Erfaringer med Portal 2 i klasserommet

Nå er det en mange måneder siden vi brukte Portal 2 i undervisningen, og det er jammen på tide at jeg oppsummerer litt hva som har vært erfaringene her. Erfaringene er mine egne observasjoner i timen og av arbeidet, samtaler med elevene og en liten spørreundersøkelse blant elevene i etterkant.

Jeg har altså brukt Portal 2 i fysikk 1 innen temaet mekanisk energi. For hvilke kompetansemål som er aktuelle for Portal 2 se denne posten. Elevene har gjennomført oppgavene som er beskrevet i denne posten.

Det første jeg må si, er at engasjementet i klasserommet var stort i de timene vi brukte på dette prosjektet. De timene vi brukte var én og en halv fagdag. I tillegg har elevene forberedt seg hjemme før de kom til fagdagen, og det har nok også blitt jobbet litt med oppgaver og journal utenom fysikktimene.

Jeg vil definitivt bruke Portal 2 mer neste år, enten det blir fysikk 1, fysikk 2, eller begge.

En av de tingene jeg forventet, var at de elevene som hadde erfaring med Portal 2 (hele 47% av klassen) eller andre FPS-spill fra før (24%), ville komme endel fortere igang med selve oppgavene. Men jeg må si at inntrykket mitt er at forskjellen her var mindre enn det jeg forventet. Dette skyldes nok at elevene har vært flinke til å forberede seg til timen ved å spille litt enspillerkampanje i Portal 2. Det kan altså virke som elevene ikke hadde store problemer med å gjøre lekser når leksene var å spille Portal 2.

Har elevene lært noe? Jeg har spurt elevene selv, hva de mener de har lært og her er noen av svarene:

Det jeg har lært hittil i kapittel 3, har jeg virkelig forstått ved hjelp av portal. Siden vi selv har fått oppgaven å lage testene vi skulle utføre, måtte i hvert fall jeg forstå stoffet på en annen måte enn når vi får metoden rett i hendene. Å måtte tenke innovativt uten at løsningen går utenfor vårt kunnskapsspekter, var lærerikt.

Lært om mekanisk energi generelt, som formler og faktorer som kan påvirke forsøkene som friksjon, luftmotstand o.l.

Jeg syntes det er en gøyere måte å jobbe på, fordi jeg får vist oppgavene visuelt, og ikke bare på papir. Jeg har lært om fritt fall, hvordan man regner ut tyngdeakselerasjonen, om mekanisk energi, men jeg syntes det har vært litt vanseklig fordi man må vite ganske mye om temaet for å lage oppgaver til det, så jeg har alltid måtte lese meg opp før vi begynte å jobbe med portal.

Jeg lærte å utføre oppgaver i praksis, i motsetning til den klassiske måten å lære ting teoretisk. Det hadde også vært en mulighet til å lære om mekanisk energi, men det vi trengte å vite kunne fra før, og dermed lærte jeg ikke noe mer.

Ulemper ved å bruke Portal 2 er at det kan ta endel tid. En annen fare kan være at elevene leker med spillet istedet for å leke med fysikk. Planlegging og oppfølging er nok stikkord her, som i all annen undervisning.

Har elevene hatt det gøy med fysikk i Portal 2? Ja (94%). For meg er dette en viktig grunn til å ta i bruk spill, at elevene kan leke seg litt med faget og ha det gøy med fysikk!

Advertisements
Erfaringer med Portal 2 i klasserommet

Oppgaver 31.oktober

Logistikk
Forrige uke logget jeg alle elevene på Steam-kontoene jeg har fått av Valve*. (Jeg skrev selv inn passordet på alle maskinene) Kontoene er skolekontoer hvor reklame og spillbutikk er deaktivert. Nedlasting og installering tar flere timer, og krever mye nettkapasitet. I klasserommet satte vi igang nedlastingen av Portals 2 (som krever passord en gang til), men satte så nedlasting på vent. 17 nedlastinger samtidig i samme klasserom ville bli litt mye for skolenettet. Istedet fikk elevene i lekse å installere ferdig Portal 2 via Steam, gjøre seg kjent med spillet og utforske Puzzle Maker. Elevene trenger ikke nødvendigvis å bruke nettet hjemme, så lenge man sprer det litt utover.

31.oktober har vi fagdag. Elevene vil få endel relativt åpne oppgaver hvor de må designe et eksperiment, måle og regne ut.

Oppgaver
Jobb alene eller i par. Skriv journal. Bruk skjermdump i journalen (F12 i spillet).

  1. Design et eksperiment hvor du måler tyngdens akselerasjon i spillet. Bruk enhet \mathrm{paneler/s}^2.
  2. Anta at tyngdens akselerasjon er den samme som på jorden: 9,81 \:\mathrm{m/s}^2. Hva må et panel da tilsvare i meter? Virker det rimelig?
  3. På katapultene (Aerial faith plate) kan man justere kraften. Men det er ikke oppgitt hvor langt (strekning) eller lenge (tid) man blir skjøvet. Bruk det du har lært om fysikk sålangt i år (bevegelse, Newtons lover, mekanisk energi) til å undersøke.
  4. Lag eksperimenter eller demonstrasjoner som viser ulike tilfeller hvor mekanisk energi er bevart, og tilfeller hvor mekanisk energi ikke er bevart.

Relevante kompetansemål
Alle kompetansemål nevnt her unntatt svingninger og bølger er relevante. Men det vil være spesielt fokus på kompetansemålet

  • planlegge og gjennomføre egne undersøkelser og foreta relevante forsøk innen de forskjellige hovedområdene i faget

Vurdering

Elevene får tilbakemelding basert på følgende kriterier:

Begynnerstadiet Viderekommen Behersker godt
Kan utføre forsøk etter oppskrift

Kan foreslå enkle hypoteser for utfallet av forsøket

Kan med en del veiledning planlegge forsøk for å undersøke

Bruker hypotetisk-deduktiv metode.

Foreslår relevante hypoteser for det som skal undersøkes

Kan foreslå hypotesetester.

Kan selvstendig planlegge forsøk for å undersøke

Utformer entydige hypotesetester.

Har et ryddig gjennomgående resonnement

*Se www.teachwithportals.com for informasjon om tilgang til Portals 2 Puzzle Maker.

Oppgaver 31.oktober

Min tilnærming til Portal 2 i undervisningen

Magnushs har kommentert innlegget om Portal 2 i fysikk 1, og reiser en interessant problemstilling: Får jeg egentlig utnyttet potensialet Portal har som spill i undervisningen?

det kan se ut som om spillet står i fare for å bli redusert til et fancy verktøy for tradisjonelle fysikkforsøk.

Jeg skjønner bekymringen, og man kan godt si at jeg kaster spillets innebygde system for progresjon og motivasjon på båten slik jeg foreslår å bruke Portal 2 og Puzzle Maker.

For meg var dette den mest åpenbare måten å oppnå kompetansemål i fysikk 1, å bruke Portal-verden som en simulering. Spillet blir da et avansert verktøy for å gjennomføre fysikkforsøk. Dette verktøyet gir meg og elevene muligheter for ting som er vanskelig i den virkelige verden, for eksempel kan en slippe objekter (eller spilleren selv) fra svært store høyder uten å risikere liv og lemmer.

I spillet blir også de fysiske lovene bøyd litt med tanke på portalene, noe som er interessant å diskutere med elevene. Når fysiske lover blir brutt kan det gi åpning for å reflektere over rollen de spiller i den virkelige verden.

Men det jeg først og fremst ønsker å utnytte Portal 2 til, er å gi elevene et verktøy hvor de kan være kreative i å utforme eksperimenter. Dette innebærer at elevene får ganske åpne oppgaver hvor det ikke finnes en bestemt løsning eller løsningsmetode. Slik jeg tenker her, blir spillet brukt mer som Minecraft enn som det orginale Portal 2-spillet.

Jeg har også vurdert mulighetene for å lage rom hvor elevene må bruke det de har lært om fysikk for å komme videre, men jeg har sålangt ikke utforsket dette videre.

Min tilnærming til Portal 2 i undervisningen

Portal 2 i fysikk 1

Portal 2 kan gjøres relevant for utrolig mange av kompetansemålene i fysikk 1. Som tidligere nevnt gir skoleversjonen oss mulighet til å designe egne virtuelle eksperimenter, noe som i seg selv er viktige kompetansemål i fysikk 1.

  • planlegge og gjennomføre egne undersøkelser og foreta relevante forsøk innen de forskjellige hovedområdene i faget
  • samle inn og bearbeide data og presentere og vurdere resultater og konklusjoner av forsøk og undersøkelser, med og uten digitale verktøy

Portal 2 gir en god simulering av fysiske lover.

  • bruke simuleringsprogrammer til å vise fenomener og fysiske sammenhenger

Vi kan designe eksperimenter hvor man måler akselerasjon og fart

  • bruke parameterframstilling til å beskrive rettlinjet bevegelse for en partikkel, og bruke derivasjon til å regne ut fart og akselerasjon når posisjonen er kjent, både med og uten digitale verktøy

Det verktøyet vi har til å måle bevegelse er stoppeklokke. I Portal 2 er det sålangt ingen andre muligheter for å måle lengde enn å telle antall paneler. Men dette kan jo gi elevene litt innsikt i enheter. Her blir fartsenheten paneler/s i stedet for m/s. For å måle tid og lengde nøyaktig kan vi i skoleversjonen senke simuleringshastigheten og også sette den på pause.

Et alternativ til paneler/s er å definere at tyngdens akselerasjon er 9,81\mathrm{m/s}^2 og la elevene regne ut størrelsen på et panel i meter som en første oppgave.

Også har vi selvfølgelig Newtons lover her. Vi har ikke kraftmålere i Portal så vidt jeg vet. Men vi kan se effekten av Newtons lover og vi kan spesifisere hvor stor kraft katapultene skal kaste med, og i hvilken retning.

  • identifisere kontaktkrefter og gravitasjonskrefter som virker på legemer, tegne kraftvektorer og bruke Newtons tre lover

Det temaet jeg i hovedsak kommer til å bruke Portal til i fysikk 1 er energi og mekanisk energi, samt luftmotstand. Her er det svært interessant å diskutere bevaring av energi.

  • gjøre rede for energibegrepet og begrepene arbeid og effekt og foreta beregninger og drøfte situasjoner der mekanisk energi er bevart
  • gjøre rede for situasjoner der friksjon og luftmotstand gjør at den mekaniske energien ikke er bevart, og gjøre beregninger i situasjoner med konstant friksjon

Ut fra eksperimentene kan det tenkes at elevene kan klare å lage matematiske modeller. For eksempel en modell for sammenhengen mellom masse og terminalhastighet for den såkalte «contraption cube».

  • lage en eller flere matematiske modeller for sammenhenger mellom fysiske størrelser som er funnet eksperimentelt
  • bruke matematiske modeller som kilde for kvalitativ og kvantitativ informasjon, presentere resultater og vurdere gyldighetsområdet for modellene

Man kan konstruere eksperimenter hvor ting svinger eller oscillerer på andre måter, dermed så kan man også trekke inn kompetansemålet.

  • definere og regne med begrepene frekvens, periode, bølgelengde og bølgefart, og forklare kvalitativt bøynings- og interferensfenomener
Portal 2 i fysikk 1

Hva kan spill lære oss om fysikk?

Spillteknologien har hatt en rivende utvikling de siste tiårene. Fra enkle animasjoner i to dimensjoner, har man nå nesten fotorealistiske simuleringer i 3D. For å utvikle spill fortere, bruker man i dag såkalte spillmotorer i spillutviklingen. Spillmotorene er et spillutviklingsmiljø, hvor grafikk og fysikk ligger ferdig for utviklerne.

Der man tidligere kodet for hver enkelt gjenstand hvordan den skulle bevege seg i spillet, holder det i dag å spesifisere hvilke egenskaper gjenstanden har. Også er det opp til spillmotoren å beregne hvordan den skal oppføre seg.

Målet med de aller fleste spillmotorene er å gi et realistisk spillmiljø, hvor ting oppfører seg slik de ville gjort ute i den fysiske verden. Dette innebærer at spillmotorene har fysiske lover innebygd, og gir en simulering hvor de fysiske lovene gjelder slik som ute i verden.

Spillet Portal 2 er basert på en spillmotor fra programvareselskapet Valve som heter Source. Dette er den samme spillmotoren som driver blant annet Half-Life 2 og Counter Strike: Source. I Source er fysikkens lover godt gjengitt. Ikke bare gravitasjon og bevegelsesmengde, men også friksjon, luftmotstand og elastisitet taes med i beregningen når et objekts oppførsel skal regnes ut.

I Portal 2 får vi i tillegg en del verktøy for å leke med fysikk. Deriblant portalinstrumentet, som ved å bryte et par fysiske lover lar oss gjøre fysikkeksperimenter som ikke er mulig i virkeligheten. Skoleversjonen er skreddersydd til bruk i undervisning. Der får elever og lærere lov til å designe sine egne testrom og eksperimenter. Se f.eks. Cameron Pittmans demonstrasjon av verktøy vi har i skoleversjonen.

Se også Pittmans blogg for flere demonstrasjoner.

Hva kan spill lære oss om fysikk?

Inspirasjon

Denne høsten vil jeg ta i bruk Portal 2 i fysikkundervisningen.

Jeg har tenkt en stund at spillene (de digitale) ville få sitt inntog som medium i skolen. Spillene har forsåvidt allerede vært i skolen siden 80-tallet, med spill som f.eks. Sonjas mattespill. Men i min egen skolegang har disse ikke vært noe særlig mer enn en kuriositet som man fikk lov til å leke med når man var ferdig med ukens matteoppgaver.

Da jeg gikk på ungdomsskolen, oppdaget jeg et spill som het Civilization 2. Dette spillet var svært vanedannende, og jeg brukte mange fritidstimer med dette spillet. Dette spillet hadde en bivirkning: jeg lærte om historie.

Jeg ble derfor inspirert når jeg hørte om spillprosjektet til Aleksander og Vegard, hvor de vil bruke Civilization 4 i samfunnsfag, norsk og engelsk. Da Aleksander tvitret om at Valve hadde kommet med en egen versjon av spillet Portal 2 til skolen tenkte jeg at dette var noe jeg ville prøve i fysikk.

Jeg har tidligere spilt meg gjennom Portal. I spillet er man en menneskelig forsøkskanin som skal prøve å komme seg igjennom en hinderløype bestående av en rekke testrom som skal teste din mentale kapasitet. Et viktig hjelpemiddel for å komme seg igjennom er et håndholdt instrument som lar deg opprette portaler slik at du kan teleportere deg og andre gjenstander fra et sted i rommet til et annet.

Spillet utfordrer spillerens evne til å tenke og løse oppgaver i 3 dimensjoner. Og ikke minst: i spillet gjelder de fysiske lovene, hvis man da ser bort fra portalene*. Mange av testrommene handler om å bruke fysikken til sin fordel vha portalene.

*Å drøfte hvilke fysiske lover som blir brutt her er jo faktisk en interessant oppgave i seg selv.

Inspirasjon