8. april 2025
Intelligente drivhuse i matematik gav rådne planter og mod på mere programmering
Undervisning
I undervisningsforløbet ‘Det intelligente drivhus’ skal elever skabe de bedste betingelser for deres planter ved hjælp af micro:bit, pumper og servomotorer. Det er et af flere gratis forløb, der integrerer teknologiforståelse i matematik.
Minidrivhuse i vindueskarmene og på altanen kan være med til at løse udfordringen med at sikre både fødevare og biodiversitet i fremtiden. Og hvis drivhuset ovenikøbet kan passe sig selv, mens det leverer urter og grøntsager, er det nemt at se, hvorfor det giver mening at gør drivhuse intelligente.
For en 7. klasse på Skovgårdsskolen i Ordrup endte undervisningsforløbet ‘Det intelligente drivhus’ med en række rådne planter i vindueskarmen. Ikke desto mindre var forløbet en succes, fortæller matematiklærer Torsten Klevin.
“Når der er døde planter i drivhusene, så er det klart for alle at noget er gået galt,” fortæller han.
“Det er en mulighed for at elever kan ræsonnere sig frem til, hvad der er gået galt. Og lægge en plan for, hvordan de en anden gang kan undgå, at batterierne dør, så pumpen ikke længere vander.”
Matematik i teknikken
I undervisningsforløbet skal elever kode en Micro:bit til at styre en pumpe og en motor, som tilsammen skal sørge for den rette blanding af fugt til drivhusets planter. Til det formål skal elever blandt andet bruge deres viden om lineære funktioner og uligheder fra matematikundervisningen, elektriske kredsløb fra fysik/kemi og fotosyntese og vandets kredsløb fra biologi. Og en god portion praktisk sans.
“Der var mange ting, der gik galt, eller ikke virkede, fordi man skulle have det til at fungere i virkeligheden,” fortæller Isabel Skot Lynggaard, der er en af de elever, der prøvede kræfter med drivhuset.
“Det gav mange problemer at sætte motoren fast inde i drivhuset med tape.”
For Isabel Skot Lynggaard og flere af hendes klassekammerater var det i starten ikke helt tydeligt, hvad hele øvelsen havde med matematik at gøre. Men det blev det, fortæller de.
Den korrekte vinkel skulle udregnes, så vinduet åbnede på den rigtige måde, og motoren ikke drejede den forkerte vej rundt. I koden var der formler, som eleverne skulle sætte værdier ind i.
Alt i alt en anden måde at arbejde med matematikken, fortæller Bjørn Bjerre.
“Jeg synes, det var fedt at lave noget anderledes, og det her var meget anderledes end at skrive i en bog,” siger han.
“Det var ret svært at få drivhuset til at virke, der var mange problemer, og nogle gange virkede det bare ikke. Men det lykkedes til sidst.”
Anvendt viden
En af ideerne med undervisningsforløbet er at give eleverne mulighed for at udvikle matematisk praksisfaglighed gennem strabadserne med at få matematikken, kode, planter, drivhus og gruppesamarbejdet til at gå op i en højere enhed.
For Torsten Klevin var det positivt at se, hvordan eleverne gik til opgaven og brugte deres viden.
“Det var fedt at se dem måle vinkler og udregne massefylde for at finde ud af, hvor meget plads planten skal have og hvor åbent vinduet skal være. Der skal eleverne virkelig bruge deres viden om matematik. Og de skal bruge deres viden om biologi for at forstå, hvorfor der er brug for udluftning.”
Det er lige præcis sådan, Torsten Klevin holder af at undervise i matematik.
“Når jeg underviser i udskolingen, sender jeg eleverne ud med målebånd osv., og får dem til at udregne højden på et træ med Pythagoras læresætning. Det praktiske er enormt fedt at få ind i matematikken.”
Projekt eller klassesamarbejde
Forløbet det intelligente drivhus kræver både noget udstyr og noget plads, hvor drivhusene kan få lov at stå. Men hvis de praktiske rammer er i orden, kan forløbet formentlig bruges både i matematik, i natur/teknik eller i et valgfag, mener Torsten Klevin.
“Jeg er ikke selv den lærer, som kan hjælpe dem gennem koden. Men jeg vil meget gerne køre det sammen med en kollega, der kan tage den del. Så er vi to lærere på, og det kunne fungere rigtig godt,” siger han.
“På den måde er projektet oplagt til som projekt eller klassesamarbejde. Jeg kan fx godt se for mig, at man bruger det i en projektuge, hvor vi starter med at kode og så går over til at få drivhuset til at virke.”
Det intelligente drivhus er et af flere gratis forløb om teknologiforståelse i matematik, som baserer sig på forskning fra Københavns Universitet. De findes alle på forstå.dk.
Det intelligente drivhus
Formålet med dette forløb er at styrke elevers forståelse for samspillet mellem matematik og PCT (Programmering og Computationel Tænkning). Ved at tage udgangspunkt i virkelighedsnære scenarier, hvor både matematik og PCT bliver nødvendigt for at løse konkrete problemer, åbnes der for en række udfordringer.
Disse udfordringer ses i overgangen fra virkelighed til algoritme, hvor computationel tænkning kommer i spil. Computationel tænkning bruges til at oversætte virkelighedens komplekse situationer til enkle koncepter, processer og værdier, som en computer kan forstå.
Selv enkle hverdagshandlinger som at hente et glas vand eller at vande planter, når jorden ser tør ud, består af mange skridt. For at en computer skal kunne assistere med disse opgaver, skal eleverne lære at nedbryde og omdanne disse handlinger til tal og algoritmer. Udfordringen består ikke kun i at tænke i bestemte mønstre, men i at identificere det essentielle fra virkelige situationer og udforme en effektiv algoritme, der reducerer behovet for menneskelig indblanding.
Forløbet tager afsæt i et narrativ om udfordringerne i moderne landbrug, såsom pladsmangel og faldende biodiversitet. Dette narrativ giver eleverne en mission, der motiverer dem til at bygge deres eget intelligente drivhus. Et sådant drivhus, som kan passe sig selv, har potentiale til at flytte en del af landbruget ind i private hjem.
Eksempel på øvelse: Programmér din klassekammerat
For at lære, hvordan computeren tænker, skal I prøve at programmere hinanden. I skal bruge en form for sprog, som hedder pseudokode. Pseudo betyder falsk, og kode er det sprog, en computer forstår. Det er altså et falsk computersprog, som ligner den type sprog, en computer kan læse. Når I skriver en pseudokode, skal I skrive meget kortfattet og kun give én kommando ad gangen. Derudover er der ikke nogen regler for pseudokode.
Senere skal I skrive skitser til de koder, I skal bruge til drivhuset, med pseudokode. Det er derfor, at I nu skal lære, hvordan en computer tænker, samt lære at skrive pseudokoder.
Aktivitet
- Gå sammen med din sidemakker.
- Aftal, hvem der er robot, og hvem der er programmør.
- I skal nu aftale nogle kommandoer, I kan sige. Det er jeres pseudokoder. Fx 'Gå et skridt frem', 'Drej mod højre', 'Bevæg dig fremad i to sekunder' osv. Bemærk, at kommandoerne skal være meget entydige og korte.
- Skriv sammen en række kommandoer, robotten senere skal modtage. En kommando per linje.
- Giv nu robotten bind for øjnene. Programmøren skal nu give kommandoer til robotten ved at læse højt, og robotten skal udføre handlingen.
- Husk at passe på hinanden, så robotten ikke kommer galt af sted.
- Byt roller, og prøv igen. Prøv eventuelt at styre robotten med nye kommandoer, mens robotten går af sted.
Diskussion
Når I har prøvet begge roller, skal I diskutere følgende spørgsmål:
- Hvilke kommandoer virkede godt og hvorfor?
- Hvilke kommandoer virkede skidt og hvorfor?
- Gav nogle af kommandoerne mærkelige resultater, og hvorfor tror I?
- Kunne nogle af kommandoerne det samme?