Ontwerp Serious Game Digitale Media en Leren ChemCraft Een

Ontwerp Serious Game Digitale Media en Leren
ChemCraft
Een game voor chemisch rekenen
Lerarenopleiding Biologie
Versie 4: 27 juni 2017
Student:
Jeanine van Luijn
Studentnummer:
850342338
e-mailadres:
[email protected]
[email protected]
Lerarenbeurs:
Ja
Hierbij verklaar ik dat dit document bestaat uit eigen werk en vrij is van plagiaat
Inleiding
Binnen de lerarenopleiding Biologie aan de Hogeschool Utrecht (HU) wordt in het eerste studiejaar de
cursus Chemie van het leven gegeven. Deze cursus is bedoeld voor voltijd en deeltijd studenten in de
leeftijd van 17-60 jaar en heeft een studiebelasting van 140 uur. In deze cursus verkennen studenten
de basis van de scheikunde en biologische processen die relevant zijn voor het doorgronden van
complexe biologische concepten. Centraal daarbij staat de koppeling van chemische kennis en
vaardigheden met de inhouden van modulen die verder tijdens de opleiding aan de orde komen.
Daarnaast is het bij practica in de beroepspraktijk nodig om chemische factoren te kunnen meten en of
zorgvuldig met chemicaliën om te gaan. Hiervoor is beheersing van scheikundige vaardigheden een
vereiste (Schrickx, 2016). Naast hoor- en werkcolleges zijn practica daarom een belangrijk onderdeel
van de cursus. Om de practica die bij de cursus worden gegeven met goed gevolg af te sluiten is het
van belang dat studenten zich enkele basisvaardigheden eigen maken. Een van deze vaardigheden is
het uitvoeren van eenvoudige chemische berekeningen. In de praktijk blijken er veel verschillen te zijn
in de voorkennis van studenten op het gebied van chemisch rekenen. Hierdoor ontstaan ook veel
verschillen in de beleving van de te leren stof. Voor sommige studenten is het een weinig uitdagend en
voor andere studenten is het weer te moeilijk. In beide gevallen worden studenten onvoldoende
gemotiveerd zich de stof eigen te maken en de opdrachten uit te voeren.
Om ervoor te zorgen dat studenten zich de nodige kennis voor het uitvoeren van chemische
berekeningen eigen kunnen maken, meer gemotiveerd worden de opdrachten met betrekking tot
chemisch rekenen uit te voeren en met deze kennis veelvuldig te oefenen wordt de Serious Game
“ChemCraft” ontwikkeld. Deze game moet voor de studenten het leren leuker en aantrekkelijker maken
en moet betekenis geven aan de te leren stof. Het aanbieden van concepten binnen een serious game is
immers een goede manier om studenten beter te motiveren en betekenis te geven aan de te leren stof
(De Freitas, Rebolledo-Mendez, Liarokapis, Magoulas, & Poulovassilis, 2010 & Harteveld, Guimaraes,
Mayer, & Bidarra, 2010). De game moet verder voorzien in een behoefte het verschil in voorkennis weg
te nemen en een betere en meer gestuurde voorbereiding op de uit te voeren practica te bieden. De
game past binnen de visie van de HU op het gebied van Blended Learning (Van Bergen, Blauw, Van den
Bogaart, Van de Kant, & Zitter, 2016).
Door de inzet van een serious game kan ook beter aangesloten worden op de belevingswereld van de
studenten. Uit onderzoek is gebleken dat bij veel jongeren gamen een vast onderdeel is van de
vrijetijdsbesteding (Van Rooij, Jansz, & Schoenmakers, 2010). Deze aansluiting op de belevingswereld
zal vooral gelden voor de studenten uit de voltijdopleiding (leeftijd 17 – 21 jaar). Voor deeltijd
studenten die vaak wat ouder zijn (22 – 60 jaar) zal dit minder of niet van toepassing zijn. Voor deze
groep is met name het dubbele bodem principe van belang. Hiermee wordt bedoeld dat studenten naast
het vergaren van kennis ook leren hoe zij de opgedane kennis zelf kunnen toepassen in hun eigen
lessen. Studenten ervaren zo zelf dat het op deze manier leren behalve leuk ook betekenisvol is.
“ChemCraft” is voor studenten namelijk ook een eerste kennismaking met het zo genoemde dubbele
bodem principe.
Door binnen de game gebruik te maken van directe feedback kan de student voor zichzelf nagaan of hij
of zij vorderingen maakt binnen het eigen leerproces, anders gezegd de stof beter begrijpt of begint te
begrijpen (Laurillard, 2009; Annetta, 2010; Harteveld et al., 2010; De Freitas et al., 2010). In het
herziene toetskader van de HU (HU diensten, 2017) is bepaald dat er binnen de opleidingen meer
formatief getoetst moet worden. De game biedt de mogelijkheid in-game een portfolio aan te maken,
welke de student kan exporteren en ter controle naar de docent of praktijkinstructeur kan sturen. Op
deze wijze wordt voorzien in de bepaling dat er meer formatief getoetst moet worden (HU diensten,
2017). Binnen het portfolio kunnen studenten antwoorden op de opdrachten kwijt waar binnen de game
geen mogelijkheid is direct feedback te geven. Dit wordt daarom buiten de game gedaan door de
docent of praktijkinstructeur. De gegeven antwoorden tellen niet mee voor een cijfer, maar moeten wel
voldoende zijn om de cursus met goed gevolg af te kunnen sluiten.
Leerdoel
Een van de leerdoelen binnen de cursus Chemie van het Leven is het kunnen berekenen van
concentraties en het omrekenen met de eenheden mol, kg, l, ppm, m3 en massa- en
volumepercentages en daarvan afgeleide eenheden. Dit leerdoel staat centraal bij de leerroute die
studenten binnen de cursus moeten volgen met betrekking tot chemisch rekenen en waarvan de game
“ChemCraft” een onderdeel is. Het doel van de serious game is studenten op intuïtief niveau chemisch
rekenen te laten snappen waardoor zij dit vervolgens kunnen toepassen. Hiermee wordt bedoeld dat
studenten uiteindelijk zonder daar nog over na te moeten denken chemische berekeningen kunnen
uitvoeren en toepassen tijdens de practica, vervolgcursussen en later in de eigen onderwijspraktijk.
Daarnaast moet de game het gat tussen het verschil in voorkennis dichten en moet het studenten
motiveren met de aangeboden stof aan de slag te gaan en dit op een leuke interactieve manier aan te
bieden. Op deze wijze worden studenten beter gefaciliteerd het leerdoel met betrekking tot chemisch
rekenen te behalen.
Een korte beschrijving van de leerroute
De leerroute bestaat uit drie onderdelen, een hoorcollege, de game en een practicum. In figuur 1 wordt
een overzicht gegeven van de leerroute en de drie onderdelen. In de figuur is tevens de volgorde
waarin de verschillende onderdelen binnen de leerroute aan de orde komen weergegeven. Voordat
studenten de game gaan spelen wordt de theorie achter het chemisch rekenen en het maken van
chemische oplossingen behandeld. Om nog beter aan te kunnen sluiten bij de visie op Blended Learning
(Van Bergen et al., 2016) is de keuze gemaakt het hoorcollege op te nemen en studenten ter
voorbereiding de video thuis te laten bekijken. Tijdens het collegemoment wordt de game gespeeld. Zo
wordt gebruik gemaakt van diepe domein kennis, waarbij studenten leren actief kennis te construeren,
betekenis te geven aan deze kennis, lastige problemen niet uit de weg gaan en samen met anderen
kennis ontwikkelen (Van Bergen et al., 2016). Een bijkomend voordeel van deze keuze is dat de docent
de studenten kan controleren en waar nodig bijsturen. Een nadeel hiervan is dat dit meer van de docent
vraagt dan het verzorgen van een theoretisch college en de studenten de game thuis te laten spelen.
De tijd die studenten binnen het collegemoment hebben om de game uit te spelen is wellicht
onvoldoende, daarom worden studenten in de gelegenheid gesteld de game thuis verder te spelen.
De game blijft tot het einde van de cursus beschikbaar zodat studenten kunnen blijven oefenen met de
vaardigheid chemisch rekenen.
Nadat de studenten de game met goed gevolg hebben uitgespeeld voeren studenten tijdens een
practicum zelfstandig een praktische opdracht uit. Deze opdracht draait om de verwerking van de
opgedane kennis en het toepassen van deze kennis op het hoogste niveau van de piramide van Miller
en de taxonomie van Bloom.
Figuur 1
te volgen leerroute chemisch rekenen
Onderwijskundige oriëntatie
Het spinnenwebmodel
Binnen de lerarenopleidingen van de HU wordt gewerkt met het didactisch concept blended learning
volgens het spinnenwebmodel van, Van den Akker (Van den Akker, 2003; Van Bergen et al., 2016), zie
figuur 2. Het spinnenwebmodel laat de essentie van het didactisch concept blended learning zien. Vanuit
de visie “waartoe leren studenten” worden de negen elementen uit het spinnenwebmodel uitgewerkt en
komt een (blended) leeromgeving tot stand. Het spinnenweb is een metafoor om de onderlinge
samenhang tussen de negen elementen van het model (Van Bergen et al., 2016) weer te geven. De game
“ChemCraft” past binnen dit spinnenwebmodel en is één van de activiteiten die binnen de cursus Chemie
van het Leven door studenten wordt uitgevoerd (zie figuur 4).
Figuur 2
HU vertaling spinnenwebmodel van den Akker (van Bergen et al., 2016)
Miller en Bloom
De game wordt zo opgezet dat deze een vertaling is van de piramide van Miller en de taxonomie van
Bloom (Anderson & Krathwol, 2001; Geerts & van Kralingen, 2016). Hoe verder de student in het spel
komt hoe hoger deze zich in de piramide van Miller en de taxonomie van Bloom bevindt. De taxonomie
van Bloom en de piramide van Miller zijn manieren om denkvaardigheden weer te geven. De taxonomie
van Bloom onderscheidt zes niveaus van denkvaardigheden en de piramide van Miller onderscheidt vier
niveaus en is eigenlijk een vertaling van de taxonomie van Bloom (Anderson & Krathwol, 2001; Geerts
& van Kralingen, 2016). Binnen de lerarenopleidingen van de HU vindt summatieve toetsing met name
plaats op de hoogste niveaus van Miller en Bloom en worden de lagere niveaus met name formatief
getoetst (HU diensten, 2017). Het spel “ChemCraft” past op deze wijze goed binnen het HU toetskader
en bereidt studenten tevens voor op deze manier van toetsen.
Het spel zal bestaan uit drie levels waarbij elk level een vertaling is van de niveaus van Bloom en Miller.
In figuur 3 wordt een overzicht gegeven van hoe deze levels zich verhouden tot beide taxonomieën. In
de figuur is te zien dat de denkvaardigheden “tonen” (shows how) en “doen” niet voorkomen in het
spel. Hier is bewust voor gekozen, deze denkvaardigheden worden respectievelijk getoetst tijdens het
practicum en in de beroepspraktijk wat na het spelen van het spel volgt. Met de denkvaardigheid
“tonen” laat de student zien hoe hij of zij moet handelen in een gesimuleerde omgeving (het
practicum). Met de denkvaardigheid “doen” laat de student zien dat hij of zij zelfstandig kan handelen in
een complexe praktijksituatie en vraagt om een geïntegreerd geheel van de onderliggende kennis en
vaardigheden van de student (Geerts & Van Kralingen, 2016).
Figuur 3
levels ChemCraft en de taxonomie van Bloom en Miller
De niveaus “tonen” en doen” bevatten eigenlijk de laatste niveaus van Bloom, analyseren, evalueren en
creëren. Deze drie niveaus richten zich respectievelijk op analytische vaardigheden, het maken van een
persoonlijke afweging en het maken van een product (Geerts & Van Kralingen, 2016). Het “tonen” komt
binnen deze leerroute tot uiting bij het practicum waar de student een complexe opdracht moet
uitvoeren en het “doen” komt tot uiting tijdens de beroepspraktijk waar de student ook een product
moet opleveren. In beide gevallen wordt gebruik gemaakt van de eerdergenoemde denkvaardigheden.
“Chemcraft” richt zich op de lagere denkvaardigheden te weten onthouden, begrijpen en uiteindelijk
toepassen. De opbouw van levels laat zien dat de complexiteit naar mate het spel vordert toeneemt en
dat er binnen de game ruimte is voor scaffolding en de zone van naaste ontwikkeling (Annetta, 2010;
Vygotsky, 1978). Deze benadering biedt uitdaging aan studenten die de benodigde voorkennis al
beheersen en op deze manier worden ook de wat zwakkere studenten gemotiveerd en uitgedaagd zich
de stof eigen te maken en het gat tussen de aanwezige en benodigde kennis te dichten.
Eigenschappen, structuur van het spel
Het spel heeft als doel studenten te motiveren te oefenen met de vaardigheid chemisch rekenen ten
einde zich beter voor te bereiden op de practica en het behalen van de gestelde leerdoelen. Ook moet
het spel het gat dichten tussen de aanwezige voorkennis en de benodigde voorkennis. Het spel wordt
ingezet wanneer de theorie over chemisch rekenen wordt behandeld. Ter voorbereiding op deze theorie
kunnen studenten het spel ook al spelen, zo kunnen zij voor zichzelf nagaan wat zij al weten en nadat
de theorie is uitgelegd kunnen studenten het spel tot het einde van de cursus blijven spelen. Van het
onthouden van kennis komt de student via begrijpen uiteindelijk op het niveau van toepassen terecht.
Binnen de verschillende levels wordt de student geconfronteerd met verschillende vragen en opdrachten
gericht op chemisch rekenen.
DULVAFT
DULVALFT is een acroniem voor Doel1, Uitdaging, Levels, Voortgangsindicatie, Autonomie, Feedback en
Thema (Koops, 2017). Aan de hand van dit acroniem worden de eigenschappen en structuur van het
spel uitgelegd.
Het speldoel van “ChemCraft” is dat studenten door het oplossen van problemen moeten ontsnappen uit
een digitale escaperoom, elke kamer of gang stelt een level voor. Wanneer alle opdrachten goed zijn
uitgevoerd kunnen zij de ruimte verlaten en door naar het volgende level. Wanneer de student het spel
heeft uitgespeeld wordt aan de hand van de practicumopdracht bepaald of de student het
eerdergenoemde leerdoel heeft behaald.
De student heeft binnen het spel een zekere keuzevrijheid. Voordat de student begint met spelen mag
de student een eigen avatar kiezen uit de verschillende beschikbare avatars binnen het spel. Verder kan
de student binnen een level zelf bepalen welke opdrachten hij of zij uitvoert.
Daarin zit dan ook gelijk de uitdaging. Wanneer studenten enkele opdrachten in een bepaalde volgorde
hebben uitgevoerd kunnen zij erachter komen dat zij nog informatie missen om verder te komen in het
spel of dat een andere opdracht de sleutel biedt tot de opdracht waar zij mee bezig zijn. De keuze is
dus vrij, en toch enigszins gestuurd.
Studenten doorlopen in het spel drie levels die zoals eerder benoemd zijn opgebouwd uit de eerste
niveaus van de taxonomieën van Bloom en Miller. De levels zijn volgens scaffolding opgebouwd en
binnen de levels maken studenten gebruik van de zone van naaste ontwikkeling (Vygotsky, 1978;
Valcke, 2010). De volgorde van de opdrachten binnen de levels is van makkelijk naar moeilijk en
bouwen op elkaar voort (scaffolding). Wanneer een student vastloopt bestaat er de mogelijkheid binnen
het spel extra informatie te krijgen om zo alsnog de opdracht te kunnen oplossen en het level uit te
spelen. Wanneer de student een level heeft uitgespeeld ziet hij of zij gelijk in hoeverre hij of zij
gevorderd is in het leerproces en het spel. De disciplinaire context bevat zowel conceptuele als
toegepaste kennis (De Freitas et al., 2010).
1
Met doel wordt in deze het speldoel en niet het leerdoel bedoeld.
Tijdens het spel wordt de student gevraagd foto’s te nemen wanneer een opdracht met goed gevolg is
uitgevoerd en deze op te slaan in het portfolio. Dit digitaal portfolio kunnen zij na afloop aan de docent
of praktijkinstructeur sturen die vervolgens aan de hand van dit portfolio gerichte feedback kan geven.
Binnen het spel is ook ruimte voor het verkrijgen van directe feedback op het eigen leerproces
(Laurillard, 2009; Annetta, 2010; Harteveld et al., 2010 & De Freitas et al., 2010), wanneer een
student niet het juiste antwoord geeft of de opdracht niet juist uitvoert dan kan hij of zij niet verder in
het spel. Hij of zij ziet wat er fout is gegaan en de student heeft de mogelijkheid extra feedback te
vragen aan een NPC of door het vinden van een hint. Het voordeel van het geven van directe feedback
is dat deze feedback direct aansluit op eerder opgedane kennis van de student. Door ervoor te zorgen
dat deze feedback van elaboratieve aard is wordt verwezen naar een oplossingsstrategie of
voorbeeldberekening die tijdens de hoorcolleges al expliciet aanbod is geweest. Zo wordt de student
geholpen de juiste oplossing te vinden (Valcke, 2010). Door studenten binnen de game een portfolio
aan te laten maken wordt gelijk voorzien in de behoefte de opgedane kennis formatief te toetsen.
Het spel wordt gespeeld in Minecraft Education Edition (https://education.minecraft.net/). Minecraft is
een sandbox game wat zich het beste laat vergelijken met digitale lego. In de game kan makkelijk
gebouwd worden en hoe je de virtuele wereld vormgeeft is volkomen vrij. De aanwezige items kunnen
gemakkelijk als metafoor gebruikt worden. Zo kunnen de verschillende gekleurde blokjes al metafoor
gebruikt worden voor atomen. Bijvoorbeeld het atoom van waterstof (H) is een wit blokje. Deze kleuren
zijn niet zomaar gekozen, de kleuren corresponderen met de verschillende kleuren die in de scheikunde
worden gebruik om de verschillende atomen weer te geven. Een bepaalde hoeveelheid blokjes stelt
vervolgens een mol voor, de “minecraft mol”. In dit geval is gekozen voor het aantal van vier blokjes.
Door gebruik te maken van deze metafoor en studenten bepaalde opdrachten met betrekking tot het
begrip mol uit te laten voeren leert de student spelenderwijs wat het begrip mol betekend na het spel
kan de koppeling met de werkelijkheid gemaakt worden. De “minecraft mol” wordt weer een gewone
mol, een aantal net als een paar, een dozijn of een gros. Het leren vindt op deze wijze plaats volgens
de representatietheorie van Bruner (Valcke, 2010). In dit geval met name op de iconische representatie
waarbij de lerende terugvalt op afbeeldingen, tekeningen, schema’s en in dit geval de afbeeldingen die
Minecraft te bieden heeft om kennis voor te stellen (Valcke, 2010). De student in Minecraft te laten
spelen zorgt voor een wereld die af staat van de werkelijkheid en de student daar ook even helemaal
los van maakt. Het biedt een veilige leeromgeving waar het maken van fouten voor de student geen
consequenties heeft. Het spelen in een virtuele wereld heeft een sociale kant die motiveert en aanzet
tot het helpen en uitdagen van elkaar (De Freitas, 2010; Onderwijsraad, 2008). Er is verder gekozen
voor een niet realistische wereld om het element play & fun (Harteveld et al., 2010) aan het leerproces
toe te voegen. Naast de student in het spel te laten puzzelen en rekenen met de “Minecraft” mol moet
de student ook vragen beantwoorden en rekensommen oplossen. Dit doet hij of zij in een uitdagende
omgeving waarbij de kans bestaat dat als de student de verkeerde oplossing geeft de speler in het spel
dood gaat en opnieuw moet beginnen.
Naarmate de student verder in het spel komt zullen de quizachtige vragen en opdrachten afnemen of
niet meer voorkomen en komt het aan op puzzelen met de metafoor.
Realisatie
In het spel leren studenten alles over rekenen met mollen, massa, volumes en concentraties. Voor de
realisatie binnen de omvang van deze cursus is dit echter te veel en zijn alleen een aantal voorbeelden
uitgewerkt rondom de begrippen mol en molmassa. Dit zijn de belangrijkste begrippen om ook met de
overige begrippen te kunnen werken. Voor elk level van het spel (gekoppeld aan Miller en Bloom) is een
opdracht uitgewerkt om een indruk te geven hoe het definitieve spel eruit komt te zien.
Na het betreden van het spel krijgen studenten een korte uitleg wat er van hen verwacht wordt.
Level 1
vraaggestuurde opdrachten waarbij de student een foto maakt en het portfolio
vult. De opdrachten worden puzzel- of zoekachtig aangeboden. Ook kunnen de
studenten items verdienen die in de latere levels nodig zijn (denk aan ingrediënten
voor level 3). Dit level is bedoeld om het gat tussen de aanwezige voorkennis en de
benodigde kennis te dichten. Wanneer studenten al over de benodigde kennis
beschikken is dit level een goede herhaling van de stof. Met behulp van het digitaal
portfolio toont de student aan dat hij of zij zich de reproductieve kennis heeft eigen
gemaakt. Om te voorkomen dat een student zonder deze kennis door gaat naar het
volgende level zijn vallen ingebouwd zodat een student bij foutieve antwoorden “af”
gaat en opnieuw moet beginnen. Een punt van aandacht is dat een student natuurlijk
altijd bij toeval het juiste antwoord geeft of door trial en error tot het juiste antwoord
komt. Buiten de game wordt de student daarom in het practicum alsnog op zijn of
haar kennis getoetst en zal ook een theoretische toets, die onderdeel is van de cursus,
vragen met betrekking tot reproductieve kennis bevatten.
Level 2
Het eerste rekenwerk met molen en molmassa, het kloppend maken van een
reactievergelijking (hiervoor wordt een codedeur gebruikt die toegang geeft tot het
volgende level)
Level 3
Nu moeten studenten de eerder opgedane kennis gaan toepassen. Op dit niveau
moet alle aanwezige voorkennis voor iedere student hetzelfde zijn. Met andere
woorden het gat tussen het verschil in voorkennis van individuele studenten is
gedicht. Wat moeten studenten doen? Studenten moeten drankjes gaan maken.
Ze gaan nog niet met volumes of concentraties werken maar met mollen. Ze
krijgen een kaart met daarop recepten (zie bijlage) en de opdracht om 1,5 mol
hoestdrank te maken en 3 mol energiedrang. Nu moeten studenten het begrip mol
snappen en doorhebben dat om bijvoorbeeld 1 mol hoestdrank te maken er X-mol aan
ingrediënten nodig is. De kaart krijgen ze van de docent als zij de code hebben
gekraakt om van het tweede level naar het 3 level te mogen.
Practicum
Nadat alle drie levels zijn gespeeld moeten studenten tonen dat zij de stof ook echt
snappen. Studenten krijgen een casus uit de beroepspraktijk voorgelegd waarbij zij
zelf de strategie moeten bepalen en het probleem oplossen. Vervolgens zullen
studenten tijdens hun stage in de beroepspraktijk komen tot het niveau van “doen”.
Voor een succesvolle leerervaring zijn goed werkende computers (desktop of laptop) met daarop een
geïnstalleerde versie van Minecraft Education Edition nodig. De docent of praktijkinstructeur moet
daarnaast ook beschikken over de Classroom modus voor Minecraft. Voor studenten is toegang tot de
juiste Minecraft server nodig en een handleiding met daarin de spelregels en een toelichting op de
game. Studenten kunnen inloggen op de server die door de docent beschikbaar is gesteld. Wanneer
studenten zijn ingelogd betreden zij de digitale escaperoom en moeten zij alle opdrachten uitvoeren om
uit deze escaperoom na alle levels te hebben doorlopen te ontsnappen. Omdat niet alle aanwezige
kennis voor de individuele student hetzelfde is wordt de student na het eerste level de optie geboden te
kiezen voor een route met meer uitdaging of een wat makkelijkere route met meer hulp en uitleg.
Uiteindelijk leiden beide routes naar het eindniveau en einde van de escaperoom.
Belangrijke succesfactoren zijn het motiveren en enthousiasmeren van studenten en verbeterde
eindresultaten binnen de cursus. Deze factoren kunnen doormiddel van een kwantitatieve evaluatie
getoetst worden. Het is aan te bevelen een vragenlijst met betrekking tot deze factoren op te stellen en
voor te leggen aan de studenten. Om een goed vergelijk te kunnen maken kan deze vragenlijst voor en
na implementatie van de game worden afgenomen, waarna op basis van de verkregen resultaten het
een en ander kan worden bijgesteld.
De game wordt gemaakt in Minecraft Education Edition (https://education.minecraft.net/). De
mogelijkheden binnen dit platform lijken eindeloos, het is makkelijk toegankelijk, heeft een goede
supportsite en is beschikbaar voor onderwijsinstituten die in het bezit zijn van een licentie voor
MicrosoftOnlinediensten. Voor docenten is er een Classroom modus beschikbaar. Deze modus maakt het
voor de docent mogelijk de studenten tijdens het spelen van het spel in de gaten te houden, waar nodig
te straffen of daar te plaatsen waar de docent de student hebben wil. Dit heeft als voordeel dat
studenten gedwongen worden zich aan de spelregels te houden en wanneer een student vastloopt de
docent een handje kan helpen. Dit kan leiden tot een arbeidsintensieve situatie voor de docent, echter
lijkt dit in de praktijk mee te vallen. De docent heeft een kaart waar hij of zij alle studenten ziet als stip
en kan met één druk op de knop de student daar plaatsen waar de docent hem of haar hebben wil.
Voordelen, risico’s en aandachtspunten
Een belangrijk aandachtspunt is dat het spel zich afspeelt in een fictieve wereld binnen de lokale
context van de lerarenopleiding aan de HU (De Freitas et al., 2010), generalisatie naar andere
onderwijsinstellingen zal lastig zijn. De ontwikkeling van het spel in Minecraft Education Edition heeft als
voordeel dat het uitstekend past in de visie van de HU met betrekking tot blended learning, het spel is
een aanvulling op de lesstof geen vervanging. Door het toevoegen van de game aan de cursus ontstaat
een meer blended leeromgeving. Door gebruik te maken van een game wordt actief en ontdekkend
leren bevorderd, de student ervaart meer interactie. De focus binnen de game ligt op het rekenen met
molen, waardoor hier tijdens de reguliere colleges en de practica minder aandacht aan besteedt hoeft te
worden. Veelvuldig oefenen wordt bevorderd door steeds meer opdrachten aan de game toe te voegen.
Zoals de game nu is opgebouwd (leren aan de hand van een metafoor) bestaat de kans op het ontstaan
van misconcepten. Het is dan ook essentieel om de vertaalslag te maken naar de werkelijkheid.
De “minecraft mol” zal vertaald moeten worden naar de chemische mol zoals deze in de scheikunde en
de biologie gebruikt wordt.
Game mechanics
Om de studenten tot het einde van het spel te blijven boeien en te zorgen dat zij ook echt wat leren is
bij de realisatie gebruik gemaakt van een aantal game mechanics.
Aanbieden van geschikte uitdagingen
De speler wordt de juiste uitdaging geboden door de student
de keuze te geven welke moeilijkheidsgraad hij of zij in game
wil en kan volgen. Het doel hiervan is ervoor te zorgen dat de
speler in een flowstate komt (Annetta, 2010; Koops, 2017).
Hier is voor gekozen om ervoor te zorgen dat studenten niet
gefrustreerd raken door te moeilijke opdrachten en
uitdagingen, te voorkomen dat studenten met meer
voorkennis verveeld raken door het aanbieden van te
makkelijke taken. Op deze wijze wordt tegemoetgekomen aan
zowel de student met voldoende voorkennis als de student die
nog behoorlijk wat voorkennis mist.
Doelbewuste hiaten in het spel
In het spel moet de speler soms hiaten invullen (het maken
van de structuurformule van water in de vloer om letterlijk
gaten te dichten). De speler voelt de behoefte deze hiaten in
te vullen. Op deze manier wordt de motivatie van de speler
bevorderd.
Conceptuele metafoor
Het gebruik van een conceptuele metafoor (in dit geval de
minecraft mol) zorgt ervoor dat voorkennis wordt geactiveerd
en de schema’s (Valcke, 2010) worden aangesproken en
aangevuld. Een nieuw idee wordt begrepen door het te
koppelen aan een ander of bestaand idee. Door het gebruik
van analogieën kunnen moeilijke concepten worden uitgelegd
en verduidelijkt. Door de speler een idee te laten grijpen
(grasp an idea) aan de hand van associaties kan het begrip
makkelijker en duidelijker maken.
Gebruik van levels
Door het gebruik van levels ervaart de speler zijn of haar eigen
voortgang en kan hij of zij zo de eigen voortgang in het
leerproces peilen. De levels zijn zoals in het ontwerp benoemd
opgebouwd volgens de taxonomie van Bloom en de piramide
van Miller, wat een verhoging van de moeilijkheidsgraad
betekend.
Toekennen van beloningen
Door de speler te voorzien van een beloning wanneer hij of zij
een opdracht met goed gevolg heeft volbracht bevorderd dit
de motivatie. Dit mechanisme zorgt ervoor dat de speler het
gevoel krijgt het goed te hebben gedaan. In het definitieve
spel worden deze beloningen toegevoegd. Te denken valt aan
een score, met uiteindelijk een high score ranking. Mensen
willen graag ergens het beste in zijn, door een high score
ranking toe te passen wordt de speler gemotiveerd en
uitgedaagd de hoogste score te behalen. In dit geval zal het
gaan om het uitspelen van de escaperoom binnen een zo kort
mogelijke tijd en met zo min mogelijk deathcounts. Daarnaast
kan de speler items verdienen waarmee hij of zij zijn uiterlijk
kan aanpassen en zich zo kan onderscheiden van de andere
spelers.
Actoren en interacties (Laurillard, 2009)
In figuur 4 wordt een overzicht gegeven van de verschillende interacties binnen de leerroute chemisch
rekenen. De figuur is een vertaling van het spinnenwebmodel van, van den Akker (2003) en geeft
volgens het conversational framework van Laurillard (2009) de verschillende interacties weer. De rode
draden symboliseren de samenhang binnen het spinnenwebmodel van alle elementen binnen de
leerroute chemisch rekenen. De zwarte pijlen geven de verschillende interacties tussen de elementen
en actoren weer.
Figuur 4
vertaling spinnenwebmodel leerroute chemisch rekenen
In figuur 5 wordt een overzicht gegeven van de verschillende interacties binnen de leerroute chemisch
rekenen en is een vertaling van het Conversational framework van Laurillard (2009). Op basis van de
gerealiseerde opdrachten binnen het spel worden hieronder de verschillende interacties beschreven.
Hoorcollege
De leeractiviteiten worden gefaciliteerd door een video met uitleg van de concepten over chemisch
rekenen. De docent zorgt voor de uitleg en inhoud van de video. Studenten kijken de video en nemen
daarbij een actieve houding aan door vragen op te schrijven en te stellen aan de docent. Deze vragen
dienen ter verduidelijking van de aangeboden concepten. Dit kan via de mail of in een eerstvolgende
klassikale bijeenkomst. De docent beantwoord de vragen en stelt op basis van de gestelde vragen de
inhoud van de video bij. De interacties in dit deel van de leerroute vinden plaats tussen de docent en de
studenten, de studenten en de video en de docent en de video (interacties 1-5 hoorcollege, figuur 5).
ChemCraft
Nadat studenten de video hebben bekeken gaan zij tijdens de eerstvolgende klassikale bijeenkomst het
spel spelen. De leeractiviteiten worden nu gefaciliteerd door de game. De student logt in, maakt een
avatar en start het spel. Nadat de student het spel heeft gestart en een avatar heeft aangemaakt begint
hij of zij het spel bij het beginscherm, daar wordt de student welkom geheten en een korte uitleg
gegeven wat het doel van het spel is en hoe de student zich in de game kan voortbewegen. Vanaf het
betreden van de escaperoom voert de student de opdrachten uit en beantwoord de vragen die hij of zij
tegenkomt. Wanneer de opdracht is uitgevoerd of een vraag is beantwoord maakt de student een foto
en vult hij of zij het portfolio waar nodig aan met de antwoorden op de vragen. Na elk level levert de
student zijn of haar portfolio bij de docent in door deze te exporteren en naar de docent te verzenden.
Terwijl de student verder gaat met het volgende level, kijkt de docent het portfolio na en geeft
feedback, waar nodig stuurt de docent bij. In totaal zijn er drie levels in het spel. Aan het einde van het
spel biedt de student zijn of haar volledige portfolio nogmaals aan de docent aan en op basis daarvan
kan de student deelnemen aan het afsluitende practicum. De docent voorziet de student van feedback,
kijkt de vragen na en bepaald of de student nog oefening nodig heeft of dat de benodigde kennis voor
het practicum voldoende is. Terwijl studenten het spel spelen monitort de docent de acties en de
voortgang van de student door gebruik te maken van de classroom modus. De interacties vinden plaats
tussen de docent en de studenten, de studenten en het spel en de docent en het spel (interacties 1-9
game, figuur 5).
Practicum
De leeractiviteiten vinden plaats in het practicumlokaal en worden door de docent en praktijkinstructeur
gefaciliteerd. De praktijkinstructeur zorgt voor de nodige materialen en voorziet studenten van de juiste
informatie (doelen en herhaling van de aangeleerde concepten). Studenten gaan vervolgens in
tweetallen aan de slag en voeren zelfstandig de taken binnen het practicum uit. Door het uitvoeren van
het practicum laat de student zien dat hij of zij instaat is op de hoogste niveaus van Bloom en Miller de
concepten van het chemisch rekenen toe te passen. Hier laat de student zien dat hij of zij het doel van
de game: “Op intuïtief niveau toepassen van chemisch rekenen” heeft behaald. Voor dat de student
starten met het practicum worden tussen studenten onderling de taken verdeeld. De docent is tijdens
het practicum aanwezig om samen met de praktijkinstructeur de studenten te begeleiden, vragen van
studenten te beantwoorden en waar nodig sturing te geven aan het practicumproces. De interacties
vinden binnen deze leeractiviteit plaats tussen studenten onderling, student en docent, student en
praktijkinstructeur, practicuminhoud en studenten en practicuminhoud en praktijkinstructeur
(interacties 1-9 practicum, figuur 5).
Figuur 5
interacties leerroute chemisch rekenen
Evaluatie
Van de tot nu toe gerealiseerde game is een “walkthrough” filmpje gemaakt en getoond aan enkele
docenten. Aan één docent en één student is het werkelijke spel getoond en samen met de maker
doorlopen. De docenten en student waren onder de indruk van het ontworpen spel, het idee en de
mogelijkheden voor het definitieve spel. Nieuwe ideeën en toevoegingen worden verzameld en aan
studenten van de minor serious gaming binnen de HU zal gevraagd worden deze ideeën en
toevoegingen in een definitieve versie van het spel te realiseren. Hoe de game uiteindelijk ontvangen
wordt door de studenten, of docenten de game een waardevolle aanvulling vinden op de bestaande
lesstof en of generalisatie buiten de lokale context van de game mogelijk is zijn vragen ter evaluatie.
Op basis van deze vragen kan de inhoud en het spel verder verbeterd en doorontwikkeld worden.
Verklaring begrippen
Praktijk Instructeur
Docent verantwoordelijk voor het verzorgen van de practicumlessen binnen de
lerarenopleiding Biologie.
Literatuur
Annetta, L. A. (2010). The “I’S” Have It: A Framework for Serious Educational Game Design, North
Carolina State University.
Anderson, L. W., & Krathwohl, D. R. (2001). A taxonomy for learning, teaching, and assessing: A
revision of Bloom's taxonomy of educational objectives. New York: Longman.
De Freitas S., Rebolledo-Mendez G., Liarokapis F., Magoulas G., Poulovassilis A. (2010). Learning as
immersive experiences: Using the four-dimensional framework for designing and evaluating
immersive learning experiences in a virtual world, British Journal of Educational Technology.
Geerts, W., & van Kralingen, R. (2016). Handboek voor leraren (2e druk). Bussum: Couthino.
Harteveld C., Guimaraes R., Mayer I.S., Bidarra R. (2010). Balancing Play, Meaning and Reality: The
Design Philosophy of LEVEE PATROLLER. Simulation Gaming, 316-340.
HU Diensten Onderwijs, Onderzoek & Studentzaken Ism HU Programma Onderwijsinnovatie (2017). HU
toetskader. Utrecht: Hogeschool Utrecht.
Koops, M.C. (2017). Gamedidactiek: Het hoe en waarom van spellen in de les. Didactica.
Laurillard, D. (2009). The pedagogical challenges to collaborative technologies. Computer-Supported
Collaborative Learning 4(1), 5-20.
Onderwijsraad (2008). Advies: Onderwijs en open leermiddelen. Geraadpleegd op 6 juni 2017, van
https://www.onderwijsraad.nl/upload/publicaties/273/documenten/onderwijs_en_open_leermidd
elen.pdf
Schrickx J. (2012). Cursushandleiding ‘Chemie van het leven’. Utrecht: Hogeschool Utrecht
Van den Akker, J. (2003). Curriculum perspectives: An introduction. In J. van den Akker, W. Kuiper &
U. Hameyer (Eds.), Curriculum landscapes and trends (pp. 1–10). Dordrecht: Kluwer Academic
Publishers.
Van Bergen, H., Blauw, I., van den Bogaart, T., van de Kant, H., Zitter, I. (2016). Blended Learning:
Onderwijsontwerpen; een didactisch concept. Utrecht: Hogeschool Utrecht
Van Rooij, A. J., Jansz, J., & Schoenmakers, T. M. (2010). Wat weten we over … effecten van games.
Een beknopt overzicht van wetenschappelijk onderzoek naar de effecten van games. Zoetermeer:
Stichting Kennisnet.
Valcke M. (2010). Onderwijskunde als ontwerpwetenschap: een inleiding voor ontwikkelaars van
instructive en voor toekomstige leerkrachten. Gent: Academia Press.
Vygotsky, L.S. (1978). Mind in society: The development of higher mental processes. Cambridge, MA:
Harvard University Press.
Bijlage Receptenkaart Chemcraft
Met deze receptenkaart kan je de receptopdrachten uitvoeren. Elk recept geeft aan hoeveel
ingrediënten je per recept nodig hebt.
Recepten voor de werkbank
Rijpe meloen
Glucose
Recepten voor de brouwstandaard
Hoestdrank
Energiedrank