Computationel tænkning i matematik

Computationel tænkning (CT) er evnen til at kunne opskrive løsningsalgoritmer af problemstillinger således, at det kan eksekveres af en computer. Derved kan computeren anvendes til at tænke, lære og skabe med. Simuleringer og computermodeller vinder indpas som beregningsmetode i forskningen og samfundet generelt, fordi mange problemstillinger er for komplekse til at tilgå analytisk. Derfor er kendskab til simulationsmetoder og CT en vigtig del af elevernes almene og matematiske dannelse.

Både CT og matematik indeholder algoritmer og stringent sprog som grundelementer. Med den rette tilgang kan de forbindes således, at der opstår en symbiose. Arbejdet med CT i en faglig kontekst gør det relevant og meningsfyldt for eleverne, mens CT–kompetencerne muliggør at arbejde med faget på en anderledes måde og derved undersøge komplekse sammenhænge, problemstillinger og fænomener, som eleverne ikke normalt har mulighed for at arbejde i dybden med.

Det overordnede formål med at inddrage CT i matematikundervisningen er at give eleverne en forståelse for computermodellers muligheder og begrænsninger. Det er samtidig vigtigt, at eleverne øger deres forståelse for selve matematikken, da det jo er fagmoduler, der anvendes til arbejdet.

Man kan opnå, at CT og matematik går hånd i hånd ved, at eleverne anvender deres faglige viden til at afkode kommandoerne i en computermodel, og deres CT-kompetencer til at udvide computermodellen, for derved at kunne undersøge noget matematikfagligt.

Didaktik: Content Modelling Code og Use-Modify-Create

Content Modelling Code (CMC) er en didaktisk tilgang udviklet specielt til CT i fag, og beskrives i detaljer i L. Museus et al. (2020). I CMC arbejdes med at kombinere de tre elementer; fagligt indhold (Content), modellering (Modellering) og kodning (Code) i en oppefra-ned struktur ud fra fungerende modeller. Derved kan eleverne hurtigt få hands on i modsætning til en nedefra-up tilgang, hvor man starter med simple kommandoer og skal mestre dem, inden man går videre.

Forløb, der arbejder med digitale modeller, kan stilladseres i tre faser via: use-modify-create-modellen:

I første fase (use) får eleverne en simpel computermodel, de skal afprøve og koble kendt fagligt indhold. Herefter ledes eleverne over i kodedelen, hvor de skal anvende deres faglige viden til at forstå den kode, de læser.

Herefter får eleverne opgaver, hvor de skal udføre små modifikationer af programmet (modify) med kommandoer, de har set i use-fasen. Simple opgave kan være at ændre farver og udseende af elementer i modellen og senere kan de prøve at justere selve modellen.

I create-fasen skal eleverne bidrage med nye elementer i modellen. Det kan eksempelvis være at indføre nye variable eller afhængigheder og betingelser.

Eksempler på modeller og forløb

I aktiviteten Reproduktion af kaniner - Computational Tænkning i matematik kan man se et eksempel på, hvordan use-modify-create kan bruges til strukturere aktiviteter og forløb, der arbejder med computationel tænkning.

Når man skal ud og finde modeller, så er erfaringen, at de bedst egnede til undervisning er simple og med kort kode. Dette forstærker mulighederne for, at eleverne kan overskue koden og lettere forbedre modellen.

Følgende eksempler er fra CCTD Library, hvor der løbende udgives flere: