Robotterne kommer

Af Betina Fredensborg Hoffmann, Karina Marie Schifter-Holm, Maiken Skjødt Nielsen og Laila Bruun Thomsen

Præsentation af forløbet (video)

Introduktion

Formålet med forløbet er at give eleverne kendskab til indførelsen af ny teknologi herunder robotter i almindelige samfundsopgaver. Her gøres eleverne opmærksomme på de etiske aspekter og problematikker, der kan opstå, når robotter overtager vores arbejde og hverdag. I dette forløb sætter vi fokus på sygehusportører, som erstattes af robotter.

Forløbet introducerer eleverne til grundlæggende programmeringsprincipper. Der vil være en løbende progression, hvor eleverne udvider deres programmeringsfærdigheder fra farveprogrammering til blokprogrammering. Efter forløbet vil eleverne have en forståelse for grundlæggende programmering i form af blokprogrammering, herunder funktioner, variabler, sekvenser og løkker.

Videopræsentation af emnerne i forløbet

Forløbet er velegnet som et introduktionsforløb til informatik eller til programmering, da der ikke er forudsætning, for at eleverne har arbejdet med programmering tidligere.
Forløbet kan anvendes på både C- og B-niveau, da forløbet enten kan afsluttes ved blokprogrammering eller kan udvides med programmering i JavaScript.

Faglige mål

Konstruktion af IT-System som løsning til en problemstilling.

Eleverne skal kunne:
– løse et mindre problem ved at beskrive problemet, samt designe, realisere og afprøve et IT-system gennem brugerorienterede teknikker.
– behandle problemstillinger i samspil med andre fag
– demonstrere viden om fagets identitet og metoder
Dette faglige mål opfyldes, idet eleverne skal beskæftige sig med, hvorvidt det er muligt at lade robotter overtage portøropgaver på Aarhus Universitetshospital. Hertil skal de designe og programmere deres robotter, så de kan varetage denne rolle, og som en naturlig del heraf teste systemet ud fra en række konkrete opgaver. Til dette anvender de dog ikke brugerorienterede teknikker.

Forløbet lægger op til, at eleverne skal overveje, hvorvidt det er etisk forsvarligt at erstatte nutidens portører med robotter samt at overveje, hvilken livsstil og identitetsdannelse, mennesker i fremtiden vil have, hvis robotterne overtager meget af det, der i dag bliver anset for levevej for mange mennesker.

Forløbet er ikke lavet med henblik på tværfagligt samarbejde, men det kan med fordel bruges i samarbejde med fag som samfundsfag, hvor der kan inddrages økonomiske perspektiver på robotternes stigende tilstedeværelse i vores samfund (se dokumentet “samfundsfaglig perspektiv – robotterne kommer” i materialemappen). Der findes idéer til økonomiske – og identitetsdannende perspektiver, der er relevante diskussioner i forhold til robotternes mere fremtrædende rolle i fremtidens samfund. I løbet af hele forløbet arbejder eleverne med sidste punkt i citatet fra læreplanen; at demonstrere viden om fagets identitet og metoder.

IT-systemer og menneskelig aktiviteters gensidige påvirkning.

Eleverne skal kunne:
– give eksempler på, hvordan IT-systemer har betydning for og påvirker menneskelige aktiviteter
Da forløbet omhandler scenarier, hvor menneskelig arbejdskraft erstattes af robotter, hvorved eksempelvis nutidens portører, patienter og hospitalets øvrige personale påvirkes, bliver dette punkt opfyldt.

Programmering.

Eleverne skal kunne:
– identificere basale strukturer i programmeringssprog, modellere programmer og anvende programmering til udvikling af simple IT-systemer
Forløbet opfylder dette faglige mål, da eleverne selv skal udvikle deres IT-system ved brug af blokprogrammering og eventuelt JavaScript. Herigennem bliver de bekendt med begreber såsom funktioner, variabler, sekvenser og løkker.

Innovation

Eleverne skal kunne:
– redegøre for innovative IT-systemer sammenholdt med egne udviklede IT-systemer
Dette punkt opfyldes, da eleverne i starten af forløbet præsenteres for eksempler, hvor robotter -og dermed IT-systemer- benyttes på helt nye måder, hvor robotterne overtager, hvad der indtil nu har været menneskelige opgaver. I slutningen af forløbet skal eleverne desuden overveje konsekvenserne af deres eget IT-system (robot-portørerne), og her vil en diskussion af det innovative igen være relevant.

Kernestof

IT-systemers og menneskelig aktivitets gensidige påvirkning

– IT-systemer og brugeres gensidige påvirkning i forhold til etik og adfærd
Eleverne skal i starten af forløbet beskæftige sig med, hvordan robotteknologien både nu og i fremtiden kan anvendes til arbejdsopgaver, som tidligere udelukkende har været foretaget af mennesker; eksempelvis som tjenere på en restaurant eller i form af selvkørende biler. Her benyttes en række videoindslag og artikler. Derpå følger en diskussion af robotter og menneskers interaktion og adfærd, samt de etiske problematikker.
Når eleverne senere i forløbet har lavet deres projekt om robot-portørerne, følger en diskussion af, hvilke fordele og ulemper, der kan være ved at erstatte portørernes arbejdsopgaver af robotter. Herved vil eleverne igen komme ind på robotter og menneskers interaktion, og diskussionen vil naturligt lede til overvejelser vedrørende adfærd og etik. Afslutningsvis skal eleverne skrive en halv side om dette.

Programmering

– funktioner
– variable, sekvenser, løkker og forgreninger
Idet eleverne skal programmere deres robotter, vil de komme til at arbejde med funktioner, variable og løkker. Sekvenser og forgreninger omtales dog ikke som forløbet fremstår lige nu, men det vil eventuelt kunne tilføjes. Eleverne vil få en mundtlig introduktion til både via video og læreroplæg.

Innovation

– eksempler på og kategorisering af innovative IT-systemer.
Som tidligere nævnt vil eleverne i starten af forløbet arbejde med nogle eksempler, hvor robotter benyttes på helt nye måder i konkrete situationer, hvor robotter overtager menneskelige opgaver. Eleverne kommer til at arbejde med en række artikler, som omhandler eksempler på jobs, der allerede nu er overtaget af robotter, samt bud på hvad fremtiden vil kunne bringe. De aktuelle links findes under lektion 2 i forløbsplanen.

Didaktik

Som det ses i følgende uddrag fra læreplanen, lægges der både i faget informatik og i vores forløb vægt på tre didaktiske principper; use-modify-create, stepwise improvement og worked examples (WE).

Fra læreplanen:
“Undervisningen tilrettelægges ved brug af anerkendte didaktiske principper, herunder ‘use-modify-create’-progression fra at anvende udleverede programmer til at modificere disse for til sidst selvstændigt at skabe (nye dele af) IT-systemer; ‘stepwise improvement’, som teknik til trinvis, iterativ og systematisk udvikling af programmer og ‘worked examples’ (kombineret med ‘faded guidance’) til illustration af eksemplariske løsningsprocesser.”

I forløbet benyttes alle tre principper på forskellig vis, da eleverne løbende kommer til at lære blokprogrammering (og eventuelt JavaScript, hvis læreren og den specifikke klasse har mod på – og interesse for det) ved hjælp af både use-modify-create og worked examples samt at udvikle deres programmeringsfærdigheder via stepwise improvement.

Forudsætninger

Der er ingen forudsætninger til elevernes faglige kompetencer, da forløbet er tilpasset nybegyndere på C-niveau uden nogen forudgående viden inden for programmering af robotter.

Lektioner

Forløbet dækker over 15 lektioner à 45 minutter, men vil eventuelt kunne videreudvikles til at inddrage programmering i JavaScript, hvis man ønsker at løfte forløbet til B-niveau i informatik. (I Ozoblokly på https://ozoblockly.com/, som er programmet hvori der blokprogrammeres, er det muligt at se den blokprogrammerede kode som en forsimplet version af JavaScript. Der er desuden en version på vej, hvor det også er muligt at programmere direkte i JavaScript. Her vil man kunne sammenholde blokkoden med JavaScript, og programmet vil derfor kunne fungere som en naturlig overgang fra blokprogrammering til tekstbaseret programmering.)

Forløbet er tiltænkt som det første forløb i faget, hvorfor det starter med en generel introduktion.

Hvert modul afsluttes med 10 min, hvor eleverne skriver i deres logbog, så dagens indtryk og læring er frisk i erindring – dette nævnes ikke i nedenstående lektionsplan, da vi anser det for at være obligatorisk.

1. lektion (à 45 min): introduktion til faget

Hertil hører et powerpoint:

Intro til informatik – copyright

● Velkommen til samt præsentation af læreren.
● Intro til faget (herunder til logbogen)
● Navne og hvem er I?
● Opgave til næste gang:
i deres logbog skal de beskrive, hvorfor de har valgt denne studieretning eller dette valgfag, hvad deres erfaringer er med programmering, samt deres ønsker til eventuelle forløb og emner.
På den måde gives et kendskab til elevernes færdigheder, og eleverne prøver at anvende deres logbog.

Arbejdsform: lektionen omfatter primært en lærergennemgang samt en fælles snak, og en individuelt skrivning, jf. powerpoint i materialesamlingen.

2.-3. lektion: robotterne kommer

Hertil hører et powerpoint, elevmateriale og lærermateriale:

Samfundsfaglig perspektiv – robotterne kommer (lærermateriale) Robotterne kommer (elevmateriale) Robotterne kommer

5 min:

Introduktion til forløbet (uden at komme ind på sygehusportørerne)

Robotterne kommer: hvad betyder det for vores samfund?
I januar 2018 udkom bogen “Robotterne kommer” af iværksætter og forfatter Martin Ford, hvis teknologiske fremtidsvisioner har inspireret store Silicon Valley-koncerner som Facebook, Microsoft, Google og Apple. I denne bog argumenterer Martin Ford for, at helt almindelig jobs i fremtiden vil forsvinde eller blive erstattet af maskiner, computere og robotter.

Gyldendals anmeldelse af bogen:
“Maskiner, computere og robotter bliver hele tiden mere intelligente, de kræver ikke længere mennesker til at styre dem. Effekten er, at mange af middelklassens og akademikernes jobs allerede nu er i gang med at forsvinde. Servicefag, administration, jurister, journalister, videnskabsmænd og farmaceuter mister deres job til smarte maskiner. Super avancerede computere kan til væsentligt lavere omkostninger udføre præcis de samme opgaver.
Hvad vi så skal leve af, hvad vi overhovedet skal lave i fremtiden, og hvem der skal købe de varer, virksomhederne producerer, det er nogle af de spørgsmål vi er nødt til at stille hele tiden. Hvad betyder dette for vores fremtid” .

Arbejdsform: lærergennemgang.

40 min:

Opgave 1: arbejde med artikler
1. Først ses en fælles video om robotterne, som overtager tjenernes job. Til eleverne: hvad mener I om det?
2. Dernæst læser eleverne to artikler, om hvilke områder robotterne kan forventes at overtage menneskelige job, og hvad der vil ske med vores jobsituation.
3. Eleverne besvarer nogle spørgsmål og diskuterer med naboen.
4. Afsluttes med en klassediskussion. Til eleverne: skal vi være bekymrede? Hvorfor? Hvorfor ikke?

Links til robotter i vores hverdag:
http://jyllands-posten.dk/international/article4419734.ece
http://nyheder.tv2.dk/samfund/2017-03-24-fremtidsforsker-her-vil-robotter-overtage-vores-job-i-fremtiden
https://videnskab.dk/teknologi-innovation/derfor-vil-maskiner-og-robotter-ikke-overtage-alle-job

(Det sidste link indeholder en video, som kan være for langt til at se i klassen.) Videoen, læsning og besvarelse af arbejdsspørgsmål kan evt. gives for som lektie.

Arbejdsform: fælles intro, individuel læsning og besvarelse af spørgsmål, parvis diskussion og klassediskussion.

10 min:

Opgave 2: vil robotterne tage dit job?
Eleverne bruger hjemmesiden: https://willrobotstakemyjob.com/
Her skal eleverne teste, om deres drømmejob vil blive overtaget af robotter, deres forældres job etc.

Til eleverne: hvor mange vil blive erstattet?

Arbejdsform: individuelt arbejde efterfulgt af en klassesnak.

30 min:

Diskussion: etiske problemer?
1. Oplæg til eleverne: hvad kunne være problemet med, at robotterne overtager mange funktioner, nogle etiske problemer?
2. 2 minutters parvis diskutere.
3. Opsamling.
4. Se videoen med eleverne: https://videnskab.dk/teknologi-innovation/etisk-dilemma-skal-foererloese-biler-ofre-passageren-eller-fodgaengeren
5. Etisk dilemma: skal førerløse biler ofre passageren eller fodgængeren?
Spørgsmål til eleverne:
– hvem bør bilen redde, hvis der opstår en ulykke: passageren eller fodgængeren?
– er robotter etisk forsvarlige?

Arbejdsform: fælles intro, parvis diskussion efterfulgt af en fælles diskussion.
Innovative systemer
Afslutningsvis omtales begrebet innovative IT-systemer. Der diskuteres hvorvidt, de forskellige IT-systemer er innovative, og disse kategoriseres.
Lektie til næste gang
Eleverne skal se videoen om farveprogrammering, som introducerer ozobotterne og farveprogrammering af disse.

Denne video fungerer som et Worked Example, hvor læreren i videoen præsenterer konceptet med farveprogrammering af ozobotter på en bowlingbane.

YouTube-link om Worked Example ved farveprogrammering: https://youtu.be/x59VzdOJ5bI

4.-6. lektion: ozobotter

Hertil hører et powerpoint, videoer og ozobot-bowlingbaner:

Ozobotterne

Bowlingbane – blokprogrammering

Ozobotterne(1)

 

15 min:

Introduktion til ozobotter
Som lektie har eleverne set videoen om ozobotterne, så der tages en fælles diskussion om:
– hvad er ozobotter, og hvad kan de?
– hvordan kalibreres de?
– hvordan farveprogrammeres de?

Der dannes grupper af 2-3 elever.

Eleverne får i grupper udleveret
1 ozobot
1 stk A4 kort med bowlingbanen (farveprogrammering)
6 kegler
1 sæt tusser

Arbejdsform: diskussion på klassen.

30 min:

Første øvelse (bowlingbanen)
I denne øvelse skal eleverne selv farvekode og gennemføre bowlingbanen, som er det WE-eksempel, eleverne har set derhjemme. Banen findes i materialesamlingen.

1. Der introduceres kort til øvelsen på klassen, hvorefter eleverne går i gang gruppevis.
2. Grupperne skal have godkendt deres bane, før de må fortsætte.
3. Når banen er godkendt, må eleverne fortsætte til anden øvelse.

Eleverne mindes om, at de kan bruge WE-videoerne til hjælp – de må selvfølgelig gerne spørge læreren på klassen, men det er vigtigt, de også lærer at bruge WE på egen hånd.

Anden øvelse (PacMan)
Eleverne skal her få ozobotten til hurtigst muligt at gennemløbe alle de optrukne streger. Banen findes i materialesamlingen.

De hurtige elever kan påbegynde lektien til næste gang, samt blokprogrammering af bowlingbanen.

Arbejdsform: gruppearbejde
Lektie til næste gang
Eleverne skal se WE-videoen om blokprogrammering. Denne video indeholder:
1. Forklaring af at vi nu går fra farve- til blokprogrammering.
2. Hvordan der programmeres i blokprogrammering med eksempler.
3. Hvordan det overføres til ozobotten.
4. Funktioner og variabler.

YouTube-link om Worked Example ved blokprogrammering: https://youtu.be/n6V2hl6ZpBg

25 min:

Introduktion til blokprogrammering
Afhængig af hvilke typer elever man har, så kan klassen her deles op i dem, som er selvkørende efter at have set WE-videoen, og dem som gerne vil have det gennemgået en ekstra gang med hjælp fra læreren.
Elever, som er selvkørende, kan fortsætte til næste øvelse. For de øvrige gennemgår læreren den udleverede WE-video fra lektien på klassen.

Her benyttes siden https://ozoblockly.com/

Eleverne får i grupper udleveret
1 ozobot
6 kegler
1 stk A4 kort med bowlingbanen (blokprogrammering)

Arbejdsform: gruppearbejde og/eller lærergennemgang. Her benyttes evt. grupperne fra sidst.

40 min:

Første øvelse med blokprogrammering
Gentag øvelsen med bowlingbanen fra før – denne gang med blokprogrammering. Når denne bane er godkendt af læreren, må eleverne fortsætte til næste øvelse.

Anden øvelse med blokprogrammering
PacMan med blokprogrammering (som fra før).
De hurtige kan desuden gennemføre labyrinten.

Banerne findes i materialesamlingen.

Arbejdsform: gruppearbejde.

30 min:

Introduktion til variabler, løkker, funktioner, jf. powerpoint
Her genopfriskes begreberne variabler og funktioner, som der blev introduceret i forrige WE. Desuden introduceres der til løkker, som de hører om for første gang.

Opgave: eleverne skal i deres grupper prøve at lokalisere variabler, løkker og funktion i deres kode fra forrige øvelse (PacMan eller bowlingbanen). De har sandsynligvis ingen løkker, men de kan prøve at se, hvor de med fordel kunne anvendes.

Fælles snak om hvad grupperne nåede frem til.

Arbejdsform: lærergennemgang, gruppearbejde og en fælles snak.

7.-15. lektion: projekt om sygehusportører

Hertil hører et powerpoint, elevmateriale (projektbeskrivelse og opgaver), lærermateriale og et kortudsnit af sygehuset:

Robotterne kommer – Oversigtskort Sygehus 130×92 cm Robotterne kommer – Oversigtskort Sygehus A4 Projekt om sygehusportører (elevmateriale) Projekt om sygehusportører (lærermateriale) Projekt sygehusportører

10 min:

Appetizer
1. Eleverne læser artiklen: https://www.tvsyd.dk/artikel/robotter-giver-mere-kaerlighed-paa-sygehusene
Eller: artiklen er så kort, at det kunne være hyggeligt med
højtlæsning.
2. Til eleverne: hvad synes I om artiklen?

Arbejdsform: individuel læsning samt fælles snak.

20 min:

Introduktionen til projektet, jf. powerpoint
1. Projektbeskrivelsen, jf. ‘Projekt om sygehusportører’:
a. Aarhus Universitetshospital udvides i perioden 2016 til 2019 med Det Nye Universitetshospital (DNU), og Aarhus Universitetshospitals afdelinger på Nørrebrogade og Tage-Hansens Gade flyttes ud i de nye bygninger. Dette betyder, at AUH bliver Danmarks største hospital.
b. Diskussion: kunne der effektiviseres ved at lade robotter overtage portørernes arbejde?
c. Eleverne skal løse en række opgaver, hvor deres udleverede ozobot skal fungere som en hospitalsportør, der transporterer patienter rundt mellem de forskellige afdelinger.

2. Eleverne bliver derfor introduceret til et kæmpe oversigtskort over en afdeling på Aarhus Universitetshospital. Det er nu elevernes opgave, at designe og programmere nogle portør-ozobotter.

3. Tidsplan og grupper: eleverne får udleveret en projektbeskrivelse, som desuden indeholder tidsplan og alle opgaver, jf. ‘Projekt om sygehusportører (elevmateriale)’ i materialesamlingen.

Det er desuden vigtig, at læreren forklarer eleverne om stepwise improvement og den naturlige iterative arbejdsproces i programmering.

Her bruges create fra det didaktiske princip use-modify-create, hvor fokus er, at eleverne skal skabe deres egne ruter på hospitalsoversigten ved hjælp af blokprogrammering. Der ligger en faglig genkendelighed i denne create-del, da eleverne på dette tidspunkt har afprøvet både farve- og blokprogrammering, men samtidig skaber de noget nyt via en ny, større og mere detaljeret bane, hvor ruterne, portørernes arbejdsbetingelser og færdselsregler gør blokprogrammeringen udfordrende.

Arbejdsform: lærergennemgang
Eleverne påbegynder nu deres projekt i grupperne i form af de stillede opgaver, jf. elevernes projektbeskrivelse.

Disse opgaver er opbygget både ud fra det didaktiske princip use-modify-create, stepwise improvement og faded guidance.

11.-12. lektion

Hertil hører et powerpoint, elevmateriale (projektbeskrivelse og opgaver), lærermateriale og et kortudsnit af sygehuset, som findes ovenfor.
Eleverne skal nu arbejde deres eget materiale i grupperne, jf. powerpoint og elevernes projektbeskrivelse.

13.-15. lektion

Hertil hører et powerpoint, elevmateriale (projektbeskrivelse og opgaver), lærermateriale og et kortudsnit af sygehuset, som findes ovenfor.

45 min:

Eleverne skal her forberede deres præsentation, jf. powerpoint og elevernes projektbeskrivelse.

Der kan med fordel laves en præsentation, som giver gode tips og tricks til en god powerpoint eller prezi, da det er elevernes første fremlæggelse i faget.

45 min +:

Her afholdes fremlæggelser.

45 min:
– Opsamling på projektet, jf. powerpoint

Her skal eleverne besvare eleverne spørgsmål vedr.
1. om der er noget i deres kode eller i selve processen, som kunne gøres mere hensigtsmæssigt. På dette tidspunkt har de set nogle af de andres elevers løsninger.
2. inddragelsen af IT-systemer i samfundet. Dette er for at sætte deres arbejde i perspektiv.

Disse spørgsmål kunne være som følger, jf. også powerpointen
● Har I løst opgaverne på den mest effektive måde?
○ Er der noget, som I kunne have gjort smartere med hensyn til koden?
○ Er der noget, som I kunne have gjort smartere med hensyn til processen?
● Vil robotter som jeres kunne varetage sygehusportørernes arbejdsopgaver lige så effektivt, eller vil der kunne være nogle problemer?
● Vil robot-portører kunne varetage arbejdsopgaverne helt på linje med de menneskelige sygehusportører, eller vil der være aspekter, som robot-portørerne aldrig vil kunne udfylde.
● Vil det være etisk forsvarligt at erstatte nutidens portører med robotter. Hvis ja, hvorfor? Hvis nej, hvorfor?
● Kunne I forestille jer, at portører vil blive erstattet af robotter i fremtiden?
● Har I ellers gode ideer til andre steder, hvor man vil kunne erstatte opgaver udført af mennesker med robotter? Hvorfor ville det være en god ide?
● Ser I øvrige fordele og ulemper ved den IT-teknologiske udvikling – set med de samfunsfaglige briller?
● Har I udviklet et innovativ IT-system? Argumenter ved at sammenhold jeres system med de IT-systemer, som vi diskuterede i starten af forløbet.
Disse spørgsmål kan i praksis reduceres alt efter tid og lærerens skøn.

Eleverne skal afslutningsvis skrive en halv side, hvor de skal diskutere ovenstående punkter. Dette gøres individuelt. Til sidst laves en evaluering af forløbet.

Arbejdsform: gruppevis diskussion, fælles snak samt individuel skrivning.

I forlængelse af programmeringsdelen fra 7.-10. lektion med opgave 1-7 til elevernes fremlæggelse af deres materiale i lektion 13-15 er det afgørende, læreren forklarer eleverne om stepwise improvement og den naturlige iterative arbejdsproces i programmering. Dette skal forsikre, at eleverne forstår vigtigheden af at forbedre og kompleksificere deres blokprogrammering i små trin og dermed løbende udvikle deres programmering ved at teste det, så portøren kan udføre sin opgave om at transportere en patient, blodprøve m.v. fra punkt A til B på den hurtigste og mest effektive måde. Dette er vigtigt for eleverne, idet de i udviklingsfasen af en portørs rute på hospitalet slet ikke har det fulde overblik over, hvordan programmeringen skal opbygges, de mange forskellige faktorer, som skal tages med i overvejelserne samt kompleksiteten af blokprogrammering.

Fotografen til billederne er Andreas Bastian Dalsaa.