STEM – inspiration til undervisningen

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 og fra matematik henter vi vigtige kompetencer som knytter sig til fx programmering. Lad os prøve at følge STEM tankegangen og sætte scenen for et rigtigt tværfagligt STEM projekt, hvor vi inddrager enten Micro:Bit eller en MakeyMakey og bruger enten makecode eller scratch til digital dataopsamling.

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 mikro: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 Scratch og makecode.

Start og stop kontakt

Ledninger kobles til folien – vær omhyggelig med at bevare ledningsevnen mellem ledning og folie.

Tilkobling til Micro:Bit

Hvid ledning kobles til den ene af foliestrimlerne ved både start- og stopkontakten. Sort ledning kobles til den anden foliestrimmel ved startkontakten og grå ledning kobles til stopkontakten.

Tilkobling til Makey Makey

Grøn ledning kobles til den ene af foliestrimlerne ved både start- og stopkontakten. Rød ledning kobles til den anden foliestrimmel ved startkontakten og gul ledning kobles til stopkontakten.

Det køretøj som man vil måle på skal konstrueres sådan, at det skaber forbindelse mellem de to stykker folie når det kører henover.

Program til Scratch med Makey makey

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

Program til MakeCode med Micro:Bit

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.

Microbitten 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 magnetcensoren i micro:bitten og sætte en magnet fast på bilen. Så slipper man for nogle fejlkilder ved designet af kontakter.

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 engineeringudfordring.

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.