Idylle
28 jan. 2000
Enschede
(workshop)

Designing compact working-, doing- and learning-environments

Micro-worlds on the World Wide Web;
the role of javascripts and java-applets
as designing method and techniques
in two online courses

== computer simulations ==

Dr. ir. Rik Min
wetenschappelijk medewerker / universitair docent
Ir. Jan de Goeijen
medewerker Onderwijskundig Centrum / ontwerper / practicum assistent

Universiteit Twente; Faculteit der Toegepaste Onderwijskunde;
Postbus 217; 7500 AE Enschede
E-mail: Min@edte.utwente.nl
Web-site: http://
users.edte.utwente.nl/min

The developments in ICT have entered the world of higher education rapidly, opening new ways of teaching and learning with higher flexibility, collaboration and efficiency. Simulation and problem solving are considered essential elements in these developments. Students should know about these techniques and how to work with them using HTML, JavaScript and Java. During the past academic year we have conducted a pilot study into the possibilities of HTML, JavaScript and Java. In particular for on-line learning environments for simulation and problem solving in front of a computer monitor. A number of different interactive on-line examples have been developed and a number of different on-line tests have been created. This research has let to educational applications. Our experiences and conclusions will here be discussed as well as the impact of these methods and techniques on education elsewhere.

Designing & Applets

Abstract

The developments in information and communication technology have entered the world of higher education rapidly, opening new ways of teaching and learning with higher flexibility, collaboration and efficiency. Simulation and problem solving are considered essential elements in these developments. Students should know about these techniques and how to work with them using HTML, Javascript and Java.

The impact of the Web

A student today no longer spends his time in a lonely little attic room, a noisy lecture room or the deadly silence in the huge reading room of a university library. These components of his environment still exist but their functionality has changed. In principal all students at the campus of the University of Twente (UT) have an excellent connection with the electronic highway. The World Wide Web is extremely popular, both among lecturers and students. It fills the almost natural need of young people to want to travel all over the world and to try and understand it.

The lecture room is no longer the only place where information transfer takes place. In my faculty now adays we have an very modern web-site-based courses system for distance learning groups specially for locations outside the campus.

If students are elsewhere, for instance in the scope of 'internationalization', they can still attend lessons and feel connected with the mother faculty. And as for the university library: the World Wide Web sometimes has in certain disciplines a larger amount of interesting topical reading and study matter than the average faculty library could ever hope to be able to purchase: a real library of all kinds of media such as texts, books, audio, video and applications of applets online.

Reading rooms will increasingly be transformed into rooms with ordinary WEB browsers. Lecture notes, books and sheets are more and more consulted through a PC or NC and printed if necessary. Universities and Colleges of Higher Vocational Education are thus able to provide up-to-date information and instruction materials while keeping the cost of printing to a minimum. Lecturers like to put all sorts of information on the WEB. All parties involved in education benefit from it. This means that every actor on the work floor is 100 procent motivated to use it. An ideal situation for innovation.

Pilot project

During the past academic year we have conducted a pilot study into the possibilities and 'performance' (i.e. 'strength' or 'power') of HTML, javascript and Java. In particular for on-line learning environments for simulation and problem solving in front of a computer monitor. A number of different interactive on-line examples have been developed and a number of different on-line tests have been created. This research has let to educational applications.

Courses

Students at our university now learn - in a lot of practical course - how to make parts of learning environments with javascrips and java-applets.

Conclusions

Our experiences and conclusions will here be discussed as well as the impact of these methods and techniques on education.

Basic concepts

Parallel instruction
type a:


left: worksheet with applet; right: instruction

Parallel instruction
type b:


left: applet; right: home-base with instruction etc.

An applet:

Go to Cardio, version 4.x
(a case)
(a micro world with 'intelligent feedback')

Parallel instruction
on the web

Go to Boiler, version 3.x
(in the middle: the web-page,
right: the 'instruction')

A micro-world (I)
separate from the instruction

Go to Aorta, version 1.x
(top-right: working environment;
the web-page is the instruction worksheet)

A micro-world (II)
separate from the instruction

Go to Transistor, version x.x
(after clicking on the button: the working environment (right);
the basic web-page is the manual)

Methods

Klik hier
(foto's over parallellisme)

Klik hier
(een leestekst over parallellisme)

Klik hier
(de PI theorie)

Klik hier
(MacTHESIS)

Klik hier
(JavaTHESIS)

Klik hier
(de cursus multimedia programmeren)

Klik hier
(de cursus computersimulatie als leermiddel)

Results

Go to the program index
30 simulation models
300 prototypes
and
5 simulation desiging systems
are tested

Diversen

Collegediktaat online

Ga naar het multifunctionele electronische collegediktaat van R. Min
(tbv de vakken en de practica
'multimedia programmeren';
'computersimulatie als leermiddel';
'systeembenaderingen in de onderwijskunde';
'inleiding mediakunde';
'onderwijskundige technologie';
etc.)

TeleTOP

Ga naar het TeleTOP systeem TO
(cursus 'multimedia programmeren';
'onderwijskundige technologie';
etc.)

Java-based voorbeelden

Ga naar java-applet-voorbeelden

JavaScript voorbeelden

Ga naar javascript-voorbeelden

=== A Review ===

About Parallelism and the PI theory

Abstract

Toen in de negentiger jaren educatieve simulatie software voor ons onderzoek, "optimalisering van leeromgevingen", gemaakt werd met het MacTHESIS systeem, begonnen wij bepaalde eisen te stellen aan de computer, het beeldscherm en de userinterface.

Min ontdekte dat de desktop metafoor van Jobs een nog grotere potentie had dan op dat moment zelfs in de literatuur verondersteld werd. Niet alleen het toepassen van interfaces met losse windows, maar ook een goede functionele scheiding tussen het kale leer-middel en de instructie werd pas in 1997 theoretisch verklaarbaar. De parallelle instructie-theorie voor simulatie-omgevingen ontstond. De theoretische verklaring werd vooralsnog gevonden in het gegeven dat een lerende voortdurend wil kijken naar zijn instructie, ook al heeft een gebruiker nog zo een goed korte termijn geheugen. Er werd in 1992 door Min een hypothese opgesteld met een mogelijke verklaring vanuit de cognitieve wetenschappen. Daarna werd door Min ontdekt dat niet alleen leer-omgevingen maar ook werk- en met name alle doe-omgevingen op dit punt overeenkwamen. Er werd begin 1999 een onderzoeker (mw. M. Claessens) aangesteld om het concept van parallellisme te onderzoeken en te proberen de PI-theorie empirisch te bewijzen. Op vele plaatsen, ook in de maatschappij, bleek parallellisme plots als leidend principe zichtbaar te worden. Rond 1998 publiceerde Min een aantal aansprekende voorbeelden uit het dagelijks leven gebaseerd op het concept van het parallellisme, zoals een krant, een museum, en besefde hij waarom het krantenformaat al honderden jaren populair is; musea al eeuwen een prachtige ontdekomgeving voor kinderen vormen en dat multimedia-spectakels, pop-concerten en zelfs ondertiteling bij films functioneel parallelisme is. Successen met de parallelle instructie theorie en het concept van parallellisme kreeg Min bij het Randstad-project (Gritter & Koopal 1995); eerder al bij het waterloopkundig laboratorium project en later bij Holland Signaal te Hengelo waar hij in een samenwerkingsverband met de Universiteit Twente voor het parallellisme-onderzoek de mogelijkheid kreeg in met virtual reality (VR) te experimentaren in een VR-room aan de hand van concrete, reeele onderhouds-problemen in realistische werk-omgevingen.

Parallellisme

Een goede definitie voor parallellisme is dat allelei informatie-fragmenten in een bepaalde omgeving - en dat kan op een beeldscherm of op een of andere lokatie zijn - naast elkaar gesitueerd zijn. De ontwerpers van de software of de omgevinginrichters willen dat de gebruiker of de persoon die langsloopt optimaal kan kiezen uit het aanbod.

Bij een leer-omgeving voor simulatie bijvoorbeeld wil de gebruiker de resultaten zien - en blijven zien - van zijn ingrepen in de gesimuleerde werkelijkheid en tegelijkertijd iets uit het instructieboekje kunnen lezen: een nieuwe opdracht of informatie over een fenomeen dat hij zojuist op het beeldscherm heeft gecreeert. Dit eist iets van de indeling op het beeldscherm; liefst gebaseerd op een ontwerp-theorie.

Als je goed om je heen kijkt bestaan er in de wereld waarin wij leven allerlei zuivere en onzuivere vormen van parallellisme; bijvoorbeeld in een museum de manier waarop de schilderijen zijn opgehangen of in een supermarkt. Kijk maar eens goed hoe Albert Heijn zijn winkels inricht; de goederen zijn allemaal parallel opgesteld, maar de route waarlangs je kunt en/of moet lopen: daar is goed over nagedacht. (Instructie; coaching?)

Parallelle instructie

Bij een goed software product hoort een handleiding; dat geldt voor simulatieprogramma's evengoed als voor speelgoed of gebruiksartikelen. Niet alleen hoort er bij een simulatieprogramma van het type waarvan Min er honderden heeft ontwikkeld en empirisch onderzochte, goede instructies, goede opdrachten en goede casussen, maar vooral - zo ontdekte hij - moest de leeromgeving zodanig goed ingericht zijn dat een leerling ook goed kan werken en allerlei dingen vrij op het beeldscherm kan doen. Hij ontdekte dat een goede leeromgeving allereerst en vooral een goede doe-omgeving en werk-omgeving moest zijn , waar een gebruiker zich op zijn gemak voelt en allerlei aparte tools of gegevens of instructies of help-systemen links en rechts voor het grijpen moet hebben anders wordt er uberhaupt niet geleerd met de simulator of met het spel. Hij ontdekte dat gewone, klassieke, papieren instructies heel goed bleken te werken. Een min of meer ongeordende stapel papier cq. losse vellen met allerlei te raadplegen informatie of opdrachten bleek - ondanks geavanceerde computertechnologie - nog steeds vaak erg functioneel en zelfs doorslaggevend voor succes van het product. Het simulatieprogramma VIJVER van P. van Schaick Zillesen (Hartsuiker et al., 1989) en het spel ECONOMIE (Miltenburg, 1985) zijn hier voorbeelden van.

In een museum bijvoorbeeld wil iemand vrij kunnen rondlopen en objecten kunnen bestuderen en een ander wil juist met een walkman met koptelefoontje en een bandje uitleg krijgen om iets over een object te weten te komen. Eventueel kan een museum kastjes met een drukknop erop naast elk object plaatsen. Het ene geval is een vorm van een nogal dwingende, maar soms nuttige vorm van lineaire parallelle instructie en het andere geval een vorm van een soort random-access databank met losse audio-fragmenten.

Referenties

Min (1994)
Parallelism in open learning and working environments. Britsh Journal of Educational Technology, Vol. 25, No. 2, pp. 108-112. ISSN 0007-1013.

Min (1992)
Parallel Instruction, a theory for Educational Computer Simulation. Interactive Learning Intern., Vol. 8, no. 3, 177-183. (
other reference)

Hartsuiker, A., J. Hondebrink, V. Labordus en P.G. van Schaick Zillesen, (1989)
Een vijver in de computer; een integratievoorbeeld van Informatiekunde en Natuurwetenschappen. National Institute for Curriculum Development (Stichting leerplanontwikkeling; SLO), Enschede. ISBN 90.329.0809. (parallelle instuctie bij het simulatieprogramma VIJVER)

Miltenburg (1985),
Economische politiek, een simulatiespel voor het trainen van hoge ambtenaren (parallelle instuctie bij het simulatieprogramma ECONOMIE); Economica Software BV.

Min, F.B.M., (1999)
Interactive Micro-worlds on the World Wide Web. Accepted and in press at the Int. J. of Continuing Engineering Education and Long-life Learning.

Min, F.B.M., & J. de Goeijen (1999)
Multimedia programmeren.
http://to-www.to.utwente.nl/TO/ism/course/mmp/index.html
De cursus multimedia programmeren (klik hier)

Min, F.B.M., & J. de Goeijen (1999)
Computersimulatie als leermiddel.
http://to-www.to.utwente.nl/TO/ism/course/sim/index.html
De cursus computersimulatie als leermiddel (klik hier)

Min, F.B.M., (1997)
'Het WEB als werk-, doe- en leeromgeving en de kracht van applets'. Gepubliceerd in: 'De Digitale Leeromgeving'. Editors: M. Mirande, J. Riemersma & W. Veen. ISBN 90-01-88662-0.

Min, F.B.M., (1995)
Simulation Technology & Parallelism in Learning Environments; Methods, Concepts, Models and Systems. Publisher: Academic Book Center, De Lier. ISBN 90-5478- 036-3.

BOILER (pre-prototype; 1999),
een online simulatieapplet met een model van een zonneboiler (een voorbeeld van leren door dingen te veranderen en te kijken); (een student-werkstuk) (klik hier) (of hier)

ECONOMIE (pre-prototype; 1999),
een online simulatieapplet met een model van de nederlandse economie (een voorbeeld van leren door te leren voorspellen); (een voorstudie) (klik hier)

TRANSISTOR (prototype; 1999),
een online simulatieapplet met een model van een transistorversterkingsschakeling (een voorbeeld van leren door te doen); (een student-werkstuk) (klik hier) (of hier)

CARDIO (prototype; 1999),
een online simulatieapplet met een model van de bloeddrukregulatie van het mensenlijk lichaam; (een student-werkstuk) (klik hier)

Enschede, 1 febr. 2000