Het is het jaar 2027, in een Vlaamse middelbare school. Een sensor in de klas merkt afwijkende hartslagpatronen bij sommige kinderen. Volgens de software in de sensor komen die patronen overeen met die van leerlingen die nog moeilijk kunnen volgen en wier aandacht dreigt te verslappen. De lerares krijgt een discrete melding op haar scherm en begint meer uitleg te geven bij het oplossen van een integraalvergelijking. Kort daarna verschijnen er ook vraagtekens op haar privéscherm. Verschillende leerlingen geven zelf aan dat ze niet meer kunnen volgen en steken digitaal hun vinger op. Een van hen stuurt met zijn tablet een meer gedetailleerd berichtje naar het scherm van de lerares. Hij probeert de vergelijking mee op te lossen, maar zit vast in de vierde stap. De lerares projecteert het scherm van zijn tablet op het grote digitale schoolbord om er in groep over te discussiëren. De klas is weer mee, de vraagtekens verdwijnen en de sensor ziet dat het goed is.

Voorlopig is dit tafereel sciencefiction voor de meer dan 1000 middelbare scholen die eind deze week weer opengaan. Maar een onbereikbare droom is het niet. Vlaanderen spendeert de komende jaren 5 miljoen euro extra aan technologische innovatie in het onderwijs (zie kader Klein budget, grote impact). Een bescheiden bedrag, maar de ambities zijn dat allerminst. Er zijn al scholen die timmeren aan een drastisch vernieuwd onderwijs. Maar nu komt er een overkoepelende strategie die zo snel mogelijk en op grote schaal leerkrachten en leerlingen wil ondersteunen met software en toestellen.

Klein budget, grote impact

De 5 miljoen euro extra voor technologische innovatie komt er dankzij de steun van Vlaams minister-president Geert Bourgeois, minister van Innovatie Philippe Muyters en minister van Onderwijs Hilde Crevits. Volgens KU Leuven-vicerector Piet Desmet is het een cruciale injectie met een grote impact, ondanks het kleine budget: "De helft van het geld vloeit naar het wetenschappelijk onderzoek, met zwaartepunt in Kortrijk. Hier worden topexperts aangetrokken die in deeldomeinen de leiding nemen over het onderzoek en de relaties met scholen en het bedrijfsleven onderhouden. De rest van het geld vloeit naar het testen en het gebruik van nieuwe technologie in de klas. Er komt een nieuwe regeling zodat scholen makkelijker steun krijgen om samen met imec, bedrijven en onderzoekers educatieve technologie te testen. En ook voor de invoering van de ontwikkelde tools kunnen scholen steun krijgen. Het nieuwe geld wordt ingezet met oog op een maximale en snelle impact op het onderwijs."

"Technologie kan de leraar niet vervangen, maar software en andere tools kunnen een enorme hulp betekenen in en buiten de klas. De rode draad is het slimme gebruik van technologie om het onderwijs- en leerproces te ondersteunen. Imec heeft het niet voor niets over 'Smart Education' om zijn nieuwe onderzoekspijler te omschrijven", zegt vicerector van de KU Leuven Piet Desmet, die in de campus in Kortrijk de voorbije twintig jaar een onderzoeksgroep heeft uitgebouwd rond educatieve technologie. Die onderzoeksgroep wordt een van de spilfiguren in het tech-offensief om de klas van de toekomst vorm te geven. Het lokaal zelf zal er wellicht nog redelijk herkenbaar uitzien. Maar achter de schermen zullen artificiële intelligentie, data-analyse en nieuwe hardware voor een revolutie zorgen. Een revolutie die de heilige graal van gepersonaliseerd onderwijs in het zicht moet brengen. Technologie zal een enorme impact hebben op iedereen die iets met onderwijs te maken heeft, van leerlingen over leerkrachten en de scholen, tot hun leveranciers.

De leerling wordt geanalyseerd

Om met goed nieuws te beginnen, in de toekomst is er minder huiswerk. Of toch oefeningen om leerstof in de hersenen te drillen. Maar de mentale inspanning blijft dezelfde, en wordt wellicht zelfs zwaarder. "Het heeft weinig zin elke leerling dezelfde reeks oefeningen mee te geven naar huis", zegt Desmet. "Zeker nu, in tijden van Facebook en chatten, kunnen leerlingen de oplossingen gemakkelijk van elkaar kopiëren. Zo'n eenheidsworst is bovendien voor de ene te gemakkelijk, en voor de andere te moeilijk. Het is veel beter de oefeningen te personaliseren, zeker om een te steile leercurve te vermijden. Het is nefast voor de motivatie als je een reeks oefeningen voorgeschoteld krijgt met telkens slechts 50 procent kans dat je ze kan oplossen. Dat percentage ligt beter rond 80. De functie van huiswerk verandert ook. Thuis gaan leerlingen meer bezig zijn met de theorie. In de klas kunnen ze onder begeleiding van de leerkracht de oefeningen oplossen. Flipping the classroom wordt dat genoemd."

In die omgekeerde wereld worden videolessen belangrijker, of beter lessen verknipt in fragmenten en verrijkt met extra informatie, oefeningen, enzovoort. Geen schooltelevisie, maar een geavanceerd leerplatform dat min of meer autonoom beslist hoe het de leerstof en oefeningen indeelt voor de leerlingen. Zo'n digitale privéleraar is maar zo goed als de data waar het systeem mee werkt. Relevante data vinden over het leerproces en die op een goede manier analyseren wordt daarom een van de belangrijkste prioriteiten in het Smart Education-programma. "In ons jargon heet dat learning analytics", zegt Desmet. "Geen gigantische hoeveelheden data, maar in de eerste plaats relevante informatie vergaren die een beter zicht geeft op het leerproces. Te vergelijken met hoe bedrijven data willen verzamelen om hun business beter te maken."

Voortdurend een camera op leerlingen zetten geeft privacyproblemen. Daarom denken we aan minder opdringerige sensoren

"Op dit moment zijn er al relatief beperkte analyses mogelijk", zegt Rudy Lauwereins van imec. De expert in data-analyse is vicepresident bij het ICT-onderzoekscentrum en mee verantwoordelijk voor het Smart Education-project. "Het aantal keren dat een videoles bijvoorbeeld wordt gestopt of doorgespoeld is een indicatie of een leerling het te moeilijk of te makkelijk vindt. Daar hebben we ervaring mee opgedaan in de imec Academy (het opleidingsinstituut onder de vleugels van imec, nvdr). Maar het kan veel uitgebreider worden, zodat de leraar bijvoorbeeld een dashboard krijgt waar hij bijna live informatie krijgt."

Een van de meest ambitieuze projecten is het meten van de concentratie van leerlingen. Imec denkt daarvoor aan sensoren die nu worden getest om dodehoekongevallen met zwakke weggebruikers te vermijden. "Voortdurend een camera op leerlingen zetten geeft privacyproblemen. Daarom denken we aan minder opdringerige sensoren, die zoals een radar of een sonar werken en het hartritme van de leerlingen volgen. Die patronen kunnen ook wijzen op een verlies van concentratie of moeite om te volgen", zegt Rudy Lauwereins.

Het is wel nog de vraag of een hartritme een relevante parameter is. Op de campus van de KU Leuven in Kortrijk heeft de interdisciplinaire onderzoeksgroep van Piet Desmet een labo om zulke zaken na te gaan. Daar zullen in een klas ook de oogbewegingen en de hersenactiviteit worden gevolgd, om een verband te vinden met het leerproces. Uiteindelijk willen de onderzoekers uitkomen bij iets wat geen alziend oog is, al blijft het een verregaande manier om via sensoren de concentratie te meten. "Leerlingen worden nu ook al voortdurend in het oog gehouden in de klas, door een leraar van vlees en bloed", verdedigt Desmet. "Dat gezegd zijnde: wij verliezen natuurlijk de ethische component niet uit het oog. De experimenten in de komende jaren doen we net om onder meer klaarheid te krijgen over de juridische en maatschappelijke implicaties. Wellicht gaan we bepaalde populaire internationale software op voorhand moeten uitsluiten, omdat we te weinig controle krijgen over wat er met de data van leerlingen gebeurt. Het staat uiteraard buiten kijf dat de privacywetgeving wordt gerespecteerd. Learning analytics kan een enorme hulp zijn voor leerlingen en leerkrachten, maar we moeten de juiste balans vinden."

Leerkrachten moeten zich bijscholen

Door het groeiende belang van interactieve leerplatformen, is het verleidelijk om te denken dat er in de toekomst veel minder leerkrachten nodig zijn. Via videolessen zou één leraar bijvoorbeeld in heel Vlaanderen wiskunde kunnen geven. Niets is minder waar. "De leraar blijft onmisbaar in de klas. Maar in plaats van automatisch extra oefeningen op te leggen, kan die bijvoorbeeld direct zien waarom een leerling een fout maakt", zegt Jan Schuer van Smartschool. Dat digitaal schoolplatform wordt in bijna alle Vlaamse scholen gebruikt voor de communicatie tussen de school, leerkrachten, leerlingen en ouders.

"Leerplatformen en andere technologie helpen leerkrachten door een aantal taken over te nemen, zodat de tijd in de klas maximaal kan gaan naar coachen van de leerling", verklaart Winfried Mortelmans, algemeen directeur van Van In. De educatieve uitgever ontpopte zich de voorbije jaren ook tot een softwarespecialist en heeft met Bingel een populair leerplatform voor lagere scholen. "In de toekomst wordt het onder meer mogelijk om software enkele voorbereidende vragen te laten stellen. Die resultaten worden vergeleken met geanonimiseerde data en geven een voorspelling waar leerlingen moeite mee hebben."

"Die andere rol van de leerkracht en het aanbieden van gepersonaliseerde leerstof is broodnodig", vult Schuer aan. "De Vlaamse jeugd is een pak heterogener geworden, vooral in talenkennis. In Antwerpen groeit 27 procent van de jonge kinderen op in een gezin waar de moeder geen Nederlands spreekt."

De leraar blijft onmisbaar in de klas. Maar in plaats van automatisch extra oefeningen op te leggen, kan die bijvoorbeeld direct zien waarom een leerling een fout maakt

Piet Desmet van de KU Leuven verwacht dat het talenonderwijs voor een stukje virtueel zal gebeuren: "Veel scholen willen een deel van hun vakken in het Frans of andere talen laten geven, om de talenkennis te bevorderen. Het is niet altijd gemakkelijk om daar leraren voor te vinden. Een samenwerking met Franstalige scholen is misschien de oplossing. Via geavanceerde videoconferencing kunnen hun leerkrachten vanop afstand bijvoorbeeld geschiedenis geven in het Frans. En hun tegenhangers in het Nederlands voor de leerlingen aan de andere kant."

Zulke mogelijkheden hebben een groot potentieel, maar eisen ook meer technische expertise van leerkrachten. "Er komt veel meer bij kijken dan louter wat materiaal en software kopen", duidt Rudi Boydens. Hij is directeur van Sint-Jozef Sint-Pieter in Blankenberge, bekend als de 'iPad-school' die in 2012 koos voor een ingrijpende digitalisering met tablets als het centrale leerinstrument. "Er kruipen zeer veel tijd en middelen in het bijscholen van de leerkrachten. De ene leerkracht gebruikt technologie intensiever dan de andere, maar niemand wil terug. Ze hebben een deux-chevauxtje ingeruild voor een sportwagen. De combinatie van tablets en werken in de cloud, waardoor ze van overal en altijd gemakkelijk kunnen communiceren en aan hun documenten kunnen, is zeer krachtig. Daarom is het ook belangrijk dat lerarenopleidingen de bereidheid stimuleren om met nieuwe tools aan de slag te gaan."

Leren met Pokémon Go

Naast leerstof op maat kijkt Vlaanderen ook naar andere technieken om leerlingen meer te betrekken bij het onderwijs en zo het aantal jongeren te verminderen dat zonder diploma het middelbaar onderwijs verlaat. Dat percentage ligt nu nog rond de 7 procent bij de Vlaamse 18- tot 24-jarigen. Veel experts hopen dat virtual reality en educatieve computerspelletjes de betrokkenheid verhogen. Een van de mogelijkheden die de Artevelde Hogeschool in Gent bekijkt, is het ontwikkelen van een game à la het razend populaire Pokémon Go. In plaats van virtuele diertjes te vangen in de straten, kunnen leerlingen via een app door een stad gegidst worden en tegelijk geschiedenisles krijgen.

Scholen moeten geld zoeken

Al die mooie plannen kosten geld en dus staan scholen voor een zware opgave in budgettair krappe tijden. "Naast de eenmalige investeringen zijn er ook terugkerende kosten. De meeste onlinetools werken met abonnementen in plaats van eenmalige licenties", legt Boydens uit. "Er zijn ook een zeer performante internetverbinding en draadloos netwerk nodig. De download- en uploadcapaciteit moet tegen grote pieken kunnen, wanneer leerlingen bijvoorbeeld aan het einde van de les tegelijk hun documenten online opslaan. Er vallen natuurlijk ook kosten weg. De printkosten zijn bij ons tot een derde gereduceerd, de aparte computerlokalen verdwijnen en voor de ouders valt ook een deel van de boekenaankopen weg. Alles bij elkaar blijft het wel een serieuze meerprijs voor de school. Alleen al de nieuwe glasvezelverbinding en netwerkinfrastructuur kostten 50.000 euro."

De traditionele leveranciers van schoolmeubilair en didactisch materiaal weten dat ICT in het onderwijs enkel aan belang wint.

"Een maandelijkse internetfactuur van 1500 euro is geen uitzondering in scholen die optimaal gebruik willen maken van digitale tools", vult Greet Vanderbiesen, beleidsmedewerker van de katholieke onderwijskoepel, aan. "De installatie van een performante infrastructuur is inderdaad een dure aangelegenheid, zeker in bestaande schoolgebouwen. De investeringen moeten onvermijdelijk stijgen. In 2012, de meest recente cijfers, gaf het secundair onderwijs ongeveer 50 euro per schooljaar per leerling uit aan ICT. Dat is nu zeker meer."

In Kortrijk heeft de KU Leuven klaslokalen uitgerust met allerlei hightech, in samenwerking met Barco en Televic. Studenten en docenten kunnen dankzij hun technologie schermen delen met de hele groep en er zijn aparte digitale kanalen om vragen te stellen aan de docent. Die geavanceerde tools zijn oorspronkelijk ontwikkeld voor opleidingen en vergaderingen bij bedrijven en voor het hoger onderwijs. De prijzen zijn niet haalbaar voor middelbare scholen, in het bijzonder omdat ze hun kleinere budgetten moeten spreiden over veel meer lokalen. Het wordt uitkijken of de ambities van Smart Education de financiële obstakels binnen scholen overleven. "Betaalbaarheid is een zeer groot aandachtspunt", bevestigt Desmet van de KU Leuven. "We zullen met de partners in het bedrijfsleven naar oplossingen zoeken. Maar we mogen ons niet door het financiële plaatje laten tegenhouden, daarvoor is het potentieel te groot."

Leveranciers

De traditionele leveranciers van schoolmeubilair en didactisch materiaal weten dat ICT in het onderwijs enkel aan belang wint. "Digitale schoolborden zijn al goed ingeburgerd", zegt productmanager Ben Jochems van i3-Technologies. Dat is de nieuwe naam van de Vanerum-groep, de belangrijkste leverancier van schoolmeubilair in België. "Het Verenigd Koninkrijk en Scandinavië hebben nog een voorsprong op Vlaanderen. Zowat elke klas in die landen heeft een digitaal schoolbord, onder meer dankzij een actief beleid van de overheid."

"Maar ik zie het papieren handboek niet direct verdwijnen", stelt Winfried Mortelmans van de educatieve uitgever en marktleider Van In. "Dat blijft een waardevol instrument, al wordt het nu aangevuld met digitale leerplatformen. Dat vergt bij ons extra investeringen. De helpdesk, om mensen bijvoorbeeld te helpen met verloren logins, moet ook na de schooluren actief zijn. De leerplatformen bieden al veel toegevoegde waarde, en we blijven daaraan werken. Onder meer om de gegenereerde data beter te gebruiken en betere inzichten te kunnen geven aan leerlingen en leerkrachten over het leerproces."