Friday, February 12, 2021
Wednesday, February 3, 2021
Bakvänt om Singapore?
Bland mina matematiklärarkollegor har den så kallade Singaporemetoden på sistone diskuterats flitigt.
Innan jag säger något annat vill jag påpeka att jag tycker "blockmodellen" verkar väldigt intressant. Det är den vi egentligen borde prata om. Jag tänker på den som att vi ska uppmuntra elever/studenter att rita figurer, inte bara när det handlar om geometri.
Men i övrigt blir jag konfys. Jag får en känsla av att man på vissa håll vill marknadsföra läromedel och kurser i Sverige genom att associera med Singapore, men att man samtidigt känner sig tvungen att förvränga bilden av deras skolsystem för att passa svenska förutsättningar och rentav svensk politisk ideologi.
Jag har avsiktligt med ett frågetecken i titeln till denna post. Jag vet inte hur idén om Singaporemetoden har utvecklats. Det är definitivt inget svenskt påfund, men kanske har konceptet passerat USA och andra länder på vägen hit, snarare än att det kommer direkt från Singapore.
Nu har det i alla fall än en gång konstaterats att Singapore "ligger i topp" i TIMSS, vilket ofta nämns när man för fram Singaporemetodens förtjänster. Men vad TIMSS testar är så vitt jag har sett "bara" förmågan att välja rätt svarsalternativ på räkneuppgifter. Ja, det är viktigt skulle jag säga.
Men då blir det konstigt när till exempel artikeln Skolmetoden som förvandlat hatämnet till en favorit av Eva-Lotta Sigurdh främst understryker att man frångår fokus på rätt svar.
I övrigt nämns grupparbeten, inkluderande, aktivitet, delaktighet, och att ingen är tyst. Och det betonas att man har samma undervisning för alla, starka som svaga. Finns här kanske en ljusglimt för den svenska linjen att undvika nivågruppering, som har analyserats och förkastats i en artikelserie av Håkan Lindgren?
På Admera Education ("Om Singapore Math") är bland det första som sägs att man fokuserar mindre på att lära sig formler, regler och procedurer utantill. Formuleringarna gör tydligt att man sätter sådant i motsats till djupare förståelse.
Hur dåligt det är med så kallad procedurell kunskap kunde vi även läsa i Skolverkets rapport om TIMSS 2007 (t ex sid 7). Jag ska inte gnälla för mycket över den nu, för jag hittar inte samma formuleringar i den nya motsvarande rapporten, men det fanns några häpnadsväckande passager. Väsentligen hävdade man att elever hade använt "procedurell" kunskap när det enda man kunde se var att de har gjort fel och alltså uppenbarligen saknade denna kunskap. Varefter man drog slutsatsen att procedurell kunskap var dåligt. "Undervisningen i Hong Kong och Taiwan har en konceptuell inriktning till skillnad från undervisningen i Sverige där den huvudsakligen är procedurell", slog man fast utan att ge någon förklaring till hur man visste det eller vad man ens menade.
Då har jag länkat till några artiklar om svensk skola. Men tittar man i stället på artiklar som handlar om Singapore, framträder en helt annan bild. I artikeln Varför lyckades Singapore i TIMSS av Pui Yee Foong, Nämnaren 1999, beskrivs undervisningen i Singapore som traditionell med fokus på prov och nivågruppering. Kursplanen är detaljerad, och nivågruppering i motsvarande vårt högstadium anses nödvändig för att hantera de stora klasserna. Betoningen sägs ligga på procedurer, svar, och precision.
Artikeln är knappast någon lovsång till Singapores skolsystem, utan nämner bland annat problem med att drillningen inför prov gör det svårt att utveckla en positiv attityd till ämnet hos eleverna.
I artikeln Why is Singapore's school system so successful, and is it a model for the West? från 2014 nämner David Hogan faktakunskaper, specifika procedurer, drill och "teaching to the test", med fokus på rätt svar snarare än förståelse. Även här diskuteras problem med Singapores skolsystem.
Det verkar i vissa fall som om det man i Sverige vill marknadsföra som Singaporemetoden inte har så mycket med Singapore att göra, utan snarare går stick i stäv med vad vi vet om Singapores skolsystem. Den svenska "Singaporemetoden" liknar mer de idéer som har tillämpats i Sverige i decennier, och som har gått hand i hand med våra försämrade resultat.
Jag menar absolut inte att skolan i Singapore generellt är ett föredöme. Men i Sverige skulle vi behöva ta ett steg i riktning mot att uppvärdera färdighetsträning, noggrannhet och rätt svar.
Det blir bakvänt på flera nivåer när myndigheter, läromedelsförlag och pedagoger här i Sverige målar upp en bild av att den svenska skolan fokuserar på rätt svar, att skolan i Singapore inte gör det, och att vi för att bli mer som skolan i Singapore, där de har så många rätt på TIMSS, måste fokusera mindre på rätt svar, så att vi får mer rätta svar, precis som de får i Singapore där de inte fokuserar på sådant.
Wednesday, January 20, 2021
Constitution - a two-person board game
I get that it's more likely that an individual vote (or say a small community) will decide the outcome in a smaller state than in a larger one. But on the other hand the larger state has more electors and is therefore more likely to be pivotal in the electoral college.
It seemed to me that, very roughly, the probability of one vote being pivotal in its state should be inversely proportional to the square root of its population, while the probability of that state in turn deciding the whole election should be directly proportional to its size.
That would indicate that on the contrary, you have more "voting power" if you live in a larger state. But it depends on some assumptions, and it's not super easy to motivate with a simple model.
Anyway, I began thinking "if this was a game and you could choose between influencing voters in a large state like California, or in a small one like Montana, what would be the best move?". Then I scrolled down on that Wikipedia page and saw a cartogram of the distribution of electors. The colored hexagons made it look like a board game.
So I designed one. In the end I thought triangles worked better than hexagons or squares. So here is Constitution, the board game.
The central point of DC, where its three cells meet, is the "White House", indicated by a dot in the picture.
The synopsis is that as a presidential candidate, you travel around and campaign, winning voter support and eventually electors. When you get 270 electors, you win the game. If no player gets 270 electors, the winner is whoever won 26 states. Finally, if nobody wins 26 states, you can win by finishing on the White House!
Setup
Each player has a piece of their designated color. The pieces move on the corners of the triangular cells (where up to six of the cells meet). Two such points are taken randomly as starting points (possibly subject to constraints of not being the same or not being collinear). One player chooses one of those two points as their starting point, and the other player makes the first move from the other one.Support
At every moment, each cell of the board is either "undecided" or supports one of the two players. Support is represented by a counter or chip of the player's color on the cell.The play
The protocol for making a move is as follows:- You move your piece. The pieces move in straight lines in any of the six directions defined by the sides of the cells. Pieces can move any distance across water, Canada etc, and can jump over the other piece, but they can only land on a corner of one of the 538 cells.
- All undecided cells that have a corner in the point you moved to become your supporters.
- If you thereby obtain support from at least half of the cells in a region (a state or the DC), you win that region. When you win a region other than Maine (ME) or Nebraska (NE), all cells in the region become your supporters, even those that earlier supported your opponent. If you win Maine or Nebraska, you obtain support from all previously undecided cells, but your opponent keeps any support they already had.
Notice:
- If a state has an even number of cells, it suffices to get support from half of them in order to win it. But once you have won the state, you will have support from a strict majority, even in Maine.
- You can win more than one region in a single move.
- As a consequence of the rules, the two pieces will never occupy the same point, except possibly at the start of the game or after the very first move. And no player can ever return to a point that one of them already visited, except for the starting points.
- There is no rule specifically prohibiting you from staying where you are, but since you must gather new support on every move, the only time this might be possible is on the very first move.
Electors
When you win a region, the support from that region counts as electors. In Maine and Nebraska, any support immediately counts as electors. Elsewhere, as long as a region is "contested" (no player has support from half the cells) support is only tentative and doesn't count as electors.End of game
Since the number of undecided cells decreases with every move, eventually one player will run out of move options. When this happens, that player has finished playing, and their piece will remain where it is. Their opponent must then keep playing as long as they have move options (unless the outcome of the game is already clear, see the next section). When no player can make any more moves, the game is over.Winner
The winning conditions, in order of priority, are as follows:- A player with the support of 270 or more electors wins ("in the electoral college"). Electors are cells in regions that have been won by the player, as well as any cells supporting the player in Maine and Nebraska regardless of who, if any player, has won those states.
- If at the end of the game none of the players has 270 or more electors, a player who has won 26 or more of the 50 states wins the game "in the house". Notice that the DC doesn't count as a state.
- If no player wins 270 electors or 26 states, a player whose piece finishes on the White House (the point where the three cells of DC meet) wins the game "in the senate".
- It may happen that some regions of the board are left undecided at the end of the game. Conditions 2 and 3 therefore apply not only in case of a 269--269 tie, and a player can very well win the game even if they obtain fewer electors than their opponent.
- Once a player has 270 electors, the outcome of the game is already clear and the game doesn't strictly need to be finished. The same is true if nobody has 270 electors but one player has won 26 states and the other is already out of moves.
- One cannot choose to pass if there is a legal move. In order to apply the winning condition 3, a player therefore has to be "stalemated" at the White House. Reaching it after the opponent has run out of moves isn't enough.
- Winning according to condition 3 means "occupying" the White House in the sense of residing there, not as in conquering by force.
- Once the outcome of the game is clear, it's appropriate for the losing player to resign, preferably by giving a concession speech.
Friday, December 4, 2020
The twists and turns of random turn chess
\[\Big /\] 200453006658428905551436939930457127472327950605425153085344343480681727125595119114980629492845444447049929082740309543514434854453248000.
That's a rational number with a numerator and denominator of 138 digits each, approximately 0.5894104617.
Tuesday, August 11, 2020
Hastigheten i kvadrat ... eller ännu värre?
Nu tittade jag på ännu en Numberphilevideo med en tankeväckande räkneövning. Här vill jag återge den fast med lite snyggare siffror och utan videons brasklappar om "slightly dodgy".
Gåtan är följande: Två bilister i likadana bilar kör i 40 respektive 50 kilometer i timmen åt samma håll på en väg. När de är jämsides (dvs när den snabbare precis kör om) dyker ett hinder upp och båda tvärnitar. Vi bortser från reaktionstid, dvs vi antar att de är jämsides när de börjar bromsa. Vi antar också att de har likadana bilar med lika effektiva bromsar, däck osv.
Om den långsammare bilen nätt och jämnt hinner stanna för att undvika en kollision, dvs stannar precis vid hindret, vilken hastighet har då den snabbare bilen när den kolliderar med hindret?
Ett resonemang som nog de flesta inser är för naivt och optimistiskt är att om den långsammare bilen får ner hastigheten från 40 till noll, hinner den snabbare bromsa från 50 till 10.
Det stämmer inte, men notera att vi faktiskt antar att bilarna hinner bromsa bort 40 km/h på samma tid. Detta är det antagande som ligger bakom standardfrågorna på körkortsprovet, som går ut på att dubbelt så hög hastighet ger fyra gånger så lång bromssträcka osv. Antagandet är att man bromsar med samma kraft vid alla hastigheter. Detta kan knappast stämma exakt, men är nog en hyfsat bra approximation för vanliga trafiksituationer.
Problemet för den snabbare bilisten är att han (det är oftast en man) hinner längre på denna tid. Så kraschen blir definitivt i mer än 10 km/h.
Nästa tanke är att räkna ut hur bromssträckorna förhåller sig till varandra. När hastigheterna har förhållandet 4 till 5, blir bromssträckorna som 16 till 25. Det är egentligen ganska enkelt och hör som sagt till teoriprovet: Sträckan är tiden gånger hastigheten, och både tiden och den genomsnittliga hastigheten under inbromsningen kommer att ha förhållandena 4 till 5.
När den snabbare bilen kraschar in i hindret har den alltså 9/25 av sin hypotetiska bromssträcka kvar. Kanske borde den då även ha nio tjugofemtedelar av sin ursprungliga hastighet? Det blir i så fall 18 km/h, rejält mycket mer än de 10 som det naiva tankesättet ledde till.
Men det är faktiskt betydligt värre! När vi har 9/25 av bromssträckan kvar, får vi dra kvadratroten ur 9/25 för att få andelen av hastigheten vi har kvar. Detta enligt exakt samma princip som nyss! Och när vi drar roten ur ett tal mellan 0 och 1, får vi ett större tal, i det här fallet 3/5.
Svaret är alltså att den snabbare bilen inte ens hinner halvera sin fart, utan kraschar in i hindret i 30 km/h!
Det här kan vara något att tänka på när vi pratar hastigheter i tätorter. Det har ofta påpekats att riskerna för oskyddade trafikanter ökar dramatiskt i ett fönster runt 30-40 km/h, och då pratar vi alltså om hastigheten vid själva kollisionen (även om det nog är svårt att få fram exakta data). Men dessutom kan alltså hastigheten vid en kollision i sin tur öka dramatiskt även vid en liten skillnad i hastighet före inbromsning.
Men tillbaka till vår räkneövning. Den som kan sin Pythagoras sats känner säkert igen både förhållandena 3:4:5 och kvadrerandet följt av kvadratrotsutdragning. Och det stämmer generellt. Närhelst vi har en Pythagoreisk trippel, dvs tre tal som uppfyller \[ a^2 + b^2 = c^2,\] får vi motsvarande slutsats: Om bilarna hade hastigheterna $b$ och $c$ där $b$ är det mindre talet, kommer den snabbare bilen att ha hastigheten $a$ efter den sträcka som den långsammare bilen behövde för att stanna.
Vi kan till exempel vända på det och jämföra två bilar med hastigheterna 30 kontra 50 km/h. Då blir slutsatsen att den som kör i 50 kraschar i 40 när den som kör i 30 hinner stanna!
Nästa Pythagoreiska trippel, $5^2 + 12^2 = 13^2$, handlar lika pedagogiskt om vad som händer när någon blir stående på motorvägen. 120 eller 130 kan väl kvitta kanske man tänker. Men händer det en olycka framför och den som kör i 120 precis hinner stanna, så kommer den som höll 130 att braka in med en kvarvarande hastighet av 50 km/h.



