Menselijke machines

Ontdek hoe ons brein werkt en hoe dit verschilt met kunstmatige intelligentie.

Hier staan verschillende activiteiten beschreven om op een onderzoekende manier met het thema aan de slag te gaan. Alle activiteiten staan ook beschreven in het boekhoofdstuk dat je via de knop kunt downloaden en eventueel kunt printen. In het boekhoofdstuk staat bovendien een inhoudelijke paragraaf, waarin het onderzoek naar dit thema uitgebreid wordt beschreven.

Tijdsduur: zie activiteiten

Download het boekhoofdstuk

Videoportret van de onderzoeker

Lezing voor kinderen

Lezing voor leraren

Leerlingen gaan op pad met een app die voorwerpen kan herkennen en onderzoeken hoe goed deze werkt.

Doelen

  • Leerlingen ervaren wat kunstmatige intelligentie is.
  • Leerlingen ervaren dat kunstmatige intelligentie niet alles kan.

Duur
15 minuten

Werkvorm
In tweetallen

Benodigdheden
Per tweetal:

  • Aipoly (een app die voorwerpen herkent) voor Android. Voor iOS (Apple) is deze app niet meer beschikbaar en is iCanSee world een goed alternatief.
  • Mobiel apparaat met een camera en internetverbinding (telefoon of tablet)
  • Pen en papier

Voorbereiding
Installeer de app op de apparaten en test of deze werkt, of laat de leerlingen zelf de app op hun telefoon zetten.

Activiteit
Laat de leerlingen met de app op pad gaan en in en om de school onderzoeken welke voorwerpen de app wel en niet kan herkennen. Zorg dat ze opschrijven welke voorwerpen de app wel en niet herkent. Stimuleer ze om te onderzoeken of ze de app kunnen helpen om een voorwerp te herkennen, als dat in eerste instantie niet lukt. Kunnen ze manieren vinden waarop het makkelijker of juist moeilijker voor de app wordt om voorwerpen te herkennen? En kunnen ze de app ook voor de gek houden?

Verbinding met het thema
In deze activiteit maken leerlingen kennis met kunstmatige intelligentie in de vorm van objectherkenning met de Aipoly app. Deze app kan in het algemeen al heel veel, maar maakt ook vaak fouten. De onderzoekers willen graag weten hoe je machines slimmer kan maken. Daarvoor kijken ze naar hoe het brein werkt en hoe je die kennis kunt gebruiken om hersenen van robots nog menselijker te maken.

Tip
De app kan worden uitgedaagd door ‘vreemde’ input te geven. Bijvoorbeeld door een deel van het voorwerp of de camera af te dekken. En wat gebeurt er als je bijvoorbeeld een aantal pennen in de vorm van bijvoorbeeld een huis legt: herkent de app dan de pennen of het huis?

Leerlingen denken na over het verschil in intelligentie tussen mensen en machines.

Subthema
Verschil mens en machine

Doelen

  • Leerlingen leren dat het brein allerlei onderliggende taken moet uitvoeren om dagelijkse handelingen te kunnen doen.
  • Leerlingen worden zich bewust welke handelingen makkelijker of juist moeilijker zijn voor mensen en machines.
  • Leerlingen ontdekken dat er een verschil is tussen wat mensen en machines makkelijk vinden.

Duur
30 minuten

Werkvorm
In viertallen

Benodigdheden
Per groepje:

Per groepje:

  • Groen, oranje, blauw en rood kleurpotlood

Activiteit
Start klassikaal door de leerlingen te vragen naar handelingen die ze in het dagelijks leven doen. Denk bijvoorbeeld aan voetballen, lezen, naar school fietsen, afwassen, veters strikken, schaken. Schrijf deze op het bord. Kies er vervolgens één als voorbeeld en vraag welke taken onze hersenen moeten uitvoeren om deze handeling uit te kunnen voeren. Denk aan: kunnen zien, voelen, ruiken, proeven, onthouden, bewegen, fantasie gebruiken, plannen, instructies opvolgen, rekenen, taal gebruiken, logisch nadenken, samenwerken, problemen oplossen, etc. Vraag de leerlingen welke van deze taken voor mensen makkelijk zijn en onderstreep die met groen. En wat is moeilijk voor mensen? Onderstreep dat in oranje. Vraag ze vervolgens welke taken een computer makkelijk zou vinden, en onderstreep deze met blauw. Zijn er ook taken heel moeilijk, misschien onmogelijk voor computers? Onderstreep die met rood. Bekijk de twee filmpjes. Wat maakt dat mensen beter kunnen voetballen; en dat machines sneller een Rubiks kubus kunnen oplossen?
Verdeel de klas in viertallen en wijs ieder groepje een handeling toe. Laat hen hetzelfde voor hun handeling doen als hierboven beschreven. Toon de afbeelding met instructies op het bord als geheugensteuntje.

Afronding
Bespreek klassikaal na in welke taken de leerlingen denken dat mensen en computers verschillen. In wat voor soort taken is de computer beter? Waarin is de mens beter? Denken ze dat dat altijd zo zal blijven, of kunnen computers uiteindelijk daarin even goed of zelfs beter worden?

Verbinding met het thema
Veel handelingen die wij dagelijks doen (tanden poetsen, een berichtje sturen, fietsen, etc.) lijken enorm vanzelfsprekend, we doen ze bijna zonder nadenken. Wanneer leerlingen bewust gaan nadenken over wat we bij dit soort handelingen eigenlijk nodig hebben, komen zij erachter dat het brein enorm complex is en behoorlijk wat intelligentie bevat om deze handelingen uit te voeren. Dit maakt direct de connectie met intelligente machines: ten eerste dat het dus knap lastig is om een machine te maken die net zo intelligent is als de mens, en daarnaast dat het dus ook niet zo vreemd is dat de machine nog niet zo heel veel kan. Marcel van Gerven en zijn team onderzoeken hoe je kennis over de menselijke intelligentie kunt gebruiken om machines steeds intelligenter te maken.

Leerlingen bekijken verschillende visuele illusies en denken na over wat ze zien.

Subthema
Menselijk brein

Doelen
Leerlingen ontdekken dat waarneming beïnvloed wordt door onze kennis en verwachtingen.

Duur
20 minuten

Werkvorm
In viertallen

Benodigdheden
Per groepje:

Voor de leraar: Uitleg bij de illusies

Voorbereiding
Bekijk vooraf de illusies, zodat je weet wat je erin kunt zien.

Activiteit
Laat de groepjes de visuele illusies bekijken. Wat zien de leerlingen binnen het groepje? Ziet iedereen hetzelfde of zijn er verschillen? Als ze alle illusies hebben besproken en hun observaties hebben genoteerd, bekijken de leerlingen de illusies opnieuw, maar nu mogen ze een liniaal gebruiken. Komt wat ze zien overeen met wat ze meten?

Afronding
Bespreek wat de leerlingen hebben opgemerkt. Waren ze het eens? Kwamen hun observaties overeen met hun metingen? Is hier een goed antwoord? De visuele illusies zijn bedoeld om de leerlingen te laten inzien dat datgene wat we zien een creatie is van het brein, en dus niet altijd overeenkomt met de realiteit. Vul de observaties van de leerlingen aan met de uitleg bij de illusies, en bespreek zo hoe het kan dat ons brein ons voor de gek houdt.

Leerlingen berekenen aan de hand van invulschema’s welke beslissing een computerbrein zou maken bij verschillende invoer.

Subthema’s

  • Menselijk brein
  • Computerbrein

Doelen

  • Leerlingen leren dat een computerbrein sterk is geïnspireerd op hoe het menselijk brein werkt.
  • Leerlingen leren dat computers problemen oplossen door regels te volgen en berekeningen te maken.
  • Leerlingen leren dat je een opdracht voor een computer kunt uitdrukken in getallen.
  • Leerlingen ontdekken dat een computerbrein een beslissing maakt (output geeft) op basis van invoer, gewichten en drempelwaarde.

Duur
40 minuten

Werkvorm
In tweetallen

Benodigdheden
Per groepje:

Activiteit
Leg aan de hand van de PowerPoint uit dat onderzoekers computerbreinen maken door goed te kijken naar wat een menselijk brein doet. Vertel vervolgens dat de leerlingen nu zelf gaan rekenen als een neuron. De leerlingen berekenen of ze extra ‘schermtijd’ (tijd op hun telefoon) krijgen van hun ouders. Die extra schermtijd hangt af van twee dingen: of ze hun kamer hebben opgeruimd, en of ze hun huiswerk hebben gemaakt. Ook speelt mee hoe belangrijk de ouders het vinden dat ze die taken doen, en hoe streng de ouders zijn.
Bespreek eerst samen het volgende voorbeeld. Een kunstmatig neuron krijgt altijd twee signalen als invoer: hebben ze wel of niet hun kamer opgeruimd en hebben ze wel of niet hun huiswerk gemaakt? Spreek het volgende af: als ze hun taak hebben gedaan, vullen ze een 1 in, als ze het niet hebben gedaan een 0. Vul de invoer van ‘kamer opruimen’ en ‘huiswerk maken’ in en reken de som uit. Bekijk of de waarde groter of kleiner is dan 3. Als het groter is dan 3, is het waar wat er staat: schrijf dan een 1 in het laatste hokje. Dat betekent dat je extra schermtijd krijgt. Als het kleiner dan 3 is, is het niet waar, dan schrijf je een 0 in het laatste hokje. Dat betekent dat je geen extra schermtijd krijgt. De leerlingen hoeven de details nog niet te begrijpen: in dit deel van de activiteit gaat het erom dat de leerlingen begrijpen dat een neuron meerdere signalen krijgt als invoer; en dat die invoer leidt tot een bepaalde uitkomst (uitvoer). Een kunstmatig neuron werkt met 0 en 1; een menselijk neuron zou bij een waarde 1 vuren, en bij een waarde 0 niet vuren.

Geef de tweetallen vervolgens het werkblad en laat ze deel 1 van het werkblad invullen om te ontdekken wat de uitkomst is bij verschillende situaties.
Daarna kun je de leerlingen laten ontdekken wat er met de uitkomst gebeurt als ze drempelwaardes en gewichten variëren. De drempelwaarde betekent: wanneer het neuron genoeg activatie heeft ontvangen om te vuren. In het voorbeeld wordt dat gesymboliseerd door hoe streng de ouders zijn (vanaf wanneer mag het?). Het gewicht betekent: hoe sterk de neurale verbinding is. In het voorbeeld noemen we dat: hoe belangrijk de ouders de taak vinden. In deel 2 en 3 van het werkblad spelen de leerlingen met verschillende drempelwaardes en gewichten, voor een situatie waarin ze niet hun kamer hebben opgeruimd, maar wel huiswerk hebben gemaakt. Ze ontdekken voor die situatie hoe drempelwaardes en gewichten de uitkomst bepalen. Je kunt de leerlingen de ruimte geven om deze exercitie te herhalen voor een andere situatie, bijvoorbeeld: je hebt allebei de taken gedaan.

Afronding
Bespreek klassikaal na welke uitkomsten de leerlingen hebben gevonden. Maak nog een keer de vergelijking met het neurale netwerk: een neuron krijgt verschillende prikkels als invoer en gaat wel of niet vuren. Of hij wel of niet vuurt is afhankelijk van het soort prikkels, de sterkte van de verbinding, en of de hoeveelheid activatie een bepaalde drempelwaarde bereikt waarop het neuron gaat vuren. Gebruik de informatie bij ‘Verbinding met het thema’ om dit nader toe te lichten.

Verbinding met het thema
De werking van computerbreinen is geïnspireerd op hoe onze eigen hersenen prikkels verwerken. Onze hersenen hebben zo’n 100 miljard neuronen. Een neuron is een cel die elektrische spanningen kan maken. Een neuron krijgt input, de informatie van andere neuronen, via de zogenaamde dendrieten. Een neuron geeft informatie door aan andere neuronen, output, via een axon. Neuronen zijn met elkaar verbonden met synapsen, kleine onderbrekingen tussen dendrieten en axonen. In deze synapsen gebeurt de informatieoverdracht van het ene neuron (output, axon) naar het andere neuron (input, dendriet). De synapsen tussen twee neuronen kunnen sterker of zwakker zijn, waardoor een bepaald neuron een ander neuron meer of minder kan activeren. Als een bepaald neuron genoeg activatie van andere neuronen krijgt, wordt het neuron zelf ook actief. Op het moment dat een neuron actief wordt, genereert het een klein stroompje elektriciteit, de zogenaamde actiepotentiaal. Met dit actiepotentiaal genereert het neuron een stroompje over het axon, en geeft daarmee weer activiteit door aan synapsen met andere neuronen.
Met een computer proberen we de functie van zo’n neuron na te bootsen: we noemen het dan een kunstmatig neuron. Een kunstmatig neuron heeft net zoals een biologisch neuron één of meerdere ingangen en één of meerdere uitgangen. Afhankelijk van de waarden van de ingang geeft het kunstmatige neuron een waarde op de uitgang. Eigenlijk is de werking van een neuron een soort rekensom: door precies rekenstapjes uit te voeren kan je zien wat de waarde is op de uitgang.
Hier hebben we met één neuron gewerkt. In werkelijkheid bestaan onze hersenen en dit soort
computerbreinen uit miljoenen al dan niet miljarden neuronen en kunnen dus enorm complexe taken leren, zoals robots aansturen en spelletjes spelen.

Tip
Deze activiteit leent zich uitstekend voor extra uitdaging. Geef de leerlingen het werkblad ‘Extra uitdaging’ en laat ze bijvoorbeeld stoeien met vragen als:

  • Hoe moeten de waarden van de gewichten of drempelwaarde ingesteld worden zodat je extra schermtijd krijgt als tenminste een van de taken gedaan zijn?
  • Hoe moet je de gewichten of drempelwaarde instellen zodat je altijd extra schermtijd krijgt als je je huiswerk hebt gemaakt?
  • Hoe moet je de gewichten of drempelwaarde instellen zodat je altijd extra schermtijd krijgt als je je kamer hebt opgeruimd?
  • Hoe moet je de gewichten of drempelwaarde instellen zodat je nooit extra schermtijd krijgt?
  • Hoe moet je de gewichten of drempelwaarde instellen zodat je altijd extra schermtijd krijgt?

Leerlingen ervaren door te tekenen wat het verschil is tussen informatie overdragen aan mensen en aan machines.

Subthema
Verschil mens en machine

Doelen

  • Leerlingen worden zich bewust dat mensen en machines op een andere manier communiceren.
  • Leerlingen ervaren hoe het is om, net als machines, alleen exacte instructies op te volgen.
  • Leerlingen leren dat mensen bij het uitvoeren van een taak gebruik maken van kennis en verwachtingen, terwijl een machine dit niet kan.

Duur
30 minuten

Werkvorm
Eerst in tweetallen, dan in viertallen

Benodigdheden
Per tweetal:

Per viertal:

Voor klassikaal gebruik:

Voorbereiding
Bij deel 2 mogen de drie leerlingen die tekenen niet van elkaar zien wat ze tekenen. Mogelijk wil je dus wat schuiven met tafels, zodat de leerlingen bijvoorbeeld met de rug naar elkaar toe zitten.

Activiteit
Deel 1: Menselijke instructies
Verdeel de klas in tweetallen en geef elk tweetal afbeelding 1. Zorg er hierbij voor dat maar één van de twee leerlingen de tekening te zien krijgt. Deze leerling krijgt de rol van verteller, de andere leerling is tekenaar. Het is nu de bedoeling dat de tekenaar de afbeelding zo precies mogelijk natekent op basis van de instructies van de verteller. De verteller omschrijft zo precies mogelijk wat er op de tekening te zien is en mag daarbij de tekenaar ook bijsturen. De tekenaar kan vragen stellen om dingen duidelijker te krijgen. De enige regel is dat de tekenaar de afbeelding niet mag zien.
Vraag daarna klassikaal hoe dit ging. Lijkt de tekening op het origineel? Lijken de tekeningen van de verschillende tweetallen op elkaar? Was het moeilijk of makkelijk om de tekening na te maken? Hoe heeft de verteller het aangepakt? Hoe was het voor de tekenaar om vragen te kunnen stellen? Leg uit dat machines niet op dezelfde manier als mensen kunnen communiceren. Vertel dat ze nog een keer een tekenopdracht gaan doen om dit verschil te ervaren.

Deel 2: Machine-instructies
Verdeel de klas nu in viertallen. Eén van de vier leerlingen krijgt de rol van verteller. Deze krijgt het werkblad uitgedeeld. De andere drie leerlingen zijn weer tekenaars en mogen niet van elkaar zien wat ze tekenen. De verteller leest nu stap voor stap de tekeninstructies van het werkblad voor, de tekenaars volgen de gesproken instructies zo precies mogelijk op. De verteller mag niets anders vertellen dan wat er op het werkblad staat. De tekenaars mogen geen vragen stellen. Het is essentieel dat zowel de verteller als de tekenaars nog niet weten hoe de tekening eruit moet komen te zien.
Vertel dus niet wat er op de afbeelding staat!

Afronding
Rond af met een klassengesprek. Wat viel de leerlingen op bij de tweede keer tekenen? Waren de instructies anders dan bij het tekenen in tweetallen? Op welke manier? Was het moeilijker of makkelijker dan de eerste keer? Wat gebeurde er tijdens het tekenen, hadden ze een bepaalde verwachting wat het zou worden? Wat denken ze dat ze getekend hebben? Laat afbeelding 2 zien op het bord. Lijken de tekeningen erop? Zijn de tekeningen hetzelfde geworden? Hoe zou het kunnen dat de tekeningen anders zijn? Denken ze dat het mogelijk is om te eindigen met drie precies dezelfde tekeningen? Hebben ze ideeën hoe je de instructies zou kunnen verbeteren?
Als afsluiting kun je het (Engelstalige) filmpje laten zien van een vader die instructies van zijn kinderen opvolgt bij het smeren van een boterham met pindakaas en jam. Hij doet zijn best om de instructies zo letterlijk mogelijk op te volgen, waardoor het smeren van de boterham op hilarische wijze steeds mis gaat. Dit geeft een goede indruk van hoe moeilijk het is om instructies te schrijven die precies genoeg zijn voor een computer.

Verbinding met het thema
Machines kunnen niet op dezelfde manier als mensen communiceren. Hun handelen wordt gestuurd door voorgeprogrammeerde regels. Mensen gebruiken bij hun handelen continu hun voorkennis en verwachtingen. In deel 1 van deze activiteit ervaren de leerlingen bij het tekenen van de hamer dat ze gebruik maken van hun herinneringen en kennis over hoe een hamer eruit ziet. Ook merken ze of het uitmaakt dat je kunt overleggen en elkaar vragen kunt stellen. Machines kunnen alleen exact de instructies opvolgen die je ze geeft. In deel 2 ervaren leerlingen de noodzaak om deze instructies heel precies te maken, om tot het gewenste resultaat te komen. Ook ervaren ze bij het tekenen dat wij als mensen al gauw een verwachting hebben over wat we aan het tekenen zijn.

Leerlingen onderzoeken of een computer of een mens beter kan raden wat ze tekenen; en ze gebruiken een webapplicatie waarmee een computer kunst kan maken.

Subthema’s

  • Computerbrein
  • Verschil mens en machine

Doelen

  • Leerlingen ontdekken dat computers objecten kunnen herkennen uit lijntekeningen.
  • Leerlingen ervaren de verschillen tussen hoe goed computers en mensen objecten kunnen herkennen.
  • Leerlingen denken na over de creativiteit van computers.

Duur
30 minuten

Werkvorm
In drietallen

Benodigdheden
Per groepje:

Activiteit
Deel 1: Schetsen
Laat de leerlingen naar de website van AutoDraw gaan en hen uitvinden hoe deze werkt. De site probeert te voorspellen wat je schetst en kan dan de schets omzetten naar een pictogram. Hoe goed is de website in het herkennen van wat de leerlingen tekenen? Leert de website om betere voorspellingen te maken, naarmate ze meer tekenen? Zijn er dingen die ze kunnen doen om de computer te ‘helpen’ om hun schets te herkennen?
Vervolgens onderzoeken de leerlingen wie sneller goed kan voorspellen wat er getekend wordt: de computer of de mens. Verdeel de rollen in het groepje: één leerling tekent, één leerling raadt en één leerling is scheidsrechter. De leerling die tekent, vertelt aan de scheidsrechter wat hij/zij gaat tekenen zodat deze weet wanneer de computer als eerste het juiste antwoord geeft. De leerling die raadt, probeert zo snel mogelijk te ontdekken wat er getekend wordt. De scheidsrechter luistert goed naar wat er geraden wordt én kijkt of de computer het goede antwoord als eerste suggestie geeft. De scheidsrechter kan eventueel ook bijhouden wie won, zodat de leerlingen achteraf zien of de mens of de computer het beste kon voorspellen. De leerlingen herhalen dit spel een aantal keer en wisselen daarbij van rol. Bespreek de activiteit klassikaal na. Wie was er beter in voorspellen wat er getekend werd: de leerlingen of de computer? Wanneer was het lastig voor het computerbrein? Wat mist een computerbrein wat wij als mens wel hebben? Je kunt het gesprek verdiepen door verder in te gaan op creativiteit: computerbreinen kunnen dus een schets omzetten in een pictogram. Maar zouden computerbreinen ook ‘echte kunst’ kunnen maken? Waarom wel/niet?

Deel 2: Kunst maken
Laat de groepjes met behulp van de webapplicatie GauGAN een realistische landschapsfoto maken.
De webapplicatie is in het Engels, je kunt de leerlingen daarom de vertaling geven om beter te weten wat de mogelijkheden zijn. Laat de leerlingen een schets maken van een landschap. De computer zet vervolgens de lijnen en vlakken om naar hoe het denkt dat dit er in het echt uit zou zien.

Afronding
Bespreek klassikaal: Hoe creatief zijn fantaserende computerbreinen? Kan een computer kunst maken? Vinden de leerlingen deze schilderijen mooi? Waarom wel/niet? Is dit echte kunst? En wie heeft het schilderij eigenlijk gemaakt: zij, de computer of de mensen die het computerprogramma hebben geschreven?

Verbinding met het thema
Hoe nemen mensen en machines ‘waar’? In deze activiteit ervaren leerlingen hoe computers uit simpele lijnen objecten (dingen, dieren, mensen enzovoorts) herkennen. Dit is iets wat mensen ook doen: bij menselijke waarneming speelt, net zoals bij computers, wat ze denken te zien/voorspellen op grond van wat ze eerder zagen een belangrijke rol. Deze informatie wordt gecombineerd met wat ze werkelijk zien en zo komen ze tot de conclusie wat ze zien. In de activiteit over visuele illusies hebben de leerlingen kunnen ervaren dat dit er soms toe kan leiden dat wat je waarneemt en wat er werkelijk is, niet altijd overeen komt. In deze activiteit maken leerlingen ‘kunst’ met een menselijke machine. Hier speelt creativiteit een rol, een menselijke vaardigheid die nog moeilijk te programmeren is in computers.

Leerlingen gaan met elkaar in debat en denken na over wie er verantwoordelijk is als een robot een beslissing maakt die serieuze gevolgen heeft.

Subthema
Wie is verantwoordelijk?

Doelen

  • Leerlingen ontdekken met welke vraagstukken je te maken kunt krijgen bij gebruik van slimme technologie.
  • Leerlingen leren na te denken over wie er allemaal betrokken zijn bij gebruik van slimme technologie.
  • Leerlingen leren dat er voor sommige vraagstukken geen goed antwoord is, maar dat er dan toch een keuze moet worden gemaakt.

Duur
60 minuten

Werkvorm
Klassikaal (deel 1) en in vier- of vijftallen (deel 2)

Benodigdheden

Voorbereiding
Maak een online poll aan (bijvoorbeeld in Mentimeter) zodat de leerlingen anoniem kunnen stemmen. Bij Mentimeter maak je daarvoor eerst een account. Stel het als volgt in:

  • Vraag: Welke route zou jij kiezen?
  • Antwoordopties: meerkeuze, slechts 1 antwoord mogelijk:

A. De auto rijdt tegen de muur.
B. De auto volgt de route waarop een groep oudere mensen staat te kletsen.
C. De auto rijdt tegen de stapel losliggende boomstronken.
D. De auto volgt de route waarop een groep kinderen zit te spelen.

Activiteit
Deel 1: Wat is de juiste keuze?
Leg uit dat zelfrijdende auto’s in situaties kunnen komen waarin ze een ongeluk niet kunnen vermijden. Laat de afbeelding zien op het digibord en geef aan uit welke vier mogelijke routes de auto kan kiezen (zie voorbereiding). Licht deze verschillende opties niet toe. Vraag de leerlingen via Mentimeter (anoniem) aan te geven wat zij de beste beslissing vinden. Benadruk dat er geen goede of foute antwoorden zijn.
Praat daarna met de klas door over de keuzes van de leerlingen en bespreek wat er zou kunnen gebeuren. Waarom denken de leerlingen dat hun keuze de juiste is? Maakt het uit hoeveel mensen er betrokken zijn bij een ongeval? Maakt het uit of het om ouderen of kinderen gaat? Wanneer zou de auto moeten kiezen om de inzittende van de auto op te offeren? Geef aan dat er verschillende voor- en nadelen aan alle keuzemogelijkheden zitten. Denk aan:

A. De auto kan tegen de muur rijden. Dan is de auto total loss en is de kans groot dat de inzittende het niet overleeft. Er worden geen andere mensen geraakt.
B. De auto kan een route volgen waarop een groep oudere mensen staat te kletsen. De kans is groot dat de personen niet op tijd weg kunnen komen en dus (mogelijk dodelijk) geraakt worden. De auto zal weinig schade hebben en de inzittende heeft een grote kans om te overleven, maar wel risico op letsel.
C. De auto kan tegen de stapel boomstronken rijden. Dan heeft de auto schade. De inzittende heeft een grote kans om te overleven, maar wel risico op blijvend letsel. Als de auto op de
boomstronken botst zullen die in de rondte vliegen, waardoor er een risico bestaat dat alle personen op straat geraakt worden.
D. De auto kan een route volgen waarop een groep kinderen zit te spelen. De kans is groot dat de kinderen niet op tijd weg kunnen komen en dus (mogelijk dodelijk) geraakt worden. De auto zal weinig schade hebben en de inzittende heeft een grote kans om te overleven, maar wel risico op letsel.

Deel 2: Wie is er verantwoordelijk?
Laat de leerlingen nadenken over wie het ongeluk heeft veroorzaakt. Wie heeft er schuld? Geef ieder groepje de rol van één van de volgende betrokkenen: de eigenaar van de auto die in de auto zit, de auto zelf, de programmeur van de software van de auto en de minister (overheid).
Vraag de groepjes om voor hun betrokkene minstens twee redenen te bedenken waarom zij niet verantwoordelijk zijn voor het ongeluk, en voor alle andere betrokkenen één reden waarom zij juist wel verantwoordelijk zijn. Ze schrijven hun redenen op het werkblad.
Je kunt bijvoorbeeld denken aan:

Wie Waarom zou deze betrokkene schuldig zijn?
Eigenaar van de auto die in de auto zit • Zij zou misschien de veiligheid van de auto moeten controleren.
• Zij zorgt ervoor dat dit soort auto’s de straat op gaan.
• Zij had op kunnen letten en de onveilige situatie kunnen voorkomen.
Auto zelf • De auto zou “intelligent” zijn en maakt immers “zelf” de keuzes.
• De auto is degene die ergens op in rijdt.
Programmeur van de software in de auto • Zij heeft de technologie gemaakt en kan een fout hebben gemaakt.
• Zij heeft de mogelijke keuzes geprogrammeerd.
• Zij heeft misschien niet genoeg nagedacht over welke situaties er allemaal kunnen voorkomen.
Minister • Zij heeft besloten zelfrijdende auto’s toe te staan op de weg.
• Zij bepaalt de eisen aan fabrikanten.
• Zij is verantwoordelijk voor de veiligheid van de mensen op straat.

Daarna gaan de groepjes met elkaar in debat: één voor één verdedigen de groepjes hun rol. De overige leerlingen reageren en geven aan waarom zij denken dat ze juist wel schuldig zijn. De groep die voor de klas staat mag zich verdedigen. Jij bent als leraar de procesbegeleider.

Afronding
Rond af met een klassengesprek. Vraag de leerlingen opnieuw, nu ze de redenen van alle betrokkenen hebben gehoord, wie verantwoordelijk is/zijn in deze situatie. Kunnen jullie als klas samen tot een conclusie komen? Of blijven de meningen verdeeld? Het is belangrijk is dat leerlingen inzien dat dit altijd een ingewikkelde vraag zal blijven, omdat er geen juist antwoord is, maar dat er wel een keuze wordt verlangd. Iemand moet verantwoordelijk worden gehouden. Maar hoe maak je een keuze als er geen juiste is? Laat de leerlingen inzien dat het belangrijk is dat we samen blijven nadenken en praten over dit soort ingewikkelde vraagstukken (zie ook ‘Verbinding met het thema’).

Verbinding met het thema
De activiteit laat leerlingen nadenken over de impact van slimme technologie en de verschillende betrokken groepen bij de toepassing van die technologie. Doordat dit soort technologie steeds vaker voorkomt en tegelijk intelligenter en meer geautomatiseerd wordt, is het steeds lastiger om te bepalen wie er de controle heeft over het systeem. Dit betekent dat steeds meer mensen betrokken zijn. Maar het is vaak lang niet duidelijk wie van deze betrokkenen verantwoordelijk zijn voor eventuele foutieve uitkomsten van slimme technologie. Deze overwegingen spelen een rol bij de ontwikkeling van slimme technologie. In deze activiteit wordt de leerlingen gevraagd een bepaald standpunt in te nemen, en zich in te leven in de andere betrokkenen. Leerlingen leren hierdoor dat er meerdere personen zijn die beschuldigd kunnen worden in deze situatie, en dat de schuld zelfs bij de machines gelegd kan worden.

Hieronder staan drie voorbeelden van onderzoekvragen. Deze voorbeelden geven een beeld van de soort vragen die leerlingen over het thema ‘Menselijke machines’ zouden kunnen stellen. Als gevolg van de sluiting van scholen door COVID-19 zijn de leerlingen van Daltonbasisschool De Borgwal in Bemmel er zelf niet aan toegekomen om vragen te bedenken.

Heb je een andere mening over computerkunst als je veel van kunst houdt?
Subthema: Verschil mens en machine
In activiteit 5 hebben de leerlingen kennisgemaakt met GauGAN, een webapplicatie die realistische ‘schilderijen’ maakt. Maar zijn schilderijen gemaakt door een computer eigenlijk echt kunst? En vinden kunstliefhebbers dit ook, of denken zij hier anders over? Om dit te onderzoeken interviewen de leerlingen proefpersonen uit hun omgeving. Daarvoor zoeken ze ouders of kennissen die veel van kunst houden en evenveel proefpersonen die dit juist niet hebben. Aan het begin van ieder interview laten ze de proefpersoon kennismaken met GauGAN door ze een aantal landschappen te laten schetsen en die om te zetten in een schilderij. Vervolgens vragen ze of de proefpersoon vindt dat computers echte kunst kunnen maken. Waarom wel of juist niet? Is er een verschil tussen de antwoorden van de kunstliefhebbers en de andere groep?

Is Aipoly beter in het herkennen van levende wezens dan levenloze objecten?
Subthema: Computerbrein
De leerlingen hebben ervaren dat de Aipoly app vrij goed is in objectherkenning, maar dat de app ook nog veel fouten maakt. Zou er een patroon zitten in welke dingen de app juist wel, of juist niet herkent? Is de app bijvoorbeeld beter in het herkennen van levende wezens, zoals dieren en planten, of maakt de app juist minder fouten bij het herkennen van objecten zoals een pen, boek of klok?
Om deze voorspelling te onderzoeken bekijken de leerlingen twintig levende en twintig levenloze dingen. Iedere keer noteren ze of de app het goed heeft, en zo niet dan noteren ze wat de app wel dacht wat het was. Om de metingen eerlijk te maken, zorgen de leerlingen ervoor dat er geen andere voorwerpen in beeld zijn. Was het voor de app makkelijker om levende wezens of levenloze objecten te herkennen? En als de app het fout had, was de verkeerde gok dan vaker een levenloos object of juist een levend wezen?

Hoe denken grootouders over zelfrijdende auto’s?
Subthema: Wie is verantwoordelijk?
Bij de laatste activiteit hebben de leerlingen geleerd dat het mogelijk is dat zelfrijdende auto’s in gevaarlijke situaties terechtkomen. Wat vinden mensen er eigenlijk van om hun veiligheid over te laten aan een helemaal computergestuurde auto? Hoe zou dit zijn voor ouderen? Hoe veilig zouden zij zich voelen? Zouden ze in durven stappen? Leerlingen kunnen dit onderzoeken door interviews af te nemen bij hun grootouders. Ze beginnen met een korte uitleg over een zelfrijdende auto. Daarna vragen ze of de proefpersoon zich veilig zou voelen in een zelfrijdende auto. Waarom wel of niet? Hierna vragen ze of dit anders is in een auto die ze zelf besturen. Voelen ze zich juist veiliger of onveiliger? En waarom? Ze sluiten het interview af met de vraag of de proefpersoon bereid zou zijn om met een zelfrijdende auto over de snelweg te rijden terwijl ze zelf helemaal geen invloed hebben op het stuur. Waarom wel of niet? Maakt het daarbij uit of ze in de bebouwde kom rijden, en waarom?
Vervolgens vergelijken ze de antwoorden van de interviews. Valt er iets op aan de antwoorden? Zijn er veel overeenkomsten of juist verschillen tussen de meningen? Vinden de grootouders iets anders dan de leerlingen van tevoren hadden verwacht?

Ga je aan de slag met een thema dan is het goed om de leidraad onderzoekend leren eerst te lezen. Aan de hand van de zeven stappen van onderzoekend leren laten we je zien hoe je een project in de klas kunt vormgeven. Daarnaast vind je in de leidraad ook hulpmiddelen die je helpen om de activiteiten uit te voeren in de klas.

Meer informatie over het onderzoek van Marcel van Gerven

Meer informatie over de hersenen

Creatieve machines

Intelligente machines

Lesmateriaal voor het basisonderwijs

Prijswinnend wetenschappelijk artikel waarop het project is geïnspireerd:

Dijkstra, N., Mostert, P., De Lange, F.P., Bosch, S. & Van Gerven, M.A.J. (2018). Differential temporal
dynamics during visual imagery and perception. eLife, 7. doi: 10.7554/eLife.33904.

Vervolgpublicatie:

Dijkstra, N., Ambrogioni, L., Vidaurre, D. & Van Gerven, M.A.J. (2020). Neural dynamics of perceptual inference and its reversal during imagery. eLife, 9. doi: 10.7554/eLife.53588.

Ontwikkeld door

Het project ‘Menselijke machines’ is in het schooljaar 2019-2020 ontwikkeld door een team van onderzoekers van de Radboud Universiteit, basisschoolleraren en het WKRU. Het Radboud Science Team ‘Menselijke machines’ bestond uit de volgende personen:

Onderzoekers Radboud Universiteit
Marcel van Gerven, Gabriëlle Ras, Jordy Thielen, Nadine Dijkstra, Franc Grootjen, Pablo Lanillos en Giulio Mecacci.

Scholen
Daltonbasisschool De Borgwal in Bemmel: Christine van Mullem, Karen Hendriks, Thijs Rasing, Gerda Siersema en Demi van Wijk.

Vanuit het Wetenschapsknooppunt hebben meegewerkt
Miriam de Boer, Hanne Kause, Jan van Baren-Nawrocka & Sanne Dekker.

Ontdek ons nieuwste lesmateriaal

Verhalen uit de slavenregisters

Met behulp van dit lespakket gaan leerlingen uit groep 7 en 8 zelf op speurtocht…

Meer lezen

Herinneringen aan de honger

Tijdens deze twee lessen kruipen leerlingen van groep 7 en 8 in de huid van…

Meer lezen

Taalboekje
’Spelen met taal’

Ontdek hoe leuk taal kan zijn! Kinderen kunnen met dit taalboekje zelfstandig aan de slag…

Meer lezen
Naar al ons lesmateriaal

Nieuwsbrief

Samen met leraren en wetenschappers hebben we sinds 2009 een schat aan kennis verzameld die we graag met je delen. Je vindt ons lesmateriaal en alle verdiepende informatie over onderzoekend leren op deze website. Wil je weten wanneer er nieuw lesmateriaal beschikbaar komt? Of wanneer er activiteiten plaatsvinden waar je aan kunt deelnemen? Schrijf je dan in voor onze nieuwsbrief!

Veelgestelde vragen

Hebben jullie ook kindercolleges over wetenschap?

Ja, bekijk hier al onze kindercolleges (~10 min) van topwetenschappers van de Radboud Universiteit. Je kunt uit een heleboel onderwerpen kiezen, variërend van kunstgeschiedenis tot het Higgsdeeltje. Ook kun je samen met je leerlingen videoportretten van wetenschappers bekijken. Daarin worden prijswinnende onderzoekers geïnterviewd door basisschoolleerlingen, waardoor zij hen persoonlijk leren kennen. Deze video’s zijn perfect om het stereotype beeld van wetenschappers te doorbreken en de afstand tot wetenschappers te verkleinen.

Hoe kan ik de kritische en onderzoekende houding van mijn leerlingen stimuleren?

Wil je leerlingen uitdagen om hun onderzoeksvaardigheden te ontwikkelen? Bekijk dan hier al onze informatie en hulpmiddelen voor leraren. In onze uitgebreide leidraad ontdek je welke stappen leerlingen doorlopen bij het opzetten van een eigen onderzoek. Ook laten we zien hoe je dit als leraar praktisch kunt begeleiden. We raden aan om altijd klein te beginnen en de nieuwsgierigheid van leerlingen centraal te stellen. Wil je je inhoudelijk verder verdiepen in onderzoekend leren? Duik dan vooral in onze rijke database van publicaties en hulpmiddelen! Deze helpen je om zowel inhoudelijk als praktisch goed voorbereid te zijn.

 

Is het lesmateriaal alleen online beschikbaar?

Al ons lesmateriaal is gratis online beschikbaar. Je kunt dit downloaden en zelf printen. Bekijk hier welke materialen ook fysiek te bestellen zijn, zolang de voorraad strekt.

Voor wie zijn de lesmaterialen?

De lesmaterialen zijn geschikt voor alle leerlingen in groep 6, 7 en 8 van het basisonderwijs. Ze kunnen ook ingezet worden bij plusklassen. In sommige thema’s zit wat meer uitdaging. Soms vermelden wij op het lesmateriaal dat het meer voor groep 6/7 of juist groep 7/8 geschikt is. Kijk het materiaal eerst goed door, dan kun je vaak zelf goed inschatten of het aansluit bij het niveau van je klas.

Hoe breng ik wetenschap de klas in?

Al onze lesmaterialen voor het basisonderwijs zijn op deze website te vinden. Bij elk thema is duidelijk uitgelegd hoe je het thema praktisch de klas in kunt brengen. Soms zijn het projecten die uit een aantal lessen bestaan. Deze projecten kun je heel goed gebruiken om leerlingen eigen onderzoek te laten doen. Voorbeelden van eigen onderzoek door leerlingen zijn in dat geval te vinden in het lesmateriaal. Heb je minder tijd beschikbaar? Kijk dan eens naar de lespakketten ‘Herinneringen aan de honger’, ‘Verhalen uit de slavenregisters’, of het boekje ‘Spelen met taal’. Deze lessen zijn in slechts een paar uur uit te voeren. Bovendien kosten ze jou als leraar heel weinig voorbereidingstijd.

 

Waarom is al jullie lesmateriaal gratis?

Het lesmateriaal van het Wetenschapsknooppunt is ontwikkeld met geld vanuit de Radboud Universiteit, het Radboudumc en diverse subsidieverstrekkers zoals NWO. Zij vinden het belangrijk om de nieuwsgierigheid en onderzoekende houding van kinderen al op jonge leeftijd te stimuleren. Door het lesmateriaal gratis aan te bieden, kan iedereen er gebruik van maken en wordt wetenschap iets van iedereen.