Växthuset – ett konstruktions- och programmeringsprojekt för grundskolan

Här vill vi presentera ett förslag och en beskrivning av ett teknikprojekt för grundskolan som vi kallar för "Växthuset". Med hjälp av projektet kan man ge elever möjlighet att utveckla de förmågor som beskrivs i grundskolans kursplan i teknik. I projektet, som vi valt att genomföra som ett grupparbete, ingår att arbeta med design- och byggkonstruktion tillsammans med programmering. Resultatet, det vill säga det färdiga växthuset, kan antingen användas som en modell av ett riktigt växthus eller användas som ett drivhus. Allt beroende på syfte behov.

Konstruktionsprojektet Växthuset

När kursplaner förändras i skolan så förändras även lärarutbildningens innehåll. I vårt jobb på lärarutbildningen utvecklar vi därför uppgifter som ligger i linje med de förändringar som sker i skolan. En förändring som skett är att digitalisering och programmering har införts i teknikämnets kursplan och därför har vi arbetat fram konstruktionsprojektet Växthuset. Vi som har arbetat fram Växthuset är; Anna Perez, adjunkt/doktorand och laboratorieingenjören Ann Nord vid tekniklärarutbildningen på Linnéuniversitetet.

Sist i denna artikel finns en länk till den projektinstruktion som vi använder till våra lärarstudenter i årskurs 4-6.

Nedan beskriver vi projektets arbetsgång, material och läroplanskoppling.

Skiss och digital modell

Projektet startar med en idéskiss med funktionskrav uppsatta utifrån de grundbehov som finns på ett växthus. Vi har valt att arbeta med kravspecifikation att växthuset ska innehålla en dörr och en vädringslucka. Skissen görs med papper och penna. Skissens mål är att föra samman gruppens idéer till en design. Det är viktigt att veta vilka behov som ska tillgodoses och vilka lösningar gruppen tänker sig. Frågor som diskuteras under idéstadiet kan vara;

• Var ska dörren vara och hur ska den se ut?
• Ska det vara gångjärn, skjutdörr eller en vikdörr?
• Behövs en vädringslucka?
• Behöver jag kunna få in hela handen?

Därefter görs ett ritningsunderlag, våra studenter har använt sig av TinkerCad, vilket är ett gratis CAD-program online. Idéskissen har nu blivit en 3D-modell och studenterna brukar kommentera att det snabbt ser väldigt proffsigt ut och modellen kan enkelt måttsättas för att bli en ritning med tillhörande funktionsbeskrivning. Finns det tillgång till 3D-skrivare kan man även skriva ut en modell.

Konstruktion med lättillgängligt material

Därefter är det dags för själva konstruktionsbygget vilket görs med lättillgängligt material;

• som bottenplatta till växthuset har vi använt oss av laminerat kontorspapper vilket tål en hel del fukt,
• för att skapa en stomme till huskonstruktionen används pappsugrör som reglar,
• för att sammanfoga reglarna används piprensare som viks till en treudd eller fyrudd beroende på om hörnet möter tre eller fyra reglar, ändarna på uddarna sätts sedan in i rören och sammanfogas med smältlim (limpistol),
• som glas till växthuset använder vi genomskinlig plast, cellofan eller OH-film (lite stabilare) vilket limmas på plats med smältlim.

Vad som sedan används som övrigt konstruktionsmaterial är upp till vad materialskåpen kan erbjuda men gem är en utmärkt hjälp till gångjärnskonstruktioner och snöre är bra att ha till hands för takluckor.

Vill man använda växthuset som ett drivhus, för att exempelvis arbeta vidare med projektet i biologin, bör man se till att rören ner mot bottenplattan skyddas mot väta med hjälp av tejp eller smältlim så håller det längre.

Styrning och programmering

Till styrning och programmering har vi använt oss av micro:bit och beroende på årskurs tillkommer labsladdar, dioder, motorer och sensorer. En micro:bit kan programmeras med blockkod, Python eller JavaScript. Med blockkod kan man snabbt komma igång med enkel programmering. För nybörjare kan det vara lämpligt med färdig blockkod som eleverna kan göra förändringar i. Här finns möjlighet att endast använda micro:bits inbyggda sensorer eller att göra styrningen mer avancerad med hjälp av sluten krets och ledande material som kan anpassas efter behov och design. Exempel på detta kan vara belysning som tänds när det blir för mörkt, eller en motor som öppnar en vädringslucka när en temperatursensor anger att det blivit för varmt i växthuset.

Växthuset möter grundskolans kursplan

Projektets innehåll, som vi beskrivit ovan, avspeglar de förmågor elever i grundskolan ska ges förutsättningar till att utveckla under teknikundervisningen. De förmågor som Skolverket tar upp är;

• identifiera och analysera tekniska lösningar utifrån ändamålsenlighet och funktion,
• identifiera problem och behov som kan lösas med teknik och utarbeta förslag till lösningar,
• använda teknikområdets begrepp och uttrycksformer,
• värdera konsekvenser av olika teknikval för individ, samhälle och miljö, och
• analysera drivkrafter bakom teknikutveckling och hur tekniken har förändrats över tid.

Projektet kan täcka in de här fem förmågorna eftersom den bygger på att man arbetar med teknikutvecklingsarbetets olika faser vilka har sin grund i de fem förmågorna. I projektet för de högre årskurserna ingår det även att konstruktionen ska styras eller regleras på något sätt. För detta ändamål har vi valt att använda oss av programmering av micro:bits.

Vi har medvetet valt att begränsa omfattningen av programmeringen för att motsvara det centrala innehållet i teknikämnets kursplaner. Genom att begränsa omfattningen av programmering menar vi att programmering blir en naturlig del i ett större sammanhang.

Mer information

• Vår Växthusuppgift är en vidareutveckling av en idé från Hands on Science. Läs mer om denna via länken: Bygg ett energieffektivt och automatiserat miniväxthus med micro:bit - hospedagogen.com
• Vår projektinstruktion finns här: Instruktion till växthusuppgiften (pdf)

Lnu-Makerspace

Nätverket Lnu-Makerspace drivs av Anna Perez tillsammans med Ann Nord, vid institutionen för fysik och elektroteknik vid fakulteten för teknik.