Införandet av programmering i skolans matematik - När algebraiskt tänkande interagerar med datalogiskt tänkande

Under de senaste fem åren har flera länder infört programmering och datalogiskt tänkande i skolundervisningen. I debatten framhålls att det inte längre bara är datavetare och ingenjörer som behöver kunna programmera utan programmering ses numera som en nödvändig kompetens för alla medborgare. Utöver denna grundläggande kunskap brukar programmering även lyftas fram som ett pedagogiskt verktyg för utveckling av elevers datalogiska tänkande. Begreppet datalogiskt tänkande kan förklaras som en problemlösningsprocess för att beskriva, analysera och lösa problem på ett sätt så att datorer kan hjälpa till, eller något förenklat, ett sätt att tänka som påminner om en dator. Exempelvis kan det handla om att hitta återkommande mönster, organisera data samt att generalisera, abstrahera och skapa algoritmer för att lösa problem. Termen datalogiskt tänkande introducerades redan under 1980-talet av Seymour Papert som utvecklade ”Logo”, det första programmeringsspråket anpassat för barn. Paperts arbete fick inget större genomslag, vilket förmodligen berodde på att digital teknik inte var lika vanligt förekommande som idag på samhällets alla nivåer. I dagens samhällsdebatt kan man läsa hur forskare, ingenjörer och datavetare anser datalogiskt tänkande vara en lika grundläggande kompetens som att kunna läsa, skriva och räkna.

Det övergripande syftet med det här projektet är att bidra till den internationella forskningen kring den pågående implementeringen av programmering och datalogiskt tänkande i grundskolans matematik genom att undersöka det svenska fallet. Mera specifikt vill vi ta reda på hur datalogiskt tänkande relaterar till algebraiskt tänkande samt hur denna kombination kan skapa nya möjligheter för grundskoleelever att lära sig matematik. Implementeringen av programmering i skolans läroplaner har gjorts på olika sätt i olika länder. I England har programmering blivit en del av ett helt nytt ämne, ”Computing”, medan Finland och Sverige har fört in programmering både som ett ämnesövergripande inslag och som en del av redan befintliga ämnen, med tonvikt på matematik. Till skillnad från andra länder har Sverige inkluderat programmering tillsammans med algebra i kursplanen i matematik, vilket gör Sverige unikt i ett internationellt perspektiv. Hittills har datalogiskt tänkande respektive algebraiskt tänkande utgjorts av två separata forskningsfält. Med det svenska fallet erbjuds en möjlighet att studera vad som uppstår då algebra och programmering undervisas tillsammans.

Genom att integrera programmering med algebra öppnas nya möjligheter för skolans algebraundervisning men det medför också utmaningar och potentiella fallgropar. Ett problem är att de syntaktiska reglerna i algebra och programmering inte alltid är desamma. Exempelvis har likhetstecknet, variabler och funktioner olika betydelser i algebra jämfört med programmering. Vidare har algebra under en längre tid varit ett område inom den svenska skolmatematiken som elever har haft stora problem med. I internationella mätningar som TIMSS och PISA har svenska elevers resultat legat under det internationella genomsnittet ända sedan 1960-talet. Flera nyligen genomförda svenska studier visar att nybörjarstudenter har stora svårigheter med universitetsmatematiken just på̊ grund av bristande kunskaper i algebra.

Baserat på Chevallards teoretiska ramverk om hur kunskap transponeras planeras två delstudier i projektet. I en första studie analyserar vi innehållet av programmering i aktuella svenska styrdokument, statligt producerade läromaterial (lärarlyftet) och läroböcker inklusive lärarhandledningar för årskurs 1-9. Speciellt fokuserar vi på likheter och skillnader i syntaxen hos algebra och programmering samt eventuella progressionslinjer inom algebraiskt respektive datalogiskt tänkande. I en andra studie intervjuar vi verksamma lärare kring deras användning av de olika läromaterialen i undervisningen samt vilka möjligheter, utmaningar och eventuella problem som de identifierar i relation till algebra. Data kommer att samlas in genom ljudinspelade fokusgruppsintervjuer samt individuella intervjuer. Förutom att projektet bidrar till en bättre förståelse för relationen mellan algebraiskt och datalogiskt tänkande kommer det dessutom att bidra till den framtida utvecklingen av datalogiskt tänkande i skolmatematikens samtliga stadier.

Medverkande forskare: Kajsa Bråting (projektledare), Cecilia Kilhamn, Lennart Rolandsson
Finansiär: Vetenskapsrådet
Projektperiod: 2019-2022