Hur kan matematiklärare på gymnasiet använda programmering i undervisningen på ett bra sätt? Och hur kan användningen av programmering utveckla elevers matematiska förståelse? Det har Andreas Borg, doktor i pedagogiskt arbete vid Karlstads universitet kikat närmare på.
Syftet med den här avhandlingen är att undersöka hur lärandeaktiviteter kan utformas för att integrera programmering i matematikundervisningen på ett bra sätt och hur gymnasieelevers användning av programmering påverkar deras matematiska förståelse.
Avhandlingen består av två studier. Den första handlar om elever som löser matematiska problem där programmering behövs. Den andra undersöker hur en lärare utformar programmeringsuppgifter för numeriska beräkningar och hur dessa uppgifter påverkar elevernas förståelse av matematiska begrepp.
– Den första studien utgick från hur programmering enligt ämnesplanen i matematik ska användas som ett verktyg vid matematisk problemlösning, säger Andreas Borg, doktor i pedagogiskt arbete. Resultaten visar att användningen av programmering i matematikundervisning är komplext och ofta för utmanande för eleverna, eftersom de ofta har begränsad erfarenhet av att programmera. Programmeringens roll som matematiskt problemlösningsverktyg var otydlig, vilket gjorde att eleverna föll tillbaka på att försöka lösa problemen med penna och papper. När de försökte använda programmering hade de svårt att översätta matematiska algoritmer till fungerande programmeringsalgoritmer. Därför visar studien att programmering först bör integreras i andra delar av matematikundervisningen, och att elever behöver förstå programmerings roll som matematiskt verktyg innan den sedan används för problemlösning.
– I den andra studien handlade det om hur programmering kunde användas som verktyg vid tillämpning av numeriska metoder. Här studerade jag en lärare som lärde sina elever innebörden av matematiska begreppen genom att eleverna fick använda programmering i matematik. Hen hade designat hur programmering kan integreras i matematikundervisningen och hade en tydlig plan och färdiga kodexempel för att underlätta användning av programmeringsalgoritmer. Det gjorde det enklare för eleverna att använda programmering för matematiska syften när de bara behövde göra justeringar i färdig kod. Dock indikerar studiens resultat att elevernas förståelse av de matematiska begreppen inte nödvändigtvis stärktes genom användningen av programmering.
Mer tid behövs för att integrera programmering i matematiken
Ett praktiskt bidrag från avhandlingen är att lärare behöver hitta en balans: de måste stötta eleverna i hur programmeringen kan användas som matematiskt verktyg, men också ge utrymme för att eleverna själva får använda verktyget på sätt som fördjupar deras matematiska förståelse.
– Ett knappt decennium efter reformen finns det skäl att ifrågasätta om lärare gavs rätt förutsättningar för att integrera programmering i skolmatematiken. Lärare har väldigt lite tid för att lära eleverna att använda programmering i matematiken, vilket aktualiserar frågan om vad målet med undervisningen är och hur programmering ska användas som ett digitalt verktyg för att stärka elevernas förståelse av matematik.
