U Undervisning
Markér som favorit Fjern som favorit

Terningerne er kastet

  • Fag Matematik, Teknologiforståelse
  • Emne Robotter og programmering
  • Trin Udskoling
  • Tidsforbrug
  • Sværhedsgrad

I dette forløb arbejder eleverne undersøgende med sandsynlighed, statistik og programmerede sandsynligheder med udgangspunkt i online casinoer og casinospil. Med micro:bit og MakeCode undersøger eleverne, hvordan digitale teknologier kan programmere, styre og skjule sandsynligheder bag brugerens skærm.

Forløbet kobler matematik og teknologiforståelse ved at lade eleverne undersøge og afmaskere de algoritmer og sandsynlighedsmodeller, som styrer udfald i digitale spil og online casinoer. Eleverne arbejder både med teoretisk og statistisk sandsynlighed og undersøger, hvordan matematik indgår i designet af digitale teknologier og påvirker brugerens oplevelse.

Eleverne arbejder gennem hele forløbet i makkerpar og følger use-modify-create-princippet, hvor de først anvender eksisterende kode, derefter modificerer den og til sidst udvikler egne løsninger og spil.

Forløbet er bygget op omkring fire trin:

1. Udforske tilfældighed og sandsynlighed

Eleverne arbejder med simple digitale udfald som plat eller krone og fair terninger. De undersøger, hvordan tilfældighed kan programmeres i MakeCode, og hvordan sandsynligheder kan repræsenteres digitalt.

2. Ændre og programmere sandsynligheder

Eleverne modificerer eksisterende kode, så nogle udfald bliver mere sandsynlige end andre. De arbejder med intervaller, procenter og programmerede sandsynlighedsfordelinger og undersøger, hvordan sandsynligheder kan styres præcist gennem kode.

3. Undersøge skjulte sandsynligheder

Eleverne udvikler egne digitale terninger med skjulte sandsynlighedsfordelinger og undersøger hinandens programmer gennem dataindsamling og statistisk sandsynlighed. Her arbejder eleverne med black boxes og med at analysere et systems output uden at kende algoritmen bag.

4. Designe egne casinospil

Eleverne udvikler egne casinospil med micro:bit og arbejder med sandsynlighed, odds, tilbagebetaling og husets fordel. Samtidig undersøger de, hvordan matematik og algoritmer bruges til at designe spil og påvirke spillerens oplevelse.

Forløbet kan afsluttes med, at eleverne tester spillene på hinanden eller arrangerer en casinoaften for andre elever eller forældre.

Deltag i vores CFUmaker online fællesskab på Oase.app
Link til Oase.app – både QR kode til mobil app samt link til Oase.app

Kapitler

Eleverne får udleveret en simpel plat-eller-krone-kode i MakeCode. Når micro:bit’en rystes, vælger programmet mellem to mulige udfald.

Med udgangspunkt i den eksisterende kode arbejder eleverne efter use-modify-create-princippet. Først undersøger de hvordan programmet fungerer. Derefter modificerer de koden, så micro:bit’en fungerer som en fair seks-sidet terning.

Når terningen fungerer, modificerer eleverne programmet igen, så nogle udfald bliver mere sandsynlige end andre. Eksempelvis kan sandsynligheden for at slå en sekser være højere end for de øvrige udfald.

Eleverne får erfaring med, hvordan sandsynligheder i digitale spil kan programmeres og designes. Det danner samtidig grundlag for senere arbejde med online casinoer og black boxes, hvor spilleren kun ser resultatet og ikke reglerne bag.

Programmeringsopgave

Åbn programmet her.

  • Afprøv koden. Hvordan virker den?
  • Ændr møntkastet til en fair 6-sidet terning.
  • Ændr koden så der er større chance for at slå en sekser.
Undersøgelsesspørgsmål
  • Hvordan vælger programmet et udfald?
  • Hvornår er en digital terning fair?
  • Hvordan kan man ændre sandsynligheden for bestemte udfald?
  • Kan spilleren gennemskue ændringerne?

    I den første terning arbejdede eleverne med lige stor sandsynlighed for alle udfald. I denne aktivitet introduceres en ny måde at programmere sandsynligheder på.

    I stedet for at vælge mellem få tal arbejder eleverne nu med intervaller fra 1 til 100. Det gør det muligt at styre sandsynligheden for hvert udfald mere præcist.

    Hvis tallene 1-50 giver udfaldet 1, vil udfaldet optræde i 50 % af tilfældene. Hvis tallene 91-100 giver udfaldet 3, vil udfaldet optræde i 10 % af tilfældene.

    På den måde bliver koblingen mellem sandsynlighed, procenter og programmering tydelig.

    Med udgangspunkt i en eksisterende 3-sidet terning modificerer eleverne koden til en 5-sidet terning, hvor sandsynlighederne skal opfylde bestemte krav.

    Programmeringsopgave

    Åbn programmet her.

    • Afprøv koden. Hvordan virker den?
    • Ændr koden til en skæv 5-sidet terning hvor:
        • Sandsynligheden for at slå 1 er større end sandsynligheden for at slå 5
        • Sandsynligheden for at slå 2 er dobbelt så stor som sandsynligheden for at slå 4
        • Sandsynligheden for at slå 3 er 10 %
      Undersøgelsesspørgsmål
      • Hvordan kan man programmere sandsynligheder med intervaller?
      • Hvorfor er intervaller fra 1 til 100 nyttige?
      • Hvordan hænger intervaller og procenter sammen?
      • Kan spilleren se hvordan sandsynlighederne er programmeret?
      • Hvor præcist kan man styre sandsynligheder med kode?

      Eleverne skal nu udvikle deres egne digitale terninger med op til 10 sider og ujævne sandsynlighedsfordelinger.

      Når terningerne er programmeret, bytter grupperne micro:bit med hinanden uden at afsløre koden eller sandsynlighederne bag.

      Ved hjælp af gentagne kast skal grupperne formulere hypoteser om:

      • hvor mange sider terningen har
      • hvilke udfald der er mest sandsynlige
      • hvordan sandsynlighederne sandsynligvis er fordelt

      Undervejs registrerer eleverne deres data og justerer deres hypoteser i takt med, at datamængden vokser.

      Aktiviteten giver eleverne erfaring med statistisk sandsynlighed og med at bruge data til at undersøge skjulte sandsynlighedsfordelinger.

      Eleverne arbejder samtidig med black boxes, hvor man kan observere et systems output uden at kende reglerne bag. De må derfor analysere sig frem til sandsynlige forklaringer.

      Statistisk undersøgelse

      Programmér en digital terning. Den mindste værdi skal være 1, og der må højst være 10 sider. Sandsynlighedsfordelingen skal være ujævn. Overfør programmet til jeres micro:bit og byt med en anden gruppe.

      Undersøg herefter den anden gruppes terning.

      • Kast terningen 10 gange og formulér en første hypotese om sandsynlighederne.
      • Kast 10 gange mere og justér jeres hypotese.
      • Kast yderligere 30 gange, så I har 50 kast i alt. Justér jeres hypotese igen.
      • Når I har gennemført 100 kast, laver I jeres sidste vurdering.

      Sammenlign til sidst jeres hypoteser med sandsynlighederne i den anden gruppes program.

      Undersøgelsesspørgsmål
      • Hvornår har man data nok?
      • Hvordan ændrer hypoteserne sig undervejs?
      • Kan små datasæt være misvisende?
      • Hvor tæt kan man komme på den rigtige sandsynlighedsfordeling?
      • Kan man gennemskue et digitalt system kun ved at undersøge dets output?
      Udvidelser
      • Visualisér resultater i regneark
      • Diskutér hvordan algoritmer bruges i digitale spil og online platforme

      Eleverne skal nu arbejde med, hvad der gør spil spændende og motiverende at spille.

      Med udgangspunkt i egne erfaringer med spil og digitale belønningssystemer diskuterer eleverne blandt andet:

      • store gevinster med lav sandsynlighed
      • små hyppige gevinster
      • bonusrunder
      • risiko og belønning
      • oplevelsen af næsten at vinde

      Aktiviteten kobler matematik og teknologiforståelse ved at undersøge, hvordan sandsynligheder og spilleregler kan designes til at påvirke spillerens oplevelse.

      Samtalen kan tage udgangspunkt i elevernes egne erfaringer med spil, lykkehjul, loot boxes, præmiesystemer eller andre digitale belønningsmekanismer.

      Refleksion og samtale

      Lad eleverne først diskutere spørgsmålene i makkerpar eller små grupper. Saml herefter op i klassen.

      Refleksionsspørgsmål
      • Hvornår føles et spil spændende?
      • Hvorfor kan små gevinster være motiverende?
      • Hvorfor virker store gevinster spændende, selvom sandsynligheden er lille?
      • Hvornår føles et spil fair?
      • Kan et spil virke fair uden at være det?
      • Hvordan kan regler og sandsynligheder påvirke spillerens oplevelse?
      Udvidelser
      • Diskutér hvorfor nogle spil fastholder spillere i lang tid
      • Undersøg hvordan bonusmekanikker bruges i spil
      • Sammenlign forskellige typer belønningssystemer i digitale spil

      Eleverne skal nu udvikle deres egne casinospil med udgangspunkt i digitale terninger programmeret i MakeCode.

      I arbejdet med spillene kobler eleverne sandsynlighed, odds og tilbagebetaling med overvejelser om, hvad der gør et spil spændende at spille.

      Med udgangspunkt i egne terninger beregner eleverne fair odds for forskellige udfald. Herefter justerer de oddsene, så “huset” får en fordel.

      Hvis sandsynligheden for et udfald er 20 %, vil en fair samlet tilbagebetaling være fem gange indsatsen.

      10.20=5

      Hvis spillet kun udbetaler 4,5 gange indsatsen, vil “huset” på lang sigt tjene penge.

      De samme principper bruges også i betting og andre spil med odds, hvor udbyderen beregner gevinster, så systemet samlet set giver overskud over tid.

      Aktiviteten giver eleverne indblik i, hvordan sandsynligheder og tilbagebetaling kan designes, så “huset” får overskud over tid.

      Designopgave

      Design et simpelt casinospil med én eller to digitale terninger.

      Spillet skal:

      • være enkelt at forstå
      • have tydelige regler
      • indeholde mulighed for gevinst
      • give “huset” en matematisk fordel
      • virke attraktivt for spilleren

      Spillet kan eksempelvis bygges op omkring:

      • summen af to terninger
      • differencen mellem to terninger
      • bestemte kombinationer af udfald
      • bonusudfald med lav sandsynlighed
      • forskellige gevinster afhængigt af udfald

      Beregn sandsynligheder, fair odds og tilbagebetaling for jeres spil.

      Test herefter spillet på en anden gruppe:

      • Forstår spillerne reglerne?
      • Virker spillet fair?
      • Har spillerne lyst til at spille igen?
      • Kan spillerne gennemskue sandsynlighederne?
      Undersøgelsesspørgsmål
      • Hvor stor må “husets fordel være?
      • Hvornår virker et spil attraktivt?
      • Hvordan påvirker sandsynligheder spillerens valg?
      • Kan et spil virke fair uden at være det?
      • Hvordan hænger sandsynlighed og tilbagebetaling sammen?

        Forløbet kan udvides i flere retninger afhængigt af klassens niveau, tid og interesser.

        Der kan arbejdes videre med statistisk sandsynlighed gennem større datasæt og simuleringer. Eleverne kan eksempelvis registrere mange hundrede eller tusinde kast i regneark og sammenligne statistisk og teoretisk sandsynlighed.

        Eleverne kan også undersøge, hvordan ændringer i odds påvirker et spils tilbagebetaling og “husets” fordel over tid.

        Forløbet kan kobles til makerspace-aktiviteter, hvor eleverne designer fysiske casinoborde eller spilleplader. Her kan der arbejdes med karton, laserskærer, 3D-print eller simple elektroniske komponenter.

        Det er også muligt at arbejde videre med fysiske lykkehjul ved hjælp af Hummingbird:bit. På CFUMaker findes ressourcen Programmer dit eget lykkehjul med Hummingbird, hvor eleverne programmerer og styrer et fysisk lykkehjul med micro:bit og Hummingbird:bit.

        Klassen kan afslutte forløbet med en casinoaften, hvor andre klasser eller forældre inviteres til at prøve spillene. Eleverne kan samtidig præsentere sandsynligheder, odds og de matematiske overvejelser bag spillene.

        Forløbet kan også perspektiveres til loot boxes, præmiesystemer og betting, hvor sandsynligheder og tilbagebetaling bruges til at skabe bestemte brugeroplevelser og økonomiske modeller.

        Mulige udvidelsesopgaver
        • Undersøg hvordan ændringer i odds påvirker tilbagebetalingen
        • Sammenlign statistisk og teoretisk sandsynlighed i store datasæt
        • Simulér mange hundrede eller tusinde kast i regneark
        • Design fysiske casinoborde i makerspace
        • Tilføj lys eller lydeffekter med micro:bit
        • Undersøg hvordan odds bruges i betting
        • Visualisér data i regneark med diagrammer og grafer
        Materialet er udarbejdet af
        Kenneth Riis Poulsen