Arbeidskrav 2c Undervisning av ny teknologi.

Bakgrunn

I ATEKO 6200  ligger et arbeidskrav om at jeg skal " planlegge, begrunne, gjennomføre, evaluere og dokumentere undervisning av ny teknologi som er interessdifferensiert og yrkesrelevant." 

En av utfordringene jeg ofte møter er å synliggjøre at mye av innholdet programfaget Data-og elektronikksystemer for det meste er yrkesrelevant for alle som har tenkt å bli elektrofagarbeidere, uavhengig av hvilket elektrofag-yrke de har tenkt seg videre inn i. Det er ikke alltid like lett å vekke interesse for tema eller teknologier som ikke umiddelbart synes relevant for yrkene en 16-17 åring har tanker om å gå inn i.  
I et forsøk på innfri arbeidskravet tok jeg utgangspunkt i et lite utvalg av teknologier som kan plasseres inn under det relativt store paraplybegrepet "Internet of Things" (IoT). IoT innebærer at ting, dingser eller maskiner samler og registrerer informasjon, deretter analyserer og presenterer data via internettet uten at mennesker er direkte involvert i prosessen. I IoT-systemene blir ofte fysiske størrelser registrert, digitalisert og prosessert før det fører til et resultat i form av at en aktuator aktiviseres eller et eller et display viser resultatet.

Begrunnelse og planlegging.

Vg1-elevene har flere ganger diskutert hvorfor klasserommets utvendige persiennene stadig går opp og ned etterhvert som været endrer seg. Jeg valgte derfor å ta utgangspunkt i dette når jeg skulle lage et undervisningsopplegg som illustrerer begrepet IoT og hva som ligger i begrepet.

Jeg valgte en enkel modell for å illustrere hvordan en persienne-styring kan automatiseres. For å gjøre opplegget mest mulig "tilgjengelig" for vg1-elevene lot jeg de arbeide med grunnleggende elektrofaglige teknikker og begreper. 
Elevene gikk i toer-grupper og hver gruppe fikk tilgang til en lysavhengig resistor (LDR), en mikrokontrollerenhet (Arduino Uno), noen resistorer og lysdioder. 

Gjennomføring og dokumentasjon av undervisningen.

Oppgaveteksten:

Først gjorde elevene seg kjent med virkemåten til en  (LDR). 

Så koplet de en resistor med fast resistans i serie med LDR-en, satte likespenning over koplingen, som en spenningsdeler, før de målte spenningen over LDR-en. På den måten kunne de gjøre seg erfaringer med hvordan spenningen endrer seg med lysintensiteten. Arduino Uno har flere analoge innganger hvor det sitter en 10-bits analog-til-digitalomformer innenfor. Dette gjør det mulig å lese av den analoge spenningen i form av et binær-tall mellom 0 og 1023.

Eleven koplet spenningen over LDR inn til en av disse analoge inngangene og ved hjelp av noen enkle programkoder kunne de avgjøre hvilke verdier som representerte mørke og lys. På bakgrunn av dette igjen kunne de kode et enkelt program for å la lyset tenne og slukke noen LED´s koplet til digitale utganger på Arduino-kortet.

Elev kopler

Elev programmerer

         Elev tester ut koplingen

                    Noen elever gjorde mye ut av oppgaven

Evaluering av undervisningen.

Et undervisningsopplegg som tar utgangspunkt i en kjent problemstilling (klasserommets solavskjerming) der elevene blir utfordret på å lage en modell som illustrerer en løsning viste seg å fungere godt. Oppgavens relative åpne form der forskjellige løsninger kan fungere like godt, trigget elevene til å forme mange spennende løsninger. Oppgaven utfordret elevenes grunnleggende forståelse for sånne ting som spenningsdeling, strømbegrensning, binære tall, koding osv. Løsningene viste at elevene evnet å takle disse utfordringene relativt greit når de så at grunnleggende forståelse i faget virkelig var nødvendig for å kunne skape et produkt som skulle fungere godt. Oppgaven førte til en del prøving og feiling i gruppene. Blant annet førte flere svidde lysdioder til at alle oppdaget at elektroniske komponenter har sine begrensninger og at resistorer kunne være nyttig å kople inn for å begrense strømmen gjennom lysdiodene :)