Byggeklodser med robotter lærer dig musik og matematik

Jacob Nielsen har arbejdet med klodserne i sit ph.d. projekt. (Fotos: Mærsk Instituttet på Syddansk Universitet )

Har du nogensinde ærgret dig over, at du aldrig blev rockstjerne eller at det ikke blev din sang, der blev valgt ud til Melodi Grand Prix? Eller har du haft en drøm om at kunne skrive partiturer for messingblæsere, der aldrig er blevet levet ud.

Hvis det er tilfældet, har du nu redningen. I stedet for at sætte dig ind i noder og unoder, kan du bygge din egen sang med klodser.

Robotforskere fra Mærsk Instituttet på Syddansk Universitet står bag konstruktionen af klodserne, der kan være udgangspunkt for mange forskellige former for læringssystemer.

»Baggrunden for projektet var at arbejde med de læringssituationer, man bliver udsat for på skolebænken, og gøre dem mere håndgribelige i bogstaveligste forstand,« fortæller Jacob Nielsen, der i sit ph.d.-projekt arbejdede på at få klodserne til at makke ret.

For når man lærer nyt, hjælper det på lagringsprocessen i hjernen, hvis der er flere sanser i brug samtidig. At have en grøn eller lilla klods, der udsender lyde og lys, i hånden betyder, at vi kan bruge tre sanser - føle-, syns- og høresansen - på én gang under løsningen af en opgave. Det gør os i stand til at få en langt mere intuitiv forståelse af opgavens løsning, end hvis vi blot havde brugt høre- og synssansen. Så klodserne øger simpelthen oddsene for at lære optimalt.

Masser af musikalske muligheder

Musik-klodserne er bygget op efter samme modulprincip, som vi kender fra legoklodser. Derudover har hver klods en funktion. F.eks. lyder gule klodser som guitar, og røde klodser lyder som trommer. Hver klods indeholder desuden små stumper musik med det pågældende instrument, som varierer alt efter hvilken side de ligger på.

Når man forbinder en klods med andre klodser, er der dermed 6^7 (seks i syvende) muligheder for, hvilke lyde der kommer ud. (Den syvende mulighed opstår, hvis man vælger ikke at forbinde klodsen til andre.) Med en passende mængde klodser er der dermed mulighed for et utal af varierende musikstykker. Man kan bygge og skille musikken ad.

»Det betyder, at man ikke behøver at være særlig musisk eller beherske et instrument for at have glæde af klodserne,« fortæller Jacob Nielsen.

Klodserne kan i princippet både bruges til musik, matematik og grammatik. (Foto: Niels Kristian Bærendsen/Center for Playware)

Klodset matematik

At det er læringssituationen, der er i fokus, betyder også, at princippet kan bruges til meget mere end musik. I projektperioden lavede Jacob Nielsen flere forsøg med lærerige klodser inden for forskellige fag, og han ser potentiale inden for mange områder. Deriblandt matematik.

På samme måde som musik kan man altså bygge regnestykker. Det giver en dybere og mere intuitiv forståelse for det matematiske sprog, hvis man helt konkret kan bygge regnestykker eller binære træer, som bruges i for eksempel computerprogrammering. Samme princip kan også benyttes inden for grammatik og sprog, hvor hver enkelt klods udgør et ord, som man kan sætte sammen i sætninger, hvorefter systemet melder tilbage om sætningen er korrekt.

Hvad er der indeni?

Fra starten valgte forskerne at benytte moduler i kubeform, fordi netop kuber er genkendelige som byggeklods for alle aldre. På alle sider er der påsat magneter, så man nemt kan forbinde klodserne.

Skiller man klodsen ad, finder man en lille printplade med tre AA batterier, som giver den strøm, der skal forbruges. Der sidder også en lille chip (microcontroller), der fungerer som en minicomputer og indeholder den software, som sørger for lyd, lys og farver. Eller for matematik klodsernes vedkommende de algoritmer der videregiver information om, hvorvidt der skal lægges sammen, trækkes fra eller divideres.

Sidste, men vigtige ingrediens er de kredsløb, der danner den infrarøde forbindelse, som får klodserne til at kommunikere trådløst med hinanden. Samme system som kendes fra mobiltelefoner og elektroniske kalendere, hvor man kan overføre data.

»En af udfordringerne for os har været at udvikle de softwaresystemer, der skal bruges til forskellige funktioner. Men måske er den største udfordring faktisk, at det også kan fungere læringsmæssigt. Vi ingeniører har måske en tendens til at fokusere mest på, at tingene virker rent praktisk, så vi er afhængige af at kombinere vores viden med den pædagogiske viden andre har,«  slutter Jacob Nielsen. Han er uddannet civilingeniør i datateknologi og skrev på den baggrund sin ph.d. om modulær robotteknologi.

Efter at have afsluttet sin ph.d. er han blevet ansat på Teknologisk Institut, hvor hans kommende arbejde ikke overraskende kommer til at handle om robotter og leg og læring.

Links
Jacob Nielsens hjemmeside  Læs også på videnskab.dk: Dansk software skal varsle oversvømmelser  Frøer og aber står model for robotter  Kemiske robotter skal fjerne giftstoffer

Moduler i alting  Alting på jorden består af naturens egne byggeklodser, atomer. Hvilke stoffer, luftarter og materialer, der forekommer, afhænger af hvordan atomerne forbinder sig. For eksempel består sukker af atomerne carbon (C) brint (H) og ilt (O). Men alt efter hvordan atomerne bindes sammen, får man forskellige sukkerstoffer. Molekyler i køkkensukker har formlen C12H22O11, mens de i druesukker har formlen C6H12C6. Byggestenene er de samme, men antal og sammensætning giver forskellige resultater.