Koulutuksen ja tutkimuksen tietostrategia-ohjelman määrärahaesitys:
Uudet opetusmenetelmät

Tiivistelmä
Hankkeen taustaa
Hankkeen yleiset päämäärät
Hankkeen yksilöidyt tavoitteet
Hankkeen vaikuttavuus
Hankkeen aikataulu ja kustannusarvio
Rahoitus
Hankkeeseen osallistuvat henkilöt
Yhteistyötahot
 

Hanke:           Informaatioteknologian hyödyntäminen matematiikan opetuksessa
Sijoitusyksikkö: Joensuun yliopiston matematiikan laitos

Tiivistelmä. Matematiikan laitoksen pitkän tähtäimen tavoitteena on suunnitella ja rakentaa matematiikan laitokselle opetukseen, erilaisten opetusmenetelmien toteutukseen ja opetuksen arviointiin sekä tutkimukseen ja julkaisemiseen soveltuva World Wide Web-pohjainen järjestelmä, ja kouluttaa henkilökunta ja opiskelijat käyttämään sitä.

Tämän osahankkeen tavoitteena on kehittää WWW-pohjainen järjestelmä työympäristönä sellaiselle tasolle, joka mahdollistaa tietokoneavusteisten matematiikan kurssien järjestämisen ja WWW-järjestelmään liittyvän käyttökoulutuksen, mm. Java-ohjelmoinnin alkeet. Jo vuoden 1998 aikana on tarkoitus kokeilla em. järjestelmän toimivuutta useilla kursseilla, mm. kahdella uudentyyppisellä ohjelmointia oppimisvälineenä käyttävällä matematiikan aineopintojen kurssilla, joilla koetetaan yhdistää tehokkaalla tavalla nykypäivän teknologia ja pedagoginen tietämys vuorovaikutteiseksi ja motivoivaksi opiskeluympäristöksi.

Hankkeeseen haetaan rahoitusta yhden projektitutkijan palkkaamiseen 12 kuukaudeksi, opetusmateriaalin hankintaan sekä ulkomaisten ja kotimaisten kouluttajien kutsumiseen.

 
Esitän koulutuksen ja tutkimuksen tietostrategia-ohjelman määrärahoista myönnettäväksi 220 000 (kaksisataakaksikymmentä tuhatta) markkaa hankkeen Informaatioteknologian hyödyntäminen matematiikan opetuksessa käynnistämiseksi.
 

Joensuussa 13.1.1998

Timo Eirola

Professori

Matematiikan laitos
Joensuun yliopisto
 

OPETUSMINISTERIÖ 1.6.1998: MYÖNNETTY 200 000 MK

Hankkeen taustaa. Matematiikan perusopintojen eräänä keskeisenä tavoitteena on perinteisen aineenhallinnan ohella monipuolinen matematiikan opetus- ja oppimismenetelmien sekä modernin opetusteknologian hallinta. Tämä tarkoittaa, että jo matematiikan aineopintojen yhteydessä opiskelija tutustuu käytännön opiskelutyössään erilaisiin nykyaikaisiin matematiikan opetuksessa relevantteihin opetuskäytäntöihin, tehokkaisiin oppimismenetelmiin ja näihin usein liittyviin teknologisiin apuvälineisiin ja pedagogisiin implementointeihin.

Kehitystyö on jo aloitettu MAOKE-hankkeen piirissä ja sen yhteydessä virinneiden ideoiden pohjalta. On mm. otettu käyttöön opiskelijakeskeisempiä työtapoja, hyödynnetään pienryhmätyöskentelyä ja vaihtoehtoisia tenttikäytäntöjä sekä harjoitetaan tiivistä yhteistyötä matemaattisten aineiden didaktikkojen ja normaalikoulun kanssa. Myös tietokoneavusteista opetusta on jatkuvasti lisätty ja jalostettu.

Vuonna 1997 toteutettiin pääasiassa gradutyönä (Tanja Terho 1997) algebran kurssilla pilottityyppinen opetuskokeilu Algebraa ohjelmoimalla, jossa kurssin laskuharjoitukset korvattiin Ed Dubinskyn kehittämällä matemaattisten käsitteiden opiskeluun tarkoitetulla tietokoneavusteisella työskentelyllä.

Toinen kiinnostava kehys matemaattisten algoritmien opiskeluun on (tietojenkäsittelytieteen tutkimuksen piirissä kehitetty Eliot- ja myöhemmin Jeliot-systeemi) Algoritmien animointi-menetelmä, jossa opiskelija ohjelmoi itse tietyn menetelmän esimerkiksi Java-kielellä ja saa palvelimelta kuvaruudulleen algoritmin toimintaa kuvaavan animoinnin. Tämän menettelyn soveltuvuus mm. diskreetin matematiikan kurssilla opiskeltavien etsintä- ja verkkoalgoritmien opiskeluun aiotaan kokeilla.

Vuoden 1997 tietostrategiarahoilla hankittiin matematiikan laitokselle "kannettava mikroluokka", joka on Savonlinnassa lainassa noin vuoden ajan opetus- ja tutkimuskäytössä (Sisko Repo), ja jonka käytöstä on saatu runsaasti positiivisia kokemuksia. Tässä uusin teknologia tulee opiskelijoille kiinteäksi elementiksi matematiikan opintoja, ja tätä työtä kannattaa kehittää edelleen.

Hankkeen yleiset päämäärät. Tämän osahankkeen tavoitteena on kehittää WWW-pohjainen järjestelmä työympäristönä sellaiselle tasolle, joka mahdollistaa yllä kuvailtujen tietokoneavusteisten matematiikan kurssien järjestämisen niin mikroluokkien sisäisinä kuin etäopiskelunakin. Tätä - ja järjestelmän jatkokehittelyä - varten tarvitaan yleistä käyttökoulutusta (mm. HTML, MathML ja Java-kielet) ja erityistä ajanmukaisten opetusmenetelmien ja tietokoneavusteisen opetuksen koulutusta. Näin voidaan yhdistää tehokkaalla tavalla nykypäivän teknologia ja pedagoginen tietämys mallikkaaksi opiskeluympäristöksi.

Tässä esitettävä hanke liittyy läheisesti matematiikan laitoksen koordinoimaan Socrates-intensiivikurssiohjelmaan European Intensive Training for Mathematics Teacher Education Studies, josta yliopisto on äskettäisessä Socrates-hakemuksessaan tehnyt esityksen. Aikomuksena on pikimmiten aloittaa tunnustelut yhteistyön virittämiseksi osallisina olevien yhteistyökumppanien kanssa myös käytännön opetuksen ja tutkimuksen tasoilla.

Hankkeen yksilöidyt tavoitteet. Hankkeen tarkoituksena on jatkaa ohjelmoimalla oppimisen ja yleensäkin tietokoneavusteisen opetuksen ja opiskelun tutkimista sekä rakentaa kehykseksi edellä kuvattu WWW-järjestelmä. Järjestelmän avulla ohjataan opiskelijoita ja henkilökuntaa lähi- ja etäopetuksena WWW:n ym. teknologian käyttöön normaalissa ja etäopetuksessa, valikoivassa ja kriittisessä pedagogisen ja matemaattisen tiedon haussa sekä tiedon julkaisemisessa. Tähän voidaan yhdistää opetushenkilöstön pedagogisia opintoja sekä videoneuvottelun käyttöä opetuksessa (mm. graduseminaarit). Myös olemassaolevan hyper- ja multimediatyyppisen materiaalin soveltuvuutta matematiikan opintoihin kokeillaan.

Järjestelmän suunnittelu ja alustava kokeilu aloitetaan kevään 1998 kurssin Matematiikan tietotekniikka kouluopetuksessa yhteydessä. Järjestelmää käytetään (soveltuvin osin) opetuksessa:

- kesän 1998 Diskreettiä matematiikka luokanopettajille-kurssilla (osittain, kannettava mikroluokka)

- kesän 1998 Tiedelukion matematiikan kurssilla (kannettava mikroluokka)

- kesän 1998 pedagoginen ja TAO-koulutus, 30.7.-3.8.1998 (Ed Dubinsky, Georgia State University, USA)

- useilla syksyn 1998 kursseilla (samalla osaksi henkilökunnan koulutuksena)

- kesäksi 1999 suunniteltavalla Socrates-intensiivikurssilla

Hankkeen vaikuttavuus. Paikallisesti hankkeen arvioidaan kohottavan matemaattisia aineita opiskelevien ja opettavien matemaattista, tietoteknistä ja pedagogista tietämystä. Valtakunnallisesti sen odotetaan tekevän matemaattisten aineiden opiskelua tunnetuksi ja houkuttelevaksi. Hanke lisää myös kansainvälistä yhteistyötä ja uusia yhteistyömuotoja. Järjestelmän käytöstä saatuja kokemuksia voidaan käyttää muiden vastaavien järjestelmien rakentamisessa.

Hankkeen toteutusaikataulu ja kustannusarvio

 

AJOITUS  TEHTÄVÄ	Kevät 1998	Kesä 1998	Syksy 1998	Vuosi 1999
Algebraa ohjelmoimalla  Pesonen & Terho	Teoreettinen  analyysi	Valmistelu	Varsinainen  kokeilu	Analyysi  Raportti
Matematiikan tietotekniikka kouluopetuksessa   Smolander & NN	Suunnittelu ja  toteutus WWW	Raportti  Tiedelukio		Päivitys  ja uusinta
Diskreettiä matematiikkaa  luokanopettajille Pesonen	Suunnittelu ja  oppimateriaali	Toteutus ja  raportti		Päivitys  ja uusinta
Tiedelukio  Kinnunen & NN	Suunnittelu ja  oppimateriaali	Toteutus  WWW	Raportti, jatko-  suunnittelu	Uusi kurssi
Matematiikan tietotekniikkaa henkilökunnalle  NN, vierailevat asiantuntijat & tekninen henkilöstö	Matematiikkaa Internetissä: WWW-sivut, julkaiseminen	Javaohjelmointi  Kannettava  mikroluokka,  Artiguen ja	WWW-poh-jaisten kurssien  implementointi,  etäopetus	Tietotekniikan  pedagogiset  vaikutukset,  arviointi
Kannettava mikroluokka  NN & henkilöstö	Joensuuhun:  Modifiointi ja  täydentäminen	Dubinskyn  vierailu  Tiedelukio	Tutkimus-  käyttö	Opetuskäyttö: mm. Socrates-kurssi

 

 
 

HANKKEEN KUSTANNUSARVIO (markkoina)	Vuosi 1998-99
Projektitutkija (matemaattinen, tietotekninen ja pedagoginen koulutus) 12 kk	140 000
Koulutus (vierailevat ulkomaiset ja kotimaiset asiantuntijat, apurahat ja matkat)	30 000
Matkat (kongressimatka Samokseen, Kreikkaan (3 henkilöä, alustava raportti)	20 000
Kirjallisuus- ja ohjelmistohankinnat  - matemaattiset ohjelmistot (erityiset pedagogiset lähestymistavat)  - CD-rom-materiaali (matematiikka, videoidut opetusmenetelmäesittelyt)  - muut hyper- ja multimediatuotteet  - WWW-ohjelmistot (selaimet, editorit, kääntäjät)  - ohjelmien käyttöohjeet  - muu tarvittava kirjallisuus ja materiaali	30 000
YHTEENSÄ	220 000

 

Hankkeen rahoitussuunnitelma

Hanke on jossain määrin jatkoa vuoden 1997 tietostrategiamäärärahoilla (250 000 mk) toteutetulle hankkeelle, jonka vastuuhenkilönä on FT Sisko Repo Savonlinnan OKL:sta. Hanke myös sivuaa laajamittaisempaa opetuksen tutkimus- ja kehittämishanketta Mathematics and Physics Instruction and Learning in Schools and Universities, jolle on juuri haettu rahoitusta Suomen Akatemian MALU 2002-ohjelmalta (605 000 mk). Nyt haettu määräraha on 220 000 mk.
 
 
Hankkeeseen osallistuvat henkilöt

Matematiikan laitos:

Professori Timo Eirola: vastuuhenkilö
Lehtori Martti Pesonen: opetus ja opetuskokeilut
Yliassistentti Liisa Kinnunen: opetus ja opetuskokeilut, tutorointi
Projektitutkija NN: WWW-opetusjärjestelmän suunnittelu ja käyttökoulutus, kokeilukurssien tukeminen
 

Yhteistyötahot

Kasvatustiede:

Apulaisprofessori: opetusmenetelmät, oppimisen tutkimus
 

Savonlinna OKL:

FT Sisko Repo: opetusmenetelmät ja teknologia [Tulee työskentelemään Turussa syksyllä 1998]

 
Joensuun Normaalikoulu:

FM Jari Rokkila: opetuskokeilut, opetusmenetelmät [Lähtenyt pois Normaalikoululta]

Teknillinen korkeakoulu:

Lehtori Heikki Apiola konsultointi

Lehtori Simo Kivelä konsultointi

 
Luonnollisesti hankkeessa tarvitaan yhteistyötä tarpeellisten yliopiston piirissä toimivien asiantuntijatahojen kanssa.

TAKAISIN INFORMAATIOTEKNOLOGIAN HYÖDYNTÄMISSIVULLE