Bruker Lego til å lære om maskiner

Byggesett og leketøy lærer yrkesfagelever om teknologi og industrielle prosesser. Elvene kan nå simulere hele fabrikkanlegg – ved hjelp av Lego.

Publisert
Med brikker er det ingen sak å bygge kopier av industrielle, robotstyrte maskiner. Det kan gripes, løftes, skyves, presses, stemples og stanses også i Lego eller tilsvarende systemer. (Foto: Benjamin A. Ward)
Med brikker er det ingen sak å bygge kopier av industrielle, robotstyrte maskiner. Det kan gripes, løftes, skyves, presses, stemples og stanses også i Lego eller tilsvarende systemer. (Foto: Benjamin A. Ward)

Slik virker det:

• LEGO Mindstorms er et produkt fra leketøysprodusenten LEGO som gjør det mulig for en bruker å konstruere sin egen robot.
• Roboten bygges opp av konvensjonelle LEGO-klosser og en styringsmodul, med datakapasitet og yteevne tilsvarende en smarttelefon eller PDA.
• Roboten programmeres via et dataprogram, overført til roboten via USB eller Bluetooth.
• Programmet som brukes, er basert på LabView. Dette er i bruk i flere større bedrifter og institusjoner, deriblant NASA.
• Tilsvarende robotsett som LEGO Mindstorms er blant annet WowWee Robotics, Roboraptor, Robosapiens og Fischerteknik.

Bruken av stadig mer avansert, automatisert utstyr ute i bedriftene, gjør det vanskelig for videregående skoler å henge med.

Det gjelder både i anskaffelse av kostbart utstyr, fysisk plass til det og i oppdatering av lærere.

Men programmerbare roboter, basert på Lego eller tilsvarende løsninger, gjør det mulig med simulerte anlegg i liten skala. Og til en kostnad skolebudsjettet kan håndtere.

- Her kan elevene jobbe med oppgaver og konkrete problemstillinger hentet fra bedrifter i nærheten, ved hjelp av en teknologi som i prinsippet er lik den de vil møte ute, sier Birger Brevik ved Høgskolen i Oslo og Akershus.

Brevik disputerte nylig med avhandling om elektrofaglæreres bruk av Lego Mindstorms som læringsverktøy på videregåene.

Han mener en bevisst bruk av denne typen læringsverktøy kan bidra til å styrke yrkesrelevansen og der gjennom også motivasjonen blant elevene. 

Det igjen vil kunne ha mye å bety for fullføring versus frafall i fagopplæringen.

Med Lego Mindstorms kan elever bygge hele produksjonslinjer, der produkter kan gjennomgå ulike prosesser, akkurat som ute i industrien. HiOA-forsker Birger Brevik har studert bruken av slike simulerte anlegg som læringsverktøy. (Foto: Benjamin A. Ward)
Med Lego Mindstorms kan elever bygge hele produksjonslinjer, der produkter kan gjennomgå ulike prosesser, akkurat som ute i industrien. HiOA-forsker Birger Brevik har studert bruken av slike simulerte anlegg som læringsverktøy. (Foto: Benjamin A. Ward)

Brevik har spesielt konsentrert seg om utfordringer knyttet til undervisning i elektrofag på videregående. Han har selv bakgrunn fra dette faget, både i form av fagbrev, yrkespraksis og senere som yrkesfaglærer.

Lærere positive til bruk

Doktorgradsarbeidet er gjennomført som en studie med intervjuer og deltakende observasjoner av et utvalg elektrofaglærere ved ulike videregående skoler i tidsrommet 2007 til 2010.

Lærerne har dels vært fortrolige med læringsverktøyet fra før, delvis blitt introdusert til det i forbindelse med Breiviks prosjekt.

Studien ga flere interessante funn:

  • Eksisterende samarbeid mellom skole og bedrift dreier seg i stor grad om utplassering av elever i praksis, mindre om faglige spørsmål og problemstillinger knyttet til yrkesutøvelse og produksjon
  • Lærerne ønsker mer faglig samarbeid, både med bedrifter og på tvers mellom skoler
  • Lærerne finner Lego Mindstorms nyttig til simulering av teknologiske arbeidsprosesser når disse ble inspirert av tilsvarende prosesser ute i bedrifter
  • Ulike grupper av lærere valgte ulike strategier for hvordan elevene skulle arbeide med simulerte anlegg, fra helt frie valg når det gjelder hva som skulle konstrueres og hvordan, til lærerdefinerte oppgaver og fasit for sluttresultat
  • Flere lærere mente bruk av et Lego-basert læringsverktøy med tilhørende undervisningsstrategi var positivt for å fremme kreativitet og motivasjon hos elevene
  • Faget «Prosjekt til fordypning», som siden 2006 er innført på yrkesfaglige utdanningsprogram, synes godt egnet til å bygge opp anlegg for og utprøvning av slike arbeidsprosesser på skolene.

Dekker læreplan

Læreplanen for elektrofagene på yrkesfag sier at elevene skal kunne gjennomføre og dokumentere ulike teknologiske systemer i betydningen arbeidsprosesser, som å montere, programmere og sette i drift teknologiske systemer. Slik skal elektrofaget i skolen yrkesrettes, heter det.

De teknologiske systemene læreplanen refererer til, er nemlig slike som vil møte elevene når de kommer ut i jobb.

Det kan for eksempel handle om ulike maskiner og apparater knyttet til prosesser i en produksjonslinje, der de ulike komponentene forutsettes programmert til å gjøre bestemte operasjoner underveis mot et ferdig produkt.

- Disse operasjonene kan også gjøres i nedskalert versjon i Lego eller tilsvarende systemer. Nødvendige programmeringsenheter og sensorer ligner med det vi finner ute i industrien, sier Brevik.

- Når så også selve konstruksjonen av maskinen eller apparatet er en brikkebasert quick-fix, åpner det seg store muligheter.

Lego Mindstorms har vært brukt som læringsverktøy i yrkesfag i flere år. (Foto: Wikimedia Commons)
Lego Mindstorms har vært brukt som læringsverktøy i yrkesfag i flere år. (Foto: Wikimedia Commons)

Han mener læringsverktøyet skaper en «åpen ende-pedagogikk», der det ikke fins eksakte svar og der lærerens rolle blir mer av en tilrettelegger og veileder av oppgaver som kan løses på flere måter.

Direkte relevans

Lego Mindstorms har vært brukt som læringsverktøy i yrkesfag i flere år. Brevik er imidlertid den første som gjør en vitenskapelig studie av hvordan verktøyet faktisk er i bruk.

Tanken er nå at yrkesfaglærerstudenter innen teknologiske og industrielle prosesser skal kunne stifte nærmere bekjentskap med dette og hvordan det kan brukes i en undervisningssammenheng.

I et stort rom på høgskolens avdeling på Kjeller er Brevik og kolleger i ferd med å innrede et teknologisk laboratorium, for bygging og utprøvning av simulerte industrianlegg.

Referanse: 

Birger Brevik: LEGO & Læring: En kvalitativ studie av elektrofaglæreres bruk av LEGO Mindstorms som læringsverktøy i norsk videregående skole. Universitetet i Oslo. 2014 (sammendrag)