Programmering tog 2018 ett stort kliv in matematikundervisningen och det är upp till varje enskild lärare att besluta hur programmering ska integreras i matematikundervisningen. Det var med denna bakgrund som Tekniskt basår på KTH Campus önskade utveckla programmeringslaborationer till studenter på Tekniskt basår 2018/2019. Uppdraget formulerades sedan om till att vi, istället, skulle leda ett fristående introduktionsmoment i programmering för nuvarande Tekniskt basårsstudenter (VT2019). Syftet med detta examensarbete var att kartlägga svårigheter som tidigare Tekniskt basårsstudenter haft då de läste sin första programmeringskurs på ett ingenjörsprogram. De funna svårigheterna skulle sedan ligga till grund för ett introduktionsmoment för nuvarande studenter på Tekniskt basår. En enkätundersökning på tidigare studenter utfördes för att samla in data för att identifiera svårigheterna som sedan kategoriserades genom en tematisk analys. Introduktionsmomentet skapades med mindre uppgifter utifrån idéer från problembaserat och induktivt lärande. Resultatet pekar på sju teman av svårigheter, nämligen abstrakt, komplext, teori, arbetssättet, kursen, nytt och övriga svårigheter. Resultaten av svårigheterna liknar det som tidigare kartläggningar av programmeringssvårigheter har funnit. Ett förslag på ett induktivt introduktionsmoment influerat av problembaserat lärande presenteras och analyseras utifrån de funna svårigheterna. Vidare forskning skulle kunna följa upp om studenterna upplevde att svårigheterna blev avdramatiserade genom introduktionsmomentet samt utvärdera hur introduktionsmomentet kan tas vidare på Tekniskt basår. / In 2018, programming became an integral part of mathematics education in Sweden. However, the choice of how to integrate it with the curriculum remains a decision of the teacher. Consequently, teachers at KTH’s Technical Preparatory Year announced a master’s degree project aiming to design programming labs in mathematics for students attending the program during 2018/2019. The degree project was reformulated to focus on introducing programming without the mathematical context. The aim of this master thesis was to pinpoint earlier students’ difficulties during the introductory course in programming of their engineering program at KTH. These difficulties would later be the basis of the programming introduction for the current Technical Preparatory Year students. A review of the research literature on the learning of programming identified a number of common areas of concern. In order to collect data to identify our prior students’ difficulties a survey was designed. The data collected in the survey was then categorized through a thematic analysis. The results indicated seven themes of difficulties: abstract, complex, theory, work procedure, programming courses, new and miscellaneous. The results are similar to those found in prior categorizations of programming difficulties. Taking these themes into consideration, a suggestion of the content for the introduction was presented based on ideas from inductive learning and problem based learning. Future research should focus on determining whether the introduction dealt with the difficulties and what the effects were. Furthermore, future research could develop the material for the introduction, in particular how students are assessed.

Programmering tog 2018 ett stort kliv in matematikundervisningen och det är upp till varjeenskild lärare att besluta hur programmering ska integreras i matematikundervisningen. Detvar med denna bakgrund som Tekniskt basår på KTH Campus önskade utvecklaprogrammeringslaborationer till studenter på Tekniskt basår 2018/2019. Uppdragetformulerades sedan om till att vi, istället, skulle leda ett fristående introduktionsmoment iprogrammering för nuvarande Tekniskt basårsstudenter (VT2019).Syftet med detta examensarbete var att kartlägga svårigheter som tidigare Teknisktbasårsstudenter haft då de läste sin första programmeringskurs på ett ingenjörsprogram. Defunna svårigheterna skulle sedan ligga till grund för ett introduktionsmoment för nuvarandestudenter på Tekniskt basår. En enkätundersökning på tidigare studenter utfördes för attsamla in data för att identifiera svårigheterna som sedan kategoriserades genom en tematiskanalys. Introduktionsmomentet skapades med mindre uppgifter utifrån idéer frånproblembaserat och induktivt lärande.Resultatet pekar på sju teman av svårigheter, nämligen abstrakt, komplext, teori,arbetssättet, kursen, nytt och övriga svårigheter. Resultaten av svårigheterna liknar det somtidigare kartläggningar av programmeringssvårigheter har funnit. Ett förslag på ett induktivtintroduktionsmoment influerat av problembaserat lärande presenteras och analyseras utifrånde funna svårigheterna.Vidare forskning skulle kunna följa upp om studenterna upplevde att svårigheterna blevavdramatiserade genom introduktionsmomentet samt utvärdera hur introduktionsmomentetkan tas vidare på Tekniskt basår. / In 2018, programming became an integral part of mathematics education in Sweden. However, the choice of how to integrate it with the curriculum remains a decision of the teacher. Consequently, teachers at KTH’s Technical Preparatory Year announced a master’s degree project aiming to design programming labs in mathematics for students attending the program during 2018/2019. The degree project was reformulated to focus on introducing programming without the mathematical context. The aim of this master thesis was to pinpoint earlier students’ difficulties during theintroductory course in programming of their engineering program at KTH. These difficulties would later be the basis of the programming introduction for the current Technical Preparatory Year students. A review of the research literature on the learning of programming identified a number of common areas of concern. In order to collect data to identify our prior students’ difficulties a survey was designed. The data collected in the survey was then categorized through a thematic analysis.The results indicated seven themes of difficulties: abstract, complex, theory, work procedure, programming courses, new and miscellaneous. The results are similar to those found in prior categorizations of programming difficulties. Taking these themes into consideration, a suggestion of the content for the introduction was presented based on ideas from inductive learning and problem based learning. Future research should focus on determining whether the introduction dealt with the difficulties and what the effects were. Furthermore, future research could develop the material for the introduction, in particular how students are assessed.

Detta arbete syftar till att utveckla ett förslag på ett utbildningsmaterial i form av en programmeringsorienterad fysik- och matematiklaboration. Målgruppen är i förstahand studenter som läser andra terminen i det ingenjörsförberedande programmet Tekniskt basår (KTH), men även studenter på motsvarande kunskapsnivå (tillexempel elever i gymnasiets naturvetenskapliga program). Laborationen konstruerades för att skapa förutsättningar för studenterna att:1) Visa på kritiskt tänkande,2) visa på kollaboration,3) öka ämnesförståelsen. Det föreslagna utbildningsmaterialet omfattar området beräkningsfysik, där en ickelinjärdifferentialekvation härled från en matematisk pendel ska lösas med hjälp avnumeriska metoder. Laborationens uppgifter formulerades med kritiskt tänkande som utgångspunkt och utfördes med parprogrammering som samarbetsform för kollaboration. I detta arbete undersöktes punkter 1) och 2) i en utbildningssituation med elever från andra terminen på Tekniskt basår. Fyra elevgruppers konversationer spelades in och en innehållsanalys utfördes på transkriberingen av ljudinspelningen. En mönsterjämförelsemetod användes för att stärka slutsatserna. Utifrån resultaten av undersökningsprojektet konstaterade vi att den teoretiska propositionen om att laborationskonstruktionen har medverkat till elevernas kollaboration och appliceringav kritiskt tänkande, har stärkts. / This work aims to develop a proposal for educational material in the form of a programming-oriented Physics and Mathematics lab. The target group is mainly students from the second semester in the Technical Preparatory Year program (KTH), but also students of equivalent knowledge level (for example, students in the upper secondary school- natural science program). The lab was designed to create opportunity for students to:1) apply critical thinking, 2) demonstrate collaboration, 3) increase subject understanding. The proposed educational material comprises computational physics, where a non linear differential equation derived from a mathematical pendulum is solved using numerical methods. The exercises in the lab were formulated with critical thinking in mind and pair programming was used as the context for collaboration. In this paper 1) and 2) were investigated in an educational setting with students from the second semester of the Technical Preporatory Year (KTH). The conversations of four student groups were recorded and a content analysis was performed on the transcriptions of the audio recordings. A pattern matching method was used to strengthen the conclusions. Based on the results of the research project, we found that the theoretical proposition that the construction of the laboratory work has contributed to the collaboration and application of critical thinking by the students,has been strengthened.

Detta arbete syftar till att utveckla ett förslag på ett utbildningsmaterial i form av en programmeringsorienterad fysik- och matematiklaboration. Målgruppen är i första hand studenter som läser andra terminen i det ingenjörsförberedande programmet Tekniskt basår (KTH), men även studenter på motsvarande kunskapsnivå (till exempel elever i gymnasiets naturvetenskapliga program). Laborationen konstruerades för att skapa förutsättningar för studenterna att: 1) Visa på kritiskt tänkande, 2) visa på kollaboration, 3) öka ämnesförståelsen. Det föreslagna utbildningsmaterialet omfattar området beräkningsfysik, där en ickelinjär differentialekvation härled från en matematisk pendel ska lösas med hjälp av numeriska metoder. Laborationens uppgifter formulerades med kritiskt tänkande som utgångspunkt och utfördes med parprogrammering som samarbetsform för kollaboration. I detta arbete undersöktes punkter 1) och 2) i en utbildningssituation med elever från andra terminen på Tekniskt basår. Fyra elevgruppers konversationer spelades in och en innehållsanalys utfördes på transkriberingen av ljudinspelningen. En mönsterjämförelsemetod användes för att stärka slutsatserna. Utifrån resultaten av undersökningsprojektet konstaterade vi att den teoretiska propositionen om att laborationskonstruktionen har medverkat till elevernas kollaboration och applicering av kritiskt tänkande, har stärkts. / This work aims to develop a proposal for educational material in the form of a programming-oriented Physics and Mathematics lab. The target group is mainly students from the second semester in the Technical Preparatory Year program (KTH), but also students of equivalent knowledge level (for example, students in the upper secondary school- natural science program). The lab was designed to create opportunity for students to: 1) apply critical thinking, 2) demonstrate collaboration, 3) increase subject understanding. The proposed educational material comprises computational physics, where a nonlinear differential equation derived from a mathematical pendulum is solved using numerical methods. The exercises in the lab were formulated with critical thinking in mind and pair programming was used as the context for collaboration. In this paper 1) and 2) were investigated in an educational setting with students from the second semester of the Technical Preporatory Year (KTH). The conversations of four student groups were recorded and a content analysis was performed on the transcriptions of the audio recordings. A pattern matching method was used to strengthen the conclusions. Based on the results of the research project, we found that the theoretical proposition that the construction of the laboratory work has contributed to the collaboration and application of critical thinking by the students, has been strengthened.