Programmering i naturfag 1: Elevers forståelse, læringsmuligheter og motivasjon i møte med en programmeringsoppgave om halveringstid

Abstract

Programmering er nå kommet inn i den norske skolen, og til det kommer det spørsmål rundt hvordan det skal innlemmes i de ulike fagene. I naturfaget legger læreplanen opp til at programmering skal benyttes som hjelp og verktøy til modellering. Det er derfor interessant å se nærmere på hvordan bruk av programmering påvirker elevenes læring, motivasjon og opplevelse av naturfag. Problemstillingen til oppgaven er: «Hvordan kan en programmeringsaktivitet påvirke elevenes forståelse, muligheter og motivasjon innenfor naturfag?» Utgangspunktet for å kunne se nærmere på dette er et undervisningsopplegg for naturfag i den videregående skole. Temaet for opplegget er knyttet opp mot radioaktivitet og har benyttet programmering for å simulere henfall og halveringstid. Opplegget er gjennomført i fire forskjellige klasser, og data er samlet fra disse gjennom tre ulike metoder. Det er gjennomført fokusgruppeintervju etter gjennomført opplegg i hver klasse, elevene har gjennomført en spørreundersøkelse i slutten av økten der de hadde opplegget, og elevenes besvarelser til opplegget er samlet inn. Det er gjort kvalitativ analyse av dette datamaterialet. For å belyse problemstillingen min har jeg tatt utgangspunkt i tre forskjellige elementer knyttet til programmering: Hvordan påvirkes modellering av programmering, hvilke muligheter/utfordringer møter elevene gjennom programmering, og hvor relevant opplever elevene programmering. Jeg argumenterer for at programmering er et nyttig verktøy som har potensiale til å bidra positivt til elevers forståelse og motivasjon innenfor naturfag, så lenge man tar hensyn til de potensielle utfordringene som kommer på kjøpet. Resultatene mine indikerer at: - Programmering gir elever mulighet til å effektivt jobbe med modeller, både de som de kjenner fra før og også andre mer avanserte modeller, så lenge vi klarer å gi elevene nok støtte og hjelp til å overkomme eventuelle utfordringer de møter i programmeringen. - Elever kan oppleve programmering som nyttig og relevant, men vi må hjelpe dem til å oppnå dette. Elevene er ofte ikke klar over hva programmering er nyttig for, eller hvordan det er relevant for dem. - Det er stor kontrast mellom de som har egen programmeringserfaring, og de som kun møter det gjennom skolen. Det blir viktig å hjelpe elevene som sliter med programmering opp på et nivå der de kan oppleve fordelene ved programmering.

Programming has now entered the Norwegian school system, and this raises a lot of questions about how it should be implemented in the different subjects. In science the curriculum aims for programming to be used as a tool for modelling. It is therefore interesting to look closer at how use of programming effects the pupils teaching, motivation, and experience of science. The main question for this thesis is: “How can a programming activity affect the pupils understanding, possibilities and motivation within science?” The starting point to examine this closer is a teaching exercise for science in the upper secondary school. The theme for the exercise relates to radioactivity and uses programming to simulate decay and half-life. The exercise has been completed by four different classes, and data has been gathered through three different methods. Focus-group interviews have been carried out after each class had completed the exercise, the pupils have answered a questionnaire towards the end of the session they did the exercise, and the students answer-sheet have been collected. Qualitative analysis has then been carried out on this data. To examine my main question I have looked at it from three different perspectives related to programming: How does programming effect modelling, what possibilities/challenges do the pupils encounter through programming, and how relevant do the pupils find programming. I argue that programming is a useful tool that has the potential to positively effect pupils understanding and motivation within science, as long as one takes into account the potential challenges it brings with it. My results indicate that: - Programming gives pupils the possibility to effectively work with models, both ones they know already and other more advanced models, as long as we manage to give the pupils adequate support and help to overcome potential challenges they face during the programming. - Pupils can experience programming as useful and relevant, but we have to help them to achieve this. Pupils often aren’t aware of what programming is useful for, or how it is relevant for them. - The difference between those who have programming experience of their own, and those who encounter it only through the school is large. It will be important to help the pupils struggling with programming reach a level where they can experience the advantages that programming can bring.