Nylig ble artikkelen “Programming in mathematics education” publisert i International Journal of Mathematical Education in Science and Technology. Forfatterne bak artikkelen er førsteamanuensis Odd Tore Kaufmann ved Avdeling for lærerutdanning (LU) og førsteamanuensis Børre Stenseth ved Avdeling for informasjonsteknologi (IT). Artikkelen er resultat av et spennende forskningssamarbeid på tvers av avdelingene.
Studien er høyaktuell siden programmering skal inn fra høsten 2020 i matematikkfaget i grunnskolen i Norge. Men å inkludere programmering i matematikkfaget holder ikke skal vi tro HiØ-forskerne.
"Mange lærere har mangelfull kompetanse innen programmering, de har lite kjennskap til hvordan programmering og matematikk kan integreres."
Førsteamanuensis Odd Tore Kaufmann (LU)
Fokus kan ikke bare være å ta i bruk programmering. Tydeliggjøring av sammenhengen mellom programmet og problemet må tydeliggjøres på et faglig grunnlag. Dette gjelder utformingen av selve programmet, men det er også en utfordring til lærerrollen, mener Kaufmann og Stenseth.
Debatten internasjonalt
Både her til lands og internasjonalt har programmering fått økt politisk fokus, spesielt i forhold til hvordan skolen og utdanningssektoren skal imøtekomme fremtidens krav om å ta i bruk og utvikle ny teknologi. Ifølge forskerne er det en felles politisk oppfatning i stadig flere land om at elevene må få en utdanning som setter dem i stand til å lære om og forstå hovedprinsippene i programmering.
- Mange lærere har mangelfull kompetanse innen programmering, de har lite kjennskap til hvordan programmering og matematikk kan integreres. Det fins få studier som tar for seg hvordan programmering kan integreres i matematikkundervisningen og effekten av dette, forteller Kaufmann.
Målet med han og Stenseths artikkel var å undersøke hvordan elever på ungdomstrinnet bruker programmering og matematikk når de arbeider med et konkret problem.
- Vi ønsket å få svar på hvilke begrensninger og muligheter en slik arbeidsprosess gir. Det er viktig å få en bedre forståelse av en slik prosess, slik at de som møter på slike problemstillinger i skolen kan være mer forberedt til de endringene som kommer i skolen i Norge, forklarer forskerne.
Et nødvendig samarbeid
Ifølge forskerne er tradisjonene som de to avdelingene representerer når det gjelder problemløsning forskjellige både med tanke på praksis, strategi og terminologi.
- Vår erfaring tilsier at et godt samarbeid mellom de to avdelingene, LU og IT, var nyttig, og trolig nødvendig, for at vi kunne angripe problemstillingen på en konstruktiv måte, sier Stenseth
Og legger til:
- De fruktbare resonnementene som er representerte i artikkelen bygger på kunnskap og erfaring fra begge og framhever både likheter og forskjeller.
For at HiØ skal få en nasjonal posisjon i arbeidet programmering som tema i skolen mener de at samarbeidet mellom LU og IT bør videreføres. Faktisk er nødvendigheten av et samarbeid på tvers av lærerutdanning og informasjonsteknologi en av forskernes hovedfunn.
Dersom både forskning og implementering av programmering i matematikkfaget i norsk grunnskole skal gjøres på en fruktbar måte må det et samarbeid til mellom IT og LU, hevder forskerne.
"Vi ser faren for at fokus på programmering i matematikkundervisningen blir av for mye teknisk art. "
Odd Tore Kaufmann(LU) og Børre Stenseth (IT), forskere HiØ
Den praktiske delen av prosjektet ble gjennomført i løpet av to undervisningsøkter i valgfaget «forskning i praksis» over en periode på to uker. Den første økten var en gjennomgang av «Processing» der sentrale funksjoner i programmet ble presentert. I den påfølgende undervisningen den påfølgende uken fikk elevene på 8. og 9. trinn en kort presentasjon av oppgaven før de fikk starte arbeidet med å løse den.
Oppgaven elevene fikk var følgende: Last opp koden som heter "rullehjul". Kjør koden og endre den slik at vi er overbevist om at hjulet ruller helt jevnt uten spoling eller skrensing. Vi skal kunne endre størrelsen på hjulet og det skal fremdeles fungere.
For å kunne løse oppgaven måtte elevene ifølge forskerne forstå programmering og hvordan koden fungerer, samt bruke matematisk forståelse som at hjulet ruller sin egen omkrets ved en om-dreining. Målet var å forbedre programmet, eller rette den feilen som gjør at hjulet ikke ruller naturlig.
Essensielt å forstå nytteverdien av programmering
HiØ-forskerne fulgte en gruppe på tre elever som arbeidet sammen for å løse feilen i koden slik at hjulet rullet riktig.
- Det var flere kvalitativt gode kjennetegn ved programmering og matematisk problemløsning som kom fram underveis når elevene arbeidet med problemet, som algoritmisk tenking kopiering, feilretting og samarbeid. Det var derimot mangelen på å sette koden i sammenheng med en riktig matematisk formel, at en hel omdreining av en sirkel tilsvarer omkretsen av en sirkel som gjorde at gruppen ikke klarte å komme fram til helt korrekt løsning, forteller Kaufmann og Stenseth.
Ifølge forskerne vil lærerens kompetanse være avgjørende for en vellykket integrering av programmering i matematikkfaget.
- Hvis vi trekker paralleller til programmeringsverdenen må vi ha en lærerrolle som fungerer som en oppdragsgiver som har fokus på kvalitetssikring. En konklusjon blir at vi må ha en lærer med god programmeringskompetanse.
Forskerduoen mener forskningsprosjektet og funnene synliggjør behovet mer forskning og forståelse rundt integrering av programmering i matematikkundervisningen.
- Vi ser faren for at fokus på programmering i matematikkundervisningen blir av for mye teknisk art. For at integrering av programmering i matematikkundervisningen skal være vellykket må elevene se nytteverdien av programmering som et verktøy som hjelper dem til å forstå matematikken, og da best gjennom problemløsningsprosesser. For våre lærerstudenter betyr det at de må ha kunnskap om programmering, hvordan undervise i programmering, og hvordan bruke programmering for å støtte opp under ulike emner i matematikk. For at dette skal kunne gjøres på et produktivt sett trengs det et samarbeid mellom IT og LU.