STEM - inspiration til undervisningen

Af Mikael Scheby, pædagogisk konsulent for naturfag

Science, Teknologi, Engineering og Matematik – er de fagområder, som indgår i STEM. I mange år har det været en fællesbetegnelse for de fire fagområder, uden at der er blevet stillet de store spørgsmålstegn ved, hvilken faglighed de enkelte fagområder står for.

• Science er velkendt – naturfagene i skoleforløbet generelt, som i folkeskolen dækker geografi, biologi, fysik/kemi og natur/teknologi.
• Teknologi skaber noget – et produkt og eksisterer kun i kraft af mennesker og ud fra et bestemt behov.
• Engineering er innovation med fokus på produktudvikling, som løser et behov eller en udfordring.
• Fra Matematik henter vi vigtige kompetencer, som knytter sig til f.eks. programmering.

Undrespørgsmål:

Er der sammenhæng mellem den hastighed, som en bil bevæger sig ned ad bakke med, og bakkens hældning?

Vi laver et setup, hvor vi benytter enten Makey Makey og Scratch eller Micro:bit og MakeCode, og hvor man kan måle hastigheden direkte i Scratch eller på Micro:bit.

For at måle hastighed på en bil, som kører ned ad rampen, skal vi kende afstanden mellem de to målepunkter – her for nemhedens skyld sat til 1 meter.

Der skal bruges en startkontakt og en stopkontakt, som skal kobles til enten Micro:bit eller Makey Makey.

Udregningen følger derefter i henholdsvis i Scratch og Makecode.

Program til Scratch og MakeCode:

Her er start- og stopknappen sat til henholdsvis højre og venstre piletaster. Udregningen er lavet, så tallet, man får, er hastigheden i km/t.

Her er P0 startkontakt og P1 stopkontakt. Micro:bit måler tid i ms (millisekunder = 1/1000 sek.). Det skal derfor omregnes til sek og bagefter til hastighed m/s.

Sidste udregning er omregning til km/t.

Micro:bitten vil nu vise hastigheden i km/t, når køretøjet er kørt over stopkontakten.

Hvis hastigheden kommer under 0,5 km/t, vil hastigheden blive vist som 0, da Micro:bit ikke kan regne med decimaltal og heller ikke kan vise decimaltal.

Man kan derfor ikke med Micro:bit måle hastigheder på under 0,5 km/t, og alle andre hastigheder vil blive rundet ned eller op til nærmeste hele tal. Micro:bit er derfor ikke særlig præcis.

Man kan multiplicere med en faktor 10 og derved få en lidt søgt værdi på 100 m/t eller bare selv sætte kommaet ind bagefter eller et ”0-tallet”, hvis det er encifret.

Man kan også overveje at bruge magnetsensoren i Micro:bitten og sætte en magnet fast på bilen. Så slipper man for nogle fejlkilder ved designet af kontakter.

Program til Scratch med Makey Makey:

Program til MakeCode med Micro:bit:

S: Vi har altså en konkret udfordring, som vi kender fra natur/teknologi og fysik/kemi.

T: Vi skal bruge teknologi for at lave en automatisk udregning af køretøjets hastighed.

E: Vi skal designe et køretøj, som egner sig godt til at måle med – en engineering-udfordring.

M: Vi skal vide noget om variabler og algoritmer til programmering af måleudstyret.

Der findes mange udfordringer, som kan tænkes på samme måde. Det vigtige er, at elever ser, at der faktisk er en sammenhæng i det, de lærer i skolen, og at man faktisk både skal gøre brug af mange forskellige kompetencer, når man skal løse en konkret udfordring, og være udstyret med lidt kreativ sans, når man skal finde en løsning på en konkret udfordring.

God fornøjelse med STEM-projekterne!