0x010088F6312065A70A44B630A6848498EAD80093CFEAFE161DC94D83C7C5C9A5A748B8

Fagfornyelsen er navnet på prosessen med å utvikle og innføre nye læreplaner i Kunnskapsløftet, en skolereform som ble innført i 2006 og gjaldt grunnskolen og videregående skole. Kunnskapsløftet ble fornyet i 2020, og nye læreplaner ble tatt i bruk. Å lære å lære er et sentralt utgangspunkt i de nye læreplanene. Der de gamle læreplanene favnet svært vidt og var omfattende, tok de nye læreplanene under Kunnskapsløftet 2020 heller utgangspunkt i å beskrive det aller viktigste elevene trenger å lære i hvert fag - dvs. dybdelæring på en måte som bygger solide fundamenter ved å gi elevene mer tid til å lære det viktige stoffet grundigere og å forstå sentrale sammenhenger bedre. Det skal så sette elevene bedre i stand til å lære nytt stoff, og legger man til to andre viktige prinsipper i Kunnskapsløftet 2020 - aktive i egen læring, og økt tverrfaglighet - så minner det mye om prinsipper som vi kjenner fra NTNUs FTS-prosjekt. I tillegg har kontekstuell læring alltid vært sentralt i utdanningen av fagarbeidere, som det er det i FTS-prinsippene. Og til slutt kommer de to viktigste fokusområdene ved Kunnskapsløftet 2020 hva YR6018 angår, nemlig Programmering og algoritmisk tenking. Det er nye temaer i læreplanene og er en del av flere fag. Dette er sentral kompetanse for fremtiden, uttrykkes det i de nye læreplanene. Det er altså bakteppet for YR6018, og emnet ble primært utviklet for å dekke den kompetansen som elektrolærere trengte for å undervise grunnleggende programmering på VG1-nivået, og en mer IoT-orientert programmering som trengs for flere fag på YFF (Yrkesfaglig fordypning), VG2 og VG3. Så kom UDIR inn med en justering hvor vi ble bedt om å inkludere lærere fra andre fagområder også, slik som Bygg og anlegg, og TIP (Maskin). Det førte til at emnet ble noe endret, og under denne kjøringen av emnet møtte vi på flere utfordringer. Det viste seg tidlig at det var stor strekk i laget. Emnet omhandler mikrokontrollerprogrammering, sensorer og sensorkretser, aktuatorer som DC-motorer og servomotorer, og grensesnitthåndtering mot de eksterne komponentene. Tematikk som lærere på bygg og TIP har svært lite greie på. Og vi fikk en veldig stor avstand mellom den 1-prosenten som kunne mye fra før, mellomgruppen som kunne de elektrorelaterte komponentene og kretsene brukbart fra før og hadde ørlite peiling på programmering, og den siste gruppen som hverken kunne noe som helst programmering eller elektroteknikk. Problem 1 ble å finne ut hvordan vi skulle klare å få alle gjennom pensumet uten å bli for banal for mellomgruppen og den ene prosenten med god bakgrunn allerede, eller for høyttravende for den relativt store gruppen uten elektrobakgrunn eller noe som helst programmeringserfaring. Løsningen ble at vi laget et grunnleggende løp og et viderekommende løp. Det ble lagt på plass et differensiert pensum for de to gruppene, og derved også delvis forskjellig undervisningsopplegg og innleveringer. Vi siktet oss inn på å gi de svakeste studentene kompetanse nok til å bli i stand til å undervise det faget på VG1 som det var mest programmering i. Og tilsvarende så siktet vi viderekommendegruppen inn på programmeringsfaget på VG2 og VG3. Det medførte mye merarbeid på undervisningssiden, men studentene var fornøyd med det - dvs. både de veldig flinke, og de som var uten forkunnskaper i det hele tatt, men endte opp med å beherske stoffet godt nok til å kunne bidra i programmeringsfaget på VG1. I det vi løste problem 1, dukket det opp et problem 2. De som i utgangspunktet var flinkest flagget tidlig at det ikke kunne være sånn at de som valgte det grunnleggende pensumløpet skulle kunne oppnå en A, siden de ikke studerte eller ble testet på den vanskeligste pensumdelen i emnet. Det ble etter hvert litt ro omkring problematikken da vi informerte om at det ville være vanskelig å bli vurdert til en A uten at man demonstrerte at man behersket også de vanskelige delene av pensum til en A.

Emnet ble kjørt for siste gang Vår-2023

NTNU:TIA:REST

Department of Electronic Systems

Institutt for elektroniske systemer

Norsk

Mer om vurdering

Prosjektoppgave med rapportinnlevering teller 100% på karakter, angis med bokstavkarakter.1 hjemmeoppgave etter hver samling må leveres. Totalt 5 hjemmeoppgaver må være godkjent for å få sluttkarakter i emnet.

Anbefalte forkunnskaper

Har grunnleggende kunnskaper om elektrisitetslære

Forkunnskapskrav

Faglig innhold

Introduksjon til mikrokontrollerprogrammering (ferdighetslæring):<ul><li>Mikrokontrolleren (Arduino, ESP32): arkitektur, I/O-funksjonalitet, serieporter og trådløskommunikasjon</li><li>Valg av programmeringsplattform, språk og type (blokk eller tekst)</li><li>Arduino C: Programstrukturer, datatyper og variabler, operatorer, kontrollstrukturer, funksjoner, datastrukturer, biblioteker, kommunikasjon med sensorer og aktuatorer</li><li>Programmerings- og simuleringsverktøy</li></ul>Introduksjon til Internetof Things (IoT) (kunnskapslæring):<ul><li>Hva er IoT, trender, anvendelser, hvordan forventes IoT å prege arbeidsmarked og samfunn</li><li>Grunnleggende IoT-arkitektur: Sensorer og sensornoder, nettverk, skyen -</li><li>Trådløse sensornettverk, anvendt protokoll</li><li>Rollen til webservere i skyen, dataanalyse og visualisering</li></ul>Sensorer, aktuatorer og elektronikk (ferdighetslæring):<ul><li>En gjennomgang av teknologi og virkemåte for sensorer/aktuatorer og elektronikk typisk brukt i IoT-løsninger.</li><li>Praktiske grensesnitt mellom sensorer/aktuatorer og mikrokontroller</li><li>Sensorer: Temperatur, lys, bevegelse, avstand, helning, fuktighet, trykk, gass, RFID, etc.</li><li>Aktuatorer: LED, relé, buzzer, Servo- og DC-motor, etc.</li></ul>

Kursmateriell

Læringsutbytte

Etter fullført emne skal studenten ha tilegnet seg grunnleggende kompetanse innen programmering og bruk av Arduino mikrokontrollerbaserte utviklingskort tilkoblet sensorer og aktuatorer, samt feilsøking. Det gis en grundig innføring i prinsippene for en rekke sensor- og aktuatortyper og viser hvordan disse tilkobles og kommuniserer med mikrokontrolleren. Studentene skal kunne konstruere enkle systemer, både lokale sensornoder og systemer som inkluderer trådløs toveis kommunikasjon med en nettverksserver, såkalt IoT-systemer, for innsamling av data og fjernstyring av funksjoner. Målsettingen med å benytte en IoT-struktur er å utvide mulighetene for mikrokontrollersystemer og å gi studentene kunnskaper om et av de raskest voksende feltene innen IKT-sektoren. Emnet vil ikke gå i dybden når det gjelder de enkelte IoT-elementene, slik som nettverk, kommunikasjonsprotokoller og skyservere. Undervisningen vil være studentaktiv og oppmuntre studentene til selv å reflektere hva som er nyttig for deres eget fagområde, samtidig som de gjennom øvingsopplegget og en større prosjektoppgave skal bli i stand til å utvikle elevaktiviteter og praktisk rettede undervisningsopplegg for egen undervisning. Studentene vil bli oppmuntret til å velge prosjekter som er relevant for deres fagdisiplin, eksempelvis innen områdene industriell IoT, helse, og miljøovervåking eller andre "smart city"-anvendelser. Studenten skal etter endt studium ha en solid kunnskapsbase for videre studier innen feltet. KunnskaperKandidaten skal forstå:<ul><li>forskjellen på blokkbasert og tekstbasert programmeringsspråk og vite når det er fornuftig å velge de ulike språktypene av pedagogiske årsaker.</li><li>grunnleggende og noen spesialiserte konstruksjoner i programmeringsspråket Arduino C, som har etablert seg som et av de mest foretrukne språkene for læring av programmering av mikrokontrollere, pga. lav startterskel og enkel interaksjon med sensor- og elektronikkretser.</li><li>den grunnleggende oppbyggingen av og virkemåten for et mikrokontrollersystem.</li><li>de grunnleggende elementene i en IoT-løsning, og hvordan de virker sammen. teknologien i sensorer som typisk går igjen i IoT-løsninger, samt prinsippene bak nye bærekraftige teknologier som har til hensikt å redusere behovet for batterikapasitet ved de enkelte sensornodene (energihøsting og laveffekt elektronikk).</li><li>gangen i et prosjekt som inkluderer programmering, fra problemformulering til ferdig testede løsninger, inklusive et eksempel på en relevant utviklingsplattform.</li></ul> FerdigheterKandidaten skal kunne:<ul><li>med utgangspunkt i en gitt (mikrokontroller og en grunnleggende) funksjonsbeskrivelse, stille opp og programmere en enkel IoT-løsning.</li><li>formulere en problemstilling som kan løses med en mikrokontroller med tilhørende programvare, og skrive og teste programmet fram til en fungerende løsning.</li><li>benytte simuleringsverktøy, eksempelvis Tinkercad Circuits,for å teste mulige krets- og programmeringsløsninger.</li><li>Programmere, feilsøke og teste enkle sensorsystemer på en mikrokontrollerplattform.</li></ul> Generell kompetanseKandidaten skal:<ul><li>være i stand til å anvende pedagogiske metoder for å tilrettelegge tematikken for elever innen de aktuelle yrkesfaglige retningene (Elektro, Bygg og anlegg, og TIP)</li><li>kunne kommunisere og diskutere IoT-relatert teknologi på et grunnleggende plan relatert til aktuelle problemstillinger innen de ulike yrkesfagene</li><li>kunne tilegne seg ny kunnskap og bygge videre kompetanse, særlig innen mikrokontrollerprogrammering, sensorer og IoT-løsninger</li><li>kunne formidle emnets hovedtemaer på en måte som understøtter dybdelæring hos elevene</li><li>ha en god plattform for å lære andre programmeringsspråk</li></ul>

Læringsformer og aktiviteter

<ul><li>Gjennomgående studentaktiv undervisning, hvor bl.a. prinsippene for teambasert læring (TBL) benyttes.</li><li>Et sentralt element i emnet er et større prosjektarbeid (+ rapport) som skal gjennomføres i tilknytning til instituttets (Inst. for elektroniske systemer - IES) IoT-lab. IES er ansvarlig for fakultetets IoT-strategi og oppbyggingen av ressurser på området, noe som vil bli benyttet i undervisningen av emnet.</li><li>I tillegg vil 4 mindre, praktiske arbeider (mappeinnleveringer) inngå i karakterberegningen</li><li>Det oppmuntres til samarbeid studentene imellom, og det vil etableres en wiki-løsning hvor aktuelle læringsressurser gjøres tilgjengelig.</li><li>Wikien vil også utstyres med blogg hvor studentene kan hjelpe hverandre, men hvor det også kan stilles spørsmål til faglærerne.</li><li>Det forventes at studentene forbereder seg til samlingene, slik at fokus under samlingene kan være praktisk jobbing med problemstillinger og oppgaver under veiledning.</li><li>Det vil jevnlig arrangeres veiledningstimer på nett med utgangspunkt i Blackboard Collaborate.</li></ul>

Innlevering 1

Innlevering 2

Innlevering 3

Innlevering 4

Programmering av mikrokontrollersystemer for yrkesfaglærere

Yrkesfag

Yrkesfaglærer

KOMPiS Yrkesfaglærerløftet

Web/Lists(guid'8b698a2d-6ad0-4f7d-b3be-219cc1979f02')/Items(24037)/FieldValuesAsText

Emnet er et EVU-emne som ble gjennomført første gang vår 2021. Det var opprinnelig tenkt gjennomført med et antall fysiske samlinger, men pga COVID-pandemien ble de omgjort til digitale samlinger. Det var enkelte problemer knyttet til det, og for gjennomføringen vår 2022 ble det besluttet å gjøre emnet heldigitalt. Det har blitt utviklet materiale og undervisningsopplegg for å støtte dette.

Det viste seg ganske raskt at det var stor spredning i forkunnskapene hos studentene. Det var enkelte som hadde programmert mikrokontrollere før, og også noen som allerede hadde undervist i mikrokontrollerprogrammering. Mens et merkbart antall var helt blanke både når det gjaldt mikrokontrollerprogrammering, og mikrokontrollere eller programmering i det hele tatt. Det ble derfor nødvendig å dele klassen i to, og lage et tilpasset innhold for den gruppen uten erfaring. Det ble nødvendig med ukentlige ekstraforelesninger utenom samlingene til begge gruppene i store deler av i siste halvdel av semesteret for å sikre at de tilpassede oppleggene fungerte.

Alle trykte og håndskrevne hjelpemidler tillatt. Alle kalkulatorer tillatt.

Mappevurdering gir grunnlag for sluttkarakter i emnet. I mappen inngår 4 separate innleveringer/lab.øvinger, tellende 10% hver og prosjektoppgave med rapportinnlevering, tellende 60%. Resultatet for delene angis i %-poeng, mens sensur for hele mappen (sluttkarakter) angis med bokstavkarakter.

Har grunnleggende kunnskaper om elektrisitetslære Har noe erfaring med programmering

Etter fullført emne skal studenten ha tilegnet seg grunnleggende kompetanse innen programmering og bruk av Arduino mikrokontrollerbaserte utviklingskort tilkoblet sensorer og aktuatorer, samt feilsøking. Det gis en grundig innføring i prinsippene for en rekke sensor- og aktuatortyper og viser hvordan disse tilkobles og kommuniserer med mikrokontrolleren. Studentene skal kunne konstruere enkle systemer, både lokale sensornoder og systemer som inkluderer trådløs toveis kommunikasjon med en nettverksserver, såkalt IoT-systemer, for innsamling av data og fjernstyring av funksjoner. Målsettingen med å benytte en IoT-struktur er å utvide mulighetene for mikrokontrollersystemer og å gi studentene kunnskaper om et av de raskest voksende feltene innen IKT-sektoren. Emnet vil ikke gå i dybden når det gjelder de enkelte IoT-elementene, slik som nettverk, kommunikasjonsprotokoller og skyservere. Undervisningen vil være studentaktiv og oppmuntre studentene til selv å reflektere hva som er nyttig for deres eget fagområde, samtidig som de gjennom øvingsopplegget og en større prosjektoppgave skal bli i stand til å utvikle elevaktiviteter og praktisk rettede undervisningsopplegg for egen undervisning. Studentene vil bli oppmuntret til å velge prosjekter som er relevant for deres fagdisiplin, eksempelvis innen områdene industriell IoT, helse, og miljøovervåking eller andre "smart city"-anvendelser. Studenten skal etter endt studium ha en solid kunnskapsbase for videre studier innen feltet. KunnskaperKandidaten skal forstå <ul><li>forskjellen på blokkbasert og tekstbasert programmeringsspråk og vite når det er fornuftig å velge de ulike språktypene av pedagogiske årsaker. </li><li>grunnleggende og noen spesialiserte konstruksjoner i programmeringsspråket Arduino C, som har etablert seg som et av de mest foretrukne språkene for læring av programmering av mikrokontrollere, pga. lav startterskel og enkel interaksjon med sensor- og elektronikkretser. </li><li>den grunnleggende oppbyggingen av og virkemåten for et mikrokontrollersystem. </li><li>de grunnleggende elementene i en IoT-løsning, og hvordan de virker sammen.  teknologien i sensorer som typisk går igjen i IoT-løsninger, samt prinsippene bak nye bærekraftige teknologier som har til hensikt å redusere behovet for batterikapasitet ved de enkelte sensornodene (energihøsting og laveffekt elektronikk). </li><li>gangen i et prosjekt som inkluderer programmering, fra problemformulering til ferdig testede løsninger, inklusive et eksempel på en relevant utviklingsplattform.</li></ul> FerdigheterKandidaten skal kunne <ul><li>med utgangspunkt i en gitt (mikrokontroller og en grunnleggende) funksjonsbeskrivelse, stille opp og programmere en enkel IoT-løsning.</li><li>formulere en problemstilling som kan løses med en mikrokontroller med tilhørende programvare, og skrive og teste programmet fram til en fungerende løsning. </li><li>benytte simuleringsverktøy, eksempelvis Tinkercad Circuits,for å teste mulige krets- og programmeringsløsninger. </li><li>Programmere, feilsøke og teste enkle sensorsystemer på en mikrokontrollerplattform.</li></ul> Generell kompetanseKandidaten skal <ul><li>være i stand til å anvende pedagogiske metoder for å tilrettelegge tematikken for elever innen de aktuelle yrkesfaglige retningene (Elektro, Bygg og anlegg, og TIP) </li><li>kunne kommunisere og diskutere IoT-relatert teknologi på et grunnleggende plan relatert til aktuelle problemstillinger innen de ulike yrkesfagene </li><li>kunne tilegne seg ny kunnskap og bygge videre kompetanse, særlig innen mikrokontrollerprogrammering, sensorer og IoT-løsninger </li><li>kunne formidle emnets hovedtemaer på en måte som understøtter dybdelæring hos elevene </li><li>ha en god plattform for å lære andre programmeringsspråk</li></ul>

<ul><li>Gjennomgående studentaktiv undervisning, hvor bl.a. prinsippene for teambasert læring (TBL) benyttes.</li><li>Et sentralt element i emnet er et større prosjektarbeid (+ rapport) som skal gjennomføres i tilknytning til instituttets (Inst. for elektroniske systemer - IES) IoT-lab. IES er ansvarlig for fakultetets IoT-strategi og oppbyggingen av ressurser på området, noe som vil bli benyttet i undervisningen av emnet.</li><li>I tillegg vil 4 mindre, praktiske arbeider (mappeinnleveringer) inngå i karakterberegningen</li><li>Det oppmuntres til samarbeid studentene imellom, og det vil etableres en wiki-løsning hvor aktuelle læringsressurser gjøres tilgjengelig.</li><li>Wikien vil også utstyres med blogg hvor studentene kan hjelpe hverandre, men hvor det også kan stilles spørsmål til faglærerne.</li><li>Det forventes at studentene forbereder seg til samlingene, slik at fokus under samlingene kan være praktisk jobbing med problemstillinger og oppgaver under veiledning.</li><li>Det vil jevnlig arrangeres veiledningstimer på nett med utgangspunkt i Blackboard Collaborate.</li></ul>

Web/Lists(guid'8b698a2d-6ad0-4f7d-b3be-219cc1979f02')/Items(18548)/FieldValuesAsText

Programmering av mikrokontrollersystemer for yrkesfaglærere - YR6018