Anvendelse av programmering i matematikk: Matematisk modellering, algoritmer og programkoder som støtter matematikklærere i programmerings undervisning på den norske videregående skolen

I 2019 ble endringer i læreplaner for grunnskole og videregående skole vedtatt av Kunnskapsdepartementet, og de nye læreplanene ble tatt i bruk fra og med skolestart høsten 2020. Ifølge Kunnskapsdepartementet (2019), med de nye læreplanene får skolen et verdiløft. Dette blir den største endringen av skolens innhold siden Kunnskapsløftet i 2006. Endringer i de nye læreplanene skal bidra til at elever får et bedre grunnlag for kritisk tenkning, utforskning og kreativitet. Som følge av disse endringene, skal lærere sette fokus på begreper som algoritmisk tenkning, problemløsnings strategier og programmering (Stenlund, 2020). Disse gjelder spesieltvmatematikkundervisning (Utdanningsdirektoratet, 2020). I forbindelse med fagfornyelsen spiller matematikkfaget en nøkkelrolle i programmerings opplæring, på grunn av programmering benytter matematikk på mange måter, og i flere områder (Bueie, 2019). Innføringen av programmering i skolen har skapt noen utfordringer hos lærere i tjenesten (Stenlund, 2020). Lærernes behov for programmerings kunnskap, har ført til at flere universiteter og høyskoler startet å tilby etterutdannings opplæring i programmering for lærere. Lærere har også vært aktive til å delta i slike kurs for å lære å anvende programmering i sine fag. Til tross for slike tilbud, er fremdeles en utfordring for lærere å integrere programmering i deres undervisnings plan. Det ser derfor nødvendig ut for en klassifisert samling av matematiske oppgaver som er også i samsvar med de nye læreplanene for matematikkfaget på VSG. For å løse problemet er et Design Science Research (DSR) prosjekt gjennomført. Innsatsen med prosjektet er å utforske anvendelse av programmering i matematikk, og utvikle matematiske algoritmer og programkoder for å lage en klassifisert samling av matematiske oppgaver som hjelpemiddel for matematikklærere i tjenesten. Som resultat av prosjektet er til sammen 37 oppgaver samlet inn under et hefte. Disse oppgavene tilhører matematikkfagene 1P, 1T, 2P, R1, R2, S1 og S2 på VGS. For enhver oppgave utarbeides løsnings strategien, algoritmen, og programkoden. Algoritmen i hver oppgave viser skrittvis hvordan problemet kan programmeres. Hoved temaer i de valgte oppgavene er blant de temaene som er understreket i de nye læreplanene som for eksempel problemløsning, algoritmisk tenkning, og programmering. Det er også forsøkt å velge de oppgavene som regnes som interessante, engasjerende og viktige matematiske oppgaver med tanke på å stimulere kreativitet hos elevene, og hjelpe dem til å bli gode problemløsere. In 2019, changes in curricula for primary and secondary school were adopted by the Ministry of Education, and the new curricula were implemented from the start of school in the autumn of 2020. According to the Ministry of Education, with the new curricula, the school gets a boost in value. This will be the largest change in the school's content since the Knowledge Promotion in 2006. Changes in the new curricula will help pupils to have a better basis for critical thinking, exploration, and creativity (Kunnskapsdepartementet, 2019). As a result of these changes, teachers will focus on concepts such as algorithmic thinking, problem-solving strategies, and programming (Stenlund, 2020). These are especially applied to mathematics teaching (Utdanningsdirektoratet, 2020). In connection with the education reform, the subject of mathematics plays a key role in programming education, due to programming uses mathematics in many ways, and in several areas (Bueie, 2019). The introduction of programming in schools has created some challenges for in-service teachers (Stenlund, 2020). The teachers' need for programming knowledge has led to several universities and colleges starting to offer continuing education courses in programming for teachers. Teachers have also been active in attending such courses to learn how to apply programming in their subjects. Despite such offerings, it is still a challenge for teachers to integrate programming into their curriculum. Therefore, it seems necessary for a classified collection of mathematical exercises that is also in accordance with the new curricula for the mathematics subject at Norwegian upper secondary schools (USS). To solve the problem, a Design Science Research (DSR) project has been completed. The effort with the project is to search the use of programming in mathematics, and develop mathematical algorithms and program codes to create a classified collection of mathematical problems as an aid for mathematics teachers in the service. As a result of the project, a total of 37 exercises have been collected under a booklet. These exercises belong to the mathematics subjects 1P, 1T, 2P, R1, R2, S1 and S2 at UUS. For each task, the solution strategy, algorithm, and program code are prepared. The algorithm in each task shows step by step how the problem can be programmed. The main subjects in the selected exercises are among the subjects that are emphasized in the new curricula, such as problem-solving, algorithmic thinking, and programming. It is also attempted to select the tasks that are considered interesting, engaging, and important mathematical tasks with a view to, stimulating the creativity of the pupils, and helping them to become good problem-solvers.