fredag 9 oktober 2015

Reflektion på KEA projektet pass 11-12

Under pass 11 så var Skolverket med och filmade. Först filmades en intervju med en grupp elever sen var det lektionen och sist så filmades en intervju med kemiläraren och mig.
Den färdiga filmen ska antagligen läggas upp på www.skolverket.se/nt.
Vissa grupper börjar bli klara med både användargränssnittet och simulering medan andra inte kommit så långt. Samarbete är A och O när det gäller att komma någon vart i en grupp.

Under pass 12 jobbade programmerarna själva med att göra klart sina startsidor och simuleringar.

Varför vi gör detta projekt på Teknikprogrammet

Övergripande

Utifrån teknikprogrammets examensmål genomförs detta projekt för att stödja eleverna att kunna utifrån ett större problem eller frågeställning kunna dela upp detta i mindre delmoment, fördela dessa i en arbetsgrupp och lära sig ta ansvar för sin del av att lösa problemet eller frågeställningen. En förutsättning för detta är en tydlig struktur och tydlig rollfördelning.
Detta projekt bygger kring naturvetenskaplig modellering samt simuleringar av modeller vilket tydligt framkommer i teknikprogrammets examensmål. Projektets upplägg uppmuntrar också eleverna att jobba visuellt med presentationen av resultatet. I slutet av projektet uppmanas eleverna att bedöma sin färdiga produkt utifrån den kemiska modell de valt samt vilka generaliseringar de gjort i utförandet av simuleringen. Detta utvecklar elevernas förmåga att bedöma sitt arbete och kanske visa på förslag till förbättringar. 


Saxat ur Teknikprogrammets examensmål: 
“Utbildningen ska bygga på ett etiskt och ansvarsfullt förhållningssätt till teknik och ett kritiskt, kreativt och konstruktivt tänkande ska främjas.
Utbildningen ska också innehålla kreativa och problemlösande arbetsformer samt ge förutsättningar för eleverna att utveckla ett tvärvetenskapligt förhållningssätt. Teori och praktisk tillämpning ska samverka och utbildningen ska ge eleverna kunskaper om och färdigheter i att samarbeta med andra. Eftersom utveckling av teknik ofta sker i projektarbetsform, ska utbildningen ge kunskaper om projektarbete och färdigheter i att arbeta i projekt såväl enskilt som i grupp. Centralt för teknikutveckling är att analysera, modellera, simulera, rimlighetsbedöma, utveckla, se samband, dra slutsatser och argumentera utifrån resultatet. Utbildningen ska därför utveckla elevernas förmåga att analysera och förstå tekniska system.
Utbildningen ska vidareutveckla elevernas kommunikativa förmågor i tal, skrift och visualisering.
Utbildningen ska ge kunskaper om interaktiva och digitala medier för att eleverna till exempel ska kunna presentera tekniskt innehåll och framställa modeller.”


Med tanke på gymnasiearbetet som ska genomföras i årskurs 3 så lägger detta projekt grunden för dels formalia vad gäller skrivande av rapport samt projektarbetssättet.

Förberedelse för gymnasiearbetet: “Det ska utföras på ett sådant sätt att eleven formulerar en frågeställning samt planerar, genomför och utvärderar ett större arbete som utgår från centrala kunskapsområden inom programmet.”
  

Kemi 1
Modeller har en central roll i kemiundervisningen. Modeller beskriver på ett överskådligt sätt komplexa system som involverar flera aspekter av naturvetenskapliga principer.
Samarbetet med programmering ger eleverna möjlighet att visualisera och bygga upp modellerna från grunden. Detta ger dem en unik insikt i modellernas olika beståndsdelar, men även i deras begränsningar. Förhoppningen är att eleverna inte bara blir presenterad för en modell som de förväntas förstå utan måste kunna motivera skeendena i modellen.

Varför vi valt att modellera de tre aggregationsformerna beror dels på projektets tidsmässiga placering i förhållande till kursupplägget, samtidigt som det kopplar ihop centrala delar av innehållet i kemikursen. Jag tänker då främst på uppbyggnaden av materia, via kemisk bindning och hur energin påverkar materian. Detta är något som eleverna måste ta hänsyn till i projektet när de väljer kemiska ämnen att presentera i sina modeller.

Projektformen gör att eleverna hittar sina egna vägar till kunskap där tidigare kunskaper byggs på, och utvecklas i en takt som eleverna själva bestämmer. Tidigare kurser har jag upplevt svårigheter i att individanpassa kunskapsnivån.

Programmering blir ett verktyg för skapande av realistiska modeller.

Självklart kan många kopplingar göras till examensmålen för teknikprogrammet, såväl som till ämnesplanen för kemi. I examensmålen framhålls kopplingen mellan att undersöka, beskriva och systematisera kemiska företeelser och göra kopplingar till tekniska processer.

Programmering 1
Teknikprogrammets examensmål:
“Entreprenörskap och företagande är delar i processer där teknik utvecklas och ska därför ingå i utbildningen.”  
I detta projekt är tanken att eleverna som läser programmering 1 kursen får jobba mot krav som kund (kemieleverna) ställer. Slutmålet är också att få fram en produkt som sen kan lanseras på marknaden genom att publicera den färdiga applikationen via Windows App Studio eller med Azure web app eller Cordova mobile app.
Programmål för teknikprogrammet:

“Skolan skall ansvara för att eleverna vid fullföljd utbildning:

      har praktisk handlings- och problemlösningsförmåga, individuellt och tillsammans med andra, i teknikutveckling, teknikanvändning och teknisk kommunikation,”
Att jobba med ett större projekt i grupp, där målet är skapa en visualisering av de tre aggegationsformerna i en mobilapplikation ger eleverna möjlighet att utveckla sin problemlösningsförmåga tillsammans med andra. Projektet har en tydlig inriktning mot teknikutveckling, teknikanvändning och teknisk kommunikation genom att eleverna dels jobbar fram en mobilapplikation och även ska redovisa detta med olika IKT verktyg.
“Skolan skall ansvara för..:
●      har kunskaper om människans förhållande till tekniken,”
Varje grupp måste jobba fram ett användargränssnitt av sin applikation som kemieleverna är nöjda med. Här måste programmerarna ta hänsyn till sina kunders kognitiva förmåga.
“Skolan skall ansvara för…
      kan använda datorer och informationsteknik på ett sätt som stärker förståelse, begreppsutveckling och kommunikation samt har kunskaper om informationsteknikens möjligheter och problem,”
En av de viktigaste tankarna med detta projekt är att stärka förståelsen av modeller i naturvetenskapen och förståelsen för hur modeller kan visualiseras i en interaktiv miljö mot användaren, som i detta fall är kemieleverna.

Programmering, under ämnets syfte:
“I undervisningen ska eleverna ges möjlighet att arbeta i projekt och att enskilt eller i grupp utföra programmeringsuppgifter av varierande komplexitet och inom olika tillämpningsområden.”
  
Att jobba med ett större projekt ger eleverna möjlighet att lägga sig på den svårighetsnivå som de klarar av vad gäller att planera, implementera och redovisa en större programmeringsuppgift. Möjligheten till att se ett större sammanhang av att lära sig nya saker och en viss press från extern kund kan ge eleverna högre motivation till att ta åt sig ny kunskap.

torsdag 1 oktober 2015

KEA projektet: Kopplingen mellan naturvetenskap och programmering – ett kemiexempel

Naturvetenskap, läran om naturen runtomkring oss

Observationer av naturen runtomkring oss.
Ex. Vatten finns i fast form som is, flytande vätska vatten och i gasform som vattenånga. 

 

Hypoteser, kvalificerat antagande om verkligheten och frågor utifrån dessa 

Utifrån det observationer man gör utformar man hypoteser och frågeställningar.
Ex. Vatten är vid fast form(is) en mängd atomer som sitter ihop i molekyler och rör sig väldigt lite. Vid flytande rör sig molekylerna i två väteatomer och en syreatomer och vid gas är det molekyler av två väte och en syreatom som rör sig fritt i rummet.  
Frågeställningar som bygger på observationer och hypoteser som:
        Vilken betydelse har trycket för aggregationstillståndet?
        Hur påverkas ett system om energi tillförs eller avges?
        Hur skiljer sig vatten och något annat ämne i fast, flytande och gas?
        På vilket sätt påverkar bindningen den kemiska föreningens aggregationstillstånd?

Modeller 

 

Algoritmer 

Is: två väteatomer och en syreatom sitter ihop. Förenklas genom att rita en bild där alla dessa tre atomer sitter ihop enligt kalott modellen. 25 molekyler skapas som placeras ut genom att positionen i raden * bildens bredd blir positionen i x-led och radens nummer * bildens höjd blir positionen i y-led.  5 molekyler * 5 rader. 
Jobba sen fram någon algoritm för de andra aggregationsformerna…
Vatten som flytande: två väteatomer och en syreatom sitter ihop. Dessa rör sig fritt men nära de andra molekylerna. Påverkas av gravitationen. 
Gas: två väteatomer och en syreatom sitter ihop. Dessa rör sig fritt i rummet och behöver inte vara nära varandra. Påverkas inte av gravitationen. 

 

Pseudokod 

I initieringsmetoden:
Yta skapas. 
För varje molekyl upp till 25 molekyler
                             Skapa en sprite som är en bild på molekyl
                             Ge den bredden 20
                             Ge en slumpmässig position till denna sprite
                             Lägg in denna sprite i arrayen av sprites
Färga ytan svart
Rita ut allt på ytan
Skapa en gräns runt ytan

I frozen metoden:
Variabel för position i array får värdet 0
För varje rad upp till 5 rader
                             För varje position i rad upp till 5:e positionen
Sprite ges position där x-position är position i rad * bredd på sprite + ytans bredd/ 2 och y-position är radnummer * höjd på sprite + ytans höjd/2
Öka variabel för position i array med 1

                            
I fast form radas alla molekyler upp i ett mönster. 
I flytande form så får de flyta runt nära varandra 
I gasform så flyger de runt i hela rummet studsar mot varandra och byter hastighet med varandra. 

 

Programmerings syntax 

Omvandla pseudokoden till syntaxkod i något programmeringsspråk.  Detta är skriptspråket Touchdevelop.com



Initieringsmetoden:

Frozen metoden:

Skärmdump av fast form:

Reflektion på KEA projektet pass 8-10

Under pass 8 gjorde jag ett test på den teori vi gått igenom med hjälp av ett Socrative prov socrative.com . Under pass 9 jobbade eleverna i grupp och det märks att eleverna börja bli lite nervösa inför kommande redovisning. Det märks också att vissa som är gruppledare (går i åk 1) har lite problem att leda gruppen. Kan bero delvis på att det är åk 2 elever i gruppen. 
Under pass 10 så jobbade IT- eleverna själva med användargränssnitt och simuleringar och det var full aktivitet och man var ivrig att komma vidare med sina appar.