Denken met je handen
Deze column is eerder verschenen in Eos (oktober 2018).
Vorige zomer kocht ik een spelcomputer voor mijn zoon, en stiekem ook voor mezelf. Er hangt geen stekker aan en er moeten geen batterijen in, want deze computer werkt met vallende knikkers. De Turing Tumble lijkt op een plastic flipperkast, die je zelf moet samenstellen. Er zit een verhaal bij over ruimte-ingenieur Alia die op planeet Eniac strandt. Daar treft ze een gigantische knikkercomputer aan die ze moet repareren. Ze ontdekt proefondervindelijk waar de verschillende componenten voor dienen, en via de opgaves in het boek valt ook jou dat parcours te beurt.
Bij het bord horen verschillende types componenten die een knikker doorgeven, van richting doen veranderen, of opvangen. Er is ook een component met een pijl die omklapt telkens er een knikker passeert. Met een rij van dergelijke pijlen kan je binaire getallen voorstellen. De knikkercomputer is dus toch digitaal.
Eigenlijk is de knikkercomputer bedoeld voor spelers vanaf acht jaar, maar mijn zoon was er nog geen zes toen ik onderstaand filmpje maakte van ‘zijn’ systeem. Nog twee jaar wachten om het uit te testen: dat geduld kon ik niet opbrengen. Gelukkig zit er een heldere opbouw in de opgaves, waardoor ook jongere kinderen de eerste tien opgaves de baas kunnen.
Mijn zoontje vindt het geweldig. Met zijn vinger volgt hij welk pad de knikker zal volgen. Hij is even ongeduldig als ik. Als iets niet meteen duidelijk is, dan laat hij de knikkers rollen. Zo ziet hij meteen of zijn oplossing werkt of niet. Iedereen die ooit iets geprogrammeerd heeft, zal zijn aanpak herkennen. Mogen falen is belangrijk om te kunnen leren (zie ook hier en hier).
Nu verdwijnt het spel tijdelijk in de kast, om het later te herontdekken. En, ja, er valt nog veel te ontdekken. Terwijl mijn zoon pas aan de lagere school is begonnen, kijk ik zelf al een poort vooruit. In juli keurde de Vlaamse regering nieuwe eindtermen goed voor de eerste Denken met je handen graad van het secundair onderwijs. Nieuw daarbij zijn eindtermen voor STEM en computationeel denken.
“In onze schermverzadigde samenleving is het wel zo prettig om nog iets te leren met materiaal dat je kan vastpakken.”
Voor dat laatste bestaan allerlei apps, maar om algoritmes te leren bedenken of de principes van debuggen (testen en bijsturen) onder de knie te krijgen, heb je geen elektronische computer nodig. Met mechanische systemen lukt het ook. In onze schermverzadigde samenleving is het wel zo prettig om nog iets te leren met materiaal dat je kan vastpakken. Zulke tastbare hulpstukken horen er niet alleen voor kleuters te zijn. Ik hoop dat middelbare scholen aan de slag gaan met knikkercomputers.
Eén Turing Tumble kost momenteel 70 dollar, wellicht te duur voor de meeste scholen. Er bestaat een simulator voor, maar schermtijd kan je nuttiger besteden. Gelukkig zijn er offline alternatieven. Wie van houtjetouwtje-oplossingen houdt, kan zijn hart ophalen aan onderstaande video van Alex Gorischek. Het filmpje demonstreert het principe van logische poorten met behulp van touwtjes en gewichten.
Een voorbeeld: als je een touwtje over een spijker leidt en één uiteinde van dat touwtje naar beneden trekt, dan gaat het andere uiteinde omhoog. Anders gezegd: de input ‘laag’ wordt omgezet in de output ‘hoog’ – en omgekeerd. Dit is de essentie van een NIET-poort. Door touwtjes aan elkaar te knopen kan je een EN- en OF-poort bouwen. Die componenten kan je vervolgens combineren. De borden om touwtjes aan te hangen kunnen leerlingen maken in de werkplaats van hun (technische) school, wat het benodigde budget voor materialen stevig naar beneden brengt.
Bij de start van het academiejaar stel ik vast dat ik zelf bijzonder weinig concreet materiaal gebruik voor mijn vakken. Er is enkel een waarheidstafel in hout, die ik maakte voor een slechtziende student. Terwijl misschien ook andere studenten baat zouden hebben bij zo’n tactiel model. Bij wetenschappen zijn practica courant, maar voor wetenschapsfilosofie ligt dat minder voor de hand.
Misschien brengt de component wetenschapsgeschiedenis soelaas. Dit jaar vertel ik extra enthousiast over het mechanisme van Antikythera: een oud-Griekse, mechanische computer die onder andere zonsverduisteringen kon voorspellen. Er zijn enkel verweerde fragmenten van teruggevonden in een gezonken schip. Mijn hoop is dat sommige studenten het mechanisme zo graag in werking willen zien dat ze bereid zijn een replica te maken – een maakproject dat ik met alle plezier begeleid. Want zelfs filosofen mogen denken met hun handen.
(1) Het is niet bewezen dat pi een zogenaamd “normaal getal” is. (Zie ook 