.FILE
karnkraftverk illustration
Klurig programmering | åk 7-9

Programmera ett kärnkraftverk

Lektionen handlar om att lära sig att styra tekniska system genom att skapa algoritmer.

1

Hur verkar algoritmerna i tekniska system?

Inom industrin skedde datoriseringen i stor skala från 1970-talet och framåt. Sedan dess har allt mer av styrningen blivit datoriserad, med en utveckling från enklare moment och industrirobotar till helt automatiserade fabriker.

Diskutera hur programmeringen är central för styrningen av en fabrik eller ett kraftverk.

Frågor att besvara

  1. Hur många exempel på datoriserade processer kan du nämna?
  2. Tror du att att antalet automatiserade moment i industrin kommer att öka? Motivera ditt ställningstagande
  3. Vilka industriarbeten kommer att skötas av människor om 50 år?
  4. Hur kan innovationer inom programmering påverka tillverkningsindustrin?
2

Hur fungerar ett kärnkraftverk?

Skärmbild från en film från UR

Titta tillsammans på filmen "Fatta fakta. Kärnkraft" från UR för att få en inblick i hur ett kärnkraftverk fungerar och kan skapa (alstra) elektricitet.

Frågor att fundera kring

  • Hur fungerar kontrollmekanismerna i ett kärnkraftverk?
  • Vad krävs av maskiner som styrs automatiskt?
  • Hur kan ett "fel" (en bugg) i programmeringskoden som kontrollerar ett kärnkraftverk påverka oss?
  • Borde det ställas speciella krav på den som programmerar samhällsviktiga maskiner? Om ja, vilka krav skulle det handla om?
  • Känner du till andra automatiserade styrsystem i samhället som är programmerade och som skulle kunna skapa  väldigt stor skada eller oreda om det blev fel i koden? Hur ska "vi" hantera dessa system?
  • Finns det system som är så viktiga att de inte utsätts för "buggar" att de inte bör programmeras? Om ja, vilka?
3

Programmera en algoritm som maximerar effekten i ett kärnkraftverk

I övningsprojektet Programmera ett kärnkraftsverk på Scratch ser du en reaktor i ett kärnkraftverk i genomskärning. Processen i ett kärnkraftverk startar när styrstavarna höjs upp, vilket låter de radioaktiva partiklarna flöda mellan bränslestavarna. Ju längre upp du hissar styrstavarna, desto fler reaktioner kan ske. Men om du flyttar stavarna för långt upp går det för snabbt och strålningen ökar över godkända nivåer.

Du behöver hålla koll på de två mätarna som visar total strålningsdos och risken för härdsmälta! Om de slår i taket är det game over (härdsmälta).

 

Du ska programmera en algoritm som automatiskt håller bränslestavarna på nivåer som dels maximerar mängden genererad energi, dels ser till att strålningen hålls inom acceptabla nivåer.

  1. Börja med att fundera på den bästa metoden. Hur kan du lösa problemet?
    Skriv pseudokod* på papper eller i en textredigerare.
  2. I Scratchprojektet finns redan ganska mycket kod. Gå igenom den och försök att förstå vad varje del utför.
  3. Hitta var i projektet algoritmen som påverkar styrstavarnas position hör hemma.
  4. Börja förändra algoritmen för att automatstyra bränslestavarna utan att orsaka katastrof.
  5. Testa! Utvärdera. Förändra koden. Testa igen!
* Pseudokod är ett sätt att börja tänka i programmering utan att behöva skriva kod. Pseudokoden kan vara uttryckt på vanlig svenska. Ett exempel för denna övning skulle kunna börja så här: Om effekten är lägre än växla höj bränslestavarna med Y

Du kommer att behöva använda dessa block, bland andra:

4

Avslutande reflektion

Presentera era lösningar och hur ni tänkt när ni löst uppgiften. Reflektera över att det går att lösa samma uppgift på många olika sätt med algoritmer och programmering. Fundera kring vilken/vilka som löst uppgiften på ett effektivt sätt.

Diskutera gärna hur olika programmerare kan lösa uppgifter på olika sätt och hur det kan påverka vårt samhälle.

Till lektionspaketet

För läraren

Se lärarinstruktioner

Lektionens syfte

Syftet med lektionen är att ge eleverna förståelse för användningen av algoritmer i tekniska system i vår vardag genom att programmera algoritmer för att lära sig styra tekniska system och öva på programmering.

Förberedelser

En förutsättning för att göra denna övning är att eleverna har grundläggande kunskaper i hur blockprogrammeringsverktyget* Scratch fungerar som programmeringsspråk. Du hittar fler lektioner där verktyget Scratch används om du tittar under resurssidan för Scratch.

Denna lektion förutsätter att eleverna är bekanta med begreppet algoritmer, gärna genom att först ha genomfört lektionen "Undersök och diskutera algoritmer".

Tänk på att det är viktigt att förmedla att programmering handlar om att prova, testa och göra om. Misstag och fel är nödvändiga delar för att kunna lösa problem. Prata gärna om begreppet bugg, genom att använda material från lektionen "Buggar eller fel vid programmering".

*Blockprogrammeringsverktyg är ett verktyg där eleverna arbetar med programmering genom att använda block som sammanfattar kodsnuttar i ”vanlig” kod. Scratch är utvecklat av MIT – Massachusetts Institute of Technology.

Genomförande

Titta på produktionen i Scratch tillsammans med eleverna och låt dem sedan remixa produktionen för att skapa en algoritm som löser uppgiften.

Se läroplanskoppling

Centralt innehåll i ämnet teknik (årskurs 7-9)

Arbetssätt för utveckling av tekniska lösningar

  • Tekniska lösningar för styrning och reglering av system. Hur mekanisk och digital teknik samverkar, till exempel i värme- och ventilationssystem.
  • Teknikutvecklingsarbetets olika faser: identifiering av behov, undersökning, förslag till lösningar, konstruktion och utprövning. Hur faserna i arbetsprocessen samverkar.
  • Hur digitala verktyg kan vara stöd i teknikutvecklingsarbete till exempel för att göra ritningar och simuleringar.
  • Programmering i olika programmeringsmiljöer.

Centralt innehåll i ämnet matematik (årskurs 7-9)

Matematisk problemlösning

  • Problemlösning: Hur algoritmer kan skapas, testas och förbättras vid programmering för matematisk problemlösning.

Dela lektionen

Spara som PDF

Google Classroom

Klicka på den lektionsdel som du vill spara till Google Classroom:

Google Drive

Microsoft Teams

Klicka på den lektionsdel som du vill dela till Microsoft Teams:

  • Lektionsdel 1
    Hur verkar algoritmerna i tekniska system?
  • Lektionsdel 2
    Hur fungerar ett kärnkraftverk?
  • Lektionsdel 3
    Programmera en algoritm som maximerar effekten i ett kärnkraftverk
  • Lektionsdel 4
    Avslutande reflektion

Eller installera vår Microsoft Teams app

Så fungerar spara-funktionen