Robotterne kommer – eller er de her allerede?

Forløbet tager udgangspunkt i elevernes nære omverden, hvor fokus er på elevernes egne erfaringer med det digitale. I forløbet forholder eleverne sig til, hvordan de kan handle hensigtsmæssigt i mødet med teknologi og digitale artefakter.

Forløbet tager udgangspunkt i teknologiforståelsesfagligheden i form af kompetenceområderne digital design og designprocesser, computationel tankegang og teknologisk handleevne.

Med fokus på matematikundervisning kan der inden for kompetenceområdet matematiske kompetencer arbejdes med robotter som tilgang til at løse enkle matematiske problemer.

Forudsætninger, form og indhold

Når man tænker på robotter, tænkes der måske ofte på robotter i film, som for eksempel R2D2 i StarWars. Robotter er dog i stigende grad tilgængelige som forbrugerprodukter, såsom Roomba støvsugerrobot og Aibo walking robothund. Vandrende og rullende robotter repræsenterer dog kun en type robot. Robotter omfatter alle typer programmerbare maskiner, der udfører handlinger baseret på input fra sensorer - alt fra et hjems sikkerhedssystem, som afspiller en alarm, når den registrerer bevægelse, til et køleskab, der regulerer temperatur og fugtighed.

I forløbet kan eleverne afdække og forsøge at forstå de intentioner, der er indbygget i digitale artefakter fra deres hverdag. De kan også i fællesskaber undersøge, hvilken funktion og indflydelse artefakterne har i og på deres hverdag og virkelighed.

Eleverne kan arbejde skabende med robotteknologier og konstruere egne robotter. De kan arbejde med den første programmering gennem legende og eksperimenterende aktiviteter, hvor de opnår basale erfaringer med computationel tankegang, idégenerering, strukturering og algoritmisk tænkning. Med udgangspunkt i den viden og færdigheder, de tilegner sig igennem disse processer, kan de afslutningsvis arbejde med udvikling af fremtidsscenarier om fremtidens børneværelse gennem design af en robotbane på gulvet.

Igennem forløbet opnår eleverne erfaringer med prototyper, peer feedback og design loop i mindre grupper på tværs af klassen. Eleverne kan afprøve og forfine deres algoritmer i forhold til den opgave, som deres robot skal løse. En algoritme fungerer som en opskrift for, hvordan man i et antal trin kan løse et problem. Algoritmer ligger til grund for programmering og udtrykkes typisk i et tekstbaseret eller grafisk sprog, hvor de algoritmiske strukturer er tydelige (sekvens, løkker, forgreninger og eventuelt “under- eller delalgoritmer”).

Det anbefales, at forløbet stilladseres ved elevernes anvendelse af en digital logbog/portfolio, hvor læreren løbende kan lægge små speakede/filmede forklaringer, opgaver og gode råd, og hvor eleverne løbende kan samle dokumentation for deres processer og produkter samt reflektere over disse (feedbackloop).

Eleverne kan til sidst præsentere deres bane og give deres programmering videre til en på forhånd udvalgt målgruppe, så de kan prøve at gennemføre banen.

Det anbefales tidligst at gennemføre dette forløb i slutningen af 1. klasse, og først når eleverne tidligere har modtaget indledende undervisning i programmering af robotter i en eller anden form. Afhængigt at elevernes forudsætning kan forløbet dermed også være anvendeligt i 2. og 3. klasse.

Tilrettelæggelse

Forløbet er bygget op omkring kollaborative arbejdsformer og læreprocesser, hvor eleverne i grupper kan samarbejde om at undersøge, konstruere, afprøve og justere samt give og modtage feedback i fællesskaber i iterative (gentagende) processer.

Eleverne kan få mulighed for at vælge, hvilken robot de vil arbejde med, hvad robotten kan gøre, samt hvilken programmering de ønsker at bruge, for eksempel offline programmering ved Scratchblokke/programmeringskort, programmering af en Bot (farvekodning eller frem, tilbage, til venstre, til højre).

Det anbefales at dele eleverne op i makkerpar, hvor to elever samarbejder fast gennem hele forløbet. Hvor det er meningsfuldt, kan to makkerpar udgøre en firemandsgruppe. Ved valg af fast makkerpar kan der arbejdes med en fælles digital portfolio.

Det er ikke et mål, at alle skal nå det samme. Derfor kan det være meningsfuldt at sammensætte eleverne i par som forventeligt vil arbejde godt sammen og er på nogenlunde samme niveau.

I forløbet kan der anvendes en række materialer og ressourcer:

• Digital logbog (for eksempel Book Creator eller Google Docs)
• De robotter, der er tilgængelige på skolen, for eksempel Ozobots, BeeBots, LEGO WeDo
• Makerspace (et område/lokale med analoge og digitale teknologier hvor fokus er på at skabe, at røre og gøre)
• Breakerspace (en samling af ting, som kan og må skilles ad og anvendes på nye måder, eksempelvis pap, dimser, dioder, små motorer, gammelt legetøj og andet),
• Stop motion-værktøjer som for eksempel FilmX samt devices til billedoptagelser.

Til forløbet er der udviklet en lærervejledning om det innovative klasselokale, der kan understøtte eleverne i deres design- og læringsproces, herunder en plakat med nogle simple regler for, hvordan man giver og tager imod feedback. Materialerne kan for eksempel omsættes til laminerede kort eller måtter, som eleverne kan støtte sig til undervejs. Du finder nedenstående lærer- og elevressourcer til forløbet på tekforsøget.dk.

• Guide til det innovative klasselokale og mindset
• Unplugged_bag-boller
• Scratch skabeloner: ”Scratch_Motion-blocks” og ”Scratchjr_ Motion-blocks”

Forslag til spørgsmål, der kan overvejes, inden forløbet gennemføres:

• Hvordan kan eleverne introduceres til, hvad robotteknologier er?
• Hvordan kan robotteknologier relateres til elevernes hverdag og samfundet generelt?
• Hvilke typer robotteknologier er der mulighed for, at eleverne kan arbejde med i forløbet på baggrund af ovenstående beskrivelser om materialer og ressourcer?
• Hvordan kan forløbet tilpasses elevernes forudsætninger for at arbejde med de teknologifaglige kompetenceområder?
• Hvilke konkrete færdigheds- og vidensmål fra matematik er meningsfulde at knytte til forløbet?

Forløbets opbygning

Forløbet kan opbygges i tre faser: en introfase, en udfordrings- og konstruktionsfase samt en outrofase.

Introfase: Forforståelse og kompetencer

I denne fase kan eleverne gennem en fælles brainstorm give udtryk for, hvad de allerede ved om robotteknologi. I fællesskab kan de undersøge deres næromgivelser for teknologi og kategorisere teknologierne. Det hele kan samles i en fælles eller individuel begrebssky til senere brug.

Læreren kan introducere til forløbet ved at relatere til elevernes erfaringer med de tidligere nævnte robotter som R2D2 i StarWars og pointerne om, at robotter omfatter alle typer programmerbare maskiner, der udfører handlinger baseret på input fra sensorer.

Gode begreber at få i spil i denne fase:

• Sensor – aktivator
• Input – databehandling – output
• Programmering
• Algoritmer

Forslag til spørgsmål til en fælles snak/brainstorm i klassen:

• Hvad er en robot?
• Hvilke robotter kender vi i vores hverdag?
• Hvad betyder robotter for vores liv?
• Hvordan virker robotterne?

Læreren og eleverne stiller åbnende og perspektiverende spørgsmål, og læreren stilladserer samtalen. Læreren kan løbende skrive ned på tavlen. Der kan tegnes en stor sky på tavlen/planche og skrives inde i denne. Det kan give mening efterfølgende at dele skyen op i mindre skyer, for eksempel en mindre sky med "hvad vi allerede ved", og en sky med "hvad vi endnu ikke ved2.

Udfordrings- og konstruktionsfase

I denne fase kan eleverne medbringe robotter og andre teknologier (gerne legetøj), som de gerne må rekonstruere. Der kan også være adgang til alternative artefakter/ting i klassen.

Fasen kan bestå af en række konkrete opgaver, som eleverne kan arbejde med som en del af en designproces. Nedenfor findes et eksempel på en konkret opgave. Fasen kan rammesættes af et narrativ om fremtidens verden med robotter, hvor der løbende kan foregå samtaler i klassen om, hvad vi som mennesker bygger ind i teknologierne. Det gælder for eksempel automatiserede handlinger, og hvordan teknologierne påvirker vores virkelighed, hverdag og verden.

Eksempel på opgave: Design af robotbane – fremtidens børneværelse

Eleverne kan arbejde i mindre grupper med at designe en bane på gulvet til en robot. Rammesætningen kan være, at eleverne udvikler en bane, som en robot skal gennemføre. Banen kan udfolde sig i et fremtidsscenarie for et børneværelse, som de udvikler. Ud fra nogle særlige udfordringer, som deres robotter skal løse, laver de en bane til en robot i fremtidens børneværelse. Det aktiverer elevernes forestillingsevne om, hvordan et børneværelse kan se ud i fremtiden. Banerne kan designes til en udvalgt målgruppe, eksempelvis parallelklassen eller 0. klasse.

Som inspiration til arbejdet med unplugged programmeringssprog og algoritmer findes et eksempel i elevressourcen ”Unplugged_bag-boller”, hvor eleverne kan lave algoritmer i form af tegninger i Scratchskabeloner, der beskriver, hvordan deres robot kan bevæge sig igennem deres bane. En algoritme fungerer således som en opskrift for, hvordan robotten i et antal trin kan løse udfordringerne.

Læreren kan indledningsvist rammesætte opgaven på denne måde:

• I skal lave en bane, som handler om jeres fremtidige børneværelse
• Det skal være en gulvbane, hvor I kan få en robot til at løse opgaver
• Den skal bestå af nogle opgaver, som robotten kan komme igennem.
• I skal lave et unplugged programmeringssprog, som kan bruges til at gennemføre banen.
• I skal lave en algoritme, som kan få robotten til at gennemføre banen bedst/nemmest/sjovest muligt.
• Robotten kan enten være en af de robotter, I har arbejdet med før, eller den I har bygget.

Eksempel på udfordring: Ideudvikling og konstruktion

Eleverne kan i arbejdet med deres bane ideudvikle ud fra arbejdsspørgsmål som:

• Hvad kan vores bane handle om? Hvad kan bruges fra vores forestilling/idé om fremtidens børneværelse?
• Hvordan kan banen se ud?
• Kan robotten opleve en fortælling? Hvad kan denne handle om?
• Hvilke forhindringer kan robotten møde?
• Hvordan kan vores robotprogrammeres?

Eleverne kan tegne skitser til banen på A4-papir, og de kan løbende vise deres arbejde frem, mens de stadig er i gang. Dette kan gøres gennem et pitch på max to minutter, hvor de præsenterer deres idé og får feedback.

Når eleverne er klar, kan designprocessen af selve robotbanen påbegyndes. Læreren godkender eventuelt designidéen, og eleverne kan efterfølgende producere banen og udvikle programmeringsalgoritmer.

Outrofase: Ny forståelse og nye kompetencer

I outrofasen kan eleverne arbejde sammen med målgruppen for deres design, som de valgte i starten af forløbet. Eleverne kan præsentere deres bane og give deres programmering videre til målgruppen, som så kan prøve at gennemføre banen.

Evaluering

Gennem hele forløbet kan eleverne arbejde i iterative (gentagende) designprocesser og med brug af formativ evaluering. Feedback og feedforward er vigtige elementer. Eleverne kan i disse processer reflektere over egen erfaring fra processerne og øve sige i at kunne argumentere for designvalg.

Efter forløbet kan der sættes fokus på spørgsmål som:

• Hvilke nye forståelser af det faglige indhold i arbejdet med robotter er der opstået hos eleverne?
• Hvordan har det fungeret at koble fagligheden i teknologiforståelse med matematikfagets mål og indhold?
• På hvilke måder har det indvirket på elevroller og/eller lærerroller at arbejde med idéudvikling og konstruktion af robotbaner?
• Kan eleverne forstå og formidle de faglige begreber, der er lagt vægt på i forløbet?

Kreditering

Den fulde version af forløbet kan downloades og læses på tekforsøget.dk.

Materialet i den fulde version er udviklet af Københavns Professionshøjskole, Professionshøjskolen UCN, VIA University College samt læremiddel.dk for Børne- og Undervisningsministeriet under rammerne for Forsøg med teknologiforståelse i folkeskolens obligatoriske undervisning. Læs mere om forsøget på tekforsøget.dk og emu.dk