Van NLT-opdracht naar landelijk roboticaproject: Leaphy

Het begon allemaal anderhalf jaar geleden op het Corderius College in Amersfoort bij twee leerlingen uit 4-vwo: Hannah en Vroukje. Tijdens een NLT-module ontwikkelden zij een prototype voor een robotje genaamd Leaphy. Zij hebben, met hulp van hun docent Olivier van Beekum en mede-leerlingen, het robotje doorontwikkeld nadat de module al afgerond was. Dit heeft inmiddels geleid tot een uitgebreid project, waarbij middelbare school leerlingen op basisscholen roboticales geven met Leaphy.

De aanleiding: de NLT-module

Olivier wilde zijn leerlingen graag meer laten doen met programmeren en robotica, maar liep tegen de kosten aan van robots. Daarom gaf hij zijn leerlingen tijdens de NLT-module ‘Technisch ontwerpen in de biomedische technologie’ de opdracht om een goedkoper alternatief te ontwerpen voor het huidige robotsysteem. Leerlingen mochten daarvoor de lasersnijder gebruiken die het Corderius College in Amersfoort in bezit heeft, waarmee je tekeningen die je op de computer maakt uit kunt snijden in verschillende materialen. Voorwaarde voor het ontwerp was dat er een Arduino in past, en dat het een bouwpakket is dat simpel in elkaar te zetten is en niet te groot is.

De leerlingen gingen ermee aan de slag, en kwamen veelal uit op vierkante doosjes met twee wielen aan de zijkant. Maar de robot van Hannah en Vroukje had de vorm van een blaadje met wielen, en een systeem met schuifjes: Leaphy.

Doorontwikkeling na de NLT-module

Olivier was erg enthousiast over het ontwerp van Hannah en Vroukje en vroeg of ze het leuk zouden vinden om het prototype door te ontwikkelen. Tot het eind van het schooljaar hebben ze er verder aan gesleuteld, totdat ze een ontwerp hadden dat geschikt was om in de klas te gebruiken.

Geschikt maken voor basisscholen

Die zomervakantie liep Olivier Erik-Peter Vermaat tegen het lijf, van de stichting Science4Kids. Ze kregen toen het idee om Leaphy te gebruiken voor basisschoolleerlingen uit groep 7 en 8. Omdat programmeren met Arduino nog te ingewikkeld is voor deze groepen, heeft Erik-Peter het programmeerprogramma Scratch dat op de basisschool gebruikt wordt laten ombouwen, zodat de Arduino ermee aangestuurd kan worden. Nu konden ze dus groep 7 en 8 leerlingen het robotwagentje Leaphy laten programmeren met Scratch!

Vwo-leerlingen op basisscholen les laten geven

Als pilot gaven Erik-Peter en Olivier samen met collega Roeland Smith lessen met Leaphy op verschillende basisscholen in de regio Utrecht. Hierbij zetten de leerlingen zelf het robotje in elkaar en gingen vervolgens aan de slag met het programmeren. Ze leren de basis van hoe je het robotje aan kan sturen, en kunnen hem bijvoorbeeld objecten laten vermijden. De leerlingen waren laaiend enthousiast!

Maar vijftien of twintig leerlingen in je eentje begeleiden om robots te bouwen en programmeren, is hard werken. Daarom kreeg Olivier het idee om zijn eigen leerlingen mee te nemen naar de basisschool. Zo gingen Hannah en Vroukje, en een aantal andere leerlingen van het Corderius College die goed waren in programmeren, les geven op de basisscholen en namen het van Olivier over.  Dit zogenaamde peer2peer onderwijs, waarbij leerlingen elkaar lesgeven en de docent een coachende rol aanneemt, ging ontzettend goed.

Veel opbrengsten

Het concept van peer2peer educatie in combinatie met robotica dat op deze manier is ontstaan, levert veel op. Allereerst is het een goedkoop alternatief om met programmeren en robotica te werken, zowel voor basis- als voor middelbare scholen. Door de lessen ervaren leerlingen op de basisschool wat programmeren is. En de vwo-leerlingen die deze lessen geven, leren niet alleen veel over programmeren en robotica, maar ook over lesgeven, samenwerken en plannen.

De vwo-leerlingen doen dit vrijwillig, vanuit hun intrinsieke motivatie. Ze zeggen hierover: “We doen dit voor de basisschoolleerlingen, zodat ze zien dat het werkt en dat het niet moeilijk is. Dat is zo leuk! En vanwege het samenwerken aan een hoger doel, langer dan alleen één periode op school.”

Onderzoek

Olivier van Beekum

Inmiddels heeft Olivier een beurs ontvangen waarmee hij het project uit gaat breiden en onderzoeken. Er is nog niet eerder onderzoek gedaan naar het lesgeven van middelbare scholieren op basisscholen, daarom zal dit proces onderzocht worden onder leiding van Prof. Dr. Erik Barendsen (Radboud Universiteit) en Dr. Jos Tolboom (SLO). Zij worden daarbij ondersteund door Isabel de Vink, die een onderzoeksstage doet in het kader van haar master ‘Educational Sciences’ aan de Universiteit Utrecht. Zij zullen drie aspecten onderzoeken:

• De basisschool leerlingen: wat zijn hun leeropbrengsten?
• De middelbare school leerlingen die lesgeven: welke karakteristieken hebben deze leerlingen, welke vaardigheden ontwikkelen ze en hoe gaat het groepsproces in zijn werk?
• Het lesmateriaal: wat zijn de kenmerken van het lesmateriaal en wat maakt het effectief?

Uitbreiding naar andere scholen

Olivier: “We willen begrijpen waarom dit zo goed werkt. Want het gaat echt als een trein. We hebben nu meer dan 300 basisschoolleerlingen opgeleid, en er zijn intussen al twee andere middelbare scholen bezig, terwijl het project nog in de kinderschoenen staat.” Het idee is om uiteindelijk een lespakket te ontwikkelen waarmee andere middelbare scholen zelf naar basisscholen in de regio kunnen om daar les te geven. “We gaven vorig jaar vanuit het Corderius College drie basisscholen in de regio Amersfoort les. Dit jaar willen we op tien basisscholen lessen hebben. Daarnaast ben ik op zoek naar netwerken van scholen. U-Talent is hier een goed voorbeeld van en een  belangrijke partner voor ons. Dit scholennetwerk bestaat uit 42 middelbare scholen waar speciale aandacht is voor een sterk bèta-programma en veel ruimte voor leerlingen met talent voor de bètavakken. Deze U-Talent scholen zouden we dan ook graag in staat stellen om hetzelfde te doen als wij. En als 42 middelbare scholen vijf basisscholen gaan benaderen, dan heb je zo’n tweehonderd basisscholen die je bereikt!”

Met sponsoring uit het bedrijfsleven lukt het Olivier de robotjes zo goedkoop mogelijk te maken, zodat alle scholen en leerlingen ermee aan de slag kunnen. Hiervoor heeft hij de Stichting Leaphy opgericht. Daarnaast zijn hij en zijn leerlingen in samenwerking met Fontys in Eindhoven ook bezig met het maken van instructiefilmpjes en een forum, waarop scholen met elkaar kunnen uitwisselen wat ze doen met Leaphy, en denken ze na over een jaarlijkse Leaphy wedstrijd. Tot slot zal al het  lesmateriaal online beschikbaar komen inclusief de software om Leaphy aan te sturen.

Meer weten?

U-Talent organiseert vanaf februari een nascholing voor docenten en leerlingen over Leaphy. Bekijk de activiteit

Ga naar www.leaphy.nl (deze website is door leerlingen gemaakt!) en bekijk dit filmpje:

Auteur: Miranda Overbeek (Freudenthal Instituut)