Computers en Virtual Reality in het onderwijs

omslag Virtual Reality rapport 1995In april 2016 voorspelde een rapport een groei van 45% voor “wearables in de klas” tussen 2016 en 2020. Hiermee worden dan hoofdzakelijk headsets en trackers bedoeld. Wij zijn benieuwd hoe populair leslokalen en verzamelingen daarvan, ook wel als fysieke schoolgebouwen aangeduid, in 2020 nog eigenlijk zijn? Waarom zou je elke dag je rug overbelasten met een veel te zware rugzak met boeken als je thuis virtueel samen kunt leren, oefenen, en dingen maken, wereldwijd?

Unimersiv, “Learn through Virtual Reality” en “The largest platform for VR educational experiences”, heeft in een recent onderzoek naar de inzet van VR voor onderwijs onder andere de vraag gesteld of VR gebruikt kan worden om mensen iets nieuws te leren. 99% antwoordde “ja”!

Van de grote wereldspelers op VR-gebied is Google het meest uitgesproken met onderwijs bezig. In 2015 werd het educatieve programma “Expeditions Pioneer” gelanceerd en sindsde hebbgoogle-expeditions-large-ogen enige miljoenen kinderen op school kunnen kennismaken met Google Cardboard. Nederland wordt tot nu toe helaas overgeslagen door Google.  In november  kondigde de CEO van Google, Sandar Pichai, aan dat ze 1 miljoen schoolkinderen in de UK nu kennis gaan laten maken met Expeditions. De app waarmee de leraar de “virtuele reizen” op de carboards van de leerlingen kan tonen, werkt nu ook onder iOS van Apple. Misschien dat nu ook wat meer scjole uit Nederland zich gaan aanmelden voor het programma!

Virtual reality verandert het onderwijs fundamenteel

In 1995, nu ruim 20 jaar geleden dus, stond er een nieuwe technologie voor de deur en werd door drie zware wetenschappelijke commissies van de Amerikaanse Nationale Onderzoeksraad gezamelijk een rapport uitgebracht: “Virtual Reality: Scientific and Technological Challenges”.  Virtual Reality is niet echt een helder wetenschappelijk begrip, vinden de wetenschappers. Ze hebben het daarom in dit rapport steeds over “Synthetic Environments (SE)”. Later kwamen begrippen als “Virtual Worlds” en “the Metaverse” in zwang. Het komt allemaal een beetje op hetzelfde neer: kunstmatige, met behulp van computers gegenereerde 3-dimensionale (en onder andere daardoor meer natuurlijke) omgevingen waarin we ons als mensen met behulp van technologische hulpmiddelen zoals beeldschermen, controllers en sensoren kunnen begeven en waar we ons min of meer (en fysiek vooral een heleboel “meer”) kunnen gedragen zoals in de echte wereld. de meestbelovende toepassingsgebieden voor virtual reality volgens dit rapport komen opvallend goed overeen met de huidige verwachtingen over succesvolle inzet van virtual reality: 1. “design, production and marketing; 2. “medicine and health care”; 3. “hazardous operations” en 4. “training”. Hoewel ze aan onderwijs minder aandacht kunnen besteden in dit rapport, wordt het wel heel erg belangrijk toepassingsgebied voor VR gevonden en schrijft de commissie: The application domain of education is of critical concernTweet!

Kids’ jingle with new meaning

Dat computers die over de hele wereld via een netwerk verbonden zijn ook het onderwijs zouden veranderen, werd al voorspeld toen er nog maar weinig mensen ervaring met computer hadden. Ted Nelson bedacht in 1963,  ruim voordat er zoiets als internet bestond, de term “hypertext”. In 1970 beschreef hij vervolgens een toekomst waarin scholen en onderwijzers overbodig zouden worden dankzij deze computertechnologie. De ideeën werden door hem in 1974 gebundeld in 2 boeken die van voor naar achter tegen elkaar geplakt zijn en in het midden bij elkaar komen. Hier gaan de teksten en afbeeldingen van de boeken dan door elkaar lopen. de 2 voorkanten van het boek van Ted Nelson

De achterliggende gedachte bij het boek “Computer Lib” is dat iedereen moet weten wat computers (en computer netwerken) zijn en hoe ze werken. In “Dream Machines” zet Nelson zich af tegen de toenmalige figuren in de wetenschappelijke en industriële wereld die met vage technische en wetenschappelijke termen proberen hun toekomstvisie over de inzet van computertechnologie (- zeg maar ICT -) te verkondigen, terwijl ze in zijn ogen vooral bezig zijn hun eigen belangen voor de toekomst veilig te stellen. Tsja, ook dat lijkt erg op wat er op dit moment weer met het technologie-begrip “Virtual Reality” gebeurt! De “boventitel” van dit boek is dan ook:

Come Dream along with me: The Best Is Yet To Be”

On both sides, the academic and the industrial, they are being painfully pontifical and bombastic in the jarring new jargons. Little clarity is spread by this. Few things are funnier than the pretensions of those who profess to dignity, sobriety and professionalism of their expert predictions— especially when they, too, are pouring out their own personal views under the guise of technicality. Most people don’t dream of what’s going to hit the fan. And the computer and electronics people are like generals preparing for the last war. Frankly, I think it’s an outrage making it look as if there’s any kind of scientific basis to these things; there is an underlevel of technicality, but like the foundations of a cathedral, it serves only to support what rises from it. THE TECHNICALITIES MATTER A LOT, BUT THE UNIFYING VISION MATTERS MORE.

Ook de toekomst van het onderwijs met behulp van computers (in grote netwerken), wordt hierin voorspeld met de prachtige zin:

“No more pencils, no more books. No more teachers’ dirty looks”

Education with HYPER_MEDIA - Ted Nelson“Computer ondersteund onderwijs”, haha, wat een zieke grap”: gewoon meer van hetzelfde gaan doen in minder tijd en liefst ook nog met minder geld. Onderwijs-automatisering gaan invoeren, net zoals we “kantoorautomatisering” hebben doorgevoerd. Degenen die denken dat daar de echte voordelen van computers in het onderwijs in zitten, zijn echt niet wijs, maar hardnekkig is die opvatting nog steeds. Er lijkt weinig veranderd sinds de onderwijsdiscussie in Amerika van de jaren zeventig, vorige eeuw. Als je naar het plaatje hier kijkt, hebben we opeens ook een heel andere dan de gebruikelijke verklaring voor Pink Floyd’s beroemde typering van de onderwijzer als (you are just) “Another Brick in the Wall“.

Ook nu weer belangstelling voor “Cyberlearning”

Recent verscheen er een aflevering van het  International Journal of Artificial Intelligence in Education (IJAIED) met als titel  “Optimists’ Creed: Brave New Cyberlearning, Evolving Utopias (Circa 2041)”. Het vaktijdschrift probeert een bijdrage te leveren aan het ontwerpen van computer gebaseerde onderwijs systemen. De auteurs beschrijven de overgang van voornamelijk op jonge leeftijd in instituten geconcentreerde leeractiviteiten naar een individueel leerproces gedurende het hele, intussen verlengde, leven. En wijzen op de toename van “wicket problems” in onze samenleving. Dit is een begrip dat in de jaren 60 ontstaan is en vooral sociale problemen aanduidt die zo complex zijn, dat zelfs niet duidelijk is wat het probleem nu eigenlijk is en hoe het beschreven moet worden en die constant veranderen door hun sociale context.

AI+VR en AR als onderwijs ondersteunende technieken?

Dit soort problemen kunnen alleen opgelost worden door ze realtime, in samenwerking (collaboratief) en door supercomputers en virtual reality technieken ondersteund: “Advanced cyberlearning environments that involve Virtual Reality and Artificial Intelligence innovations are becoming powerful tools that can facilitate the explorations and conversations needed to solve society’s “wicked challenges“!

In New York hebben ze daarvoor een “Simulated Reality Environment” gebouwd: een holodeck met waarin mens-mens-, mens-computer-, mens-robot-interacties realtime worden onderzocht met beeld, geluid en “dingen maken”.Het concept, genaamd NYU-X, helpt mensen en computers (incl. robots!) om real-time en samen prototypes te maken, concepten te onderzoeken, patronen te visualiseren en te ontdekken.

EON Reality – training & onderwijspioneer met VR sinds 1999

Het wereldwijd opererende EON Reality heeft VR en AR apps uitgebracht voor iOS en Android tablets die een hele bibliotheek aan AR+VR “experiences”  ontsluiten en noemen dit educative platform EON Experience AVR. Je ziet in onderstaande video nog wel veel “transitional” technologie en nog maar 1 leerling die het klaslokaal niet gebruikt omdat hij ziek is, maar goed, laat die schoolbesturen nog maar even in de waan dat ze ook grote dure gebouwen blijven beheren! Of dat de leerplicht betekent dat je naar school zou moeten.

Immersive learning, leren door het te ervaren, leren door te doen, het zijn geen nieuwe ideeën, maar ze kunnen nu eindelijk ook breed in praktijk worden gebracht!

Nog een paar fragmenten uit de jaren 90:

“Hey! Teacher! Leave them kids alone!”

“We komen er steeds meer achter dat scholen zoals we die nu kennen op ieder niveau ontworpen lijken om de veronderstelde doelstelling van onderwijs te saboteren. Een kind arriveert op school met helder verstand en staat nog overal voor open, zo vroeg in zijn leven. Door kleurloosheid en uniformiteit verdwijnen zijn interesses. Door een van te voren vastgesteld curriculum en vaste tijdpaden ontnemen we hem zijn oriëntatievermogen, initiatieven en motivatie en met testen en beoordelingen ondergraven en verwoesten we uiteindelijk zijn natuurlijke intelligentie.

Scholen zoals we die nu kennen zijn allemaal gebaseerd op de zelfde principes: strijk eerst de individuele verschillen van de leerlingen zoveel mogelijk glad, ga dan verder in groepen in een geforceerd marstempo over de strak gestreken vlakte. Er wordt lesmateriaal over ze gedumpt en de respons erop wordt gekalibreerd; hun interactie en betrokkenheid met de lesstof wordt niet aangemoedigd of zelfs maar in ogenschouw genomen, alleen of ze er braaf volgens de vastgestelde normen op reageren wordt zorgvuldig vastgelegd.”

Het opmerkelijke is dat we nu pas in Nederland zijn begonnen zijn om zoiets als “individueel onderwijs” met persoonlijke curricula en diploma’s te omarmen. Oftewel: de individuele leerling als uitgangspunt nemen in plaats van “het systeem”. Een dapper voorstel in die richting wat betreft de diplomering door de HBO-raad werd onlangs ‘vakkundig’ door de Raad voor het Onderwijs en daarna door de minister de nek omgedraaid.

Ook de indeling van onderwijs in “vakken” werd in de jaren 70 al erg twijfelachtig gevonden:

1. The human mind is born free, yet everywhere it is in chains. The educational system serves mainly to destroy for most people, in varying degrees, intelligence, curiosity, enthusiasm, and intellectual initiative and self-confidence. We are born with these. They are gone or severely diminished when we leave school.

2. Everything is interesting, until ruined for us. Nothing in the universe is intrinsically uninteresting. Schooling systematically ruins things for us, wiping out these interests; the last thing to be ruined determines your profession.

3. There are no “subjects.” The division of the universe into “subjects” for teaching is a matter of tradition and administrative convenience.

4. There is no natural or necessary order of learning. Teaching sequences are arbitrary, explanatory hierarchies philosophically spurious. “Prerequisites” are a fiction spawned by the division of the world into “subjects;” and maintained by not providing summaries, introductions or orientational materials except to those arriving through a certain door.

5. Anyone retaining his natural mental facilities can learn anything practically on his own, given  encouragement and resources.

6. Most teachers mean well, but they are so concerned with promoting their images, attitudes and style of order that very little else can be communicated in the time remaining, and almost none of it attractively.

Ted Nelson: IEMAND moet een andere kijk hebben

Ted Nelson vond het door Jaron Lanier in zwang gebrachte begrip “Virtual Reality” trouwens ook maar niks: een “contradictio-in terminus” en veel te Frans bovendien! Maar Jaron Lanier op zijn beurt beschrijft zichzelf ook in deze tijd nog als een “Nelsonian”. Wie is dan toch, deze Ted Nelson? Hij had met zijn begrip “hypertext” in 1961 ook iets heel anders voor ogen dan Tim Berners-Lee er met HTML voor het World Wide Web van gemaakt heeft;

What I intended to do in 1961 was done by others, but divided among Jobs, Gates, and Berners-Lee, all of whom did it wrong.

Zijn project Xanadu, waar hij zelf meer dan 40 jaar aan gewerkt heeft, is nooit een succes geworden. Zelf dacht hij 3 tot 6 maanden no

dig te hebben voor zijn hypertext-programma en verwachtte dat het in 1962 drukwerk zou gaan vervangen. In een berucht artikel van Gary Wolf in Wired (1995), wordt het project als “volkomen waanzin” beschreven. En Ted Nelson als een half-demente idioot die zelf niet eens kan programmeren, geen zin behoorlijk kan afmaken en iemand die lijdt aan acuut geheugenverlies. De teleurstelling is op zich begrijpelijk: Met name het boek Computer Lib kreeg zo’n cultstatus, dat het de eerste golf software-programmeurs tot gevolg had. Dan blijkt de auteur ervan zelf niets eens een programmeur en in staat om

Ted Nelson 4 jaar oud

dat ooit te worden!

Nelson is altijd in zijn systeem blijven geloven en sprak in 1989 tegenover een commissie van de Amerikaanse Senaat de woorden: “het Xanadu systeem, of iets dat er sterk op lijkt, is onvermijdelijk“. Na 64 jaar ontwikkelen is Xanadu overigens in 2014 toch uitgekomen! “I believe this world would be far better if I hadsucceeded, but I ain’t dead yet”, zei Ted Nelson bij die gelegenheid. Hij liet een foto zien waarop hij als vierjarig jochie naar school werd gebracht. “Ik liep toen al cynisch kijkend voorop en uiteraard buiten de groep”, grapte hij. “School was voor mij een gevangenis en voelde als een opgelegde straf. Mijn religie is menselijke vrijheid en creativiteit”.

De invloed van zijn ideeën hoe computers in een netwerk zouden kunnen functioneren voor de mensheid en voor educatieve doeleinden in het bijzonder, blijft enorm. Mitchell Kapor, de grondlegger van Lotus 1-2-3, was als een van de velen geïnspireerd door Nelson. Ook de hierboven  al genoemde Jaron Lanier heeft al in de midden 80-er jaren (van de vorige eeuw) samen met het Ames lab van NASA getracht een betaalbaar VR-systeem voor scholen te ontwikkelen, voordat hij de DataGlove op de markt zou gaan brengen :

“Ik had een ambitieus plan in gedachten om op dat moment al een low-cost systeem voor scholen te maken. We hebben geprobeerd om iets samen te stellen, dat kan worden omschreven als een Commodore 64 met een goedkope handschoen met een soort van cilindrische software omgeving”

Met internet, Artificial Intelligence (AI), Big Data en deels aanverwante technologische vorderingen op VR-gebied wordt de visie van deze pioniers nu langzaam een realistisch perspectief dat steeds ruimer omarmd wordt. De “Dream Machine” wordt dankzij VR straks toch werkelijkheid!

Gaat virtual reality + internet eindelijk de terreur van ons onderwijssysteem uitbannen?

Wanneer 2 jaar later zowel de PC’s als internet hun intrede in de Amerikaanse maatschappij al flink hebben gemaakt, wordt in een vergelijkbaar rapport aan de Amerikaanse regering, het “Shaw rapport”, geconcludeerd:

“technologie heeft heeft in de afgelopen periode Amerika’s kantoren en fabrieken fundamenteel veranderd, net zoals de winkels, maar de invloed op onze klaslokalen is zeer gering geweest”

Deze woorden zouden met kleine aanpassing ook zomaar ook nog anno 2016 in een rapport aan de Nederlandse regering kunnen staan! We hebben wel ondertussen de krijtjesborden deels vervangen door digiborden, we hebben tablets in de klas en zelfs “Steve Job scholen” (over belangen zeker stellen, gesproken). Maar OK, dan zitten de kinderen nu niet meer het hele lesuur in bankjes naast elkaar, hebben ze de boeken en schriften en de kroontjes- of balpen vervangen door touchscreens.

Maar zijn de opvattingen over hoe je onderwijs geeft in praktijk nu al echt veranderd door de ICT revolutie? We mogen tegenwoordig wel al flink veel thuis werken als we volwassen zijn en de overheid loopt ermee voorop. Vooral omdat ze nu nog maar voor 70% van de FTE (full time werknemers-eenheden) een (flexibele) werkplek hoeven in te richten en te laten onderhouden! Maar onze kinderen moeten gewoon iedere werkdag nog gewoon naar school.

Education: the Unfinished  Revolution

In 1998 ondernam Andries van Dam nog een poging om zijn droom uit 1962 eindelijk te laten uitkomen. Andy dacht in 1998 eindelijk de fundamentele verandering in het onderwijs door te kunnen voeren en deed een oproep tot actie. Hij voorzag toen al de overvloed aan draagbare technologie, zoals smartphones en smart watches, snelle internetverbindingen en meer natuurlijke user-interfaces, plus interactieve, visuele 3-dimensionale omgevingen. En denk daarbij vooral niet  aan hoofdzakelijk desktop computers, door hem toen al beschouwd als “transitional technologies”.

Andries van Dam beschreef de “voorvader van de virtual reality headset”, Yvan Sutherland, ook als geestelijk vader van de onderwijsrevolutie die door computertechnologie een keer moet gaan plaatsvinden.

Andries van Dam: “I’ve believed that education is the killer app since 1962, when I taught my first computer course to high school students and high school teachers. And the thing that really made me believe that computers could do it was, of course, Sutherland’s landmark film on Sketchpad, which got me to go into computer graphics. And I have to say – Ivan is the other father of our revolution.” 

Sketchpad 1965

Sword of Damocles 1968

Sword of Damocles 1968

De school moet vervangen worden door slimme, interactieve, “ontdek-het-zelf”, bibliotheken op internet, ontsloten door webtechnologie. Zelfs het huidige Watson van IBM, met “cognitive computing” is aan gedacht:

I think the future lies in the following kinds of technologies and approaches:

  • Interactive simulations, in the large and in the small, ranging from simple physics and chemistry models to more complex systems of interactive and evolving components. I often call these “clip models”, by analogy to clip art. What we need for each topic is a family of models at various levels of detail and sophistication to suit different age levels, backgrounds, and needs for information.
  • Customizable cognitive tutors that can work with both individuals and groups.
  • Collaborative and networked experiences and projects, which may be based on massive multi-player game engines. These projects will focus on enabling learners to construct new objects, behaviors, and ecologies. I am thinking, for example, of next-generation MMP SimCity-style environments such as SimBiology, SimChemistry, etc.

I visualize housing a repository of learning objects embodying these approaches in a digital library. They will be delivered on a variety of platforms, including heterogeneous, intercommunicating mixtures of desktop computers, ultraportable wireless devices, smart-room technologies, and immersive VR.