Rapport Vincent Ginis

From Edutech
Jump to: navigation, search

Toegelicht.info: een informatief, interactief platform waar je wordt ondergedompeld in de wetenschap van licht

12 augustus 2016

Groepswerk gemaakt in het kader van het vak onderwijstechnologie Lerarenopleiding VUB


Samenvatting

Als thema voor mijn project heb ik gekozen voor de fascinerende wereld van licht. In dit interactieve platform wil ik studenten en leerkrachten toelichting geven bij de aspecten van licht waar ik veel vragen over krijg. Deze onderwerpen zijn de golfdeeltjes-paradox, de lichtsnelheid en het spectrum van licht. De toelichting rond deze onderwerpen is niet alleen noodzakelijk omdat velen er geïnteresseerd naar zijn, maar ook omdat er zeer veel misverstanden rond bestaan.

Dit platform heeft als doelstelling deze misverstanden uit de wereld te helpen en gebruikt hiervoor een multidimensionale aanpak. Het biedt een historisch perspectief via Odyssey applicaties, het bouwt de details van de theorie verder uit via Oppia applicaties en het laat de leerlingen toe om zelf aan de slag te gaan met de theoretische concepten via zelfgeschreven cdf-toepassingen.

Doel - Concept

Het doel van dit platform valt grotendeels samen in diens naam. We willen met dit platform toelichting verschaffen over verschillende aspecten van licht waar veel misverstanden over bestaan.

"Zeg eens, eerlijk, licht is dat nu eigenlijk een golf of een deeltje?", "De lichtsnelheid… hoe groot is dat nu eigenlijk, en hoe hebben ze die ooit kunnen opmeten?", en "Waarom zie je altijd dezelfde kleuren in een regenboog?" Dit soort vragen krijg ik erg vaak te horen. Zo hebben zeer veel leerlingen, maar ook leerkrachten en ouders, weet van de golfdeeltjes-problematiek, de grootte van de lichtsnelheid en het bestaan van het elektromagnetisch spectrum, maar hebben ze erg veel moeite om dit te interpreteren of om dit te kaderen.

De meest instructieve uitleg, zo heb ik uit ervaring gemerkt, bestaat uit een combinatie van verschillende perspectieven. Een eerste aspect is zonder twijfel de historische context. Om echt te begrijpen wat een golfdeeltje, de lichtsnelheid of het spectrum is, kan je best overlopen hoe deze concepten historisch zijn ontstaan. De historische reis met behulp van de Odyssey applicatie geeft de gebruiker daarom een overzicht van door wie, waar en wanneer het deze lichtfenomenen zijn aangepast. De gebruiker krijgt zo meteen ook een introductie van hoe wetenschappelijke revoluties plaatsgrijpen.

In de Oppia-applicaties werken we de concepten dan weer verder uit. We breien verder op de informatie die in de Odyssey reis is meegegeven door deze aspecten in de vraagstelling te verwerken, maar in de vraag zelf geven we vaak nog uitleg die een beetje verdergaat. De Oppia-applicatie dient dus niet enkel om de kennis te testen, maar ook om ze verder uit te breiden.

In de cdf-applicaties, ten slotte, laten we de gebruiker zelf aan de slag gaan. De belangrijkste vergelijkingen van de bovenstaande aspecten, zoals het interferentiepatroon van Young, de breking van licht op een oppervlak of de verschillende golflengtes in het zichtbare spectrum, worden via interactieve applicaties uitgebeeld. De gebruiker kan zelf de parameters variëren om een beter inzicht te krijgen. Je kan immers alle details van een interferentiepatroon heel uitgebreid uitleggen, maar een interactieve visualisatie zal steeds bijkomende inzichten met zich meebrengen.

De combinatie van deze drie elementen zorgt niet alleen voor een zeer brede ondersteuning van de nieuwe concepten, maar het zorgt ook voor een differentiatie naar de gebruikers toe. De ene gebruiker zal meer gemotiveerd worden door de hands-on ervaring bij de cdf-applicaties, de andere dan weer door de historische context. Het doel is dan ook om de informatie op een zo coherent mogelijke manier over te brengen en tegelijkertijd de gebruiker te fascineren.

Gebruikte technologieën

Technologieën gebruikt voor aanmaak van het materiaal

Odyssey

De historische reis door de ontdekking van verschillende aspecten van licht kan op een esthetische manier worden verteld met behulp van de Open Source software Odyssey. Dit is een platform waarbij men gebruik maakt van een wereldkaart om zo verschillende elementen in ruimte en tijd met elkaar te koppelen. De visualisatie is erg mooi en de user interface is enorm intuitief. De software zorgt op die manier voor een visueel aangename omkadering van het verhaal dat wordt verteld.

Oppia

Oppia is een Open Source platfrom dat gebruikt kan worden om een interactieve leeromgeving te ontwikkelen. Je kan in een Socratische dialoog treden met de gebruiker en verschillende paden ontwikkelen hoe het verhaal zich verder ontwikkelt afhankelijk van de antwoorden die worden gegeven. Deze omgeving laat een erg grote interactie toe tussen ontwikkelaar en gebruiker en je kan op deze manier zeer gedifferentieerde leerpaden ontwikkelen. De interactiemogelijkheden bij Oppia zijn ook erg veelzijdig. Je kan de gebruiker laten antwoorden in de vorm van multiple-choice, open antwoorden, gebieden aanduiden op een afbeelding, formules en nog meer.

Mathematica

Mathematica is volgens mij een van de krachtigste softwareomgevingen die er momenteel beschikbaar is. De software is in het bijzonder sterk in visualisatie van complexe functies. In 2011 bracht Wolfram, het bedrijf dat Mathematica ontwikkelt, een nieuw soort document op de markt: het zogenaamde Computable Document Format (.cdf). Dit is een document waarbij je wiskundige uitdrukkingen op een enorm interactieve manier kan weergeven. De parameters die worden gebruikt in de formules kunnen door de gebruikers gevarieerd worden. Deze document extensie kan volgens mij in de komende jaren de marktleider worden voor interactie wetenschappelijke visualisaties.

Powerpoint

Microsoft Powerpoint is ongetwijfeld door de meesten onder ons een zeer gekende software. Ik gebruik het persoonlijk vrij vaak om de afmetingen van afbeeldingen snel op te meten en om te weten of de afbeelding onder een andere aspect ratio nog steeds visueel aantrekkelijk is. De uiteindelijke omzetting van een afbeelding (knippen van randen) of het toevoegen van tekst doe ik met Adobe Illustrator.

Adobe Illustrator

Hoewel het geen Open Source software is, is hier wel een gratis versie, beperkt in de tijd, van beschikbaar. Deze software gebruik ik om afbeeldingen te bewerken en op consistente wijze dezelfde stijl te geven als de andere afbeeldingen in mijn platform. De links waar de gebruiker op kan klikken om een nieuwe module op te starten (de reis doorheen Odyssey of de Oppia of cdf-omgevingen) werden in Illustrator gemaakt.

Adobe Dreamweaver

Net als Adobe Illustrator is Adobe Dreamweaver geen Open Source software. Adobe Dreamweaver is een software die je kan gebruiken om websites te ontwikkelen. Het handige van deze software vind ik de split-screen optie waar je html kan schrijven en onmiddellijk het resultaat kan zien hoe de website er zou uitzien. Deze software heb ik gebruikt bij het schrijven van mijn eenvoudige website-pagina's waar de cdf-applicaties werden ingebed.

Google images

Google images is een toonaangevende website geworden voor het opzoeken van afbeeldingen. Het werkt net zoals de traditionele google website en is er overigens volledig in ingebed. Het extra voordeel is dat je een filter kan plaatsen op de gebruikersrechten van de afbeeldingen, wat het extra eenvoudig maakt om afbeeldingen onder de juiste creative commons licentie te downloaden.

Youtube

Wat google images is voor afbeeldingen, dat is Youtube voor filmpjes. Ook deze website is onderdeel van de grotere google zoekrobot en laat toe om videos onder de creative commons licentie te filteren. Het is een zeer grote bron van educatieve video's hoewel er omzichtig mee moet omgesprongen worden. Er is hoegenaamd geen filter die de technische en didactische kwaliteit van de video's nagaat.

Kahoot

Deze software heb ik overwogen, maar uiteindelijk niet gebruikt. Kahoot is een innovatieve toepassing waarmee je een quiz kan ontwerpen die de gebruikers via een app kunnen invullen. Het voordeel is dat je eenvoudig een online weergave krijgt van de resultaten. Ik hou echter niet van het concept omdat het teveel het competitie-element naar voorschuift en het antwoorden onder tijdsdruk. Naar mijn mening is de overdracht van informatie groter bij de Oppia applicatie.

Technologieën gebruikt voor publicatie van het materiaal

Wordpress

De overkoepelende website die ik heb ontworpen en waar ik de verschillende materialen heb samengebracht is ontworpen in een Wordpressomgeving. De belangrijkste reden is dat dit Open Source software is, waarmee je pagina's kan ontwerpen met mooi gestructureerde menu's, die esthetisch volledig afgewerkt zijn. Ik denk dat het voor dit soort website, waarbij je mensen wil fascineren en toelichten over complexe concepten, het erg belangrijk is dat de visuele ondersteuning optimaal is. Zoniet, zullen de meeste gebruikers snel weer verdwijnen.

Wix

Deze en de volgende omgevingen heb ik overwogen, maar niet gebruikt. Wix is een heel eenvoudige omgeving om snel websites te maken. Naar mijn oordeel veel eenvoudiger dan Wordpres, met vele functionaliteiten die als het ware "drag en drop" zijn. Ik ben hiervan afgestapt omwille van het gesloten karakter van de software (niet Open Source).

Moodle

Ik heb even het Moodle platform overwogen. Dit bleek volgens de literatuur, samen met EdX en Sakai, een van de toonaangevende Open Sourceomgevingen om grote online cursussen onder te brengen, met mogelijkheden om huiswerk aan te bieden en studieresultaten op te volgens. Deze functionaliteit bleek echter veel te veelzijdig voor het soort platform dat ik in gedachte had.

Technologieën gebruikt voor communicatie en collaboratie intern in de groep

PointCarré

Ik heb uitgebreid gebruik gemaakt van het PointCarré forum (de posts met de vragen van de andere groepen en de antwoorden daarop waren vaak erg nuttig voor mij.

Edutech wiki

Daarnaast ben ik in contact gekomen met een software die ik nog niet eerder kende (Odyssey) via deze Wiki van de groepsprojecten.

Gebruikte media

Foto's

Alle foto's die op de website zijn weergegeven werden teruggevonden via Google images of Wikimedia onder de creative commons licentie. Hieronder som ik de websites op vanwaar de afbeeldingen werden gedownload:

http://www.designmagazin.cz/foto/2012/12/vodni-kapky-markus-reugels-0.jpg

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/ea/RFE06_rainbow_light_art.jpg

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/c1/Fiber_optic2.jpg

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/73/Ibn-al-haytham.jpg

https://en.wikipedia.org/wiki/Albert_Einstein#/media/File:Einstein_1921_by_F_Schmutzer_-_restoration.jpg

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/b0/Galileo-sustermans.jpg

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/f6/Ole_roemer.jpg

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/36/William_Herschel01.jpg

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/0a/Johann_Wilhelm_Ritter.gif

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/50/Heinrich_Rudolf_Hertz.jpg

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/71/Roentgen2.jpg

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/a7/Newton's_Experimentum_Crucis_(Grusche_2015).jpg/1280px-Newton's_Experimentum_Crucis_(Grusche_2015).jpg

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/1f/Light_dispersion_of_a_mercury-vapor_lamp_with_a_flint_glass_prism_IPNr°0125.jpg

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/ed/Constellation_Fornax,_EXtreme_Deep_Field.jpg

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/8/86/Ebohr1_IP.svg/2000px-Ebohr1_IP.svg.png

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/60/Light_shining2.JPG

Video's

Alle video's die op de website zijn weergegeven werden teruggevonden via Youtube onder de creative commons licentie.

How to do the "double slit" experiment at home - gebruiker: Sebastian Stapelberg - https://www.youtube.com/watch?v=T6UB5ft1zyg

Classroom Aid - Fizeau measures the speed of light - gebruiker: David Butler - https://www.youtube.com/watch?v=xqWnzaZHwf8

Het elektromagnetische spectrum - gebruiker: Vanhoeckes (oorspronkelijk NASA) - https://www.youtube.com/watch?v=btePZzlZILQ

cdf-applicaties

De cdf-applicaties heb ik zelf aangemaakt met behulp van Wolfram Mathematica.

Verwezenlijking

Overkoepelende Wordpress pagina

De Wordpress pagina werd aangemaakt op het online platform https://wordpress.com/ Het instellen van de website doe je best door het menu van je instellingen in de linker kolom af te werken (zie afbeelding hieronder).

Ik ben begonnen met de individuele pagina's aan te maken in de sectie "pages" (1). Je kan vervolgens de weergave van de pagina's aanpassen door het thema te wijzigen (2). Ik heb het thema "Shoreditch" gekozen. Tenslotte kan je deze pagina's tot het menu toevoegen onder de sectie: "Menus" (3).

Odyssey applicaties

De Odyssey applicaties werden aangemaakt op de site https://cartodb.github.io/odyssey.js/ . Bij het aanmaken van een nieuw verhaal, kan je kiezen uit verschillende vormen van storytelling in de eerste stap (slides, scroll of torque). Ik vind de slides versie persoonlijk de mooiste en heb daarom de deze gekozen.

Je krijgt vervolgens een scherm zoals weergegeven in de afbeelding hieronder:

Je kan nu jouw verhaal vertellen door de volgende stappen te overlopen. (1) Je geeft je verhaal een titel en auteursnaam. (2) Je voegt de titel toe van de eerste halte van je reis. (3) Je voegt de coordinaten toe van waar deze halte zich bevindt, samen met het zoomniveau waarmee je op de wereldkaart wil inzoomen. (4) Je kan de coordinaten ook toevoegen door je cursor naar die plek te slepen en vervolgens op de knop "add" te drukken en te kiezen voor "Move map to current position". (5) Je voegt begeleidende tekst toe, eventueel samen met een afbeelding. Deze procedure kan je nu verschillende malen herhalen om je hele verhaal te vertellen.

Oppia applicaties

Om een Oppia applicatie te ontwikkelen ga je naar https://www.oppia.org/ . Nadat je bent ingelogd, kan je aan de slag. Het hele concept is bijzonder eenvoudig en je gaat te werk zoals weergegeven in de afbeelding hieronder:

Je start het verhaal met een kaart, waarop een stukje uitleg staat en een, eventueel, een vraag (1). Vervolgens kan je verschillende vervolg- of antwoordmogelijkheden ingeven. Dit kan multiple choice zijn, een open antwoord, het aanduiden van een regio op een foto … (2). Je kan in de volgende stap aangeven wat er moet gebeuren bij elk mogelijk antwoord. Opnieuw proberen? Doorgaan naar de volgende kaart? Ook hier kan je stukken tekst toevoegen (3). Tenslotte kan je op de naam van de volgende kaart klikken om deze aan te passen. Deze kaart wordt aangemaakt van zodra er een antwoordmogelijkheid bestaat die naar deze kaart verwijst (4).

cdf-applicaties

De cdf-applicaties heb ik aangemaakt met Mathematica. Om zo een applicatie aan te maken, ga je te werk zoals weergegeven in onderstaande afbeelding.

(1) Je schrijft een stukje Mathematica code waarbij de gewenste visualisatie wordt gegenereerd. Je zorgt er idealiter ook voor dat er vrije parameters via het Manipulate commando kunnen worden gevarieerd. (2) Je selecteerd de gegenereerde output in de rechterkolom. (3) Je gaat via "File" naar "CDF export" en kiest voor "Web embeddable". Hierdoor wordt er een cdf-file gegenereerd samen met een stukje html-code. Deze code moet je in je html pagina onderbrengen en de cdf file moet je op dezelfde lokatie opslaan als de pagina. Nadat je de pagina en cdf-file op je server hebt upgeload, zal de applicatie online werken. Indien je de cdf-reader hebt geïnstalleerd zou je nu in staat moeten zijn om de applicatie af te spelen in je browser. De code die gebruikt werd om de individuele applicaties te genereren, heb ik zichtbaar gemaakt op de desbetreffende webpagina's.

Discussie en conclusie

Bij het uitbouwen van dit platform wist ik dat ik een grote uitdaging had aangegaan. Het toelichten van de complexe materie die gerelateerd is met licht, zonder compromissen te maken op de wetenschappelijke correctheid van de concepten is hoegenaamd niet eenvoudig. Ik heb daarom geprobeerd om de visualisatie en de gebruiksvriendelijkheid van de applicaties optimaal te houden. Dit heeft ertoe geleid dat ik voor een Wordpressomgeving heb gekozen. De esthetische afwerking van Wordpresspagina's is vaak erg hoog. Ook de Odyssey omgeving is erg mooi. Op het gebied van de didactische principes heb ik verder ook geopteerd om een grote mate van differentiatie aan de dag te leggen. Er is voor ieder wat wils. In het historische perspectief worden de menselijke aspecten van wetenschap aangeraakt. In de oppia applicatie wordt er dan weer gepeild naar de feitelijke kennis van de gebruiker, terwijl de cdf applicaties toelaten om spelenderwijs de formules te ontdekken.

Dat zijn de grote voordelen van de verschillende applicaties, maar ik denk dat het ook nuttig is om kritisch de applicaties onder de loep te nemen en de nadelen te overschouwen. Wordpress brengt immers ook enkele nadelen met zich mee. Het is een bijzonder strak platform. Je kan weinig dynamische content embedden in de pagina's (behalve youtube en andere zeer veel gebruikte toepassingen). Dit nadeel was echter niet nefast. Het is immers zo dat elk van de applicaties (oppia, odyssey en cdf) erg goed tot hun recht komen in een persoonlijk daartoe voorziene pagina. Het nadeel van Odyssey is dat het algoritme erg veel tijd vergt om het goed onder de knie te krijgen. Het is ook niet eenvoudig om te exporteren omdat de software van tijd tot tijd vastloopt. Oppia heeft dan weer het nadeel dat het erg moeilijk is om veel open antwoorden toe te laten. Het is immers zo dat je echt wel veel mogelijkheden kan inbeelden waarbij de gebruiker eigenlijk wel een juist antwoord geeft, maar dat de applicatie het toch fout zal interpreteren. De cdf-applicaties zijn volgens mij echt de toepassing van de toekomst. Ik ben er een grote fan van. Momenteel, echter, zal het nog een nadeel zijn dat niet veel gebruikers een cdf-reader op hun computer standaard geïnstalleerd hebben. Dit kan een bijkomende hindernis zijn, maar ik ben ervan overtuigd dat deze toepassing in de komende jaren steeds frequenter zal worden gebruikt.

Samengevat, hoop ik dat ik met dit platform een grote groep geïnteresseerde leerlingen, leerkrachten en ouders verder kan helpen om hun vraagstukken rond de fascinerende wereld van licht aan te pakken. Ik zal de website daarom in de komende jaren actief houden en daar waar mogelijk nog verder uitbreiden met nieuw materiaal.

Linken

https://ingelicht.info.

Referenties

Groepsleden en handtekeningen

--Vincent_GINIS (talk) 14:38, 14 August 2016 (CEST)