Malmö högskola
Lärande och samhälle
Natur, miljö, samhälle
Examensarbete
15 högskolepoäng
LEGO och NXT-programmering i
teknikundervisningen
LEGO and NXT-programming in technology education
Tatiana Arvidsson
Lärarexamen 210hp
Huvudämne Teknik Handledare: Ange handledare Slutseminarium 2015-03-29
Examinator: Leif Karlsson Handledare: Per Schubert
Sammanfattning/Abstract
Denna uppsats har till syfte att utforska på vilket sätt användning av LEGO-teknik i teknikundervisning påverkar utvecklingen av ämnesspecifika förmågor samt samarbetsförmåga. Vidare undersöktes vilka uppfattningar lärare och elever har om användning av LEGO-teknik och NXT-programmering i teknikundervisning.
Eleverna i årskurs nio på en grundskola i Småland, hade under några veckor undervisning i teknik, med fokus på ”Grundläggande elektronik och elektroniska komponenter” (som en del av det centrala innehållet för årkurs 7-9 inom området tekniska lösningar). Avslutningen på arbetsområdet har varit ett projektarbete som ska utföras med hjälp av LEGO-teknik och NXT-programmering. Undersökningen har utförts genom att observera 40 elever i deras arbete med LEGO-teknik. De observerade eleverna svarade efter avslutat projekt på en enkätundersökning och deras lärare intervjuades.
Arbetets resultat visar på konkreta exempel hur användning av LEGO-teknik och NXT programmering kan påverka elevers utveckling av ämnesspecifika förmågor relaterade till den praktiska aktiviteten. Genom att aktivt skaffa sig kunskaper, utveckla en fysisk modell och ett program, lära sig i sammanhang, lära sig att lösa problem på olika sätt, utvärdera sin egen aktivitet, utvecklas elevernas förmåga att ta isär och sätta ihop konstruktionsdelar, hantera olika redskap och verktyg, identifiera och analysera sina tekniska lösningar för att klara en uppgift och dessutom utvecklas förmågan att angripa och lösa problem som uppstår under arbetes gång. Dock, vissa förmågor som till exempel begreppsförmåga och förmåga att identifiera problem och behov som tekniken kan lösa behövs tränas under längre tid för att utvecklas under förutsättning att eleverna är medvetna vad de behöver utveckla.
Förord
Denna uppsats skulle inte vara genomförd om jag inte har haft två fantastiska handledare som hjälpte mig. Min handledare på min partnerskola, Kurt Poulsen, som har stöttat och inspirerat mig och min handledare, på Malmö högskola, Per Schubert, som har gett mig med goda råd och konstruktiv kritik. En stor tack, till er!
Innehållsförteckning
1 Inledning ... 5
2 Syfte och frågeställningar ... 7
3 Litteraturgenomgång ... 8
3.1 Lärande och utveckling ... 8
3.2 LEGO i skolan ... 11
3.2.1 Konceptet LEGO Education ... 11
3.2.2 Tidigare forskning om LEGO... 12
3.3 Läroplanen, kunskap och elevernas förmågor ... 14
4 Metod och genomförande ... 16
4.1 Urval ... 16 4.2 Metodval ... 16 4.2.1 Observationer ... 17 4.2.2 Enkät ... 17 4.2.3 Semistrukturerad intervju ... 19 4.3 Genomförande ... 19
5 Resultat och analys ... 21
5.1 Förmåga att ta isär och sätta ihop konstruktionsdelar och att hantera olika redskap och verktyg ... 21
5.2 Förmågan att identifiera och analysera tekniska lösningar utifrån ändamålsenlighet och funktion ... 23
5.3 Förmågan att angripa och lösa ett problem med hjälp av teknik ... 25
5.4 Förmågan att identifiera problem och behov som kan lösas med teknik ... 27
5.5 Förmågan att använda teknikområdets begrepp och uttrycksformer ... 28
6 Slutsats och diskussion ... 32
6.1 Metoddiskussion ... 32
6.2 Slutsater ... 33
6.2.1 På vilka sätt gynnar eller missgynnar undervisning med LEGO-teknik och NXT-programmering elevers utveckling av ämnesspecifika förmågor? ... 33
6.2.2 Vilka uppfattningar har lärare och elever om användingen av LEGO-teknik och NXT-programmering i teknikundervisningen? ... 35
Referenser ... 37
Bilaga 1:Enkätformulär ... 41
Bilaga 2:Intervjufrågor ... 44
1 Inledning
Denna studie har sin grund i en permanent strävan från en lärare att identifiera olika metoder för att hjälpa eleverna utveckla sina förmågor. LEGO-teknik testade jag första gången under min verksamhetsförlagda utbildning och jag vill med denna uppsats fördjupa mig i ämnet. I grundskolans ämnesplan för teknik anges vilka kunskaper och förmågor som eleverna ska hämta upp det anges vilka förutsättningar som finns för att de ska utvecklas. Det är dessa förmågor som ligger till grund för kunskapskraven (Skolverket 2011). I Skolinspektionen(2014) rapport påpekas det angående kvaliteten i grundskolans teknikundervisning att det finns skolor och lärare som inte kan erbjuda en undervisning som främjar utveckling av ämnesspecifika förmågor enligt kursplanen. Enligt rapporten:
I många av de skolor som ingår i granskningen får eleverna inte möjlighet att uppfatta teknikämnets särdrag, och får heller inte arbeta med uppgifter som medför att de kan utveckla de ämnesspecifika förmågorna (Skolinspektionen 2014,s.23).
Enligt Skolinspektionens granskning, finns det följande orsaker till ovan nämnda situation:
Eleverna får för lite teknik-undervisning
Undervisningen sker på för låg nivå,
Planeringstid för en undervisning som utvecklar elevernas förmågor över tid saknas,
Eleverna får alltför ofta uppgifter med ”tak” som begränsar elevernas kreativitet och möjlighet att utveckla sina kunskaper och förmågor till en högre nivå. Rapporten visar att undervisningen i teknik inte alltid baseras på relevant och åldersadekvat ämnesinnehåll och att eleverna inte är medvetna att teknikämnet är både praktisk och teoretisk (Skolinspektionen 2014). Det innebär att skolan måste erbjuda eleverna undervisning med praktiskt inriktade arbetsuppgifter som förklaras, beskrivs och diskuteras med hjälp av relevanta begrepp och teorier. Skolinspektionen har sett många lektioner där fokus ligger på att eleverna ska genomföra en praktisk övning eller tillverka ett föremål, utan att det tydliggörs vad eleverna ska lära sig eller vilka förmågor de ska utveckla. En viktig rekommendation i rapporten är att: ”eleverna måste få de bästa förutsättningarna att utveckla intresse för teknik samt de förmågor som
beskrivs i syftet för ämnet” (Skolinspektionen 2014,s.11). Som en konsekvens av detta ser allt fler skolor läromedel i form av dataspel, 3D-klassrum, QR-koden, LEGO education och NXT-programmering 1 inte bara som ett annorlunda sätt att engagera och motivera eleverna till lärande men också ett sätt att utveckla elevernas förmågor.
Vikten av att eleverna utvecklar ämnesspecifika förmågor i teknik och bygger upp en ”teknisk identitet” främjar inte enbart elevens framtida studie-och yrkesliv i ett mer tekniskt samhälle. Teknikdelegationen (SOU2, 2010) lyfter fram två motiv till allmänbildning i teknik, matematik och naturorienterande ämnen:
En stabil nationell arbetsmarknad som är ett sätt att möta framtida konkurrens i den globala ekonomin
Att varje medborgares får en kompetens för att förstå, tillgodogöra sig nya möjligheter inom de tekniska områdena och kunna påverka utvecklingen i ett mer komplext och tekniskt samhälle
Ur detta perspektiv anser jag att det finns ett underbyggt syfte att undersöka kopplingen mellan användning av LEGO-teknik och NXT-programmening, som kompletterande läromedel, i teknikundervisning och elevernas utveckling av ämnesspecifika förmågor.
1
NXT- program är ett grafiskt programmeringsspråk och står för NEXT (som i "nästa steg" )
2 Syfte och frågeställningar
Syftet med detta arbete är att undersöka på vilket sätt LEGO-teknik och NXT-programmering, som kompletterande läromedel i teknikundervisningen påverkar elevernas utveckling av ämnesspecifika förmågor, samt samarbetsförmåga. Vidare syftar studien till att undersöka lärarens och elevernas uppfattningar om att arbeta med LEGO-teknik och NXT-programmering.
Mina frågeställningar är:
Vilka uppfattningar har lärare och elever om användning av LEGO-teknik och NXT-programmering i teknikundervisningen?
På vilka sätt gynnar eller missgynnar LEGO-teknik och NXT-programmering elevernas utveckling av ämnesspecifika förmågor, samt samarbetsförmåga? För att begränsa arbetet kommer jag att fokusera enbart på följande ämnesspecifika förmågor: Förmågan att ta isär och sätta ihop konstruktionsdelar och att hantera olika redskap och verktyg, förmågan att angripa och lösa ett problem med hjälp av teknik, förmågan att identifiera och analysera tekniska lösningar utifrån ändamålsenlighet och funktion, förmågan att identifiera problem och behov som kan lösas med teknik, förmågan att använda teknikområdets begrepp och uttrycksformer och samarbetsförmåga.
3 Litteraturgenomgång
3.1 Lärande och utveckling
Två teorier som är aktuella i dagens undervisning är konstruktivismen och den sociokulturella teorin. Enligt Imsen (2000) växte konstruktivismen fram ur kognitivt orienterade teorier som påstår att vi konstruerar vår egen kunskap genom egen aktivitet utifrån erfarenheter och upplevelser. Kognitivismen är ett nyare sätt att förklara inlärningsprocessen och ser eleven som en aktiv, nyfiken och målmedveten individ. Den betonar processen i sig och inte så mycket den kunskap som uppstår som ett resultat av den. Det sker en växelverkan mellan själva påverkan och det som varje individ gör med påverkan. Detta synsätt kallas därför” interaktionism” och leder till att kunskaperna ständigt förändras och utvecklas. Lärandet sker endast om det finns en kontext eller en mening. Kunskapen är aldrig färdig och skapas på nytt varje gång som den skall läras in (Imsen 2000, s.62). Inlärningen sker där kunskapen och erfarenheten blir till, konstrueras. Av denna orsak bör vi studera inlärningsprocessen som samspel mellan individ och den yttre världen som består av olika omvärldar (Figur 1): den
materiellt-fysiska omvärlden, den sociala omvärlden och den materiellt-symboliska omvärlden
(Imsen 2000,s.65).
Figur 1: Inlärning som samspel mellan individen och olika omvärldar (från Imsen 2000,s.65)
Konstruktivismen grundas till stora delar på Piagets teorier om tänkandets utveckling. Piaget (i Imsen 2000) konstaterade att vi lär oss om yttervärlden just genom att verka och utforska omvärlden. Det som finns inom oss är inte ett statiskt minnesspår utan ett aktivt handlingsmönster. Den inre representationen av dessa handlingsmönster, kallade Piaget för ”inre schema”. Det inre schemat kan fungera på två olika sätt vilka
formar två nödvändiga delprocesser i utvecklingen som kan beskrivas i termer av
assimilation och ackommodation. I assimilationsprocessen försöker individen anpassa
nya kunskaper till det som den redan kan och vet. Ackommodationsprocessen gör en förändring av den gamla kunskapen om de skiljer sig mycket från de nya kunskaperna. Resultatet blir att ett nytt schema skapas och det nya schemat används i den kommande lärprocessen. Piaget skiljer mellan två typer av kunskap: figurativ och operativ kunskap. Figurativ kunskap grundas på inlärning av fakta och detaljer. Allt lagras i minnet utan att relateras till någon kognitiv struktur. Denna kunskap är att veta hur saker och ting ser ut och vilka egenskaper de har. Den är en specifik kunskap, hämtad direkt från yttre objekt. Å andra sidan har vi operativ kunskap som är baserad på det som Piaget kallar för ”logisk-matematisk” inlärning. Denna kunskap baseras på handling gentemot ”tingen” (Imsen 2000,s.106-109). Piagets teorier pekar mot en aktivitetspedagogisk ritning, där kunskap lärs in av egen kraft genom egna erfarenheter (ibid.s.119). Han betonar aktivitet i betydelsen manipulering, undersökning och omskapande av ting i den yttre, fysiska världen. Enlig Bråten(1998) var Piaget bland de första som ägnade sig åt begreppsbildning, begreppsutveckling och begreppsuppfattning hos barn och han hänvisar till två olika begrepp: pseudo begrepp eller spontana och reell begrepp eller icke-spontana. Pseudo begrepp är begrepp som barn använder i lek och sociala aktiviteter. Dagliga erfarenheter och handlingar och informella kontakter är källan till utveckling av den här begreppsformen. De reella begreppen är mer avancerade och barnen ska befinna sig på ett högre stadium i sin kognitiva utveckling för att inlärningen ska ske.
Även Dimenäs och Sträng (1996) diskuterar skillnaden mellan vardagskunskaper och
vetenskapliga begrepp. Vardagskunskap är personligt och bygger på elevens egna
upplevelser, erfarenheter och tolkningar. Vetenskapliga begrepp är resultatet av medveten sökning av kunskap, för det mesta i form av långvarig forskning, för att förstå samband och sammanhang som inte kunnat förklaras utifrån vardagliga erfarenheter (Dimenäs och Sträng 1996,s.48). Vidare poängterar Dimenäs och Sträng(a.a.) att från ett konstruktivist perspektiv, behöver läraren strukturera undervisningen så att eleverna får möjligheter att utveckla en vetenskaplig förståelse utifrån sin vardagskunskap. Enligt den konstruktivistiska inlärningssynen är utvärdering och självbedömning en betydande del av inlärningen (Forssell 2005).
Enligt Vygotskij (i Lindqvist 1999)ska skolan vara en ”handlingens skola” med aktiva elever, aktiva lärare och en aktiv miljö. Det är den sociala miljön som utvecklar elevens handlingar. För Vygotskij är det barnets intresse som är själva utgångspunkten för metoden att undervisa och han hävdar vidare att det finns tre viktiga pedagogiska kopplingar mellan barns intressen och innehållet i skolan. För det första måste ämnena i en kurs kunna knyta an till elevernas intressen. För det andra får undervisningen inte innebära en repetition, då blir innehållet ointressant. För det tredje skall det finnas ett samband mellan innehållet i kursen och det verkliga livet.
För Vygotskij(i Bråten 1998,s.83) ”är språket tänkandets sociala redskap”. Språk och tal ingår som viktiga mentala funktioner och ordens mening är en viktig enhet. Språk och tänkande är oskiljaktiga. Ordinlärning förutsätter en föregående inlärning av begrepp som orden refererar till. Begrepp refererar både till gemensamma egenskaper hos objekt, fenomen och händelser och representerar den underliggande principen och teorin om hur dessa objekt är grupperade, hur de hänger samman, vilka förhållande de har till varandra samt vilka gemensamma egenskaper dem har. För att eleven ska lära sig ett begrepp måste eleven förstå den underliggande principen och den underliggande teorin. Begrepp måste läras in för att möjligöra vidare inlärning och binda samman olika erfarenheter. Begrepp hjälper oss att hålla ordning på det sociala och materiella runt oss, att kunna systematisera perception och utveckla långtidsminnet. Grunden i Vygotskij teori är att barnets utveckling är en del av en socio historisk process och det är barnets samspel med omgivningen som en del av en kollektiv och kulturell gemenskap som bildar grunden för utveckling för individen. Utvecklingen av högre mentala processer är beroende av miljön och de samhällsvillkor barnet lever i. Högre mentala processer kan bland annat grundas i de problemlösningsstrategier som barnet utför i samarbete med andra. I samspelet är språket ett viktigt element och problemlösnings strategier som ”internaliseras” kan uppfattas som språkmedierade.
Vygotskij hävdade att barnens kompetens bör förstås ur två synvinklar: kompetens som en konsekvens av kognitiva processer som redan har ägt rum, och kompetens som relateras till den aktuella utvecklingsnivå, och som syftar till barnets vidare utveckling till den potentiella utvecklingsnivå som barnen har. Med den potentiella nivån antyds en nivå som är inom räckhåll för barnet och under vissa omständigheter kan nås. Sammarbete eller samspelet mellan mer kompetenta personer och barnet har avgörande betydelse för barnets lärande. Genom detta samarbete styrs barnet mot högre nivåer i sin egen utveckling och barnen kommer att klara sig på egen hand i framtiden. Det är mer
betydelsefullt för barnets vidare lärande och utveckling än för att lösa dem aktuella problem som barnen har. Samspelet i en problemlösnings situation innebär att barnen inte enbart får hjälp med de problem som barnen inte klarar själv, det innebär också att barnet lär sig genom samspelet. Vygotskij kritiserade traditionell undervisning för att ha en ”atomistiskt ”syn på lärarande och kunskapen får inte plockas ur sitt naturliga sammanhang och överföras isolerad
På liknande sätt betonar Dewey att kunskap uppstår när vi prövar oss fram i arbete och handling(Forssell 2005). Att planera sin handling, välja ut och förutse resultatet namnger Dewey för ”intelligent handling”. Verklig lärande är kopplat till förmågan att handla målmedvetet, reflektera över handlingens resultat och konsekvenser och på nytt ompröva handlingens riktning. De pedagogiska konsekvenserna för skolan är att aktiviteter inte skall finnas till enbart för aktivitetens skull utan ska leda till ”vetenskaplig insikt”.Enligt Dewey har barnen ett ”oinvesterad kapital”, grundläggande drivkrafter som måste användas för att barnen skall växa aktivt. Han kallar dessa drivkrafter för instinkter. ”Instinkten att tillverka”, att vilja göra saker, att konstruera något och ”instinkten att undersöka” är två av dem (Forssell 2005, s.91).
3.2 LEGO i skolan
3.2.1 Konceptet LEGO Education
Namnet LEGO är ett teleskopord av de två första bokstäverna i de danska orden "Leg godt!", det vill säga "Lek bra!" och det är 65 år sedan dansken Godtfred Kirk Christiansen utvecklade sina små bygg-klossar och skapade klassiska LEGO Basic. Utifrån LEGO Basic har mängder av olika LEGO typer utvecklats genom åren och i takt med teknikens utveckling släpptes 1986 det första datorstyrda LEGOt. LEGO Education är ett undervisningsmaterial som baseras på den kända klossen från LEGO. Enligt LEGO Education team är deras vision att framföra de mest innovativa lösningarna till klassrumet för att förändra inlärningssättet (LEGO Education 2015). Områdena där LEGO Education används är: Robotar och IT, mekanik och förnybar energi. Mest kända undervisningsmaterial inom Robotar och IT är LEGO MINDSTORMS Education som släpptes i tre versioner: Med LEGO MINDSTORMS NXT kan eleverna bygga robotar av LEGO delar och sedan programmera dessa robotar för att utföra olika uppgifter. En LEGO Robot NXT har en 32-bitars mikroprocessor, en stor display, tre interaktiva
servomotorer och flera sensorer (Ultraljudsensor, trycksensorer, färgsensor). Via NXT-programvara som installeras på en vanlig dator bestäms det hur dessa motorer och sensorer ska reagera på information och vilka uppgifter roboten ska utföra. All programmering sker med hjälp av ikoner. Programmen överförs från dator till robot via USB kabel eller Bluetooth.
3.2.2 Tidigare forskning om LEGO
Lärande kopplat till LEGO har studerats i flera olika projekt med olika perspektiv. Två undersökningar som studerat lärande kopplat till programmerbara LEGO och programmering är Ninas Kilbrink(2008) avhandling ” LEGO robotar i skolan” och Mikael Segolsson (2006), licentiatavhandling ”Programmeringens intentionala objekt: nio elevers uppfattningar av programmering”.
Kilbrink(2008) har i sin avhandling ” LEGO robotar i skolan” studerat lärande kopplat till programmerbara LEGO som ett exempel på hur arbete med tekniska komponenter integreras med datorstött lärande. Studien illustrerar två olika aspekter: programmerbart konstruktionsmaterial som lärandeobjekt och som lärandesituation.
Författaren presenterar elevernas uppfattning om hur de löser problem i samband med både lärandeobjektet och lärandesituationen i sju olika kategorier. Eleverna erfar att de löser problem genom: att göra, att komma ihåg, att dra paralleller, att ta hjälp från
andra, att samarbeta, att kommunicera och att tänka (Kilbrink 2008,s.60). I den första
kategorin - att göra- tillgodogjorde sig eleverna kunskaper genom att fokusera på ”görande” i meningen att testa sig fram till en fungerande lösning. Kategorin- att
komma ihåg -handlar om att elever kommer ihåg vad de har gjort vid ett tidigare
tillfälle, till exempel en programmeringssekvens eller hur man har löst en specifik uppgift tidigare. I den tredje kategorin lär sig eleverna genom att de drar paralleller till andra saker eller fenomen de känner till. I den situationen sker en erfarenhetstransfer. Nästa kategori visar att eleverna tar hjälp av andra för att lära sig genom att uppmärksamma vad andra gör eller be om hjälp från andra. Inom – samarbete- kategorin riktar eleverna sin uppmärksamhet mot två olika intentionala objekt: de kan vara lärandeorienterade, eller uppgiftorienterade i sitt samarbete(ibid.s.69). Eleverna som är lärandeorienterade i sitt samarbete deltar i alla moment av arbetet för att få en holistisk bild av hur arbetet med materialet går. Elevernas fokus ligger på att lära sig arbeta med materialet och inte att lösa uppgifterna snabbt och effektivt. De som
samarbetar uppgiftorienterat ser lösande av uppgiften som det viktigaste och som en konsekvens delar de på arbetsuppgifterna för att den i gruppen som redan behärskar en viss arbetsuppgift ska ansvara för den. Kategorin - att kommunicera- handlar om att eleverna upplever att de löser ett problem genom att kommunicera i gruppen. I det här sammanhanget anses kommunikation vara ett sätt att gemensamt reflektera och resonera sig fram till en lösning eller till en förståelse av en lösning. Det finns inte tydligt uppdelning på vem som kan eller vem som inte kan lösa problemet. Den sista kategorin är kvalitativt mer utvecklad och inkluderar ett mer abstrakt sätt att erfara lärande i samband med att arbeta med programmerbart konstruktionsmaterial. Vidare menar författaren att det inte finns en tydlig struktur eller hierarki mellan dessa kategorier men det finns resultat som antyder att eleverna kan vara yt-eller djupinriktade i sitt arbete och lärande med materialet. Problemlösningens strategier som finns representerade i kategorierna -genom att göra-och -genom att ta hjälp av andra-relateras till ytinlärning eftersom de motsvarar ett atomistiskt sätt av lärande där eleverna inte ges förutsättningar att skapa en helhetsförståelse av lärandeobjekt (ibid. s.74). Kategorierna där någon form av reflektion eller tanke läggs till görande som till exempel -genom att
tänka- eller när situationen relateras till andra kontexter, - genom att dra paralleller-
relateras till djupinlärning och en holistisk syn på lärande eller lärare som förståelse. Att lösa problem -genom att komma ihåg- och -genom att samarbeta -kan beroende på lärandeobjektet, relateras till både ytinlärning och djupinlärning.
Enligt författarens slutsats ges materialet stora möjligheter men kräver en medveten användning i skolan för att tillföra det som materialet är avsett att tillföra(ibid. s.83). Det som även förtydligas i denna studie är att användning av programmerbart konstruktionsmaterial genererar lärandesituationer där eleverna lär sig mer om att arbeta med andra, om hur andra människor tänker och hur de själva tänker när arbetar med problemlösning i grupp.
Segolsson (2006) har i sin licentiatavhandling intervjuat 7 elever i årskurs 8 respektive årskurs 9 i syftet att undersöka vad eleverna som programmerar LEGO robotar riktar sin uppmärksamhet mot under programmeringshandlingen. Författare vill med denna studie belysa programmering som kunskapsbildning för att utveckla ny kunskap inom detta område. Resultatet i Segolsson (2006) studie utgörs av fyra olika sätt att rikta uppmärksamheten när programmeringshandlingen sker. De formar tillsammans ”ett utfallsrum av möjliga intentionala objekt”. Enligt författaren (Segolsson 2006, s.91) består strukturen i detta utfallsrum av två inriktningar från ett atomistiskt perspektiv och
två inriktningar från ett holistiskt perspektiv. De två kategorier som riktar sig mot ett holistiskt perspektiv är programmeringshandlingen som beskrivs med uppmärksamheten riktad mot robotens rörelser och riktad mot att lösa uppgiften. I dessa kategorier beskriver elever att de skapar mentala bilder där de försöker se antingen robotens rörelse eller hur uppgiften ska lösas. Utsagorna i dessa kategorier visar att miljön är viktig för att eleverna ska kunna se helheten när dem arbetar med uppdraget. Kategorier där ett atomistiskt perspektiv diskuteras är där programmeringshandlingen beskrivs med uppmärksamhet riktad mot systematisk indelning av programmet och riktad mot att komma ihåg tidigare programlösningar. I flera utsagor i dessa kategorier, delar eleverna in problemet i delmål, som kan lösas var för sig, innan nästa moment i programmeringen tar vid (Segolsson 2006,s.85).
3.3 Läroplanen, kunskap och elevernas förmågor
I enlighet med att Skolverket ger skolan i ”uppdrag är att främja elevernas fortsatta lärande och kunskapsutveckling med utgångspunkt från elevernas bakgrund, tidigare erfarenheter, språk och kunskaper” (Skolverket 2011,s.8), är det långsiktiga målet att genom undervisning ge eleverna förutsättningar att utveckla både generella förmågor och ämnesspecifika förmågor. Ett exempel på en generell förmåga är att arbeta självständigt samt sammarbets förmåga som gäller i alla ämnen. Det är ämnesspecifika förmågor som ligger till grund för kunskapskraven. Enligt läroplanen undervisningen i ämnet teknik ska eleverna få möjlighet att utveckla följande förmågor:
”identifiera och analysera tekniska lösningar utifrån ändamålsenlighet och funktion,
identifiera problem och behov som kan lösas med teknik och utarbeta förslag till lösningar,
använda teknikområdets begrepp och uttrycksformer,
värdera konsekvenser av olika teknikval för individ, samhälle och miljö, och
analysera drivkrafter bakom teknikutveckling och hur tekniken har förändrats över tid” (ibid. s.269).
Detta ska ske inom ramen för de tre kunskapsområdena i kursplanen: Tekniska lösningar, arbetssätt för utveckling av tekniska lösningar samt teknik, människa, samhälle och miljö.
Göran Svanelid(2011)poängterar i sin artikel ”Lägg knutet på The Big 5” att det finns fem essentiella förmågor(”The Big 5”) i grundskolans styrdokument som sammanfattar samtliga förmågor i kursplanernas kunskapskrav. Författaren anser att det är dessa fem förmågor som lärarna bör fokusera sig på när de planerar sin undervisning, sätter betyg eller skriver individuella utvecklingsplaner. De fem förmågorna är: Analysförmåga,
kommunikativ förmåga, metakognitiv förmåga, förmåga att hantera information och begreppslig förmåga (Svanelid, 2011). Författarens granskning visar att de tre första
förmågorna finns med i cirka 80 procent av de långsiktiga målen, samt i kunskapskraven. Svanelid argumenterar för att det finns skillnader mellan vilka förmågor som dominerar i olika ämnen. Den begreppsliga, den analytiska och förmågan att hantera information har en central plats i de ”teoretiska ämnena” medan analysförmågan har större tyngd (både i mål och kunskapskrav) i naturorienterande och teknik-ämnena(ibid. 2011).
Enligt Selghed (2011) samspelar de fyra kunskapsformerna, fakta, förståelse, färdighet och förtrogenhet med varandra och utgör varandras förutsättningar. Fakta och förståelse är båda teoretiska kunskapsformer av olika natur. Lärare uppmärksammas på att inte enbart fästa avseende vid fakta utan att även väga in förståelse vid prestations bedömningar. I den stund fakta får mening för individen uppstår förståelse(Selghed, 2011,s.45). Med färdighet avses en praktisk kunskapsform och förtrogenhetkunskap kan associeras med begreppet tyst kunskap. Förtrogenhetskunskapen är ofta förknippad med sinnliga upplevelser (ibid.s.47). Den kvalitativa aspekten på kunskap som betonas i läroplanen är att kunskapsprogressionen ska framträda genom fakta, förståelse och analys. För att nå ett djupare lärande bör olika kunskapsformer vara varandras förutsättning.
4 Metod och genomförande
För att söka svaret på mina frågeställningar har jag använt mig av olika metoder: intervju med lärare och enkätundersökning med elever samt observationer under elevernas arbete med LEGO-teknik och NXT-programmeringar. Jag beskriver här närmare urvalet av informanter samt hur den information som ligger till grund för analys och reflektion har samlats in.
4.1Urval
Respondenterna är fyrtio elever och deras lärare på en grundskola i Småland. Eleverna fick arbeta med LEGO – teknik under området ”Grundläggande elektronik och elektroniska komponenter” som en del av det centrala innehållet för årskurs 7-9 inom området tekniska lösningar. Urvalet i detta fall är ett målinriktat och ett bekvämlighetsurval eftersom jag har valt att fokusera denna studie på elever i årskurs 9 på min partnerskola. Ett målinriktat urval är i grunden av strategiskt slag och inbegriper ett försök att skapa överensstämmelse mellan forskningsfrågor och urval(Bryman, 2011,s.434). Av totalt 40 elever som observerades i undersökningen, besvarade 39 elever enkäten, 20 flickor och 19 pojkar.
4.2 Metodval
Med tanke på studiens frågeställning och syfte utgår jag från en empirisk undersökning där en kvalitativ metod används under insamlingen och analysen av informationen. För att få en bredare belysning och öka tillförlitligheten har jag använt mig att observationer, enkät och en semistrukturerad intervju. Undersökningen gäller såväl elever som deras lärare på grundskolans högstadium. Under undersökning har jag tagit hänsyn till Vetenskapsrådets(u.å.) fyra forskningsetiska huvudkrav: Att informera om arbetets syfte och metoder, att inhämta samtycke, att arbeta konfidentiellt och att enbart använda insamlad data för forskningsändamål. Innan undersökningen påbörjades har jag informerat respondenterna om undersökningens syfte och de tillfrågas om de vill delta i denna undersökning och om de känner sig bekväma med att göra det.
4.2.1 Observationer
För min studie är observation som metod högst relevant, då den är användbar för att samla in information kring beteenden i naturliga situationer direkt när de inträffar. I det
här sammanhanget så syftar begreppet beteende på fysiska handlingar, talet, interaktivitet mellan individer, agerande i problem lösning och liknande (Patel & Davidson, 2011). Jag har använt mig av en icke-deltagande observation där observatören iakttar men inte deltar i det som sker i miljön (Bryman 2011,s.266). Jag har valt ostrukturerade observationer, där inga scheman ingår för att registrera olika beteenden, under åtta observationstillfällen där eleverna jobbade individuellt eller i grupp med teknik- LEGO och NXT-programmering.
Jag valde inte något observationsschema utan istället har jag fokuserat på olika teman som var betydande för min undersökning. Exempel på vad som jag observerade var:
Hur de arbetar när de bygger(olika fysiska delar)/ programmerar (omsätta idéer i handling)
Hur de prövar och omprövar möjliga idéer till lösningar
Hur de använder instruktioner för konstruktionsarbeten
Vad som händer när det inte fungerar som det ska
Vad de gör för att lösa ett problem(formulärar och väljer handlingsalternativ)
Hur stort deras intresse för olika uppdrag är
Hur elevernas kommunicerar i ämnet teknik och använder olika specifika begrepp
Vilka olika skillnader det finns på hur de tänker för att lösa ett problem
Fördelen med denna typ av observation är att man kan fånga olika aspekter av interaktion. Observationerna dokumenterades med hjälp av flera videoinspelningar. Eleverna var uppdelade i tre grupper och varje grupp observerades separat under lektionstiden. Filmen ger möjligheten att spela upp observerade situationer flera gånger för att fånga det som är relevant för undersökningen. Nackdelen med observationsmetoden är att den är tidskrävande och att det finns risk att observatören påverkar det som händer bara genom att finns där.
4.2.2 Enkät
Dahmström (2000, s.97) hävdar att enkätundersökning är en bra metod för att samla in data när det gäller att mäta attityder och värderingar samt att kartlägga kunskaper inom ett visst ämnesområde. Med utgångspunkt i detta resonemang och som ett komplement till mina observationer, har jag använt mig av en enkätundersökning med samma elever som deltog i observationen, efter avslutad teknikkurs. Enligt Carlström & Carlström
Hagman är innehållet i frågorna avgörande för hur de ska formuleras och utformas. Frågor i en enkät kan delas in i tre olika kategorier nämligen frågor om faktiska förhållanden, kunskapsfrågor och attitydfrågor. Enkätfrågor om faktiska förhållanden är ofta korta och koncisa och kan gälla uppgifter om respondenterna ålder och civilstånd. Uppgifter av denna karaktär behandlas ofta som bakgrundsvariabler och utgör information som används för att beskriva sammansättningen av undersökningsgruppen. Vad det gäller attityder ska respondenterna ofta ta ställning till en företeelse. En attityd innebär att man har en speciell inställning till någonting och denna inställning har viss varaktighet.. En attityd anses bestå av tre komponenter: en kunskapskomponent (kognitiv), en känslokomponent(affektiv) och en komponent som innebär beredskapen att handla(intentionell). Dessa komponenter är i ett dynamiskt samspel med varandra och varierar i betydelse(Carlström & Carlström Hagman 2007, s. 230). Genom att jag först gjorde observationer var det enklare att formulera betydande frågor i min enkät vad det gäller elevernas uppfattning.Enkäten var uppdelad i tre delar och innehåller ett antal slutna och öppna frågor som jag finner relevanta för min undersökning. För att få fram ett datamaterial med mycket standardisering och strukturering har jag använt en stor del frågor med fasta svarsalternativ. Dessa frågor handlar om faktiska förhållanden och attityder. Till slutna frågor har jag använt en graderad skala i fem steg, där respondenterna tar ställning till ett antal påståenden. Jag valde både verbala beskrivningar av skalstegen, smileys och numeriska värden för att underlätta för respondenterna att markera sitt ställningstagande. (Carlström & Carlström Hagman 2007, s. 232-233).
Bryman(2011) påpekar att det finns både fördelar och nackdelar med slutna frågor. Slutna frågor är lätta att ställa och lätta att besvara för respondenterna samtidigt som de underlättar för forskare att bearbeta svaren och jämföra dem. Öppna frågor ger deltagarna möjligheter att dela med sig av funderingar om sig själva eller tankar om undersökningen som inte kommit fram i enkäten (Bryman, 2011,s.245).
För att ger respondenterna möjligheten att dela med sig av funderingar och tankar om vad de tycker om användningen av LEGO-teknik som kompletterande läromedel, har jag formulerat tre öppna frågor i slutet av min enkätundersökning. Det insamlade materialet analyserades sedan med en statistisk analys av de slutna frågorna och med en tematisk analys av de öppna frågorna.
4.2.3 Semistrukturerad intervju
Enligt flera författare (Bryman, 2011; Patel och Davidson, 2011) finns det två huvudformer av intervjuer: ostrukturerade(kvalitativ) och strukturerade och mellan dessa finns det olika varianter. I en strukturerad intervju är frågorna och ordningen dem emellan fastställda när intervjun startar. I en ostrukturerad intervju är endast ämnet bestämt på förhand och intervjuaren är fri att formulera frågor efter situationen. Denna form av kvalitativ intervju där olika frågeområden inom ämnet är bestämda på förhand brukar kallas för halv-(semi-) strukturerad. Anledningen till att jag valde en semistrukturerad intervju var att denna typ av intervju liknar ett samtal mellan människor och skapar en trygg intervjusituation där respondenten har stort utrymme att själv utforma sina svar. Med anledning av detta har jag valt öppna frågor, med bestämda ordningsföljder, för att få mer omfattande och nyanserade svar. Ett antal följdfrågor användes för att få svaren mer utvecklande och fördjupande. Intervjun riktade sig till lärare som använder LEGO-teknik och NXT – programmering i sin teknikundervisning. Läraren som intervjuas är utbildad 6-9 lärare med inriktning matematik, naturorienterade ämnen och teknik. Bearbetning av data som samlades in påbörjades med en analys av texten och att hitta några nyckelord och meningar som ska kategoriseras.
4.4Genomförande
Eleverna i årskurs nio hade under några veckor undervisning i teknik med fokus på ”Grundläggande elektronik och elektroniska komponenter” som en del av det centrala innehållet för årskurs 7-9 inom området tekniska lösningar. Undervisningen omfattade båda praktiska och teoretiska moment om elektroniska komponenter, elektronikens historia, och elektronik i vardagen. Avslutning på arbetsområdet har varit ett projektarbete som utfördes med hjälp av LEGO-teknik och NXT-programmering. Projektarbetet hade tre olika aktiviteter av olika karaktärer. De första två aktiviteterna planerades av lärare i förberedande syfte och innebar att en grupp på två elever skulle bygga en LEGO robot efter en mall och sen testa roboten och bekanta sig med NXT-programmet. Den tredje aktiviteten handlade om ”Green City-LEGO NXT”. I arbetet med ” Green City” skulle eleverna välja en utmaning och få sina robotar att genomföra uppdrag som var relaterade till förnybar energi. Varje utmaning hade bestämda regler, ett uppdrag och ett poängsystem i form av energiklossar. Vidare skulle klossarna
användas som energikälla till ”staden” Green City. För varje avklarat uppdrag fick man en energikloss. Det fanns sju olika uppdrag att göra med varierande svårighetsgrad: Starta vindkraftverket, placera solpanelen, sortera soporna, stänga dammen, rensa skorstenen och energi till Green City.
Figur 2: Green City med alla uppdrag(bild från LEGO websidan)
Observationerna gjordes vid sex olika teknik pass av 40 minuter, där olika grupper arbetade med att klara en utmaning i ”Green City”. En multimodal analys gjordes för att visa hur deltagarna interagerar och arbetar med LEGO-teknik under olika moment för att bearbeta data från observationerna. Analysen betraktar flera aspekter(mods) samtidigt, för att få en djupare förståelse av sammanhanget: talet, gester, rörelser, skeenden m.m. Datainsamlingen från observationer studerades och bearbetades, sen utfördes observationerna i textform genom anteckningar av det som pågått. Därefter gjorde jag anteckningar för att identifiera återkommande mönster och teman. Data från mina observationer ligger till grund för formulering av frågor till min enkätundersökning och till min intervju. Enkätundersökningen gjordes i NO-salen, under skoltid, efter avslutat LEGO projekt. Jag presenterade enkäten och informerade eleverna att det var frivilligt att delta, att de är helt anonyma och att insamlad data kommer att användas endast i forskningssyfte för pågående arbete. En förklaring om hur respondenterna fyller i enkäten gavs och enkäten delades ut i pappersform till respondenterna.
Intervju med lärare gjordes efter avslutad undervisningsperiod, på skolan där lärare undervisar. Lärare som intervjuas är utbildad 6-9- lärare med inriktning matematik, naturorienterade ämnen och teknik. Han har arbetat inom skolan i 15 år och det är under hans lektioner som eleverna observerats. För att minska risken att viktig information förbisågs spelades intervjun in med mobiltelefonen och dagen efter transkriberades den ordagrant.
5 Resultat och analys
I detta kapitel presenteras en sammanställning av resultatet från observationer, enkät och intervju. Eftersom jag tematiserade resultatet från mina observationer och enkätundersökning efter transkribering, följer jag den tematiseringen här. Temana är ämnesspecifika förmågor i teknik. Dessa förmågor är rubriker i detta kapitel och jag kommer att analysera resultatet utifrån dessa förmågor. Resultaten analyserades med hjälp av studiens teoretiska utgångspunkter och forskningsstudien som presenterades i litteraturgenomgången
5.1Förmåga att ta isär och sätta ihop konstruktionsdelar
och att hantera olika redskap och verktyg
Under tiden när eleverna arbetade med att bygga en legorobot observerade jag hur de hanterade och satte ihop legobitar i olika moduler, vilken teknik de använde för att bygga olika kombinationer (räknar antal, mäter avstånd, titta på hur de andra byggde). Observationerna gjordes vid olika tidpunkter, för att se om det fanns skillnader i konstruktion av robotmodellen som varje grupp byggde. När jag analyserade data konstaterade jag att tiden för att bygga en robot varierar mellan grupperna. I mina anteckningar från observationerna har jag vid flera tillfällen funnit att en del elever berättade att de byggt med LEGO tidigare och de tyckte att det var kul: ”jag byggde LEGO som barn och det var kul, det var det enda jag gjorde” en annan elev berättar att ”har byggt ett stort Parishjul av LEGO”. Dock fann jag att fyra pojkar uttalade sig att dem inte hade lekt med LEGO på grund av att i deras hemländer lekte man inte med LEGO. När jag analyserade mina observationer kunde jag konstatera att grupperna där eleverna var bekanta med LEGO hade lättare att ta till sig och förstå hur roboten ska byggas, medan grupperna med elever som inte lekte och byggde med LEGO behövde mer tid. Skillnaden mellan hur grupperna byggde roboten och hur lång tid de behövde kan förklars med tanke på elevernas tidigare erfarenheter och föreställningar som en viktig del i inlärningprocessen. Under min observation konstaterade jag att eleverna hade byggt olika armar för att deras robotar skulle klara olika uppgifter: hämta en kloss, trycka på start knappen, bära en lego bit En av eleverna i en grupp hade byggt en extra arm till roboten genom att använda flera kugghjul som fick armen att åka upp och ner. Eftersom arbetet med att bygga armen tog lång tid hade han inte chansen att prova den.
När läraren diskuterade med eleven om den här lösningen visade det sig att eleven hade tidigare kunskaper i att arbeta med LEGO och ville testa att bygga något speciellt. Att eleverna lär sig nytt genom att på något sätt foga det nya till existerande kunskaper eller färdigheter är en grundtanke inom den kognitivistiska inlärningssynen. Eleverna som inte var bekanta med LEGO som tidigare hade möjligheten att skapa nya kunskaper medan de som var bekanta med LEGO tränade på att bygga.
Av intervjun framkommer att lärarens uppfattning var att eleverna kommer att utveckla förmågan att ta isär och sätta ihop konstruktionsdelar men det kommer att ta längre tid för eleverna som inte var bekanta med LEGO sen tidigare.
För att få en bättre bild av elevernas tidigare erfarenheter vad det gäller LEGO har jag ställt frågan även i min undersökning: ”Har du använt/lek med LEGO innan?” . Svaren på frågan (Figur3)visade att 74 procent av eleverna har använt eller lekt med LEGO tidigare. Dock var det en tredjedel som inte har använt LEGO sen tidigare och detta bevisar att eleverna gick in i inlärningssituationer med olika erfarenheter.
Figur3: Har du använt/lek med LEGO innan
Även i frågan som handlar om vilken aktivitet eleven uppfattar som det svåraste: Att programmera med LEGO, att bygga med LEGO, båda delarna eller inget av detta, var det endast en elev som tycke att det var svårt att bygga med LEGO.
I mina observationer av hur eleverna hanterar olika verktyg under arbetet kunde jag konstatera att i början var flera elever osäkra att använda en dator för att programmera och styra en legorobot. ”Vi hade lite problem med datorn, vi vet inte hur vi få igång roboten”
.
Under arbetets gång hade de bekantat sig mer med både deras egna datorer (hur olika enheter/program fungerar) och dator enheten som varje robot hade. I och med detta ökade deras förtrogenhet med hur dessa fysiska redskap används för att utföra arbetet. Vygotskij kallar denna process för ”appropriering”, en gradvis process därindividens förståelser i hur redskapen kan brukas utvecklas successivt genom att man får bredare och djupare erfarenheter (Forssell 2005,s.128). Vad eleven gör när de lär sig använda redskap är att de ”internaliserar” sina erfarenheter av användning.
Enligt konstruktivismen hanterar eleverna artefakter och tillägnar sig redskap då de använder dem.
5.2 Förmågan att identifiera och analysera tekniska
lösningar utifrån ändamålsenlighet och funktion
Genom att observera hur eleverna planerar, genomför, bygger och testar för att lyckas med deras uppdrag kunde denna förmåga utforskas. Grupperna valde olika uppdrag med olika svårighetsgrad och löste uppgifterna på olika sätt både vad det gäller konstruktion och programmeringsdelen.
Vid analysen av mina observationer observerade jag att de flesta grupperna började arbetet med att titta närmare på vad det behövs för att klara ett uppdrag. De undersöker avstånd mellan olika föremål, om det behövs en extra del eller en extra motor, var klossarna sitter, vad som måste göras för att plocka klossarna: ”den ska köra hit, sen svänger han ditåt”. Efter har designat robotarna diskuterade de vilka komponenter som skulle användas för att klara uppdraget: ”en sensor” eller ”en extra motor”. ”Ska vi köra på sekunder eller på rotationer?”. Därefter började de programmera och testa. En del grupper kunde självständigt arbeta framåt till en lösning medan andra grupper behövde stöttning av lärare i sitt arbete. De flesta grupperna klarade ett uppdrag. Det fanns grupper som klarade flera uppdrag och två grupper som inte klarade något uppdrag alls. Under mina observationer konstaterade jag att eleverna hade olika uppfattningar på vad som behövs för att lösa ett uppdrag. När jag frågade eleverna vad de tycker att det behövs för att klara av att genomföra uppdraget svarade den övervägande delen:” kunna programmera saker”. En grupp svarade att ”en stark robot” och en annan grupp att det behövs båda delarna.
Ett exempel på elevernas sätt att lösa uppdraget finner jag i mina observationer. Gruppen som först klarade ett uppdrag fick många frågor och det visade sig att de hade använt en egen metod vad det gäller antal rotationer. Istället för att först programera hur många rotationer det behövdes till ett visst avstånd, tog de roboten och drog den
manuellt till målet. På detta sätt registrerades automatisk antalet rotationer direkt i programmet.
Resultatet från mina observationer visar sammantaget att eleverna visade stor glädje när de lyckades klara ett uppdrag. Det förekom ofta i mina observationer att när en grupp lyckades med uppdraget så ropade på mig för att filma. De var glada att de kunde hitta lösningar, självförtroendet ökade och de vill utföra flera uppdrag.
Efter avslutat projekt framkom det att samtliga elever som deltagit i undersökningen uppfattar att de ”har blivit bättre på att lösa tekniska uppgifter” och de har ”bättre förståelse för hur olika komponenter samverkar så att en robot kan lösa en uppgift”. Mer detaljerat visar svarsfrekvenserna att elevernas övervägande svar var ”helt” och ”delvis” på dessa frågor och resultatet redovisas i Tabell 1. Frågan om elevernas uppfattning om de har blivit bättre på att lösa tekniska uppgifter syftar till vissa tekniska uppgifter i den praktiska aktiviteten, således LEGO projektet.
Fråga Helt Delvis Varken
eller
Lite grann
Inte alls Jag har bättre förståelse för hur olika
komponenter samverkar så att en robot kan lösa en uppgift.
18 % 59 % 20 % 3 %
-Jag har blivit bättre på att lösa tekniska uppgifter.
21 % 56 % 18 % 5 %
Tabell 1: Resultat av elevernas uppfattning
När jag analyserade resultatet från mina anteckningar finner jag att en del grupper har satts sig ner och resonerat om villkor för olika lösningar medan andra grupper testade sina lösningar om och om igen utan att noggrant analysera vad som var fel.
Genom att analysera resultatet från min undersökning och med utgångspunkt i Kilbrink teorier konstaterar jag att de flesta grupperna erfar att de löser vissa problem ”genom att göra”(Kilbrink 2008). Dock var det några grupper som löste problem ”genom att tänka” som enligt författare relateras till djupinlärning och en holistisk syn på lärande.
5.3 Förmågan att angripa och lösa ett problem med hjälp
av teknik
Denna förmåga utforskas genom att observera vilken metod eleverna använder för att angripa och lösa ett problem som inträffar i arbetet. Med utgångspunkt i mina observationer konstaterade jag att de vanligaste problemen som eleverna hade var att dem inte var så noggranna när de programmerade eller testade. Ibland var det fel på
grader, rotationer, motorerna var felkopplade eller det var fel i konstruktionen eller i programmeringsdelen. Detta resulterar att de ingående delarna inte samverkar fullt ut för att uppnå den önskade funktionen. En rotation mindre betyder att roboten stannade före sitt mål och roboten ”kör inte dit”. Fel grader gör att roboten” svänger fel” eller ”fel håll”. Ibland gjorde eleverna små onödiga fel som till exempel att de inte var konsekventa när roboten skulle placeras på startpunkten, eller sladdarna hängde efter så roboten kör fast i dem. ”Varför?”, ”varför gör han så?”,” varför kör han inte bakåt?”, ”Nej!!Varför stannar han?”.
Inom programmering hade eleverna problem med att beräkna vilken motorstyrka det behövs för att köra roboten, hur varje ikon i programmet används(exempel ”villkor” och ”slinga” ikonen) eller i vilken ordning instruktioner körs. Vad det gäller kommunikationen mellan dator och robot var det vanligaste felet att” datorn kände inte igen roboten” eller att programmen inte hade laddats i robotens enhet.
Prövandet och omprövandet syns tydligt även i resultatet av följande frågor från min undersökning:” hur många gånger har ni/du byggt om roboten för att klara ett uppdrag” respektive ”hur många gånger har ni/du ändrat i programmet för att klara ett uppdrag” Resultatet visas i Figur 4, respektive Figur 5. Svarsfrekvenserna i Figur fyra visar eleverna övervägande svarar mellan ”1-2” gånger och mellan ”3-5” och det betyder att informanter har använt den kunskap som dem hade med sig sen tidigare, således att bygga med LEGO. Däremot visar svarsfrekvenserna i Figur 5 att eleverna övervägande svarar mellan ”9-10” gånger och mellan ”6-8” gånger. Utifrån mina observationer kan jag konstatera att en övervägande del av eleverna hade byggt med LEGO sen tidigare och dessa kunskaper hjälpte dem att bygga roboten snabbare och utan att ändra konstruktionen för många gånger. Däremot att programmera var en ny aktivitet för alla elever och resultatet visar att en övervägande del av eleverna har ändrat i programmet många gånger för att roboten ska klara en uppgift.
Inom de flesta grupperna diskuterade eleverna med varandra var felet låg och hur de ska gå tillväga för att lösa problemet. Några grupper kom själva på hur problemet ska lösas men när eleverna hade svårt att lösa en uppgift fick de hjälp av läraren. De fick förklara vad problemet var och tillsammans med lärare sökte de efter en lösning. När eleverna förstod hur de skulle göra kunde de arbeta självständigt. Under mina observationer finner jag en del situationer när eleverna klarade ett uppdrag, visade de dem för lärare och andra grupper. Det förekom i mina anteckningar att vid vissa tillfällen fick dem förklara hur de löste uppdraget för de andra grupperna som inte lyckades med samma uppdrag.
Även om NTX-programvara är en enkel grafisk programvara är programmering i sig en problemlösningsprocess. För att hitta en lösning på hur legoroboten ska klara olika uppgifter, bör det formuleras en plan för roboten att nå målet, och sedan, att översätta planen in i ett program som roboten kan följa. På detta sätt lär sig eleverna tänka i termer av "händelse" och förstå logiken bakom robotens agerande. "Händelse" är ett sätt att tala om vad roboten gör, och vad den måste göra.
Resultat från intervjun visar att läraren lägger stor vikt och syftar med sin undervisning till att eleverna tränar problemlösning och logiskt tänkande:
”Logik, rationalitet och problem lösning; Vad är problem, hur få vi den här grejen att fungera. Dem får lista ut det själva även om dem får lite handledning. Här får dem träna ”trial and error” tills dem lyckas. Det är en ganska lång väg dit.”
Lärarens intentioner med uppgifternas innehåll och utformning av undervisning stämmer med Bjurulf (2011) beskrivning av teknikarbete, som inte är någon linjär process, utan det handlar snarare om att eleverna växlar mellan att undersöka och komma med förslag till lösningar. Lärarens intentioner stämmer med konstruktivistiska teorier att eleverna skapar och hanterar kunskap aktivt, ny inlärning grundar sig på tidigare inlärda kunskaper och färdigheter eller på en ändring och utbreddning av de gamla kunskaperna. Eleven bygger upp sin förståelse av omvärlden genom att konkret handskas med den och finna ut relationerna mellan företeelser. Vygotskij vill också att eleverna skulle ställas inför utmaningar.
5.4 Förmåga att identifiera problem och behov som kan
lösas med teknik
Den här förmågan skulle synliggöras i elevernas samtal när de diskuterar om liknande situationer där robotar används, dra paralleller och resonera hur robotar används för att hjälpa människan. Resultatet från mina observationer visar att det förekom endast en diskussion mellan lärare och elev där en elev jämförde sin robot med en gräsklippare. En legorobot är en skalmodell av en robot som har vissa egenskaper som de verkliga robotarna har. Enligt Sjøberg har modeller, analogier och metaforer en central roll i att hjälpa oss att tänka vidare. Användning av modeller har både ett ”heuristisk” värde och ett pedagogiskt värde. Det heuristiska värdet ger oss ett språk att prata, idéer om vad vi kan titta efter, hur våra uppfattningar måste förändras, de kan leda tankarna och ger nya idéer. Det pedagogiska värdet hjälper oss att jämföra det okända och osynliga med något känt och synligt(Sjøberg 2010,s.62).
Resultatet från min undersökning visar att endast 61 % av eleverna uppfattar helt eller delvis att de har fått en bättre förståelse för hur en robot kan användas för att hjälpa människor och hur elektroniken används. Orsaken att inte alla elever kunde dra paralleller mellan en LEGO-robot och en riktig robot kan jag finna i analysen av svaren från frågan:” Vilka nackdelar finns det med att jobba med LEGO teknik?”
Fråga ”Vilka nackdelar finns med att jobba med LEGO teknik” är den första av dem tre öppna frågor som finns i min enkätundersökning. Mer än hälften av eleverna svarade att ”det finns inga nackdelar” eller de ”kommer inte på något”. De resterande svaren har jag kategoriserat utifrån två olika aspekter som Kilbrink(2008) beskriver i sin
avhandling: LEGO som lärandeobjekt och LEGO som lärandesituation: Lärandeobjekt
”Man är begränsad på vad man kan göra/
Att det krånglar
Det är inte så verklighetstroget
Det fungerar inte alltid
Inte så utvecklat
Det tar oftast lång tid att bygga
Det kan ta lång tid när man behöver testa sig fram när man programmerar” Lärandesituation
”Att bygga om roboten varje lektion var jobbigt och man blir lite ofokuserad
Läraren måste vara tydlig hur man ska göra annars kommer man ingenstans
Alla behöver hjälp eftersom det är helt nytt så blir det svår för läraren att hjälpa alla”
5.5 Förmågan att använda teknikområdets begrepp och
uttrycksformer
Elevernas förmåga att använda ämnesspecifika begrepp, synliggörandes i elevernas berättelser och samtal för hur konstruktionerna fungerar och hur delarna samverkar. Genom mina observationer har jag registrerat att när eleverna berättar och diskuterar om deras konstruktioner, hur de fungerar och hur delarna samverkar använder de ett enkelt vardaglig språk. Exempelvis när eleverna samtalar om den fysiska modellen av roboten, kallar dem den för ”han” eller ”den”: ”varför kör han inte bakåt?”;” varför går den rakt ner”; ”ta den hit”. När jag frågade en grupp elever vad heter den delen som används i konstruktionen av roboten för att läsa den svarta linjen den går efter, svarade de att ”det är en ljussensor!”. Vad det gäller när dem försökte lösa ett problem använde dem ofta begrepp som ”tryck”, ”kraft ”när de diskuterade om hur robotens arm används.
Programmering var ett nytt område för eleverna och vid arbetet med programmering fanns många begrepp som var svåra för eleverna att förstå: ”villkor” ”slinga” ”sekvenser”. Resultat från min observation och enkät visar att ”att programera med LEGO” var den svåraste aktiviteten. Mer detaljerat visades att 27 av eleverna uppfattade att det var den svåraste aktiviteten. Trots allt var det den mest uppskattade aktiviteten och 87 % av eleverna tycker att ” Jag har bättre förståelse för programmering av enkla program”. Även i svaren angående vad eleverna ansåg att dem har lärt sig mest av när de jobbade med LEGO som en praktisk aktivitet hade programmering högsta frekvenssvaren: ”Jag har lärt mig mycket om programmering och förstått att det inte är så svårt. ”;” Man lär sig också att programmera en robot och hur man ska tänka”.
Även i analysen av svaret på frågan om de vill lära sig programmera i skolan och varför visade sig att LEGO-teknik och NTX-programmering hade en positiv påverkan och nästan alla svar var positiva:
”Ja, jag tycker att det är roligt/kul/lärorikt”;” Ja, det hade varit kul!”;”Ja, för att det kan man ha stor nytta utav längre fram och även nu”; ”Ja för man lär sig att programmera och det är kul. Det blir tråkigt med att ha teoretisk lektion hela tiden”; ”Ja. Världen blir allt mer datoriserad. Att programmera kan hjälpa väldigt
mycket!”; Ja, kan man säkert ha användning av det om man ska jobba med det;” Ja, varför inte, det kan vara bra att veta”; ”Det skulle vara bra, så att man får förståelse för hur vissa saker fungerar”
Resultatet från undersökningen (Figur 6) i frågan om ”jag förstår bättre olika tekniska begrepp” pekar på att endast 61 % av eleverna har en positiv uppfattning(helt och delvis) medan 28 % av dem hade en neutral attityd och svarade ”varken eller”.
Figur 6: Elevernas uppfattning om förståelse av olika tekniska begrepp
På liknande sätt var lärarens uppfattning att eleverna kommer att ha bättre förståelse för olika elektroniska komponenter om hur de fungerar i praktiken. Han lägger upp sin lektions tid så han kan ha både teori och praktik för att binda de teoretiska kunskaperna till det praktiska arbetet.
”Det går inte att ha 60-80 minuter bara teori. Jag försöker alltid att blanda teori och praktik. Jag tycker att det ska vara roligt för barnen. Jag har anpassat mina idéer till läroplanen och hittade olika läromedel. Teorin tar jag från boken. ….Det tror jag säkert på att barnen kommer att förstå elektroniska komponenter bättre genom en praktisk aktivitet”
Att läraren vill anknyta sin undervisning till verkligheten utgår från teorier som säger att utveckling av förståelse för de tekniska begreppen görs genom praktiska experiment och variation i undervisningen.
När jag analyserade resultatet kan jag konstatera att eleverna har skapat sig en uppfattning om olika elektroniska begrepp, de känner till begreppens innebörd men de sätter inte in begreppen i nya sammanhang och använder inte dem i sina samtal. En
anledning kan vara som Sjøberg (2010) påstår att orden är nya det medför inte att de utan vidare kan föras in och få mening. För att få rätt förståelse måste eleverna knyta de nya orden till existerande begrepp på ett meningsfullt sätt, de nya orden måste ingå i ett ”kognitiv struktur”( Sjøberg 2010,s.413). En annan orsak kan vara att eleverna inte har redovisat sina lösningar skriftligen och i det detta kunnat skapa en situation som kräver specifika begrepp. Sjøberg (2010)diskuterar också att eftersom språket är ett redskap för kommunikation väljer man redskap utifrån vad situationen kräver. Andra möjliga orsaker kan vara att eleverna inte var medvetna om att dem skulle utveckla den här förmågan och projektets korta tid.
5.6 Samarbetsförmåga
Resultatet från min intervju visar att en förmåga som läraren hade i åtanke när han planerade sin undervisning var samarbetsförmågan.
Att eleverna ska lära sig samarbeta i grupp, delge idéer, åsikter, feedback och kritik
Detta resonemang stämmer med Kilbrink(2008) undersökningsresultat att eleverna lär sig något som inte är relaterat till just materialet man använder vid denna typ av arbete, de lär sig även att sammarbeta. Eleverna utvecklade en kompetens som inte är direkt kopplad till lektionens innehåll.
Mina observationers resultat visar att samarbetet var olika i olika grupper och i grupparbeten varierar elevernas delaktighet. Några av eleverna har tagit extra stort ansvar och var väldigt engagerade, medan andra har varit mer passiva.I vissa grupper deltar alla eleverna i alla moment av arbete och fokuserar sig på att lära sig arbeta med konstruktion och programmering. Eleverna i dessa grupper har diskuterat, jämfört, ställt olika argument mot varandra. I de andra grupperna hade eleverna fokus på att lösa uppgifterna snabbt och effektiv, och därför delade de på arbetsuppgifterna.
jag ta hand om programmering; du är bra på detta så kör
Enligt Kilbrink(2008) är alla elever i en grupp engagerade i alla moment av arbete, skapas ett sammarbete som hjälper dem att reflektera och resonera sig fram till en lösning. Författaren påstår att dessa elever har bättre förutsättningar att utveckla samarbetsförmåga och förmågan att lösa ett problem. Risken att dela på arbetsuppgifter i gruppen är att en del elever inte får möjligheten att arbeta med alla moment samtidigt som minskar den sociala interaktionen. Enligt Vygotskij är det i det sociala samspelet man lär sig både om sig själv och om omgivningen. I den sociala interaktionen sker
lärandet. Det är utifrån gemensam aktivitet och interaktion med andra som barnet lär sig tänka och agera på ett sätt som fungerar i samhället(Forsell, 2011). För att lärandet ska ske krävs engagemang och intresse från eleverna samt delaktighet eftersom samspel och dialog är viktiga faktorer. På liknande sätt ansåg John Dewey att olika former av aktiviteter tillsammans innebär att individen utvecklar sin kunskap. Man lär sig mycket genom erfarenhet och av varandra. Dewey betonar grupparbetets roll som viktig för nytt kunskapande(Forsell 2011).
Elevernas uppfattning om samarbete finner jag i svaret på två olika frågor angående vad de uppfattar att de har lärt sig mest och om dem ”Har varit en god medarbetare” och ”Vad tyckte du att du lärde dig?” . En flicka svarade på följande sätt:
Eftersom man tycker det var roligt så engagerade man sig mer. Man fick lära sig att programmera, följa en ritning och samarbeta.
Resultaten från min observation visar att arbeta i grupp med LEGO-teknik engagerar eleverna olika mycket och i grupparbeten varierar elevernas delaktighet och engagemang. I vissa grupper har eleverna samarbetat och var delaktiga i alla moment, de diskuterade fram lösningar och klarade minst ett uppdrag. I andra grupper har några av eleverna tagit ett extra stort ansvar och var väldigt engagerade, medan andra har varit mer passiva. Detta ledde till att samarbetet i gruppen bara delvis har fungerat, och alla elever har inte haft nytta av att arbeta i grupp eller utvecklat sammarbetsförmågan mer med detta arbetssätt.
Med utgångspunkt i Vygotskijs och Deweys teorier att det är i det sociala samspelet man lär sig både om sig själv och om omgivningen. Därför konstaterar jag att grupparbeten är en viktig metod för lärande.
6 Slutsats och diskussion
6.1 Metoddiskussion
Forskarens uppgift, oavsett metod val, är att producera tillförlitliga resultat och slutsatser. Användandet av en kvalitativ inriktad forskning utgår, enligt Carlström & Carlström Hagman (2007), från att allt måste bedömas utifrån människors erfarenheter av verkligheten och deras olika perspektiv på denna verklighet, både vad det gäller respondenterna och forskaren själv. Den verklighet man är intresserad av är den som människor själva inser eller formar i interaktion med andra och därför kan det förekomma flera tolkningar av samma information. Vidare anser författarna att i kvalitativa studier validiteten relateras inte enbart till själva datainsamlingen, det gäller forskningsprocessens samtliga delar. Det finns olika strategier som har betydelse för en hög validitet i kvalitativa studier. En viktig validitetsaspekt är att endast det som är relevant för målet i fråga, ska komma med i undersökningen och att flera olika metoder används för att samla in information. Med utgångspunkt från detta har jag använt mig av olika metoder vad det gäller datainsamling och informationskällor. För att stärka validiteten ytterligare har jag gjort en deltagarkontroll med lärare som intervjuas.
Jag anser att studiens validitet och reabilitet är rimlig men jag är medveten att det finns faktorer som kunde ha influerat validiteten. Min förståelse för teknik ämnet och mitt intresse för programmering kan ha påverkat formuleringen av min enkät och intervjufrågor. En svaghet i min datainsamling är att jag har intervjuat endast en lärare. Med fler intervjuer hade jag kunnat ha flera uppfattningar och perspektiv på användandet av LEGO-teknik i teknikundervisning och kunde ha lyft möjligheten till resultatets generaliserbarhet. Orsaken till detta var att det endast var en lärare på skolan som använder LEGO-teknik och att intervjua andra lärare på andra skolor var tidskrävande. En annan aspekt som minskar resultatets generaliserbarhet är att studien genomfördes vid ett LEGO projektarbete med ett begränsat antal lektioner med endast elever i åk 9, därför går det inte att generalisera kring metoden. Uppfattningarna gäller endast för respondenterna som deltagit i undersökningen. Vidare kopplas validiteten till om forskare lyckas skaffa underlag för att göra en trovärdig tolkning av resultatet och lyckas fånga relationen mellan det normala, typiska och det speciella (Patel & Davidson, 2011). Det är viktigt för validiteten att forskaren är medveten om och reflekterar över de val som görs i hantering av information och hur detta kan påverka
