, uiteraard. Ik denk dat de meeste mensen als eerste denken aan simulaties als ze aan VR denken. Dit vraagt wel het gebruik van bepaalde VR headsets en lastige software, hierover zo meer. Dat is in de onderwijspraktijk niet voor de hand liggend. Dus daar ga ik voor dit onderzoek niet mee werken.
VR is geschikt voor het bouwen van een, zoals Vankan (2009) het noemt, een ‘mentaal model’: samenhangende kenniselementen die ons in staat stellen te begrijpen wat de wereld betekent, hoe die in elkaar zit en werkt (Van den Berg et al. 2009). Als je op een willekeurige plek op de wereld om je heen kijkt zie je eigenlijk een mozaïek van aardrijkskundige begrippen. Voor vrijwel elk element in een landschap bestaat er een aardrijkskundige benaming. Leerlingen zullen met een leerboek redelijk snel in staat zijn om de begrippen die ze moeten leren, in de foto’s uit het leerboek te kunnen herkennen. Maar kunnen ze dat ook als ze straks zelf in dat landschap staan? Met al die aardrijkskundige begrippen om hen heen? Dit vergt nog meer van hun cognitieve vaardigheden. En met behulp van VR is deze vaardigheid om begrippen in een landschap/omgeving te kunnen herkennen en benoemen goed te oefenen. De docent zoekt de juiste 360 graden afbeeldingen en de leerlingen ‘weten’ dat daar iets van de leerstof in moet zitten.
Ze moeten actief en in een virtuele werkelijkheid om zich heen kijken en op zoek naar de begrippen die ze geleerd hebben. Door de leerlingen zelf te laten ‘ontdekken’ hoe begrippen er in hun werkelijke omgeving uitzien en deze bevindingen met elkaar en met de docent te bespreken zullen ze zich misschien meer bewust en betrokken voelen bij het onderwerp.
1.2.3 VR en onderwijsdoelen
Een taxonomie is een belangrijk hulpmiddel voor de docent bij het bepalen en uitwerken van leerdoelen. Op basis van een taxonomie kun je bepalen welk eindgedrag je bij de studenten wilt bereiken. Moet de leerling kennis kunnen reproduceren of kunnen toepassen? Wil je leren analyseren of creëren? Vervolgens kan je bepalen welke vragen, opdrachten en toetsvormen bij dit onderwijsdoel van toepassing zijn. Bloom onderscheidt in zijn taxonomie leerdoelen eerst in drie verschillende typen / domeinen (Ruijters, 2012):
○ het cognitieve domein (weten en hoofd): de vaardigheid om informatie op een betekenisvolle manier zich eigen te maken en toe te passen;
○ het affectieve domein (voelen en hart): de houding en gevoelens die gepaard gaan met een leerproces
○ het psychomotorische domein (doen en handen): manipulatie en fysieke vaardigheden.
VR is behulpzaam bij het onderwijs in de leerdoelen in het eerste en in het tweede domein. De leerlingen leren concretiseren (wat betekenen de begrippen in een bepaalde context) en de leerlingen worden door de immersieve ervaring meegenomen naar een nieuwe omgeving en leren deze waar te nemen.
Ruijters (2012) beschrijft verder nog de ideeën van Shulman, die op zijn beurt weer geïnspireerd werd door Edgertons , in “Pedagogies of engagement” : leerlingen moeten actief uitgedaagd worden om ‘in’ de materie te duiken, om er daadwerkelijk aan deel te nemen. Shulman stelt dat actieve betrokkenheid niet alleen een middel is om nieuwe kennis en inzichten beter te laten landen, maar ook een manier om tot meer betrokkenheid te komen (Ruijters 2012).
1.2.4 Typen veldwerk
De lessen die worden gegeven in het kader van dit onderzoek zullen als leeromgeving een soort ‘virtueel veldwerk’ worden. Dit kan heel goed, zoals ook al in de Geografie beschreven: “Bij aardrijkskunde hoort veldwerk, liefst buiten. Als dat niet mogelijk is, kan virtueel veldwerk een goed alternatief zijn. Het mooist
lijkt een combinatie van beide. Ideeën over virtueel veldwerk zijn er volop, maar leraren blijken er nog weinig vertrouwd mee.” (Harmsen, Krikke, Van de Schee 2015).
Het soort veldwerk zal een trajectmodel worden. De docent leidt de leerlingen door een gebied en vertelt ze wat ze moeten zien. Dit is niet het meest leerzame model (Van den Berg et al. 2009), maar gezien de keuze van het gebruik van 360 graden foto’s waarbij de leerling niet zelf door de ruimte kan bewegen, de nieuwigheid van de techniek en de tijd die ik heb, is het voor wel het meest haalbare.
1.2.5 Technologische aspecten
Als laatste moet ik nog ingaan op de soorten VR-headsets die er bestaan. Er zijn verschillende headsets in omloop met alle voor- en nadelen. Ik zal voor mijn onderzoek een keuze moeten maken. Je hebt headsets waar je een computer voor nodig hebt om deze het rekenwerk te laten uitvoeren, de headset fungeert als ‘scherm’. Dit heeft als voordeel dat computers over het algemeen veel krachtiger zijn en voor betere framesnelheden kunnen zorgen en ook sensoren hebben om hand- en/of lichaamsbewegingen te registreren (lees Trompert (2018) voor een uitvoerige verkenning van de mogelijkheden). Het gebruik van dit soort ‘geavanceerde’ headsets zou mooi zijn voor dit onderzoek. Maar ik loop tegen een tweetal problemen aan. De eerste is financieel van aard. De headsets zelf zijn kostbaar, maar je hebt ook nog per headset een computer nodig. Dit is niet haalbaar. Ten tweede heb ik geen software gevonden die bij mijn les past en voor deze techniek moet je echt hele nieuwe software gaan maken. Dat is ook niet haalbaar voor dit onderzoek. Dit leidt automatisch dus ook tot een andere keuze. Het werken met een VR omgeving waar de gebruiker niet zelf doorheen kan bewegen of handen kan gebruiken. Door deze manier van VR te gebruiken ben ik gebonden aan het gebruik van 360 graden foto’s waarin alleen de hoofdbewegingen van de gebruiker worden waargenomen en de gebruiker dus alleen om zich heen kan kijken.
Ik zit dus vast aan het gebruik van een standalone headset, dus headsets waar geen computer voor nodig is. Je hebt de Oculus Go bijvoorbeeld, maar ook veel eenvoudigere versies zoals, in het onderzoek van Kim en Kim, M-VR genoemd (staat voor mobile VR). Je gebruikt je telefoon als scherm en computer en stopt deze in een headset. Hier zijn alleen ook weer verschillende mogelijkheden. Kim en Kim (2017) hebben een onderzoek gedaan naar het gebruik en effect van verschillende M-VR technieken. Zij onderscheiden ClosedVR (VR met een telefoon in een headset van karton of plastic). EasyVR (VR met aangeklikte lenzen op je telefoon en als laatste de OpenVR (helemaal geen lenzen, je houdt je telefoon op
gebruikelijke afstand en maakt gebruik van de gyroscoop van je telefoon om in een virtuele omgeving rond te kijken).
Het onderzoek van Kim en Kim (2017) stelt dat OpenVR, dus zonder lenzen, duidelijk een minder immersieve ervaring oplevert dan de andere twee. Maar het verschil tussen het gevoel van immersie tussen ClosedVR of OpenVR heel klein was (Kim en Kim, 2017). Amin et al. (2016) komen tot de conclusie maakt het voor de immersieve ervaring niet uit of de participant een cardboard of een (dure) Oculus gebruikt.
Welke ga ik kiezen voor mijn onderzoek? Van de UvA had ik zo aanklik-lenzen (OpenVR) kunnen lenen, dus deze had ik zo kunnen gebruiken. Maar mijn eigen ervaring met een Oculus Go is dat er een gevoel van ‘onveiligheid’ kan optreden met een headset op je hoofd. Je ziet niets meer van je omgeving en je weet niet wat je omgeving doet. Ik kan mij voorstellen dat dat in een omgeving met 25 andere 15-jarigen dat gevoel van ‘onveiligheid’ nog sterker kan zijn. Iets wat heel belangrijk is in het onderwijs is dat je in de klas een gevoel van veiligheid creëert dus volgens mij een belangrijk issue. Ik wil dit dus graag testen. Dus daarom een keuze voor een ClosedVR oplossing.
De ervaring van mijn collega Bas Trompert was dat de telefoons van de leerlingen niet altijd geschikt waren voor VR. En om niet de ergernis van een niet-werkend product te meten in plaats van het leereffect wilde ik graag een standalone headset gebruiken in de vorm van de Oculus Go. Ik heb geprobeerd deze gesponsord te krijgen of te huren, maar dat was financieel niet haalbaar voor dit onderzoek. Uiteindelijk heb ik 25 cardboards gekocht om dit onderzoek uit te voeren. Ik heb wel deze van VROwl gekozen en niet die van Google omdat die van Google onmogelijk zijn om in elkaar te zetten dat zou mij veel te veel tijd kosten en ergernis opleveren.
Als laatste moet ik nog ingaan op de VR software keuze. Welke software ga ik kiezen om de lessen te geven? Google Expeditions geeft een een hele mooie omgeving en interface om leerlingen te begeleiden in een VR les en de software bestaat al een aantal jaar dus zijn de kinderziektes er uit (Hansman 2016, Google). Het probleem is alleen dat je deze als docent niet nog zomaar je eigen lessen kan toevoegen. De lessen die er zijn zijn in het engels en passen niet altijd zomaar in je eigen les. Ook merkt Trompert (2018) terecht op dat ze vakdidactisch niet altijd aansluiten bij de leerstof. Een ander nadeel van Google Expeditions is dat de leerlingen een app moeten downloaden voor ze aan de slag gaan en dan ook nog de les moeten downloaden.
Ik wil dus software gebruiken waarmee ik zelf de VR-omgeving en de lessen kan samenstellen en ook het materiaal kan bepalen. Na enig onderzoek van Trompert en mijzelf kwamen wij tot de conclusie dat TeachVR van het Nederlandse bedrijf VROwl op dit moment het dichtst bij onze wensen komt. Beelden uit Google Streetview kunnen zo ingeladen worden en Google heeft op dit moment de grootste database met 360 graden beelden. De leerlingen moeten wel ook een app downloaden, maar vervolgens in de les kunnen ze door middel van een code zo toegang krijgen tot de VR les. Trompert heeft zelf andere software van Google gebruikt, Tour Creator. Ook een fijne makkelijke omgeving, maar deze viel bij mij af omdat de leerlingen bij deze tool wel makkelijk toegang krijgen tot de les met een link, maar vervolgens zelf door de les heen moeten klikken en dat gaat niet zo gemakkelijk met de door mij gekozen headset (cardboards) en ik wil graag de hele klas tegelijk naar hetzelfde laten kijken zodat ik ze kan meenemen over de wereld.
1.3 Hypothese en ontwerpregels
Dit onderzoek is experimenteel en verkennend van aard. Het gaat in dit onderzoek om vast te stellen in hoeverre nieuw ontwikkeld lesmateriaal bepaalde leerresultaten stimuleert en daardoor bepaalde leerresultaten teweeg brengt. Het onderzoeksterrein (VR) is een nog onontgonnen gebied. Daardoor is mijn onderzoeksvraag met de deelvragen misschien wat breed en teveel. Maar ik hoop dat ik daardoor zelf wel het meeste leer en ervaring verkrijg met het werken met VR in de klas en dat ik de lezers van dit onderzoek inzicht geef in de verschillende onderwerpen en afwegingen die gemaakt moeten worden. Het hoofddoel van dit onderzoek is het onderzoeken of het gebruik van VR in de aardrijkskundeles ook een direct resultaat laat zien, zijn de leerresultaten, de toetsresultaten, hoger na het krijgen van les in VR?
Uiteraard zijn toetsresultaten niet het enige doel van onderwijs. Motivatie in het leren, motivatie voor het vak aardrijkskunde en het verkrijgen van een wereldbeeld horen ook bij het onderwijs. Maar ik moet mijn onderwerp goed afbakenen en mij beperken tot een eenduidig onderwijsdoel en -activiteit die goed te onderzoeken / meten zijn.
Ook heb ik zelf het idee dat er een onveilig gevoel kan ontstaan in een klaslokaal door het dragen van headsets, waardoor je je omgeving helemaal niet meer ziet. Ik heb hier geen literatuur over gevonden en bij het rondvragen heb ik niet van iemand gehoord dat ze ook met dit idee rondliepen. Dus ik wil graag nagaan bij de leerlingen of zij een gevoel van onveiligheid ervaren bij het gebruik van VR.
1.3.1 Hypothese
Al deze kleine vragen zullen niet in mijn hypothese vatten maar verwerken in deelvragen. De hypothese van mijn onderzoek is:
Lessen aardrijkskunde waarbij VR als leermiddel wordt gebruikt, leiden tot een rijkere concretisering van de leerstof, waardoor de leerlingen de leerstof beter begrijpen en hogere toetsresultaten behalen en gemotiveerder zijn om te leren dan bij vergelijkbare lessen aardrijkskunde waarin dit leermiddel niet wordt gebruikt.
Naast deze hoofdvraag heb ik nog een aantal aangrenzende vragen.
Deze vragen betreffen onderwerpen die ik interessant vind om na te gaan nu dit experiment toch ging plaatsvinden. Ik heb ze geformuleerd in de vorm van stellingen. Deze stellingen worden getoetst door middel van analyse van een learner report.
1. Door het gebruik van VR in de les zullen de leerlingen zelf het idee hebben dat ze de leerstof beter gaan begrijpen.
Omdat het vak aardrijkskunde weinig wordt gekozen als eindexamenvak op heel het IJburg College heb ik, na aandringen van een collega, nog een extra (klein) onderzoek toegevoegd. Dit omdat wij als vakgroep op zoek zijn naar een manier om het vak aardrijkskunde aantrekkelijker te maken, zodat het meer als examenvak gekozen wordt:
2. Als VR in de lessen aardrijkskunde wordt gebruikt zullen leerlingen het vak aardrijkskunde aantrekkelijker vinden.
3. Als VR in de lessen aardrijkskunde wordt gebruikt zullen leerlingen eerder overwegen het vak aardrijkskunde als eindexamenvak kiezen.
En nog een eigen aanname. Een vraag die kan leiden tot meer een groter onderzoek over dit aspect, maar waarin in dit onderzoek geen ruimte is. Ik zat daar zelf mee en ik vind het een heel belangrijk aspect in een school, een gevoel van veiligheid. Kan het gebruik van VR in het onderwijs een gevoel van onveiligheid creëren? Leerlingen moeten zich ten allen tijde veilig voelen op school.
4. Als leerlingen gebruik maken van een headset tijdens de les waarbij zij hun omgeving niet meer kunnen zien zullen dan zullen zij een gevoel van ‘onveiligheid’ kunnen ervaren.
1.3.2 Ontwerpregels
Door een gebrek aan tijd en mogelijkheden zal ik mij strak aan een aantal ontwerpregels moeten houden. Ik moet lestijd vragen van mijn collega’s, de lesperiode over het onderwerp “aarde” is kort, de onderwerpen van mijn VR-lessen vormen maar een klein onderdeel van het gehele onderwerp, enzovoort.
Voor de VR les zijn de volgende ontwerpregels van toepassing:
1. De leerlingen maken hun huiswerk met vragen over het betreffende onderwerp en zijn bekend met de ‘algemene regels’
2. De interventie (VR-les) vindt één keer plaats 3. De interventie duurt maximaal een half uur
4. De leerlingen moeten hun eigen telefoon gebruiken
5. Voor de lessen gebruik ik de cardboard headset van VROwl 6. Voor de les gebruik ik de tool TeachVR van VROwl
7. Voor de les gebruik ik het ‘trajectmodel’. Een docentgestuurde les. De docent vertelt en stelt ondertussen vragen aan de leerlingen om ze actief bij de les te houden en ze te leren ‘kijken’
8. Direct na de interventie krijgen de leerlingen een mail met daarin de vragenlijst voor het learner report
Ontwerpregel 2, 3 komen voort uit het gebrek aan tijd. Dit zal voor het onderzoek wel een beperking zijn. De kans dat je door een half uur interventie een effect zal meten is uiteraard een stuk kleiner dan als je dit veelvuldig zou doen. Ook regel 6 komt hier deels uit voort. Er is weinig tijd om de leerlingen eerst VR te laten leren om te gebruiken om het vervolgens zelf te laten toepassen. Ook zie ik nog geen mogelijkheden om met de huidige software de leerlingen zelfstandig aan de slag te laten gaan. Als ik Google Tours gebruik (waar je zelfstandig door een VR-omgeving kan gaan) dan zou ik weer gebruik moeten maken van andere headsets omdat je op het scherm moet kunnen klikken. Dit werkt nog niet helemaal naar mijn wens. En omdat ik er zeker van wil zijn dat alle leerlingen dezelfde ervaring hebben heb ik voor regel 4, 5, 6 en 7 gekozen.
De conclusie van het onderzoek zal ik doen met behulp van de ‘niveaus van evaluatie’ van Hoobroeckx en Haak (2002). Zij onderscheiden: het reactieniveau
(zijn de leerlingen tevreden over de interventie), het leerniveau (zijn de leerdoelen bereikt?) en het gedragsniveau (hebben de leerlingen zich gedragen zoals verwacht?). Het leerniveau staat in dit onderzoek centraal. De beide andere niveaus zijn vooral interessant voor de deelvragen. Hiervoor gebruik ik voor het reactieniveau het learner report, voor het leerniveau de toetsresultaten en het gedragsniveau komt in de empirische analyse aan bod. Deze indeling is ook gehanteerd bij de conclusies.
2 Methodologie
2.1 De opzet
Met een interventie als het geven van een VR les zijn er een tweetal problemen. De eerste is dat een VR les zo duidelijk aanwezig is en zo veel aandacht trekt bij de leerlingen dat er een risico bestaat dat je de ‘extra’ aandacht voor het onderwerp meet in plaats van de invloed van de VR. Je legt zo erg de nadruk op dit onderwerp dat de leerlingen het gevoel hebben dat dit heel belangrijk is en er extra voor gaan leren. Het tweede probleem is dat er een risico bestaat dat ik voor de VR les een onderwerp heb gekozen dat door de leerlingen makkelijker gevonden wordt dan een ander onderwerp.
Ik had de beschikking over een grote onderzoeksgroep en om deze beide problemen een beetje te ondervangen heb ik er voor kunnen kiezen om VR les te geven in twee verschillende onderwerpen. Ik heb de onderzoeksgroep steekproefsgewijs in drieën verdeeld waarbij groep 1 een VR les kreeg over onderwerp 1, groep 2 kreeg VR les over onderwerp 2 (beide klassen kregen in het andere onderwerp wel gewoon regulier les) en er de controlegroep kreeg ook les in dezelfde onderwerpen maar zonder VR (reguliere les) In de toets heb ik de resultaten geanalyseerd van vier vragen. Twee over onderwerp 1 en twee over onderwerp 2. Ik ga dus kijken hoe de drie verschillende groepen op deze vragen heeft gescoord.
2.2 De les
Het is periode 2 op school en als thema staat de “aarde” op het programma. Een fysisch geografisch onderwerp, waarin aan de de kerncompetentie ‘systematische geografie’ wordt gewerkt. Deze periode staan endogene en exogene processen op het programma. Ik richt me op de volgende leerdoelen, zoals beschreven op de website van het IJburg College (IJburg College, 2018):
Voor interventie VR in onderwerp 1 - vegetatiezones (t1V):
1. Je kunt op een foto herkennen welk klimaat volgens de classificatie van Köppen te zien is en waar op aarde de foto is genomen.
2. Je kent grofweg de verdeling van de oorspronkelijke plantengroei op de wereld.
3. Je kunt op foto’s herkennen om wat voor type oorspronkelijke plantengroei het gaat.
Voor interventie VR in onderwerp 2 - geomorfologie (t1G):
4. Je kent het verschil tussen verwering, erosie en sedimentatie.
5. Je kunt beschrijven welke rol endogene en exogene processen spelen in de gesteentekringloop.
6. Je kunt het belang van de hydrologische kringloop in de gesteentekringloop beschrijven.
7. Je kunt verwering, erosie en sedimentatie een plaats geven in de gesteentekringloop.
In de VR les richt ik mij voornamelijk op het concretiseren en visualiseren van deze leerdoelen. Door middel van 360 graden foto’s zullen de leerlingen (delen van) deze leerdoelen daadwerkelijk gaan zien en toepassen. Bij de interventie “vegetatiezones” zullen heel concreet alle leerdoelen direct aan bod komen. Bij de andere interventie (geomorfologie) zijn de leerdoelen moeilijker direct te concretiseren, omdat dit over een proces gaat. Erosie, sedimentatie en een kringloop kennen ook heel sterk de dimensie van tijd. Een aspect dat in een foto moeilijk vast te leggen is. Zo zal dit onderwerp nog voor een groot deel abstract blijven.
Ik verwacht dat de VR lessen een bijdrage leveren aan de vorming van een mentaal model, waarin de leerlingen de begrippen in een landschap/omgeving kunnen herkennen en het benoemen goed te oefenen.
De les wordt aangeboden en begeleid op basis van het trajectmodel: * de leerlingen leren kijken en waarnemen
* de docent de ‘gids’ en legt uit wat er gezien moet worden.
De lesstof wordt ‘gewoon’ ingeleid, zoals dat bij een les zonder VR ook zou worden gedaan. De verschillende klassen krijgen zo veel mogelijk dezelfde les, alleen met/zonder VR als leermiddel is het verschil.
De leerlingen moeten vooraf het huiswerk gemaakt gemaakt hebben en kennen de theorie en de algemene regels. In de VR les ga ik laten zien hoe je van de algemene regels kan deduceren naar hetgeen je ziet, de werkelijkheid.
2.3 Onderzoeksgroep
Op het IJburg College 1 en 2 zijn zeven gemengde derde klassen havo/vwo. Met in het totaal 155 leerlingen. Op het IJburg College 1 gaat het om 70 leerlingen verdeeld over drie klassen en op het IJburg College 2 gaat het om 85 leerlingen verdeeld over vier klassen.
Van de totale groep van 155 leerlingen doen er 48 VWO en 107 leerlingen HAVO. Deze zitten redelijk verdeeld over de verschillende klassen. Tussen beide locaties zit tot de vierde klas weinig verschil. Vanaf de vierde klas komen leerlingen die een beta-profiel kiezen op IJburg College 2 terecht en leerlingen met een gamma-profiel op IJburg College 1. Maar daar is tot en met de derde klas weinig verschil in het soort onderwijs. Ik zie ook geen directe demografische of culturele verschillen.
De klassen hebben drie verschillende docenten. Twee daarvan zijn eerstegraads en hebben veel ervaring in het lesgeven. De derde ben ik zelf en ik ben dus nog bezig met het halen van mijn eerstegraads. Wel ken ik alle derde klassen omdat ik ze allemaal het vak informatica geef. Twee klassen van de zeven geef ik dus twee vakken en zie ik drie uur per week, alle andere klassen zie ik maar één uur per week.
2.4 Steekproef
Om te bepalen welke van de zeven klassen 3hv van het IJburg College (dus drie klassen van het IJburg College 1 en vier klassen van het IJburg College 2) welke VR-les krijgen en welke de controlegroep vormt, heb ik willekeurig bepaald. In overleg met mijn begeleider heb ik er voor gekozen om drie klassen les met VR te geven over vegetatiezones (groep V) en twee klassen over geomorfologie (groep G) en twee klassen als controlegroep te gebruiken.
Met behulp van een python script (zie bijlage) heb ik de verschillende groepen uitgekozen. De uitslag was als volgt:
Drie klassen VR-les over landschapsgebieden - 65 leerlingen (groep V) Twee klassen VR-les over erosie en sedimentatie - 44 leerlingen (groep G)
Twee klassen geen VR-les dus controlegroep - 46 leerlingen (controlegroep - groep C)
De twee klassen als controlegroep zijn beide van IJburg College 1 en hebben dezelfde docent. Dit zou invloed kunnen hebben op de resultaten van het onderzoek.
In de verschillende groepen zitten HAVO en VWO leerlingen. Het onderwijs dat zij krijgen verschilt niet heel erg. VWO leerlingen moeten af en toe een extra opdracht maken, maar maken in principe ook alle HAVO stof. Als ik kijk naar het niveau van de leerlingen per groep dan is het resultaat van de steekproef de volgende indeling:
Groep G bestaat uit: 34 HAVO leerlingen en 10 VWO leerlingen
De controlegroep bestaat uit: 29 HAVO leerlingen en 16 VWO leerlingen
Groep G gaat bij het VWO uit een te kleine groep bestaan (n=10). Uitspraken over de geomorfologieles betreft het niveau kan ik uiteindelijk niet doen
2.5 Dataverzameling
Mijn onderzoek kent een voormeting (t0), een interventie en een nameting (t1). De voormeting gebeurt met behulp van een toets die al gemaakt is. Ik heb een vraag uit deze toets gekozen die inzicht vraagt van de leerlingen en kijk hoe de verschillende groepen (groep V, G en de controlegroep) daarop gescoord hebben. De nameting is in twee delen. Het eerste deel vindt direct na de interventie plaats in de vorm van een vragenlijst (learner report) die de leerlingen online kunnen invullen. Het tweede deel van de nameting bestaat uit vier vragen uit de toets over de leerstof van de interventie. Twee vragen over vegetatiezones en klimaatgebieden en de andere twee vragen over erosie en sedimentatie (geomorfologie).
De toets uit de voormeting gaat over een heel ander onderwerp, een sociaal geografisch onderwerp dan het onderwerp van de interventie en daarmee uiteraard van de toets uit de nameting. Ik heb zelf het idee, en dit idee werd bevestigd bij navraag bij mijn (ervaren) collega, dat op sociaal geografische onderwerpen veel beter wordt gescoord dan op fysisch geografische onderwerpen. Dit hoeft geen probleem te zijn omdat ik de nulmeting alleen maar gebruik om te voorspellen hoe de leerlingen scoren op de tweede toets. Leerlingen die toets 1 relatief goed maken zullen dat op toets 2 ook doen is de voorspelling. Maar er zijn natuurlijk onderwerpen in de aardrijkskunde die de ene leerling wel ligt en de ander niet. Dus dat zou invloed kunnen hebben op het experiment.
2.6 Onderzoeksdesign
In het onderzoek staan vier momenten centraal. De eerste is de nulmeting. Deze heeft al plaatsgevonden in de toetsweek van periode 1, namelijk 19 oktober 2018 om 9:00 uur. Het tweede moment is de aardrijkskundelessen met VR, deze vinden plaats in week 48 (26, 27 en 29 november 2018). Meteen daarna volgt het derde moment, het afnemen van het learner report. En het laatste moment vindt plaats op 17 december 2018, de toets van periode 2 om 10:30 uur (na een toets Frans of Spaans). Dat de voormeting en de nameting op een ander tijdstip plaatsvinden en wel of niet na een andere toets zou van invloed kunnen zijn op de resultaten. Ook zou kunnen meespelen dat de toets in de voormeting redelijk in het begin van de
toetsweek plaatsvond en de toets van de nameting bijna aan het einde van de toetsweek.
2.7 Empirische analyse
Ik had alles goed voorbereid. Er was een apart wifi-kanaal aangemaakt voor de VR-lessen door systeembeheer en ik had de leerlingen tot twee keer toe gemaild met het verzoek om de ‘TeachVR’ app te downloaden met directe links naar de verschillende app stores. Ik had 25 cardboards gekocht bij VROwl omdat deze makkelijk in en uit te vouwen zijn.
De interventie, de VR lessen, zouden maximaal half uur moeten duren. Ik wilde dit hierin passen, omdat de periode voor de leerlingen korter was dan gebruikelijk voor een lastig onderwerp. Dus ik wilde zo min mogelijk tijd van mijn collega’s vragen en de reguliere lessen zo min mogelijk inperken. Dit bleek na de eerste les al heel lastig haalbaar. Leerlingen hadden toch nog niet de app gedownload of hun telefoon toch vergeten, de app werkte niet op hun telefoon of de telefoon was te groot voor de cardboard. Na ongeveer twintig minuten werkte de app bij de leerlingen of zaten leerlingen die geen werkende telefoon hadden naast iemand bij wie de app wel werkte.
Mijn eerste ervaring was dat leerlingen inderdaad een immersief gevoel kunnen krijgen van VR. Een aantal leerlingen ging meteen op in hun omgeving en gingen harder dan normaal (ongevraagd) vertellen wat ze zagen. Sommigen gingen ook rondlopen met de headset op, omdat een VR omgeving daar blijkbaar tot uitnodigt.
Het doorklikken naar de volgende afbeelding heeft wat vertraging voordat de leerlingen hem kunnen zien. Hier moet je rekening mee houden in je verhaal anders raak je je doorlopende verhaal kwijt. Na een aantal beelden begonnen een aantal leerlingen te klagen over duizeligheid en hoofdpijn. Ik weet niet in welke mate dit was en waaraan dat lag. Dit zou technisch kunnen zijn, de telefoon haalt de framerate niet, de telefoon is te groot voor de cardboard en zit daardoor niet recht in de cardboard. Of dit zou aan de leerling kunnen liggen. Dit zorgt wel voor onrust. Ik heb de leerlingen aangeraden dan maar even niet meer te kijken, maar wat doen zij dan in de tussentijd?
Een ander probleem was dat mijn les bedoeld was als verdiepende les. De leerlingen zouden thuis zich voorbereid moeten hebben en de theorie nu in de ‘praktijk’ brengen. Het ging over het toepassen van de begrippen. Het bleek dat het overgrote deel van de leerlingen zich niet had voorbereid en het huiswerk niet had gemaakt. Zij hadden geen idee waar ze naar keken. Dit leidde er toe dat ik
begrippen moest uitleggen, terwijl de leerlingen met hun ‘zicht’ en hoofd heel ergens anders zaten. Zo kan je niet het optimale uit de VR les halen. Dit gold voor eigenlijk alle lessen.
Uiteindelijk was ik met de eerste les pas na 50 minuten klaar. Geen tijd meer voor iets anders en ik heb de leerlingen dan ook meteen maar de vragenlijst gemaild voor het learner report.
De volgende lessen heb ik de leerlingen geïnstrueerd dat de opstart even zou duren en er iets meer tijd voor genomen. Dit gaf iets meer rust, maar de leerlingen bleven luidruchtiger en drukker dan normaal. Zelfs leerlingen die ‘normaal’ goed aan het werk zijn gingen op in de VR omgeving waardoor je lastig contact met ze maakt om ze weer bij jou les te krijgen. Zelfs zo erg dat ik bij twee lessen heb overwogen om de les te stoppen.
De ervaring dat ongeveer een derde van de leerlingen (niet gemeten) last van hoofdpijn en/of duizeligheid krijgt na een aantal beelden is in de vijf lessen gebleven. Wel heeft mijn ‘ervaring’ denk ik er voor gezorgd dat de laatste les voor mijn gevoel het beste ging. Tijd nemen voor het opstarten, bekend zijn met de ‘vertraging’ in het doorklikken en al noemen dat een aantal misschien wat duizelig kan worden en dan maar even moet wegkijken.
Van de 109 leerlingen die VR les hadden moeten krijgen waren er 11 afwezig die week. Ik heb niet bijgehouden bij welke leerlingen de VR niet werkte of wie last had van duizeligheid en halverwege gestopt is met de les. Dit is wel een probleem voor de resultaten omdat dit voor mijn gevoel wel bij een derde van de leerlingen het geval was. Ik heb deze leerlingen wel aangespoord om wel ook het learner report in te vullen.
3 Data analyse
3.1 Nulmeting
Voor de nulmeting heb ik de score op toetsvraag uit de eerste toets van het jaar genomen. De toets had als onderwerp “Wereldbeeld”. De vraag bestond uit 4 delen (a,b,c en d) en daar kon maximaal 6 punten op behaald worden. De vragen toetsten verschillende cognitieve vaardigheden (“Leg uit dat”, “Hoe” en “Verklaar”).
Onderstaande tabel (figuur 1) laat zien dat het gemiddelde en de standaarddeviatie van de controlegroep en groep V (vegetatiezones) redelijk gelijk zijn (respectievelijk x = 3,64 en x = 3,63 en een σ = 1,23 en σ = 1,06), maar dat de groep G (geomorfologie) iets lager scoort met een grotere spreiding ( = 3,5 en x = 1,5). Uit figuur 2 blijkt dat de groepen vrijwel gelijk zijn; de mediaan en het
σ
hoogste en laagste kwartiel zijn gelijk. In Groep G hebben een tweetal leerlingen nul punten gescoord. Dit maakt dat deze groep iets afwijkt.
Uit de Skew en Kurtosis waarde uit figuur 1 blijkt dat de groepen verschillende afwijkingen hebben in de verdeling. De vegetatiegroep is nog het meest normaal verdeeld.
Bij een Levene test op de drie groepen komt er een waarde van F(2,149)=2,1099 met een p= 0.1249, een niet significant Levene test betekent dat de variantie tussen de drie groepen niet heel groot is. We kunnen veronderstellen dat de groepen redelijk homogeen zijn, hoewel er in de verdeling dus wel degelijk verschillen zitten.
figuur 1 - scores op de nulmeting
figuur 2 - boxplot nulmeting
3.2 Learner report
Meteen na interventie kregen de leerlingen een digitale vragenlijst met Google formulieren gemaild met de vraag of ze deze zo snel mogelijk wilden invullen. In de mail was het formulier ingebed, maar het bleek dat de leerlingen, nadat ze alles hadden ingevuld, niet altijd op versturen konden klikken. Tot frustratie van een aantal leerlingen moesten ze het vragenformulier nog een keer opnieuw invullen. Dit kan de respons en de kwaliteit van de respons beïnvloed hebben. Na de eerste twee klassen heb ik het formulier niet meer in de e-mail meegenomen, maar als link bijgevoegd.
De dag na de les is er naar de leerlingen een reminder gestuurd. Dit heeft uiteindelijk geresulteerd in een respons van 67 van 109 leerlingen (61,5%). Er waren 11 leerlingen van de 109 niet aanwezig bij de les. Deze hebben wel het learner report gekregen. Ik weet niet of zij het learner report hebben ingevuld of niet. Als ik ervan uit kan gaan dat zij dat niet hebben gedaan heb ik een respons van 69%. Ik heb ook de leerlingen bij wie het niet werkte door technische problemen of door duizeligheid wel aangemoedigd om het learner report in te vullen.
De vragenlijst bestond uit zeven open vragen en vijf gesloten vragen waarbij de leerlingen antwoorden konden geven op een vijfpuntsschaal.
De open vragen waren:
● Door het gebruik van VR ben ik beter gaan begrijpen hoe… ● Wat heeft VR toegevoegd aan deze les denk je?
● Ik wil wel/niet vaker les krijgen met VR omdat… ● Wat ik lastig vind aan het gebruik van VR is…
● Ik voel mij onveilig met zo'n bril op mijn hoofd, omdat… ● Ik zou graag willen dat VR ook gebruikt wordt om… ● Dit zou de VR-les beter maken…
De gesloten vragen waren (met het de antwoordmogelijkheden): ● In welke mate heeft VR jou geholpen meer te leren?
(had ook zonder gekund 1-2-3-4-5 was een hele grote toevoeging)
● De VR-lessen geven mij meer inzicht in het onderwerp
(mee oneens 1-2-3-4-5 mee eens)
● Ik ga na de VR-les met meer vertrouwen de toets maken
(mee oneens 1-2-3-4-5 mee eens)
● Door gebruik van VR vind ik het vak aardrijkskunde aantrekkelijker
(mee oneens 1-2-3-4-5 mee eens)
● VR in de klas is voor mij een reden om het vak aardrijkskunde te kiezen in mijn profiel
(mee oneens 1-2-3-4-5 mee eens)
3.2.1 Analyse open vragen
Na een analyse van de gegeven antwoorden op de open vragen heb ik de antwoorden gecategoriseerd. In de volgende tabellen staan de categorieën en de scores daarop.
1. Door het gebruik van VR ben ik beter gaan begrijpen hoe… (n=67)
6 leerlingen (9%) begrijpen nu hoe VR werkt (techniek) 43 leerlingen (64,2%) begrijpen de leerstof beter
7 leerlingen (10,4%) begrijpen beter het nut van VR in de les 4 leerlingen (6%) zijn niets beter gaan begrijpen
2 leerlingen (3%) geven geen antwoord
4 leerlingen (6%) begrijpen beter hoe ze moeten leren 1 leerling (1,5%) begrijpt nu dat hij/zij duizelig wordt van VR
2. Wat heeft VR toegevoegd aan deze les denk je? (n=67)
25 leerlingen (37,3%) noemen motivatie (leuk, enthousiast)
32 leerlingen (47,8%) geven aan dat ze de stof beter begrijpen/inzicht 4 leerlingen (6%) noemen VR (dus techniek)
7 leerlingen (10,4%) gaven geen antwoord 2 leerlingen (3%) vinden dat VR niets toevoegt figuur 4
3. Ik wil wel/niet vaker les krijgen met VR omdat… (n=67)
22 leerlingen (32,8%) wel om een motivatie reden (leuk) 21 leerlingen (31,3%) wel omdat ze meer leren
6 leerlingen (9%) wel maar onduidelijk waarom
11 leerlingen (16,4%) niet vanwege ongemakken (hoofdpijn) 5 leerlingen (7,5%) niet maar onduidelijk waarom
1 leerling (1,5%) maakt vaker of niet niet uit (neutraal) figuur 5
4. Wat ik lastig vind aan het gebruik van VR is… (n=67)
3 leerlingen (4,5%) noemen het opstarten 20 leerlingen (29,9%) vinden niks lastig
24 leerlingen (35,8%) noemen hoofdpijn of duizeligheid
15 leerlingen (22,4%) vinden het lastig dat het technisch niet altijd werkt 2 leerlingen (3%) kunnen hun concentratie niet vasthouden
2 leerlingen (3%) geven een onduidelijk antwoord 1 leerling (1,5%) vindt VR maar onhandig
figuur 6
5. Ik voel mij onveilig met zo'n bril op mijn hoofd, omdat… (n=67)
42 leerlingen (62,7%) voelen zich niet onveilig 2 leerlingen (3%) vinden het niet comfortabel 5 leerlingen (7,5%) geven geen antwoord
9 leerlingen (13,4%)
noemen gezondheidsredenen (duizeligheid, slecht voor je, hoofdpijn)
8 leerlingen (11,9%) je niet om je heen kan kijken 1 leerling (1,5%) geeft een onduidelijk antwoord figuur 7
6. Ik zou graag willen dat VR ook gebruikt wordt om… (n=67)
18 leerlingen (26,9%) noemen andere schoolvakken (geschiedenis, scheikunde) 7 leerlingen (10,4%) noemen andere aardrijkskunde onderwerpen
6 leerlingen (9%) willen liever niet meer VR lessen
6 leerlingen (9%) willen dat het gebruikt wordt voor verdieping in de leerstof 14 leerlingen (20,9%) geven geen antwoord
13 leerlingen (19,4%) geven onduidelijk antwoord
3 leerlingen (3%) noemen voor iets anders (games, films, ontspanning) figuur 8
7. Dit zou de VR-les beter maken… (n=67)
27 leerlingen (40,3%) noemen betere techniek 4 leerlingen (6%) noemen een betere uitleg
5 leerlingen (7,5%) noemen meer structuur/orde in de les 16 leerlingen (23,9%) geven geen antwoord
9 leerlingen (13,4%) weten niet wat
3 leerlingen (4,5%) willen een uitgebreidere opdracht 2 leerlingen (3%) willen filmpjes ipv foto's
3 leerlingen (4,5%) vinden dat VR vaker moet worden gebruikt 1 leerling (1,5%) vindt dat VR niet meer moet worden gebruikt figuur 9
3.2.2 Analyse gesloten vragen
De vraag “In welke mate heeft VR jou geholpen meer te leren?” op een
5-puntsschaal van “had ook zonder gekund” tot “was een hele grote toevoeging” geeft een score van x = 13, 8 met σ = 01, 7 (n= 67). De verdeling is te zien in figuur 10.
figuur 10
De vraag “De VR-lessen geven mij meer inzicht in het onderwerp” op een
5-puntsschaal van “mee oneens” tot “mee eens” geeft een score van x = 73, 2 met . De verdeling is te zien in figuur 11.
0, 8 (n 7)
σ = 9 = 6
figuur 11
De vraag “Ik ga naar de VR-les met meer vertrouwen de toets maken” op een 5-puntsschaal van “mee oneens” tot “mee eens” geeft een score van x = 72, 0 met
. De verdeling is te zien in figuur 12. 1, 3 (n 7)
figuur 12
De vraag “Door het gebruik van VR vind ik het vak aardrijkskunde aantrekkelijker” op een 5-puntsschaal van “mee oneens” tot “mee eens” geeft een score van x
met . De verdeling is te zien in figuur 13. 3, 9
= 4 σ = 21, 0 (n= 67)
figuur 13
De vraag “VR in de klas is voor mij een reden om het vak aardrijkskunde te kiezen in mijn profiel” op een 5-puntsschaal van “mee oneens” tot “mee eens” geeft een score van x = 32, 7 met σ = 21, 3 (n= 67). De verdeling is te zien in figuur 14.
figuur 14
3.3 Toetsanalyse
Het eerste probleem bij de toetsanalyse is dat de resultaten van de hele toets onvoldoende zijn in alle klassen. De gemiddeld behaalde cijfers van de groepen voor de hele toets liggen tussen een 4 en een 4,9. Dus ook op de vragen waar ik mijn analyse op toe wil gaan passen is slecht gescoord.
Een aantal leerlingen heeft de toets om welke reden dan ook niet gemaakt. De verhouding van de groepen blijft redelijk gelijk (groep V n=62 (was 65), groep G n=44 (was 44) en de controlegroep n = 45 (was 46)). Dit lijkt mij geen probleem voor de resultaten.
figuur 15 boxplot t1V meting
figuur 16 Statistiek t1V meting
Wat we zien bij de t1V meting (de vegetatiescore) is dat er in alle groepen laag gescoord is, maar het gemiddelde van de vegetatiegroep wel hoger is dan de andere groepen ( = 1.35 voor VEG en x x = 1.20 voor beide andere groepen). De spreiding is bij alle groepen alleen heel groot. Zelfs bijna even groot of zelfs groter dan het gemiddelde ( = 1.19 voor de VEG groep, σ σ = 1.21 voor de GEO groep en = σ 1.18 voor de controlegroep. Bij een one way ANOVA test zien we dan ook dat de resultaten niet significant zijn (figuur 17) met een p-waarde van 0.742.
Df sum sq Mean sq F value Pr(>F)
GROEP 2 0.85 0.4257 0.299 0.742
RESIDUALS 148 210.55 1.4227
figuur 17 ANOVA test t1V meting
figuur 18 Boxplot t1G meting
Bij de meting op de ‘geomorfologievragen’ zien we dat de controlegroep gemiddeld het hoogste scoort in plaats van de verwachte GEO groep (zie figuur 19). En ook hier zien we dat de spreiding van de scores heel erg groot is.
Bij een ANOVA analyse (figuur 20) komt ook hier geen significante waarde uit (p=0.448).
Df sum sq Mean sq F value Pr(>F)
GROEP 2 2.12 1.059 0.807 0.448
RESIDUALS 148 194.04 1.311
figuur 20 ANOVA test t1G meting
Als we de resultaten opsplitsen naar niveau, dus HAVO en VWO zijn er dan wel significante resultaten te vinden?
Bij de opsplitsing naar niveau blijft in de GEO groep met VWO niveau maar 10 leerlingen over. Dit is een te kleine groep. Uit figuren 21 en 22 blijkt dat VWO wel duidelijk hoger heeft gescoord dan de HAVO groep, maar blijven de resultaten met een hele grote spreiding zitten. Uit figuur 23 blijkt dat voor de vegetatievragen ook als we splitsen naar niveau geen significante verschillen zijn waar te nemen (p=0.544 voor de HAVO meting en p=0.262 voor de VWO meting).
figuur 22 Statistiek t1V meting voor VWO
Df sum sq Mean sq F value Pr(>F)
HAVO GROEP 2 1.52 0.7597 0.613 0.544
RESIDUALS 102 126.33 1.2385
VWO GROEP 2 3.98 1.988 1.382 0.262
RESIDUALS 43 61.85 1.438
figuur 23 ANOVA test t1V meting voor HAVO en VWO
Bij de geomorfologievraag blijkt uit figuur 24 en 25 dat ook hier VWO beter scoort dan HAVO, maar zijn de verschillen kleiner. Maar ook hier is de spreiding van de scores wel heel groot. Uit figuur 26 blijkt dat ook hier de resultaten niet significant zijn.
figuur 25 Statistiek t1G meting voor VWO
Df sum sq Mean sq F value Pr(>F)
HAVO GROEP 2 3.42 1.710 1.449 0.24
RESIDUALS 102 120.43 1.181
VWO GROEP 2 0.38 0.1899 0.12 0.888
RESIDUALS 43 68.34 1.5892
