t C o i b t o y R
ÅK 1–3
Grundläggande programmering i matematik Monika Helgesson Ingela Sandberg
robot city_cover.indd 1
2018-02-16 09:56
Robot City textsection.indd 1
2018-02-16 12:52
Innehållsförteckning Förord
4
Inledning Programmering i Lgr 11 Datalogiskt tänkande
5 6 6
Lärarhandledningens upplägg A-uppdrag B-uppdrag Översikt – Robot City Arbeta utifrån EPA-modellen Planera projektet Begreppsbank
7 7 7 8 9 9 10
Avsnitt 1: Robi dyker upp A-uppdraget: Hemliga koden B-uppdraget: Robi leker kurragömma Kopieringsunderlag 1:1 – 1:4
11 12 13 15
Avnitt 2: Rädda Råke ur mjukvarucellen A-uppdraget: Öppna mjukvarucellen med rätt kod B-uppdraget: Mortens middag Kopieringsunderlag 2:1 – 2:6
19 20 22 23
Avsnitt 3: Rädda Robilia ur hårdvarucellen A-uppdraget: Ädelstensjakt B-uppdraget: Magiska armband Kopieringsunderlag 3:1 – 3:5
29 30 32 33
Avsnitt 4: Rädda Rolle ur loopcellen A-uppdraget: Gömstället B-uppdraget: Loopa en vän Kopieringsunderlag 4:1 – 4:5
38 39 40 42
Avsnitt 5: Rädda Robosso ur symmetricellen A-uppdraget: Robotdans B-uppdraget: Skapa en robotdans Kopieringsunderlag 5:1 – 5:4
48 49 50 52
Robot City textsection.indd 3
Avsnitt 6: Rädda Rulle ur sekvenscellen A-uppdraget: På rymmen B-uppdraget: Kraftverket Kopieringsunderlag 6:1 – 6:5
55 56 57 60
Avnsitt 7: Rädda Rolinda ur variabelcellen A-uppdraget: Vatten till hundbadet B-uppdraget: Benjakten Kopieringsunderlag 7:1 – 7:7
65 66 67 70
Avsnitt 8: Rädda Ramelia ur funktionscellen A-uppdraget: Straffet B-uppdraget: Skapa en egen kod Kopieringsunderlag 8:1 – 8:6
77 78 80 81
Avsnitt 9: Rädda Roberto ur systemcellen A-uppdraget: Hjälp, rostgas! B-uppdraget: Robertos hämnd Kopieringsunderlag 9:1 – 9:4
86 87 89 91
Avsnitt 10: Rädda Robinka ur mjukvarucellen A-uppdraget: Raset B-uppdraget: Vändningen Kopieringsunderlag 10:1 – 10:7
95 96 98 100
Avsnitt 11: Slutet gott, allting gott Hälsning från Robi Kopieringsunderlag 11:1 – 11:4
107 108 110
Avsnitt 12: Idébank till ämnesövergripande arbete 114 Kopieringsunderlag 12:1 116
2018-02-16 12:52
Förord vi projektet Monster City med våra elever i årskurs 2. I projek tet skulle eleverna befria monster genom att lösa matematiska problem. Projektet sträckte sig över ett helt läsår och eleverna byggde en hel stad åt sina monster. I processen integrerades andra ämnen på ett naturligt sätt i samband med elev ernas tankar och frågor om monstrens behov och levnadsvillkor i Monster City. År 2016 fick en ny klass utveckla Monster City vidare. Här kopplade vi program mering utan dator till matematikundervisningen. Resultatet blev Robot City, ett projekt som utifrån en ramberättelse utvecklar elevernas datalogiska tänkande på ett lustfyllt och spännande sätt. Eleverna be friade tillfångatagna robotar genom att lösa programmeringsbaserade problem. Och det är detta arbetssätt som vi berättar om i lärarhandledningen. Vi hoppas att Robot City ska inspirera dig att komma närmare program meringens spännande värld tillsammans med dina elever. ÅR 2013 PÅBÖRJADE
Monika Helgesson och Ingela Sandberg
4
Robot City textsection.indd 4
2018-02-16 12:52
Inledning
I ROBOT CITY är inget sig likt längre! Nio robotar har blivit tillfångnatagna i rogrammeringsgrottan av det onda monstret Monsteralia. Robotarna sitter p inlåsta i celler med kodlås. Varje dag tvingar Monsteralia robotarna att arbeta hårt. Robotarna behöver hjälp och har vänt sig till just din klass eftersom de hört att ni är proffs på att lösa problem. För att få tillgång till koderna till cellerna och befria robotarna behöver ni lösa problem. Till er hjälp har ni Robastian. Han är brevbärare i Robot City och den enda som klarat sig undan Monsteralia. Han kommer att skicka brev till er med olika problem som ni ska lösa. Men det är bråttom! Robotarna behöver er hjälp snabbt innan de går sönder av smärta från allt hårt arbete som Monsteralia tvingar dem att utföra.
Att arbeta utifrån en ramberättelse har många fördelar. Eleverna lust och nyfikenhet väcks när de bjuds in i en fiktiv värld där datalogiskt tänkande och programmering utan dator blir verktyg för att lösa problem. Eleverna arbetar utifrån ett sammanhang där de steg för steg tar sig mot ett bestämt mål. Elev ernas delaktighet och roll som problemlösare är viktig och a vgörande för att berättelsen ska få ett lyckligt slut. Under arbetet med Robot City får eleverna närma sig programmering utan dator på ett enkelt sätt genom att utföra ett antal konkreta uppdrag tillsammans. Uppdragen ska stimulera eleverna till att: ÀÀ börja
använda programmering för att lösa problem,
ÀÀ tolka,
konstruera och följa matematiska problem,
ÀÀ lösa
problem och reflektera över, jämföra och värdera valda strategier, metoder och resultat,
ÀÀ utveckla
förmågan att argumentera logiskt och föra matematiska resonemang.
5
Robot City textsection.indd 5
2018-02-16 12:52
Programmering i Lgr 11 Dagens elever lever i ett alltmer digitaliserat samhälle och därför har regeringen beslutat om förändringar i styrdokumenten för grundskolan. Syftet är att tydlig göra skolans uppdrag att stärka elevernas digitala kompetens. Programmering har införts som ett tydligt inslag i flera olika ämnen, framför allt i teknik och matematik. Centralt innehåll i matematik: Algebra i årskurs 1–3: Hur entydiga stegvisa instruktioner kan konstrueras, beskrivas och följas som grund för programmering. Symbolers användning vid stegvisa instruktioner. (Skolverket, 2017)
Datalogiskt tänkande Datalogiskt tänkande handlar om att utveckla ett sätt att tänka och ett sätt att arbeta. Det handlar bland annat om att bryta ner ett problem i mindre delar, att tänka logiskt, leta mönster, skapa abstraktioner och hitta de mest effektiva lös ningarna med hjälp av programmering. Det handlar också om att generalisera och överföra problemlösningsprocessen till andra typer av problem. I skolan innebär det att elevers lösningar på problem, inom ett ämne, kan prövas och användas inom andra ämnen. Samtidigt som eleverna lär sig programmering tränar de förmågor, färdigheter och förhållningssätt som behövs i all problem lösning. Programmering i skolan kan med andra ord ses som ett medel för att träna upp det datalogiska tänkandet. Undervisning i datalogiskt tänkande är viktigt för att öka elevernas förståelse för hur den digitala tekniken i samhället fungerar och hur programmering går till ur ett logiskt och strukturellt perspektiv.
6
Robot City textsection.indd 6
2018-02-16 12:52
Lärarhandledningens upplägg består av tolv avsnitt där eleverna ska lösa ett antal uppdrag, träna datalogiskt tänkande och lösa problem på ett lustfyllt och spännande sätt. Varje avsnitt, förutom avsnitt 11, består av två uppdrag, ett A-och ett B-uppdrag. De metoder eleverna använder sig av i A-uppdragen omsätts direkt i B-upp dragen, med något undantag. Eleverna löser uppdragen enligt arbetsmodellen EPA (se s. 9). Syfte och mål är desamma för båda uppdragen inom ett och sam ma kapitel. Varje enskilt uppdrag bygger på mål i Lgr 11 och eleverna får träna på specifika förmågor, färdigheter och ämnesspecifika begrepp som har med programmering och matematiskt tänkande att göra. LÄRARHANDLEDNINGEN TILL ROBOT CITY
A-uppdrag A-uppdragen inleds alltid med att ett brev från Robot City anländer till k lassen. I brevet finns ett problem som klassen ombeds att lösa tillsammans för att befria inlåsta robotar från celler i programmeringsgrottan. När ett problem är löst, dyker den befriade roboten upp i form av en bild som sätts upp på valfri plats i klassrummet. I A-uppdragen får klassen gemensamt tolka och förstå problem som har tydlig koppling till datalogiskt tänkande. De får identifiera det matematiska innehållet och pröva lämpliga metoder kopplade till programmering utan dator, för att lösa problemen.
B-uppdrag I B-uppdragen ges eleverna, enskilt eller i par, möjlighet att fördjupa sin för ståelse genom att omsätta de metoder som varit användbara i A-uppdragen. B- uppdragen kan genomföras under samma lektion eller vid ett närliggande tillfälle. När B-uppdragen är lösta så får klassen öppna ett kuvert som innehåller hemliga bokstäver som ska sättas upp på en plansch. När alla uppdrag i avsnitten är lösta kommer bokstäverna att bilda ett hemligt meddelande. Till varje uppdrag finns ett antal kopieringsunderlag. Dessa finns även på webben så att du kan förstora upp bilderna på digital storbild under gemensamma genomgångar. Du kommer åt kopieringsunderlagen via koden som finns på omslagets insida.
7
Robot City textsection.indd 7
2018-02-16 12:52
Översikt – Robot City Avsnitt
Brev
1 Robi dyker upp
A-uppdragen
B-uppdragen
Robot som räddas
Hemliga koden
Robi leker kurragömma
Robi
Hemliga bokstäver
2R ädda Råke ur mjukvarucellen
Brev 1
Öppna mjukvaru cellen med rätt kod
Mortens middag Roboten Råke
T, I och T
3 Rädda Robilia ur hårdvarucellen
Brev 2
Ädelstensjakt
Magiska armband
Roboten Robilia
R, J och G
4 Rädda Rolle ur loopcellen
Brev 3
Gömstället
Loopa en vän
Roboten Rolle
L, H och Ä
5 Rädda Robosso ur Brev 4 symmetricellen
Robotdans
Skapa en robotdans
Roboten Robosso T, C och K
6R ädda Rulle ur sekvenscellen
Brev 5
På rymmen
Kraftverket
Roboten Rulle
A, T och L
7R ädda Rollinda ur variabelcellen
Brev 6
Vatten till hundbadet
Benjakten
Roboten Rolinda
L och I
8 Rädda Ramelia ur funktionscellen
Brev 7
Straffet
Skapa en egen kod
Roboten Ramelia
R och E
9R ädda Roberto ur systemcellen
Brev 8
Hjälp, rostgas!
Robertos hämnd
Roboten Roberto
L och A
10 Rädda Robinka Brev 9 ur mjukvarucellen
Raset
Vändningen
Roboten Robinka
L och A
11 Slutet gott, allting gott
Robis kod
Vykort från Robi
12 Idébank till att arbeta ämnes övergripande
8
Robot City textsection.indd 8
2018-02-16 12:52
Arbeta utifrån E�A-modellen För att göra alla elever delaktiga i både A och B uppdragen sker arbetet enligt EPA modellen (enparalla), där eleverna först ges möjlighet att tänka ut en lösning enskilt, sedan i par och därefter alla gemensamt.
E�A-M�D�L�E� Enskilt: Först får eleverna enskilt prova vad som händer, tänka ut en eller flera möjliga lösningar på problemet.. I par: Eleverna får i par eller tre och tre delge varandra sina enskilda tankar och tillsammans vidareutveckla dessa och försöka lösa problemet. Alla: Tillsammans i gruppen/klassen lyfter ni några av de lösningar som kommit fram i pararbetet, gör jämförelser och värderar strategier och lösningar.
Planera projektet När du planerar arbetet med Robot City utgår du från vad som passar dig och din elevgrupp bäst. Ska du vika en sammanhängande temavecka eller vill du hellre dela upp arbetet över terminen med en eller två lektioner i veckan? i veckan? Varje uppdrag tar cirka 40–60 minuter att genomföra. Fördelen med att arbeta med Auppdraget under ett tillfälle och Buppdraget vid ett annat till fälle är att eleverna kan behöva få distans till och bearbeta det de lärt sig under Auppdraget inför det mer självständiga arbetet under Buppdraget.
9
Robot City textsection.indd 9
2018-02-16 12:52
Begreppsbank Dessa begrepp finns på olika ställen ramberättelsen och kan med fördel lyftas tillsammans med eleverna. På så sätt skapas en förförståelse inför arbetet med programmering. ÀÀ Algoritm
… är en instruktion med en början och ett slut som löser ett problem. Algoritmen (instruktionen) skrivs steg för steg i rätt ordning. Den behöver vara exakt och fullständig för att en dator ska förstå och utföra det vi vill att den ska göra. I algoritmer kan det finnas sekvenser, villkor och loopar. ÀÀ Bugg
... är ett fel i ett datorprogram som gör att resultatet blir oväntat eller felaktigt. ÀÀ
Funktion … är ett antal kommandon som ska utföra en specifik handling.
ÀÀ
Hårdvara … är alla de delar som man kan ta på i en dator, till exempel grafikkort och sladdar.
ÀÀ Kod
… är ett språk i form av tecken som datorn förstår (programmeringsspråk). Koder ska vara exakta, fullständiga och i rätt ordning så att en dator kan förstå och utföra dessa. ÀÀ Loop
… är en kodsekvens som upprepas. ÀÀ Mjukvara
… är alla de program som används av en dator till exempel operativsystem och ordbehandlingsprogram. ÀÀ Programmering
... är att lösa problem med hjälp av en dator genom att överföra information och instruktioner till ett språk som en dator eller robot kan förstå. ÀÀ Sekvens
… är kommandon som sker i tur och ordning; först, sedan och sist. ÀÀ Stegvis
instruktion … är en instruktion som skrivs steg för steg i en given ordning.
ÀÀ System
… är en sammanhängande helhet. ÀÀ Variabel
… kan liknas vid en minnesplats för datorn där den sparar information som datorn behöver hålla reda på. En variabel kan innehålla siffor eller ord och dess värde kan ändras. ÀÀ Villkor
Med hjälp av villkor kan vi styra datorn genom att tala om ifall och när något ska hända. Exempel: När X händer ska datorn göra så här, om Y händer ska datorn göra något annat.
10
Robot City textsection.indd 10
2018-02-16 12:52
Avsnitt 1: Robi dyker upp Mål för avsnittet Eleverna ska lösa problem, tolka symboler och följa en pilkod.
Begrepp att uppmärksamma kod, stegvisa instruktioner, konstruera, tolka, lodräta led, karta, pilkod
Material till A- och B-uppdragen À
Kopieringsunderlag 1:1 - Pilar att laminera, s. 15.
À
Kopieringsunderlag 1:2 - Kodnyckel 1, s. 16.
À
Kopieringsunderlag 1:3 – Roboten Robi, s. 17.
À
Kopieringsunderlag 1:4 – Uppmaning från Robi, s. 18.
À
Plastmapp för insamling av elevuppdrag och annat eleverna producerar.
Tidsåtgång ca 40–60 minuter/uppdrag.
TIPS! Alla kopieringsunderlag finns på webben så att du kan förstora upp dessa på digital storbild.
11
Robot City textsection.indd 11
2018-02-16 12:52
t C o i b t y o R Grundläggande programmering i matematik åk 1–3
att utveckla dina elevers kunskaper i problem lösning, datalogiskt tänkande och programmering. Eleverna närmar sig programmering utan dator på ett lekfullt sätt, via en ramberättelse som utspelar sig i Robot City. De ska befria ett antal tillfångatagna robotar som sitter inlåsta i programmeringsgrottan. För att lyckas med detta måste eleverna lösa ett antal uppdrag. Det gör de genom att lära sig begrepp och metoder för att skapa enkla koder och mönster. ROBOT CITY HJÄLPER DIG
För varje uppdrag finns det ett tydligt lektionsupplägg med syfte, förberedelser, genomgångar och praktiska övningar. Varje uppdrag har även en koppling till det centrala innehållet för matematik åk 1–3 i Lgr 11. Handledningen innehåller ett stort antal kopieringsunderlag för genom gångar och övningar. Dessa kopieringsunderlag finns även på webben om du vill förstora upp dem på digital storbild. Du når webben via koden som finns på insidan av omslaget.
Monika Helgesson arbetar som förstelärare på Åledsskolan.
Ingela Sandberg arbetar som förstelärare och specialpedagog på Åledsskolan samt som matematik utvecklare i Halmstad kommun.
ISBN 978-91-27-45146-9
9 789127 451469
robot city_cover.indd 2
2018-02-16 09:56