Programmering i fysikkundervisning
Abstract
Den nye læreplanen setter et økt fokus på bruken av numeriske metoder, digitale beregningsverktøy og derunder programmering for grunnopplæringen i det norske skolesystemet. Anno våren 2023 er programmering fortsatt ikke en selvfølge i fysikkundervisningen, selv om viktigheten av digital beregningskompetanse har vært økende i samfunnet i lang tid. Det finnes ulike grunner til dette, blant annet at noen elever synes programmering er utfordrende, samt at noen lærere ikke føler de har tilstrekkelig kontroll på programmering selv for å innlemme det i sin undervisning. Denne oppgaven skal belyse hvordan programmering kan benyttes som et verktøy for læring i fysikk, i motsetning til å bruke fysikktimer til å utelukkende lære programmering, gjennom å sette søkelys på elevenes erfaringer angående slik undervisning. Problemstillingen for denne oppgaven er: «Hvordan kan programmering som verktøy brukes i undervisning i fysikk 1 på en måte som oppleves relevant for elevene?». Masterstudien kan betraktes som en kvalitativ intervensjonsstudie med fleksibelt design. Med utgangspunkt i relevant teori og et selvutviklet undervisningsopplegg, intervjues fire elever for å få innsikt i hvordan de selv erfarer å bruke programmering i fysikkundervisning i forbindelse med undervisningsopplegget. I tillegg til intervjuene gjennomføres det en spørreundersøkelse blant hele klassen som gjennomførte undervisningsopplegget, for å avdekke generelle funn som kan nærmere bekreftes og utdypes i intervjuene. Teoretiske perspektiver anser digitale beregningsverktøy som et godt verktøy til undervisning i flere fag som kan bidra med relevante kunnskaper og egenskaper. For fysikkfaget kan digitale beregningsverktøy være relevant i arbeid med abstrakte fenomener og fysiske konsepter. Under digitale beregningsverktøy, kan programmering innlemmes som en naturlig del av fysikkfaget og mane frem egenskaper som blant annet algoritmisk og kritisk tenkning, idéutvikling og argumentasjon. Resultatene peker mot at programmering kan nyttes som et verktøy for læring i fysikkundervisning, da undervisningsopplegget gir et utbytte for elevene innen flere kompetanser og egenskaper som er tiltenkt faget. Elever synes programmering er utfordrende, men viktig å lære seg. Selv om teorien tilsier at opplegget er relevant for elever i fysikk 1, er det ikke alle elever som mener at fysikken som læres i faget, krever digitale beregningsverktøy. Til tross for dette, ser elever relevansen av digital beregningskompetanse i fysikkdisiplinen generelt og i samfunnet. The new Norwegian curriculum places increased emphasis on the use of numerical methods, digital computational tools and programming in K-12 education. As of spring 2023, programming is still not an obvious part of physics education despite the growing importance of digital literacy in society for a long time. There are various reasons for this, including some students finding programming challenging as well as some teachers not feeling sufficiently confident in their own programming skills to incorporate it into their teaching. This study aims to shed light on how programming can be used as a learning tool in physics, rather than using physics classes to exclusively learn programming, by focusing on students' experiences regarding such teaching. The research question for this study is: "How can programming be used as a tool in teaching Physics 1 in a way that is perceived as relevant by students?". The master's thesis can be considered as a qualitative intervention study with a flexible design. Based on relevant theory and a self-developed teaching program, four students are interviewed with the purpose of gaining insight into their own experiences of using programming in physics education within the context of the teaching program. In addition to the interviews, a survey is conducted among the entire class that participated in the teaching program to uncover general findings that can be further confirmed and elaborated on in the interviews. From theoretical perspectives, digital computational tools are seen as valuable tools for teaching in multiple subjects that can contribute with relevant knowledge and skills. For the subject of physics, digital computational tools can be particularly relevant in decomposing abstract phenomena and physical concepts. Programming can be integrated as a natural part of physics education, promoting qualities such as critical thinking, idea development and argumentation. The results indicate that programming can be used as a learning tool in physics education, as the teaching program provides benefits for students in several competencies and qualities intended for the subject. Students find programming challenging but important to learn. Although the theory suggests that the program is relevant for Physics 1 students, not all students believe that the physics taught in the subject requires digital computational tools. Despite this, students perceive relevance to the discipline of physics in general, as well as the importance of digital literacy in society.