Komplex process bakom programmering i teknikämnet

Elever förstår sina egna programmerade konstruktioner på ett sätt och programmerade vardagsföremål på ett annat sätt. Det konstaterar Anne-Marie Cederqvist som undersökt mellanstadieelevers förståelse av struktur och funktion i olika programmerade tekniska lösningar.

Varför blev du intresserad av ämnet?

– Jag är lärare och undervisade tidigare i bland annat matematik och teknik i grundskolan. Här arbetade jag med programmering redan innan det infördes i läroplanen. Men när jag försökte få vägledning upptäckte jag att det var begränsat med forskning kring just programmering inom teknikämnet. När jag senare blev antagen till forskarutbildningen föll det sig naturligt att studera just programmering i relation till grundskolans teknikämne.

Vad handlar avhandlingen om?

– Avhandlingen tar sin utgångspunkt i innehållet i kursplanen för teknik och de förväntningar vi har på att utveckla elevers förståelse av hur olika tekniska lösningar är uppbyggda och fungerar och hur dessa kan styras med hjälp av programmering. I den första delstudien undersöks mellanstadieelevers förståelse av struktur och funktion i olika programmerade tekniska lösningar. Jag presenterade både olika vardagsföremål som är programmerade, exempelvis fjärrkontroll och en digital febertermometer samt färdigbyggda konstruktioner av undervisningsmaterialet microbit. Eleverna i studien hade redan tidigare på olika sätt arbetat med programmering i undervisningen, bland annat med just microbits.

– I studie två och tre gräver jag djupare och undersöker hela processen när elever i två olika klasser, en på mellanstadiet och en på högstadiet arbetar i par med microbit och konstruerar ett tjuvlarm som ska styras med programmering. Genom att observera hur eleverna arbetar med uppgiften har jag tittat efter vad det är för kunskap som behövs för att eleverna ska klara uppgiften, vad är viktigt för att de ska förstå? Vidare har jag på ett mer övergripande plan studerat processen som helhet – vad gör varje elevpar för att lösa uppgiften, hur ser processen ut och vilket mönster följer den?

Vilka är de viktigaste resultaten?

– Resultatet från den första studien visar att en stor del av eleverna förstår vardagsföremålen på ett sätt och microbit-konstruktionerna på ett annat sätt och att de inte automatiskt drar paralleller mellan hur dessa är uppbyggda och fungerar. Resultatet visar även att det inom en och samma elevgrupp finns en bred variation i förståelse. Studie två och tre, där eleverna fick i uppgift att konstruera ett tjuvlarm, visar att det som elever verkar ha extra svårt med är att röra sig mellan det konkreta larmet och hur det är tänkt att fungera, och undervisningsmaterialet microbit. Om eleverna exempelvis vill använda en ljussensor som känner av förändringar i ljusnivå i rummet för att styra larmet, behöver de förstå hur detta representeras i form av block i microbit. Förstår inte eleverna vad blocken representerar är risken stor att de fastnar i processen.

– Resultaten visar att eleverna oftast börjar testa på måfå genom att planlöst försöka pussla ihop kod. En slutsats är att överföringen av förståelse inte är så självklar som vi tror och om det blir för mycket ”trial and error” är risken att eleverna inte får med sig någon kunskap ur själva aktiviteten. Eleverna behöver därför även kunskap om undervisningsmaterialet de arbetar med och hur struktur och funktion i den tekniska lösningen representeras av exempelvis blockens betydelse och hur de kan kombineras till kod som styr funktionen.

– Sammanfattningsvis visar mina resultat att styra en teknisk lösning med programmering på den här nivån är en komplex process där eleverna i ett första steg måste kunna analysera hur olika komponenter fungerar och samverkar (struktur), men också hur dessa samverkar med koden för att få lösningen att fungera (funktion). I avhandlingen har jag identifierat nyckelelement som behöver lyftas fram av läraren. De är: programmeringsbegrepp och hur man skriver kod, kunskap om materialet eleverna arbetar med, struktur och funktion i den tekniska lösningen. Det vill säga hur olika komponenter samverkar (struktur), men också hur dessa samverkar med koden för att få lösningen att fungera (funktion) samt kontexten – eleverna behöver lära sig att kunna se, analysera och jämföra tekniska lösningar i både en vardagskontext och i relation till ett programmeringsmaterial.

Vad överraskade dig?

– Att elever har svårt att dra paralleller mellan deras förståelse av konstruktioner som byggs i programmeringsmaterialet och programmerade vardagsföremål. Eleverna behöver mycket stöttning i processen för att förstå och få syn på den tekniska kunskapen som är i spel.

Vem har nytta av dina resultat?

– Som lärare har det varit spännande att få möjlighet att gräva på djupet och jag har många nya insikter om vad jag behöver fokusera mer på i undervisningen kring programmering. Jag tänker att resultaten kan vara viktiga för andra lärare. Samtidigt har jag slagits av hur komplexa uppgifter som elever i den här åldern förväntas lösa.

Susanne Sawander