Blog : STEM

STEM training

Så kørte vores første STEM training session af stablen med matematik, programmering, vektor grafik, biologi og robotbygning.

d3js-demo
D3.js demo
cell-lab-demo
Cell lab demo
rover
Autonomous Arduino Rover
inkscape-demo
Inkscape demo

Fysik om onsdagen

Onsdag eftermiddag har en gruppe skolebørn fysik med Stefan i fysiklokalet på Svanevej Privatskole på Ørnevej. Indtil videre har de arbejdet med syre/base-forhold og indikatorer. Gruppen består af Basile, Alborz, Gisli, Nesa, Alix, Morvarid, Sacha, Agnes, Noah og Ignacio.

1

Programmering

Hej Jeg hedder Sarah og jeg er ni år og jeg vil skrive om programmering. Programmering er noget jeg er glad for. En cirkel er en ellipse og et rektangel er en firkant. En bue er en halvcirkel. Jeg har blandt andet lavet en smiley og en blomst og meget andet.

Une donation bien utile

Nous avons en mai 2014 reçu une bourse parlementaire de la part d’Axelle Lemaire qui  avait en 2011 rendu visite à notre école, alors toute petite. Le but de la donation était de “financer l’achat de matériel ludique et pédagogique” et nous avons à L’école franco-danoise décidé de nous en servir pour développer notre enseignement dans les technologies de l’information.

Pourquoi ce focus? Parce que:

  • c’est un domaine ludique.

  • c’est un domaine prometteur en débouchés.

  • la programmation constitue une excellente plateforme d’apprentissage pour les autres matières.

  • la programmation s’enseigne bien par projets et est donc bien adaptée à un environnement multiâge comme celui de L’école franco-danoise.

Comme disait Grace Hopper, pionière américaine de l’informatique: “To me programming is more than an important practical art. It is also a gigantic undertaking in the foundations of knowledge.” (“Pour moi, la programmation est plus importante qu’un art pratique. C’est aussi la gigantesque construction des fondements du savoir.”)

Voir par exemple la vidéo de promotion de la “Hour of Code”.

Grâce à la bourse d’Axelle, nous avons pu nous procurer du matériel informatique qui a ensuite servi à enseigner l’informatique sous de nombreuses formes. 3garcons

Pour les plus jeunes (7-8 ans), nous leur enseignons notamment Scratch et enchaînons ensuite par des cours de programmation fournis par Khan Academy. Ces logiciels sont libres – et donc gratuits – mais un nombre de projets nécessitent un minimum de financement pour pouvoir être implémentés.

Au pays des Lego, il était évident de se servir notamment des outils Wedo et Mindstorms, que nous avons pu nous procurer grâce à la donation.

wedo

Dernièrement nous avons établi un “hacker space” où nous démontons des objets et les recombinons. Cela a nécessité un certain nombre d’outils (fers à souder, multimètres, pinces, tournevis etc.)

hackerspaceCela a notamment donné lieu à de la programmation de micro-controlleur Arduino et Raspberry Pi pour les plus grands. [Update 2015-04-03: bien mieux que les Raspberry Pi, les controlleurs OLinuxIno]

programmation

Notre dernière acquisition est une imprimante 3D en kit, que les enfants sont en train d’assembler, assistés par les ingénieurs de notre entreprise voisine (Ange Optimization).

IMG_2395+EV

Mais l’informatique, c’est aussi pour les plus petits.

hackergirls

meme-les-petits4

IMG_2237

Le jeu de table Robot Turtles (“Robots tortues”) permet de façon ludique d’introduire des notions de base de programmation à partir de 4 ans et se joue très bien en multiâge.

IMG_2526

Comme disent les Américains, “Programming is the new literacy” (la programmation est la nouvelle alphabétisation). Il n’y a pas d’âge pour commencer.

Leocad

pirate-table

Leocad est un programme d’ordinateur. On peut construire ce que l’on veut en Lego.

Moi, j’aime beaucoup ce programme.

On peut télécharger ce programme en ligne sur leocad.org ou sur un terminal.

Leocad le programme de Lego est en anglais.

Je ne sais pas si on peut le traduire.

Dans ce programme on peut modéliser des constructions en Lego sur l’ordinateur.

On peut avoir toutes les pièces que que l’on veut.

On peut aussi chercher des pièces.

Quand on a construit un objet sur l’ordinateur on ne peut pas vraiment jouer comme dans la réalité.

Par exemple, on ne peut pas asseoir les personnages comme dans la réalité.

Mais dans l’ordinateur on peut leur bouger les bras de façon latérale aussi.

La conception assistée par ordinateur (CAO) ou computer-aided design (CAD) en anglais, désigne les systèmes informatiques spécialisés conçus dès les années 70 pour remplacer les tables à dessin des bureaux d’études des entreprises industrielles

Avec un programme qui s’appelle blender on peut aussi faire des effets spéciaux.

pharaohs

Turen til den blå planet

Den blå planet

Den dansk franske skole har fornyligt besøgt Danmarks nye akvarium “Den blå planet”, som var en utrolig spændende og lærerig udflugt for eleverne. Børnene var fascinerede over de mange forskellige farvestrålende fisk og havdyr, som var fordelt over 53 kæmpemæssige akvarier.

Især det største akvarium, Oceantanken, hvor hammerhajer svømmer side om side med rokker, var imponerende, og eleverne brugte meget tid her på at studere de forskellige havdyr på tæt hold.

Vi gik derefter ind i den såkaldte “Grotte”, hvor man blev omgivet af dyrene, da akvariet både fandtes under ens fødder og over ens hoved.

borniakvarium2

 

 

 

 

 

Den blå planet tilbød også de besøgende at se, hvordan det foregår, når piratfisk bliver fodret. Dette var en lidt skuffende – omendt lærerig – begivenhed, da eleverne lærte, at piratfisk faktisk er sky fisk og slet ikke er så frygtindgydende, som de normalt fremstilles i film og på tv.

Turen endte ved de små åbne bassiner, hvor eleverne fik mulighed for at røre ved nogle af de ufarlige havdyr, såsom søstjerner, krabber, skildpadder m.v. Dette var ikke en mulighed at forspilde, og størstedelen af eleverne endte før eller siden med fingrene nede i bassinet. 

borniakvarium

Sjov med perler

Vi var løbet tør for perler – den slags man bruger til perleplader. Skolen tog derfor under en udflugt forbi Panduro Hobby og købte først 10000, og ved et senere besøg 16000 nye af slagsen.

Perleplader er noget børnene plejer at lægge i ny og næ. De egner sig fint til de aldersklasser vi har på skolen i alderen 4-9. Vi har ikke som sådan haft deciderede læringsmål med aktiviteten – det har mest været leg for legens og kreativitetens skyld,. Vi har dog holdt in mente, at de kvadratiske perlepladers opbygning har en vis lighed med skærmpixels, og at de andre pladers forskellige former (cirkler, sekskanter) giver en vis fortrolighed med geometri.

Som regel laver børnene et par stykker, og så plejer de at blive trætte af det. Men denne gang har det været anderledes. Måske fordi vi pludselig havde så mange perler og dermed måske lagde op til en slags “frit spil”. Måske  fordi de store er begyndt naturligt at have  længere  sammenhængende opmærksomhedsforløb og dermed får udforsket deres aktiviteter mere i dybden og følgeligt får afprøvet flere muligheder.

perleplader

Undervejs fandt vi en bog med modeller, som børnene først kopierede og efterfølgende modificerede.

Et andet hit var, da børnene fandt ud af, at nogle af perlerne var selvlysende.

De fandt på at lave fodstøtter til figurerne, så de kunne stå i stedet for at ligge og at lave klæde-på dukker – altså perlepladefigurer, man kan klæbe perletøj på.

Denne gang er det således blevet til et længere forløb, der nu kører på sin tredje uge. Så i “frikvarterene” sidder børnene for tiden ofte ovre ved perlebordet.

Det seneste vi er gået i gang med er at skrive beskeder i perlekode. Vi har opfundet et alfabet, hvor A er rød, E er lilla osv.  Da der ikke er nok farver til at dække alle bogstaver, består nogle af bogstaverne af 2 eller 3 perler.

13030008

 

Det kan man bruge til at skrive denne type beskeder:

13030018

Uden øvelse springer stavefejl ikke just i øjnene…

Et alternativt alfabet kan se således ud:

13030010

 

Det har den fordel, at det kun kræver en 6-7 farver. Alle bogstaver kræver 2 perler.

Det kan også bruges til f.eks. at skrive en Lego-tekst:

lego-kode

 

Hvor mange farver ville det kræve at dække hele alfabetet, hvis man bruger 3 perler per bogstav? Hvad hvis man kan undvære æ, ø og å, men gerne vil have et mellemrumstegn?

Børnene havde tidligere, efter et besøg på vikingeskibsmuseet opfundet hemmelige skriftsprog, der mindede en del om runer og har sendt hemmelige breve med posten til hinanden. Det initiativ er der efterfølgende med perlekoderne blevet pustet en del liv i, se eksempler nedenfor:

13030019

 

Som didaktisk værktøj har vi her fundet nogle spændende anvendelsesmuligheder for perler og lignende (f.eks. Lego).  Værd at bemærke er, at de små også har vist en del interesse under forløbet, og dermed på en sjov og motiverende måde er blevet yderligere eksponeret for det skrevne sprog.

 

Første klasses matematik

Vi forsøger såvidt muligt at motivere læringen vha. virkelighedsnære problemstillinger.

Indenfor det matematiske fagområde har det ført til en række øvelser, som både børnehavebørnene, børnehaveklassen og første klasse har kunnet deltage i.

Funktionsleg

Funktionsleg er en tegn-og-gæt leg, hvor der tegnes og gættes 3 “ting”. Den første ting er starttingen (eller input), det kan f.eks. være et brød. Den sidste ting er resultatet (eller output), det kan f.eks. være brødskiver. Imellem input og output tegnes funktionen, det ville i dette eksempel være en kniv.  På denne måde introduceres funktionsbegrebet  naturligt og trygt, og øvelsen kan køres forholdsvis selvstændigt af børnegruppen. Legen er ganske underholdende i sig selv, men kan derudover motiveres ved at forklare, at på de voksnes arbejdspladser bruges funktioner i vid udstrækning – her kalder man dem for processer.

Hvem sagde, børn ikke kunne tænke abstrakt?

Energibegrebet og matematisk modellering

“Wauw en fin kuglebane I har konstrueret!”. De 8-10-årige havde bygget en kuglebane, og det gav anledning til at fortælle lidt om energi.

“Hvis man nu skulle bygge en elevator til den, hvordan kunne den så se ud?”, spurgte jeg Børnene tegnede nogle skitser over, hvordan man kunne bygge en sådan.

“Hvor meget energi ville der skulle til for at løfte kuglen? Hvad ville det afhænge af?

— Kuglens vægt, svarede en af de store.

— Ja.

–Kuglebanens højde.

— Jep. Hvad med kuglens farve?

— Nej da.

— Eller kuglens temperatur?

— Nej, heller ikke.

— Ville det gøre en forskel om kuglebanen stod på Månen eller på Jorden?

— Ah! tyngdekraften!, udbrød den lille. Den er jo 6 gange svagere på Månen.

— Det kunne vi jo nok skrive op som E = mgh. […]”, konkluderede vi.

Derefter fulgte en del hovedregning (efter at vi på tallinjen havde indset, at 9.81 næsten er lig 10).

Senere faldt snakken bl.a. på atom-energi, om at lave masse om til energi og vi fik regnet på lyshastigheder.

Udfaldsrum

Et meget nyttigt begreb at have til rådighed når man leger med kort eller terninger er udfaldsrummet. Hvis jeg i Casino Pirate (en forenklet form for Black Jack) trækker en 6’er, hvad er så sandsynligheden for, at jeg overskrider grænsen på 7.5, hvis jeg trækker et kort til? Kan det bedst betale sig at angribe i Risk eller bør man forsvare? Hvilket våben skal jeg angribe med i Battle for Wesnoth?

Rød: forsvareren vinder, Blå: angriberen vinder.

Og børnene finder sågar nogle gange på at lave deres egne spil.

Hvordan kan den flyve?

De fleste børn undrer sig på et eller andet tidspunkt over, hvordan man kan få ting til at flyve gennem luften. En god forklaring er at finde på NASAs hjemmeside, men den kræver en indsats at formidle til børn. Heldigvis får man meget foræret ved at bruge frit tilgængelige værktøjer såsom OpenFoam og Paraview, og så er der ellers åbnet op for introducere energibegrebet (igen), bevarelsesligninger (energi og moment) og endda finite element metoden.

Visualisering af luftstrøm

 

 

Magiske farvelægninger

eller coloriages magiques som de hedder på fransk (praktisk søgeudtryk ifm. søgnigner på nettet) er tegninger, der farvelægges ifølge en foreskrevet kode. Denne kode kan f.eks. være i form af regnestykker, hvor f.eks. alle de stykker der giver 5 males blå, de stykker der giver 8 males røde osv.

Modellering og Programmering

Det seneste skud på stammen i matematikundervisningen er udsprunget af børnenes interesse for at lave computerprogrammer. Dels har vi leget en del med Scratch, og er derudover begyndt at løse opgaver fra en af vores matematikbøger vha. modelleringsprogrammet  Octave.

Næste skridt

Fremover er der utrolig mange spor at afsøge. Bl.a. ville en generel opkvalificering af matematikkompetencerne i gruppen være til gavn. Derudover ville et større fokus på selve modeleringsaspektet af matematikken og dermed en mere anvendelsesmotiveret tilgang på sigt både sikre fagets relevans og gøre det mere tilgængeligt for alle.

I den sammenhæng er det værd at prøve, om ikke kurser såsom Model Thinking kunne bruges.

 

Programmering med Scratch

Scratch er et grafisk programmeringssprog, som kan bruges til at lave sprite-baserede spil. Spillets program bygges op vha. af prædefinerede blokke, som samles ved at trække dem over på et tegnebræt vha. musen.

Eksempel på Scratch programstump

Konceptuelt minder det lidt om Lego, i den forstand at man med forholdsvis få forskellige brikker kan bygge næsten hvad som helst, helt op til ens egen fantasi.

Vi valgte at indroducere det på skolen dels for at give børnene en introduktion til programmering, dels for at skabe en kontekst for spændende og vedrørende matematik-, teknik- og naturvidenskabsundervisning. Grundlæggende drejer programmering sig om modellering, og dermed forståelse af hvordan tingene i verden hænger sammen.

Og det må siges at virke. Dels fastholder det børnenes opmærksomhed længe ad gangen og over flere dage. Dels får de meget hurtigt en fornemmelse for grundlæggende programmeringskoncepter såsom løkker og if-udtryk, og i nogen grad flertrådet programmering. Derudover er der i selve det at skulle tegne/ændre sprites, finde, åbne og lukke filer en del læring også.

Programmeringen lægger op til et væld af tværfaglige læringsmuligheder. Bl.a. kom vi ind på hastigheder og accelerationer, fik lært en masse engelsk, og læst en masse dansk. Scratch kan nemlig programmeres på en række forskellige sprog.

Scratch-community’et er bygget op på en sådan måde, at det lægger op til, at man deler sine værker. Der er derfor rig mulighed for at lade sig inspirere af andre, sågar “remixe” andres programmer – og børnene introduceres således for denne meget nutidige læringsform.

Børnene har indtil videre udviklet to programmer, Elverpigen og Jeu version 1, som begge er work in progress.

Scratch har også en del begrænsninger, hvoraf visse er deciderede fejl og mangler:

Der er bl.a. fejl i udviklingsprogrammet, så det ikke opfører  som on-line vieweren. Hvis man f.eks. trykker både højre-pil og pil-op, opfører programmet sig som om man vedbliver at trykke på højre-pilen.

Derudover kan det være svært at debug’e, fordi værktøjerne er lidt vel simple. Alt i alt gør de det sværere for børnene at arbejde selvstændigt, og der kræves derfor en del kvalificeret voksendeltagelse for at få et forløb til at køre glat.

Mere konceptuelt er det lidt ærgerligt, at man ikke har inkluderet funktionsbegrebet i sproget. Man kan derfor være nødt til at copy+paste en del kode, med risiko for på den måde at introducere børnene for nogle dårlige vaner.

På den anden side har sprogets udviklere skulle træffe et valg, og valget har så været at holde sproget det enklere. Hvis man vil anvende en mere avanceret version, kan man altid prøve Build Your Own Blocks. Det er dog ikke helt så ligetil at installere og har ikke i samme grad et community tilknyttet.