Annons

Vart tog digitaltekniken vägen?

I den nya läroplanen för gymnasieskolans el- och energiprogram finns inte längre kursen i digitalteknik. Samma sak gäller studieförberedande kurser. Det innebär att mycket av den grundläggande kunskap som är absolut nödvändig i elektronikindustrin måste läras in på högskolenivå. Det innebär också en risk att elever som normalt sett skulle ha sökt sig till en elektronikutbildning på högskolan inte gör det. Jerzy Muszynski, lärare på  elprogrammet vid Lindholmens Tekniska Gymnasium ger här sin syn på problemet:

 

”Vart tog digitaltekniken vägen?

Ännu en gång byter gymnasieskolan sin läroplan. Många av ändringarna är säkert till det bättre, men vissa måste ifrågasättas. Ser man på hur kurser/ämnen strukturerats i GY11 för El- och Energiprogrammet, hittar man inte längre kursen Digitalteknik. Samma situation råder på studieförberedande kurser.
Det kan hända att grundläggande logik, binära tal, kombinatoriska och sekvenskretsar har ompaketerats och nu ingår i någon annan kurs. Men något tydligt besked att så skett saknas. Det är också möjligt att kursen i digitalteknik åtminstone kommer att erbjudas som tillval, men inte heller där finns något besked. Risken är därför stor att det kommet att uppstå ett allvarligt avbrott i elevens förståelsekedja.
Digitalteknik handlar nämligen inte om koppla med gamla TTL- eller CMOS-kretsar, dessa har för länge sedan pensionerats (de lever dock kvar som virtuella byggblock i en meny). Det handlar däremot om att skapa grundläggande förståelse för logik, större logiska byggstenar och till slut mer omfattande system.
Digitalteknik är startpunkten för mikrodatorer och datorer, programmering, interfacing och robotteknik och mycket mera. Den viktigaste delen av alla datorer heter ALU, den aritmetisk-logiska enheten. Det betyder att en dator kan räkna och fatta beslut. Men, medan matematiken är erkänt viktig, är logiken gravt underrepresenterad i skolan. Dagens hektiska och komplicerade samhällssystem kräver dock ögonblickliga beslut, vars programmering och ekvationsskrivning måste hanteras av kunnig personal. Vi borde, för balansen skull, ha lika mycket logik i skolan som vi har matematik, absolut inte mindre.
Jag har stött på logik i olika skolämnen. Man löser logiska booleska ekvationer i filosofi, matematik och i språk (retorik, argumentationsteknik). Man tillämpar logik i juridik, affärslivet och kriminologi. Effektiv produktion och administration kan inte skapas om man struntar i logiklagarna.
Notationen, dvs sättet att skriva logiska ekvationer, kan variera beroende på vem som försöker lösa sina problem, liksom symboler och exempel som används. I grund och botten handlar det dock om samma kunskap.
Men endast i digitaltekniken kan ämnet blomma ut i stora system. I inget annat ämne har jag sett komplicerade system som på kort tid skapas av elever utan tidigare erfarenhet. Försöker man nå samma resultat i matematik, filosofi eller retorik, når man bara ett litet steg framåt. Sedan blir det för abstrakt och flertalet elever tappar intresset.
I digitaltekniken kan avancerade logiska strukturer byggas upp, kontrolleras och testas så gott som omgående. Man ser omedelbart resultatet av sina tankebanor, något som ger kraftfull återkoppling och snabbar upp inlärningsprocessen. De gamla TTL- och CMOS-kretsarna ersätts av databaserade simulatorer och billiga FPGA-kretsar (Field Programmable Gate Arrays). Passar dessutom läraren på och knyter logiken till andra verksamheter, blir en sådan elev bättre rustad att lyckas i en alternativ karriär.
Moderna produkter styrs och sköts av mikrodatorer. Vill man uppgradera sin produkt eller förbättra den måste man dock köpa en ny mikrodator. En FPGA-krets kan programmeras till vad som helst, även till en mikrodator. Skulle man göra fel är det bara att sudda och göra om, utan att behöva slänga sin produkt. Bara tanka ner en rättad eller förnyad ritning på hur det bör se ut och kör.
Med andra ord, du skulle kunna ha din laptop från 90-talet kvar och bara tanka ner ny hårdvara till den och ha den kvar än idag, visserligen sliten och repig, men fullt användbar. Vi skulle kunna slippa ett berg av elektronikskrot om vi lär ut denna teknik.
En FPGA-krets är billig (någon tia) och det finns många olika storlekar och utföranden samt flera leverantörer. Detta minskar lagerhållning till ett fåtal kretsar (som dessutom kan återanvändas) och stärker vikten av teoretiska kunskaper. Du har nämligen makten att skapa egna produkter med denna nya teknologi där man tidigare behövde dyra halvledarfabriker. Allt som behövs är rudimentära kunskaper om hur det går till och så egna eller andras (=kundens) idéer för att komma igång. Den här chansen får vi bara inte missa!
Mina försök på gymnasium visar att elever både kan lära sig fort och hitta på mycket avancerade saker, bara de får chansen. En tidig start på gymnasienivå ger starkare digitalmognad, något som högskolorna kan dra fördel av och nå ännu längre med sina studenter. Digitaltekniken kan dessutom med fördel läras ut till ännu yngre elever, så att de åtminstone känner till AND, OR och NOT.
Det visar sig att elever själva kan nå fram till booleska ekvationer när deras skapelser börjar blir för stora. Det blir helt enkelt mer praktiskt att bara skriva några rader istället för att rita en stor ritning. Man glider över från det konkreta till det abstrakta för det blir lättare så. Vägen därifrån till VHDL eller Verilog (programmeringsspråk för hårdvara) är inte längre så lång.
Däremot ger det omvända förfarandet väsentligt mycket sämre utfall.
Det sägs om den preussiska armén att varje soldat där hade en fältmarskalkstav i sin ränsel. Talesättet syftade på att utbildningskvalitén var så hög att vem som helst hade chansen att nå till toppen. Just i digitaltekniken har jag haft nöjet att se mycket svaga elever lyftas från ig-nivå till mvg-nivå. Inte genom fusk eller fjäsk eller att eleven lärt sig utantill utan att fatta – vi pratar om medveten konstruktion som denna ”svaga” elev kan förändra och förbättra sin design med ett ögonblicks varsel.
För dem blev digitaltekniken ett sätt att hitta tillbaka till skolans övriga ämnen. Intresset ökar efter en framgång, eleven börjar läsa mer regelbundet och effekten sprider sig till andra ämnen.
Preussarna hade inte fel.
FPGA-teknologi är inte dyr. Flera företag ser till att ha billiga undervisningssatser. Mest är jag imponerad av amerikanska Altera som konsekvent och varaktigt stöttat skolor och universitet med utvecklingssatser, erbjuder gratis program, seminarier, utbildning och tävlingar. I fokus bör man ha möjligheten att sätta billig intelligens på fler vardagsprodukter och därmed göra dem mer attraktiva. Aldrig tidigare har man hemma vid köksbordet kunnat skapa system som kan sträcka sig från en lampa till en laptop i samma krets. Detta till priset av någon tia och med ett värde som marknaden kan värdera till tusenlappar. Det finns till och med färdiga funktionsblock att ladda ner gratis. Av dessa kan man skapa hur många system som helst.
Att ta bort digitalteknik från gymnasieskolan är en mycket allvarlig missbedömning. I mina ögon motsvarar detta steg avskaffande av alfabetet, samtidigt som man vill ha nya författare.
Elektronikindustrin måste vakna. Det bör snarast skapas en grupp, ett konsortium, bestående av representanter för leverantörer, distributörer, stora och små producenter, samt representanter från högskolor (t ex KTH, Chalmers). Det är viktigt att personer som har helhetssyn på elektroniken är med och utformar kursplanerna. Dessa måste förklara för skolverket hur det bör vara.
Glöm inte pedagogiken. Man måste ha respekt för de svårigheter som en elev möter.
Behövs det här? Tittar man på historien, har Skolverket marginaliserat mikrodatorn i den nu gällande läroplanen. Det blev 10 år utan mikrodatorn på skolorna, samtidigt som inbyggda system erövrar världen. Tidigare har Skolverket lyckats hitta på en kurs ”Basic/Pascal” som automatisk gav betyg i Pascal om en elev har läst Basic, eller vice versa. En elev som ville läsa båda programmeringsspråken hindrades från detta av en olyckligt formulerad kursbeskrivning.
I GY11 vill man ha mikrodatorn tillbaka, men utan digitalteknik. Det känns definitivt inte bra.
Konsekvensen blir att högskolan tvingas att erbjuda grundläggande kurser i ett ämne som en högstadieelev kan lära sig. En sådan enkel kurs tränger automatiskt ut en kurs av högre dignitet, för det går inte att förlänga högskolestudier hur mycket som helst.
Allt som allt handlar det om inget mindre än att vi skall kunna behålla vårt välstånd genom att kunna skapa och utveckla attraktiva produkter, som folk i alla länder gärna köper. Vägen dit är lång och därför är det extra viktigt att börja tidigt för att uppnå djupare digital mognad. Kunskaperna måste få ”mogna”, precis som de bästa vinerna. Det är få kurser i gymnasiet som har samma potential som just digitalteknik. Ihop med mikrodatorn ansluten till motorer (mekatronik) kan man skapa robotar, industrisystem och bärbara enheter.
Självklart kommer det inte att regna nya storföretag över oss som erbjuder jobb och fina löner, men kanske blir det ett första steg till lite bättre framtid?
Många elever har flyttat sina skapelser från datorns simulator till en riktig FPGA-krets och har haft nöjet att se hur allt fungerat ”på riktigt”. Roligast är att t o m elever som normalt upplevs som svaga lyckades åstadkomma saker som andra beundrat. Därigenom har de vunnit ökad självrespekt och insett sitt egenvärde.
Jag bifogar två exempel på vad en elev kan skapa tidigt inom och med digitalteknik. Therese Sjöstrand och Victor Boström, båda åk 1 (nu åk2) på Lindhomens Tekniska gymnasium, Göteborg, var de två första i sin klass att lämna in ritningar. Bägge har skapat ritningarna helt själva utan hjälp av läraren.”

Jerzy Muszynski, lärare

 

 

Comments are closed.