Et induktivt forløb om henfaldsloven, hvor der arbejdes med modelbegrebet i fysik og med at implementere fagligt begrundede ændringer i et udleveret simuleringsværktøj, så det kan anvendes til at undersøge en ny problemstilling.
Forløbet blev afholdt i fysik, men der er intet i vejen for, at man arbejder med simuleringer og computational thinking i andre fag – også i ikke-naturvidenskabelige fag.
Undervejs trænes færdigheder i programmering (at læse, forstå og skrive computerkode) samt inden for computational thinking (beskrevet i indlægget Computational thinking (CT)). Det er ikke meningen, at eleverne skal være eksperter i programmering, men de skal stifte bekendtskab med det og kunne løse simple programmeringsopgaver (nødvendigt for at kunne arbejde detaljeret med simuleringsværktøjet og modellerne deri).
Du kan læse mere om forløbet i artikelsamlingen ”SGoleudviklingsprojekt 2015-2018” (Silkeborg Gymnasium 2018) side 252-260 (pdf-fil i bunden af denne side). Her kan du se de opstillede læringsmål for forløbet samt læse om didaktiske overvejelser, hvordan forløbet gik, og hvorfor jeg synes det er vigtigt, at eleverne arbejder med simuleringer på denne måde i fysikundervisningen.
NETLOGO OG AGENTBASERET MODELLERING (ABM)
Simuleringerne i forløbet er lavet i programmet NetLogo. Netlogo er agentbaseret, hvilket vil sige at programmeringen af en simulering tager udgangspunkt i de enkelte ”agenter” i modellen (fx atomkerner, kanonkugler, fugle, etc.). Det gør arbejdet med og programmeringen af modeller meget intuitivt og let at gå til for eleverne. Det centrale i programmeringen består således i at definere agenterne og udstyre dem med de rette ”egenskaber” (fx udseende, position, retning og fart) og den rette ”adfærd” (fx frastødning/tiltrækning, kemisk reaktion, henfald, etc.). Agenternes egenskaber og adfærd definerer, hvordan de ser ud og opfører sig, samt hvordan de interagerer med hinanden og deres omgivelser.
Med agentbaseret modellering kan store, komplekse fænomener reduceres til et spørgsmål om, hvordan de enkelte agenter agerer i bestemte situationer. Det giver eleverne mulighed for at arbejde med relativt komplekse problemstillinger (fænomener/processer), som ellers ville være vanskelige at behandle i undervisningen.
NetLogo er dermed et ideelt værktøj til at arbejde med forståelsen af fysikmodeller og til at undersøge ”hvilke interessante makroskopiske fænomener der fremtræder ud fra agenternes mikroskopiske adfærd” (CCTD 2018), og dermed belyse sammenhængen mellem mikroskopiske og makroskopiske modeller.
MATERIALER:
Du kan hente og installere NetLogo fra https://ccl.northwestern.edu/netlogo. Når du åbner NetLogo, kan du under File og Models Library finde et bibliotek af modeller (simuleringer) til forskellige fag. Der er endnu flere modeller at finde på siderne:
- https://github.com/NetLogo/models
- http://modelingcommons.org/
- https://ccl.northwestern.edu/netlogo/models/community.
De NetLogo-filer, som jeg har anvendt til dette forløb, kan desværre ikke uploades her på siden, men kan findes i First Class-mappen med stien fy_l/Fagligt materiale – fy/Radioaktivitet.
Nedenfor er der en vejledning til simuleringen og koden/algoritmen i simuleringen samt et dokument, hvor ændringerne, der skal foretages i koden, er vist. Arbejdsark og PowerPoint-præsentationer udleveres ved henvendelse (på baggrund af erfaringer fra forløbet er der nogle ændringer, som jeg vil foreslå).
PDF med beskrivelse af den udleverede NetLogo-simulering (inkl. rutediagrammer): NetLogo-simuleringen.pdf
PDF med ændringer til koden makeret: Ændringer til koden.pdf
Kilder:
- CCTD (Center for Computational Thinking and Design), Aarhus Universitet (2018): CT I Gymnasiefag (afsluttende rapport). Link: http://cctd.au.dk/fileadmin/user_upload/CT_i_Gymnasiefag-afslutningsrapport-ur.pdf (besøgt 27/5, 2018).
- Lee, Irene m.fl. (2011): “Computational Thinking for Youth in Practice”, in: ACM Inroads, Vol. 2, No. 1, s. 32-37.
- Silkeborg Gymnasium (2018): SGoleudviklingsprojekt 2015-2018. Artikelsamling efter projektet “Synlig læring på SG”. Computational thinking i fysikfaget – SGoleudviklingsprojekt 2015-2018 (side 252-259)