Computational Thinking i ledelseshøjde

I regionsprojektet Computational Thinking på erhvervsuddannelserne har eVidenCenter i samarbejde med en række erhvervsskoler samt Syddansk Universitet udviklet faglige undervisningsforløb, som inddrager Computational Thinkning (CT) og mere generelt teknologiforståelse i undervisningen.

Erfaringer fra dette samarbejde viser, at inddragelse af CT i undervisningen tilbyder række didaktiske, pædagogiske og faglige potentialer. Dem kigger vi på nu.

Computational Thinking er kort fortalt en problemløsningsmetode, hvor løsningen på et problem kan udtrykkes som en algoritme - dvs. en trinvis process, arbejdsgang eller procedure. Algoritmen behøver ikke nødvendigvis implementeres som kode, der kan afvikles af en computer, men kan også skrives som pseudokode eller tegnes i et flowchart f.eks. vha.. et digitalt værktøj.

Computational Thinking metoden er inddelt i en række faser eller kompetencer. Eleven skal kunne nedbryde faglige problemstillinger, finde mønstre, danne sammenhænge og på den baggrund udforme en løsningsmodel. Løsningsmodellen beskrives så som en algoritme, der iterativt afprøves og tilrettes.

Teknologiforståelse er et begreb, som ofte nævnes i forbindelse med Computational Thinking. Flere betragter teknologiforståelse som den nye faglighed, der skal ruste eleverne til en digitaliseret verden og alle de muligheder og udfordringer, den byder på.

Teknologiforståelse er et paraplybegreb, som groft sagt dækker over Computational Thinking, kritisk tænkning, kreativitet og innovation samt programmering.

Her handler det om, at eleven på kreativ og innovativ vis skal kunne få nye idéer til løsninger på faglige problemstillinger samt designe og udvikle algoritmerne bag løsningsmodellerne. Desuden skal eleven kunne forholde sig kritisk til intensionerne med og konsekvenserne af de algoritmer, som ligger bag de digitale teknologier.

I Danmark er teknologiforståelse blevet svaret på den nye faglighed, som skal forberede eleverne på de muligheder og udfordringer, som en digitaliseret verden byder på. Men hvordan kan teknologiforståelse udmøntes i undervisningspraksis? Computational Thinking kan tilbyde en vej.

For det første er Computational Thinking en del af teknologiforståelse, hvor de resterende komponenter groft sagt er kreativitet og innovation samt kritisk tænkning og programmering.

Det er klart, at programmering kan bindes sammen med et undervisningsforløb i Computational Thinking, fordi Computational Thinking processens slutresultatet er en algoritme. Algoritmen kan skrives som kode og afvikles på en computer som et program.

Desuden kan et Computatonal Thinking forløb ofte tilrettelægges, så eleverne gennemfører kreative og innovative designprocesser f.eks. i form af idégenereringssessioner, hvor eleverne kommer med algoritmiske løsningsforslag til en faglig problemstilling. Slutproduktet af Computational Thinking processen er typisk frembringelsen eller innovationen af et produkt - nemlig implementeringen af algoritmen som pseudokode, et flowchart eller rigtig computerkode.

Til sidst kan Computational Thinking også involvere kritisk refleksion. F.eks. kan eleverne evaluere egne eller andre elevers algoritmer ved at stille kritiske spørgsmål til antagelser, argumentation osv. Og i kreative og innovative Computational Thinking forløb kan eleverne bruge kritisk tænkning til at udvælge ”den bedste idé” blandt de idéer, som de har fået under en idégenereringssession, f.eks. ud fra nogle fastlagte udvalgskriterier. Desuden vil anvendelsen af algoritmer, automatisering samt digitale teknologier og værktøjer også give anledning til vigtige etiske, samfundsmæssige og politiske overvejelser, som eleverne kan analysere kritisk.

Computational Thinking metoden er opdelt i en række faser med en klar progression, som synes at skabe et godt didaktisk og pædagogisk rammeværk både til underviserne, når de tilrettelægger og gennemfører undervisningen samt for eleverne, når de skal arbejde med og tilegne sig fagligt stof. Underviserne synes at blive opmærksomme på læringsprocessen og dens centrale trin samt disse trins kompleksitetsgrad. Det muliggør, at de tilrettelægger undervisningen, så den guider eleverne igennem læringsprocessen på en pædagogisk og fagligt velstruktureret måde. Den trinvise progression i kompleksitetsgraden og det taksonomiske niveau, hvor elever går fra kendskab og forståelse til anvendelse og udvikling, synes at hjælpe eleverne i deres indlæring af fagligt stof.

I et Computational Thinking forløb om reklamationsret hjalp Computational Thinking metoden f.eks. eleverne med at nedbryde, strukturere og systematisere det noget komplekse lovgivningsstof bag kundereklamationer. Eleverne udviklede flowcharts, som en butiksmedarbejder kan følge, når en kunde henvender sig med et reklamationskrav.

Computational Thinking metoden og mere generelt teknologiforståelse lægger naturlugt an til kollabrative undervisningsformer og gruppearbejde. F.eks. kan den fase i Computational Thinking processen, hvor algoritmen evalueres og tilrettes, med fordel gøres til en gruppeaktivitet, hvor eleverne afprøver og giver feedback på hinandens algoritmer i en form for peer review proces. Desuden kan et Computational Thinking forløb tilrettelægges så det involvere kreative designprocesser, hvor eleverne i grupper brainstormer og samarbejder om at udvikle algoritmiske løsningsmodeller til en given problemstilling.

I et Computational Thinking forløb om økonomiske funktioner i matematik skulle eleverne f.eks. samarbejde i grupper om at udarbejde tjeklister og flowcharts for en algoritme, der kan bestemme dét afsætningsinterval, der giver overskud, samt dén afsætning, der giver det største overskud. Elevgrupperne evaluerede efterfølgende hinandens tjeklister og flowcharts og skulle give feedback og tilrette deres algoritmer på den baggrund.

Et Computational Thinking forløb tager altid udgangspunkt i en faglig problemstilling eller case, som eleverne skal løse algoritmisk. Og problemstillingen kan med formel vælges til at være praksisnær eller virkelighedsnær.

Den problembaserede undervisningsform kombineret med målgrupperelevante cases og eksempler, som eleverne har erfaring med fra egen hverdag, synes at virke motiverende og engagerende.

I et Computational Thinking forløb i Informatik har eleverne f.eks. arbejdet med kødannelsen ved og kundestrømmen igennem en selvbetjeningskasse. Eleverne kunne genkende problemstillingen fra deres egne oplevelser med indkøb i det lokale supermarked, og den virkelighedsnære case fangede umiddelbart deres opmærksomhed og interesse.

Inddragelsen af Computational Thinking i undervisningen tilbyder muligheden for tværfagligt samarbejde, kollegial sparring og positiv vekselvirkning mellem forskellige fagligheders styrker.

F.eks. kan de tekniske eller matematiske fag bidrage med algoritmisk tænkning samt udvikling af algoritmer, mens de humanistiske og samfundsvidenskabelige fag kan bidrage med virkelighedsnære cases og den kritiske refleksion, herunder samfundsmæssige, etiske eller politiske overvejelser om digitale teknologier og algoritmerne bag.

I et tværfagligt Computational Thinking forløb med el-lære og engelsk har eleverne f.eks. udviklet tjeklister og flowcharts over fejlfindingsproceesen på en el-styring - alt i mens de udelukkende kommunikerede på engelsk og bl.a. skulle lære de engelske navne på el-styringens komponenter.

Elevgruppen udtrykte, at hands-on arbejdet med engelsk i værkstedet, hvor undervisningen nyder godt af el-lærefagets praksisorientering og jobrelevans, både er meningsfyldt og lærerigt. Omvendt synes engelskfagets fokus på kommunikation, diskussion, refleksion og proces at være både pædagogisk og fagligt givende for eleverne.

I regionsprojektet Computational Thinking på erhvervsuddannelserne har eVidenCenter i samarbejde med en række erhvervsskoler samt Syddansk Universitet udviklet faglige undervisningsforløb, som inddrager Computational Thinkning og mere generelt teknologiforståelse i undervisningen.

Erfaringer fra bl.a. dette samarbejde viser, at skoleledelsen kan sikre en succesfuld implementering af Computational Thinking i undervisningen gennem en række strategiske, organisatoriske og ressource- og planlægningsmæssige tiltag. Dem kigger vi på nu.

På det øverste niveau kan en skole, som ønsker at inddrage Computational Thinking eller mere generelt teknologiforståelse i undervisningen, overveje at skrive det ind i skolens strategi og pædagogiske platform.

På et lavere niveau kan skolen overveje at inkludere Computational Thinking i relevante fags lokale undervisningsplaner (LUP).

På den måde kan skolen sætte et fælles mål om, at undervisningen inddrager Computational Thinking som metodisk tilgang på linje med skolens andre undervisningstiltag.

Regionsprojektet Computational Thinking på erhvervsuddannelserne har vist, at Computational Thining giver potentialer inden for undervisningsplanlægning- og gennemførelse, gruppearbejde, problembaseret undervisning, praksisnærhed og tværfaglighed. Disse potentialer er ikke bare en begrundelse for Computational Thinking, men potentialerne bør også overvejes, når en skole udformer sine strategiske og pædagogiske tanker omkring inddragelse af Computional Thinking i undervisningen.

Det er ressourcekrævende at udvikle, afprøve, evaluere samt tilrette undervisningsforløb, der inddrager nye metodiske tilgange til et fags grundfaglighed. Et nyt forløb er typisk ikke perfekt første gang, og underviserne må evaluere erfaringerne og indsigterne fra afprøvningen og rette forløbet til. Det gælde også for Computational Thinking forløb. Desuden foregår udvikling af undervisning typisk bedst i grupper, hvor underviserne kan spare med hinanden.

Det er derfor vigtigt, at skolen afsætter ressourcer og skaber de rette organisatoriske rammer for inddragelse af Computational Thinking i undervisningen.

Ud over indkøb af nødvendigt It software og udstyr mm. må skolen afsætte undervisertimer til arbejdet. Derudover kan skolen med fordel aktivere skolens professionelle læringsfællesskaber (f.eks. teams eller faggrupper), så underviserne kan samarbejde målrettet om at inddrage Computational Thinking i undervisningen.

Skolen bør i den forbindelse også overveje, hvordan videndeling og spredning skal foregå. Videndelingen kan f.eks. foregå i og mellem professionelle læringsfællesskaber, igennem oplæg og aktiviteter på pædagogiske dage eller på en fælles online platform, hvor Computational Thinking forløbene dokumenteres og erfaringer udveksles.

Til sidst kan skolen overveje, om efteruddannelse af underviserne i Computational Thinking metoden og teknologiforståelse er nødvendigt. I den forbindelse tilbyder eVidenCenter et gratis online kursus til undervisere, som ønsker at udvikle faglige Computational Thinking forløb. Se mere her.

Når en skolen ønsker at inddrage Computional Thinking i undervisningen, skal der udarbejdes en klar plan for udvikling, afprøvning og evaluering samt efterfølgende tilretning af de udarbejdede Computational Thinkning forløb. I forbindelse med afprøvningen er undervisningsobservationer givende og evalueringen kan med fordel omfatte elevinterviews, hvor der spørges ind til læringsudbytte og undervisningens kvalitet.

En mulig tilgang til en bredere inddragelse af Computional Thinking i undervisningen er en trinvis implementering i form af en kaskademodel. Først kompetenceudvikles en gruppe af måske særligt engagerede undervisere, som udvikler og afprøver testforløb i egen undervisning. Efterfølgende videndeler underviserne de høstede indsigter og erfaringer og hjælper andre andre kollegaer med at overtage de allerede udviklede Computaional Thinking forløb eller selv udvikle nye. Denne videndeling og spredning kan f.eks. foregå igennem professionelle læringsfællesskaber (såsom teams og faggrupper).