HvA-onderzoeker ontwikkelt VR-app voor wiskundeonderwijs

Sonia Palha, docent en onderzoeker van het Lectoraat Didactiek van de Bètavakken aan de Hogeschool van Amsterdam, heeft een prototype voor een app ontwikkeld die scholieren en studenten moet helpen bij het maken van grafieken voor het vak wiskunde. De interactieve app maakt een abstract wiskundig vraagstuk concreet met bewegend beeld en virtual reality.

De app ‘Virtual Math’ in schermpje telefoon

Palha ontwierp de app samen met wiskundedocent Stephan Koopman en een team ontwikkelaars van de afdeling ICT Services van de UvA/HvA. Het ICT-team heeft de app doorontwikkeld. Onder studenten van de lerarenopleiding Wiskunde aan de HvA wordt momenteel onderzocht hoe de app wordt gebruikt.

Palha onderzoekt hoe de app deze studenten bij het leren ondersteunt, en in hoeverre zo’n app in de toekomst breder kan worden ingezet in de wiskundeles, bijvoorbeeld voor middelbare scholieren.

Virtuele vaas

Het prototype van de app bestaat uit twee wiskundeopgaven. Een daarvan toont een vaas, waarin het water uit een kraan stroomt met constante snelheid. Leerlingen moeten in de app een grafiek tekenen, die de relatie weergeeft tussen de hoogte van het water in de vaas, en de hoeveelheid water die erin zit. Komt de leerling er niet uit, dan kan die hulp inschakelen middels een (bewegende) animatie in de app. Daarbij kan de leerling zien (visualiseren) hoe het water in de vaas stroomt.

In de mobiele versie is er ook de virtual reality-optie: de leerling ziet en hoort dan in 3D voor zich hoe het water stroomt (met VR-bril). Het is mogelijk om de vaas van boven- en onderaf te bekijken en meer water toevoegen. Is er meer hulp gewenst, bij het tekenen van de grafiek dan kan de leerling opnieuw hulp inschakelen die de relatie tussen de hoogte van het water in de vaas en de punten op de grafiek helpt te visualiseren.

Niet iedereen denkt abstract

Waarom bewegend beeld en virtual reality inzetten in het wiskundeonderwijs? Bij wiskunde leren studenten om relaties te leggen tussen grootheden, bijvoorbeeld tussen de hoogte en inhoud. ‘Daarvoor is abstract denkvermogen nodig. Bovendien zijn sommige leerlingen meer visueel ingesteld dan anderen, legt Palha uit. ‘Voor hen gaat een vraagstuk pas leven als ze het voor zich zien.’ De app maakt abstracte wiskundige relaties concreet door het bewegend beeld (visualisaties) en de virtual reality-weergave.

Inzichten

De app biedt daarnaast inzicht in hoe studenten leren en bij een wiskundig vraagstuk tot een oplossing komen. De app gebruikt de antwoorden die de leerling geeft als input, en geeft vervolgens daarop feedback. Leerlingen zien namelijk telkens hoe de vaas eruit komt te zien aan de hand van hun grafiek. Via de feedback wordt de leerling aangemoedigd om zelfstandig zijn werk te verbeteren en tot de oplossing komen.

Dat is interessante kennis voor toekomstige docenten. De app zal daarom ook worden gebruikt bij het vak wiskundedidactiek binnen de HvA-lerarenmasters.