LPP Programmering Syfte, övergripande mål Lära känna och kunna utföra enkla programmeringar i Scratch samt Lego Mindstorms. Koppling till styrdokumenten I förslaget till förändring av läroplanen för grundskolan till den 15 juni 2017 betonas betydelsen av programmering och användningen av digitala verktyg : Mål Skolan ska ansvara för att varje elev efter genomgången grundskola kan använda modern teknik som ett såväl digitala som andra verktyg och medier för kunskapssökande, informationsbearbetning, problemlösning, skapande, kommunikation, skapande och lärande. Att programmering blir ett viktigt inslag i skolans mål syns i nya formuleringar i många ämnen t.ex. svenska och samhällskunskap men blir särskilt tydliga inom ämnena matematik och teknik. Matematik Här har föreslagits en ny formulering enligt följande: Syfte: Vidare ska eleverna genom undervisningen ges möjligheter att utveckla kunskaper i att använda digitala verktyg och programmeringsteknik för att kunna undersöka problemställningar och matematiska begrepp, göra beräkningar och för att presentera och tolka data. Åk 7-9 Begreppet programmering betonas ytterligare vilket t.ex. kan ses i följande nya formuleringar: Hur algoritmer kan skapas och användas vid programmering. Programmering i olika programmeringsmiljöer. Bedömningar av risker och chanser utifrån datorsimuleringar och annat statistiskt material. Hur algoritmer kan skapas, testas och förbättras vid programmering för matematisk problemlösning. Teknik Åk7-9 Tekniska lösningar för styrning och reglering av system. Hur mekanisk och digital teknik samverkar, till exempel i värme- och ventilationssystem. överföring och kontroll av kraft och rörelse Tekniska lösningar inom kommunikations- och informationsteknik för utbyte av information, till exempel datorer, internet och mobiltelefoni. Tekniska lösningar som utnyttjar elektronik och hur de kan programmeras. Egna konstruktioner där man tillämpar principer för styrning och reglering, bland annat med hjälp av pneumatik eller elektronisk programmering. Hur digitala verktyg kan vara stöd i teknikutvecklingsarbete till exempel för att göra ritningar och simuleringar
Centralt innehåll Eleverna kommer att träna enkel programmering i framförallt två program: Scratch och Lego Mindtorms Förmågor De förmågor som tränas och utvecklas är framförallt: Förmågan att skriva enkla instruktioner som kan tolkas digitalt i olika program. Förmågan att logiskt bygga upp en serie händelser som ska utföras i en digital miljö. Förmågan att pröva och ompröva för att nå ett tillfredställande resultat. Förmågan att felsöka sk debugga Förmågan att planera och slutföra ett projekt. Kunskapsmål Förstå hur digitala instruktioner kan utformas så att en dator kan tolka instruktionerna och utföra en önskad händelse. Kunna skriva enkla script i Lego mindstorms där roboten ska kunna utföra vissa bestämda uppdrag. Kunna skapa ett enkelt spel i Scratch. Bedömning I den kurs jag har genomfört har ingen bedömning av elevernas förmågor gjorts. Syftet har snarare varit att väcka intresse för programmering. Möjlig bedömning skulle kunna vara: Hur väl eleven förstår hur instruktioner ska skrivas för att de ska förstås i en digital miljö. Hur väl eleven förmår att skriva ett script i Mindstorms där en robot ska utföra en förutbestämd händelse. Hur väl eleven kan utforma ett spel i Scratch från idé till färdig produkt. Elevens förmåga att utföra felsökningar i sina egna och andras script. Undervisning Min undervisning inleddes med två pass där eleverna fick grundläggande instruktioner i två programvaror : Scratch och Lego Mindstorms. Det första passet ( ca 1,5h) utgick vi från instruktioner som ges i kodboken: https://www.kodboken.se/start/kom- igang/kom- igang- med- scratch Genom en serie korta videofilmer av Mats Oldin (från spotify) får eleverna den grundläggande förståelsen för hur programmering kan ske i scratch. Det är 12 st korta videosekvenser om ca 4-5 min/styck Eleverna följer/härmar Mats när han visar hur man gör. Jag pausade filmen ofta och såg till att eleverna förstod och hann med. Efter genomfört projekt hade eleverna tillräcklig grundförståelse för att börja arbeta på egen hand. Det andra passet, ca 3h bestod i att lära sig grunderna i Lego Mindstorms (NXT 2.0), genom att följa de programmeringsuppdrag som finns i Robot educator och den sk. standardpaletten. Varje uppdrag består av en enkel handledning hur roboten måste byggas rent fysiskt för att kunna utföra en handling. Dels en instruktion hur programmeringen sker i i Mindstorms.
Eleverna härmar/ följer de instruktioner som finns för resp uppdrag. Dessa börjar relativt enkelt, roboten ska göra ett ljud, och blir succesivt mer avancerade på så sätt att roboten tar memot intryck med hjälp av olika sensorer. Roboten ska t.ex. kunna köra mot ett hinder, upptäcka hindret med hjälp av en ultraljudssensor och sen svänga runt och välja en annan väg. Dag 2. Eleverna fick välja vad de vill arbeta vidare med, Scratch eller Lego robotar. De flesta valde Scratch. Endast tre elever valde Legorobotarna. På min fråga varför svarade de att det var för svårt att bygga de olika delarna på Roboten. Inför framtida arbete med Robotar funderar jag på om robotarna borde vara standardutrustade dvs. de vanligaste sensorerna är redan monterade. I slutet av dag 2 skapade jag en studio vilket är ett gemensamt utrymme där vi kan dela varandras projekt. Till en början fanns här endast mina projekt vilket var tänkt som inspirationsprojekt för eleverna. Jag uppskattar särskilt funktionen remix i Scratch. Under rubriken utforska kan man se vad andra har gjort i Scratch och eftersom alla projekt är möjliga att remixa kan eleven utgå från ett färdigt projekt och göra om det till sitt eget, eller vilket kanske är viktigare, se hur någon annan har programmerat en viss funktion och ta hjälp för att använda detta i sitt eget projekt. Dag 3-5 fick eleverna arbeta på egen hand. Min uppgift blir att hjälpa till när de kört fast. Vilket visade sig vara en ganska krävande uppgift: att gå till olika elever och snabbt försöka sätta sig in i vad det är för ett projekt, vad eleven önskar göra och sen snabbt hitta en lösning på problemet. En av eleverna som varit sjuk under början av veckan ville absolut jobba med Lego Roboten. Han lyckades på tre relativt korta pass lära sig programmera i Mindstorms så pass bra att hans robot på egen hand kunde hitta ut ur en labyrint. Dag 5 hade alla lyckats producera minst ett färdigt projekt. Mot slutet av passet hjälptes vi åt att möblera om klassrummet så att det såg inbjudande ut då vi tänkt bjuda in andra elever att beskåda vårt arbete. Det var med stolthet mina elever visade upp sitt arbete och de fick mycket beröm av imponerade och förvånade klasskamrater. Målgrupp Högstadiet åk 7-9 I mitt exempel bestod gruppen av 16 st elever i åk 7. Förkunskapskrav Egentligen inga hos eleverna. Däremot behöver läraren ha viss vana vid de två programmen Scratch och Lego Mindstorms.
Tidsåtgång Den kurs jag genomförde bestod av ca 20 timmars arbete fördelade på 6 st pass under en vecka. Må Ti Ons To Fre 9.00-11.50 8.15-10.30 8.15-11.20 8.15-10.30 8.15-11.50 12.50-17.00 Material (för eleverna: utrustning, filmer mm) Alla elever hade tillgång till en egen dator och en egen robot. Jag använde projektor när jag visade instruktionerna till Scratch från https://www.kodboken.se/start/kom- igang/kom- igang- med- scratch Förberedelser Det är centralt att alla datorer är uppdaterade. Särskilt de senaste versionerna av flash visade sig vara nödvändiga vid användandet av Scratch. Ofta rekommenderar man att inte använda Internet explorer utan snarare google chrome, firefox, eller safari. Men jag fann att explorer fungerar utmärkt under förutsättning att flash är uppdaterat. Alla datorer måste förses med programvara till legorobotarna. Här krävs hjälp av skolans dataansvarige. De kommunala skolorna i Stockholms stad är anslutna till skolwebben som handhas av Volvo IT. I programbanken finns licensavtal med de flesta tillverkare t.ex. Lego Mindstorms. Den nödvändiga programvaran ska hämtas och delas ut till de datorer som ska användas. Detta kan ta några dagar att genomföra varför god framförhållning krävs. Robotarna måste laddas kontinuerligt för att fungera som planerats. Att ladda 18 robotar kräver god organisation varför en särskild plats bör förberedas för laddning. Grenuttag med många uttag är att föredra. Jag har lyckats få tag i grendosor med 8 uttag. Till varje robot hör en låda med legobitar och nödvändiga sladdar. Eleverna behöver särskilt USB- sladdar för att överföra scriptet till roboten. Vidare behövs sladdar för att ansluta motorer och sensorer till robotens centralenhet. Jag har valt att förvara dessa sladdar i separata lådor. Var beredd på att använda åtskilliga timmar till förberedelser. Det är inte kul för varken elever eller lärare när tekniken inte fungerar. Genusaspekter Jag har vid flera tillfällen varit med om gruppsituationer där elever ska samarbeta kring en teknisk uppgift. Situationen kanske är lite ny och flera känner sig lite otrygga. Då blir det väldigt lätt så att någon av killarna tar över och sen sitter de andra och tittar på vilket snabbt leder till frustration eller ointresse. För att undvika detta anser jag att det är centralt att varje elev har tillgång till en egen dator och en egen robot. Man behöver sitta med sitt egna projekt där man vågar göra misstag och försöker förstå hur man ska göra istället. Senare när alla har kommit in i programmeringen kanske man kan arbeta mer i grupp. Men till en början ska alla ha sitt egna material.
Begrepp De centrala begrepp som eleverna i första hand kommer i kontakt med i Scratch är t.ex. Bakgrunder: beskriver olika scener Scripten i Scratch är av sk. blockstruktur. Dessa är grupperade under ett antal rubriker som t.ex. Händelser: start sekvenser t.ex. när den gröna flaggan klickas på Kontroll: script som styr olika villkorssatser t.ex. för alltid, om xx då xx, eller om xx så xx annars xx osv Känna av: t.ex. när rör muspekaren, när xx- tangenten trycks ned Rörelse: script som ska utföras beroende på villkor t.ex. Gå xx steg, studsa vid kanten, gå till x- koordinat och y- koordinat Dessutom finns flera kategorier t.ex., ljud, penna, utseende, data, operatörer. Det finns dessutom en kategori Block där egna funktioner kan skapas. I Lego Mindstorms finns en liknande blockstruktur. Huvudkategorierna är t.ex. Kör: styr olika motorer Ljud: alternativa ljudeffekter Vänta: Vänta på inkommande signaler från olika sensorer t.ex. tid, tryck, ljus, avstånd. Loop: instruktioner som ska upprepas Förgreningsverktyg: alternativa villkorssatser t.ex. om trycksensor trycks in då, om inte trycksensorn trycks in då Dessutom finns ett viktigt verktyg i Mindstorms som används för att ladda ned scriptet till Roboten Om mitten tangenten trycks ned : ladda ned och kör. Knappen längst ned till vänster: ladda ned. Roboten utför scriptet när man väljer det nerladdade scriptet på robotens centralenhet. Jag rekommenderar eleverna att använda det senare alternativet. De laddar då ned scriptet till roboten och flyttar sen ned roboten till golvet och väljer sen kör. Annars finns risken att de laddar ned och kör på bordet varpå roboten far i väg med en våldsamfart och faller ned från bordet och går sönder. Det är även viktigt att de lär sig spara ned sina program och hur de senare kan hitta sina program. / Magnus Lagerberg Katarina norra skola vt 17