Interaktiivinen Tekniikka Koulutuksessa -konferenssi

  • Rissanen Antti, Saastamoinen Kalle

SIMULOINNIN MONET MAHDOLLISUUDET TEKNISTEN HARJOITUSTEHTÄVIEN OPETUKSESSA

Kuvaus

SIMULOINNIN MONET MAHDOLLISUUDET TEKNISTEN HARJOITUSTEHTÄVIEN OPETUKSESSA

Tietoteknisiä välineitä voidaan käyttää erilaisten oppisisältöjen omaksumiseen. Voisiko tietotekniikan parempi ja syvällisempi osaaminen tuottaa uusia mahdollisuuksia tehdä asioita toisella tavalla? Opiskelijatasojen runsauden vuoksi rajaamme näkökulmaa korkeakouluissa tapahtuvaan tekniikan ja luonnontieteiden opetukseen, jossa matemaattisten käsitteiden avulla voidaan etsiä ratkaisuja annettuihin tehtäviin. Kuitenkin tämän kaltainen työskentelytapa voi olla sovellettavissa myös tietotekniikka-painotteisessa lukiotason opetuksessa, jos algoritmien perusteet matemaattisena käsitteistönä on omaksuttu.

Perusopinnoissa laskuharjoitusten tekeminen portaalissa on vähentänyt ohjattujen ja osin pakollisten luokkaan sidottujen harjoitusten osuutta [2]. Havaintojemme mukaan kone on väsymätön opettaja, joka mahdollistaa vaikkapa peruslaskutekniikan harjoittelun. Miten oppilas sitten kokee tämän väsymättömän, mutta usein huonosti neuvovan tai vain tuloksen tarkastavan oppimestarin kanssa työskentelyn? Saamamme palautteen mukaan oppilaat eivät osanneet arvostaa yleistä kurssitavoitteiden saavuttamista, vaan painottivat mielipiteissään työpanoksensa määrää.

Aineopinnoissa olemme havainneet käytettävän selainpohjaisia tietokoneohjelmia yksittäisten tehtävien ratkaisuun. Vaikka Wolfram Alpha [5] on tehnyt osasta matematiikan opetustavoitteista vanhentuneita [1], niin kaikkea ei voida ratkaista valmiilla ohjelmistoilla. Siksi tulee pohtia tapoja kehittää oppilaille annettavan tehtävän rakennetta ja kommunikaatiota tehtävän annossa. Itse ongelman tulee olla rajattavissa ja sen kuvailun tulee huomioida oppilaan kyvyt jäsentää tietoa. Tällöin ohjelmistot voivat helpottaa ongelmien ratkaisua, mutta arvaus kaavasta ja sen sokea soveltaminen eivät riitä vastauksen löytämiseen.

Usein mainitaan mahdollisuus rakentaa tehtävistä hauskoja ja opettavia pelillisiä ratkaisuja. Koodauksen osalta nettityökaluja on paljon ja ne auttavat pelisuunnittelijoita luomaan omat pelinsä. On olemassa ohjelmistovaihtoehtoja, joita on erittäin helppo käyttää. Osassa ei edes tarvita ohjelmointitaitoja niiden käyttämiseksi [3]. On myös työkaluja, jotka ovat maksullisia ja vaativat vähintään kohtuullista kokemusta koodauksesta. Käytettävissä on paljon vaihtoehtoja riippumatta siitä, minkä tyyppisiä pelejä halutaan tehdä, ja mitä opetussisältöjä tai oppimistavoitteita tällaisilla ratkaisuilla tavoitellaan.

Havaintojemme mukaan käyttämällä aikaa yksittäisten tehtävien tarkempaan jäsentelyyn voivat opiskelijat itse tuottaa tietoteknisiä ratkaisuja, joissa ongelman ratkaisu ja tietotekniset taidot kehittyvät. Ratkaisut voivat olla visualisointeja tai simulaatioita, joissa alkuarvojen muuttaminen tuottaa uuden vastauksen ja siten johdattaa tehtävän ratkaisuun. Tällöin opintojaksoon kuuluvia tehtäviä voi olla vain muutama. Toisaalta itse osaaminen painottuu ongelman hahmottamiseen ja siitä tuotettavaan ratkaisutapaan, joten kyseessä ei ole mekaanisten perustaitojen opettelu, vaan ylempään taksonomiaan sijoittuva osaamisen kehittyminen. Havaintojemme mukaan oppilaat usein innostuvat hiomaan ratkaisujaan yli oppimistarkastelun tavoitetason [4]. Saatuja taitoja on myös hyödynnetty myöhemmissä opinnoissa. Siksi näemme jokamiehen simulointitaidot osana arjen taitoja. Toki tulee huomioida, että tietotekniikan perusosaamista on riittävästi tuettu osana aiempia opintoja, jotta tällaisten harjoitusten tavoitteellisuus onnistuu. Viimeisen vuoden tuomat vaatimukset lähes puhtaasta etäopetuksesta vaativat entistä enmmän ennakkovalmistelua ja myös uudellaista tukipalvelua sekä opettajalta että mahdolliselta avustajaryhmältä.

Lähteet

[1] Abramovich, S. (2014). Revisiting mathematical problem solving and posing in the digital era: toward pedagogically sound uses of modern technology. International Journal of Mathematical Education in Science and Technology, 45(7), 1034-1052.

[2] Blåfield, L. (2009). Matematiikan verkko-opetus osana perusopetuksen kehittämistä Teknillisessä korkeakoulussa. Pro gradu-tutkielma. Helsinki. Helsingin yliopisto.

[3] Essential Software for Game Designers. https://www.gamedesigning.org/career/software/

[4] Saastamoinen, K. & Rissanen, A. (2019). Simulation course–A little bit something for everybody? Procedia Computer Science, 159, 1229-1237.

[5] Wolfram Alpha. https://www.wolframalpha.com

 

Esityksen tiedot

Kohderyhmä
Yliopistot: Tiedekuntien opetushenkilöstö

Kohderyhmän tiedot

Teema-alueen opiskelijatasojen runsauden vuoksi rajaamme näkökulmaa ensisijassa korkeakouluissa tapahtuvaan tekniikan ja luonnontieteiden opetukseen, jossa matemaattisella käsitteistöllä voidaan etsiä ratkaisuja annettuihin tehtäviin. Kuitenkin tämän kaltainen työskentelytapa voi olla sovellettavissa myös tietotekniikka-painotteisessa lukiotason opetuksessa.

Esittäjät

Rissanen Antti

Maanpuolustuskorkeakoulu

tutkija


Saastamoinen Kalle

MPKK

tutkija