Matematiikan etäopiskelun toteuttaminen Joensuun yliopistossa
Sijoitusyksikkö: Joensuun yliopiston matematiikan laitos
Joensuussa 27.11.1998
Tuomas Sorvali
Professori
Matematiikan laitos
Joensuun yliopisto
Tiivistelmä
Tietoverkkojen ja telemaattisten kommunikointiväylien kehittyminen
mahdollistaa etätyön ohella periaatteessa myös etäopiskelun.
Matematiikan etäopiskeluun yliopistossa on ilmennyt erityistä
tarvetta LUMA-talkoiden yhteydessä toteutetuissa opettajien täydennyskoulutusohjelmissa.
Ehdotetun hankkeen tavoitteena on kehittää www-pohjainen järjestelmä
työympäristönä sellaiselle tasolle, joka mahdollistaa
tietokoneavusteisten matematiikan kurssien järjestämisen niin
mikroluokkien sisäisinä kuin etäopiskelunakin.
Tietoverkkojen ja telemaattisten kommunikointiväylien kehittyminen mahdollistaa etätyön ohella periaatteessa myös etäopiskelun. Esimerkiksi Opetushallituksen koordinoimaa ja Opetusministeriön sekä Euroopan sosiaalirahaston rahoittamaa etälukioprojektia on toteutettu maassamme vuodesta 1996 lähtien. Matematiikan opiskelun toteuttamisesta etälukiossa on Joensuun yliopiston matematiikan laitoksella valmistunut lisensiaatintutkimus.
Matematiikan etäopiskeluun yliopistossa on ilmennyt erityistä tarvetta LUMA-talkoiden yhteydessä toteutetuissa opettajien täydennyskoulutusohjelmissa. Esim. luokanopettajille tarjottavaan didaktisen matematiikan täydennyskoulutusohjelmaan on kiistatta tarvetta ja kentällä toimivat opettajat ovat olleet siitä kiinnostuneita. Osallistuminen viikonloppuisin järjestettävään kontaktiopetukseen on kuitenkin jo pitkien etäisyyksien vuoksi erittäin hankalaa ja kohtuuttoman raskasta. Luokanopettajaopiskelijoille vuodesta 1994 lähtien järjestetty matematiikan approbatur on ollut Joensuun yliopistossa tavaton menestys, vaikka se on vaatinut kesäisin muutaman viikon uhraamista opiskeluun käytännössä aamuvarhaisesta iltamyöhään. Kontaktiopetuksen vähentäminen www-pohjaiseen järjestelmään perustuvalla etäopiskelulla järkiperäistäisi opiskelijoiden ajankäyttöä myös tässä tapauksessa ja samalla opettaisi heitä matematiikassakin hakemaan materiaalia tietoverkoista. Etäopiskelun kehittäminen mahdollistaa myös tiedelukion toiminnan laajentamisen koko maakuntaa kattavaksi (liite 2).
Vuodesta 1997 lähtien on Joensuun yliopiston matematiikan laitoksella toteutettu opetuskokeiluita, joissa kurssin laskuharjoitukset on korvattu matemaattisten käsitteiden opiskeluun tarkoitetulla tietokoneavusteisella työskentelyjärjestelmällä (liite 1). Toinen kiinnostava kehys matemaattisten algoritmien opiskeluun on www-Java-pohjainen Jeliot-systeemi, jossa opiskelija ohjelmoi itse tietyn menetelmän esimerkiksi Java-kielellä ja saa palvelimelta kuvaruudulleen algoritmin toimintaa kuvaavan animoinnin. Tämä menetelmä soveltuu myös matematiikan aineopintoihin mm. diskreetin matematiikan kurssille.
Matemaattisten aineiden etäopetuksen vaikea erityisongelma on matemaattisen tiedon (teksti, kaavat, graafinen esittäminen) välitys tietoverkoissa. Tässä suhteessa viime aikainen kehitys on kuitenkin ollut nopeaa (ks. liite 1). Ehdotetun hankkeen tavoitteena on kehittää www-pohjainen järjestelmä työympäristönä sellaiselle tasolle, joka mahdollistaa yllä kuvattujen tietokoneavusteisten matematiikan kurssien järjestämisen niin mikroluokkien sisäisinä kuin etäopiskelunakin. Tätä varten tarvitaan yleistä käyttökoulutusta (mm. HTML, MathML, OpenMath ja Java-kielet) ja erityistä sopivien opetusmenetelmien ja tietokoneavusteisen opetuksen koulutusta.
Hanke suunnitellaan toteutettavaksi siten, että sitä voidaan
hyödyntää mm. seuraavissa kohteissa:
1. Luokanopettajien didaktisen matematiikan erikoistumis- ja täydennyskoulutusohjelma
2. Peruskoulun yläasteen ja lukion opettajien matematiikan täydennyskoulutusohjelma
3. Tiedelukion matematiikka (ehdotus v. 1999 etäkurssista liitteenä
2)
4 .Matematiikan pääaineopiskelijoiden matematiikan opinnot
erityisesti aineenopettajakoulutuksessa
5. Opettajien ammatilliseen lisensiaatin tutkintoon liittyvät
opinnot
6. Matematiikan opinnot Savonlinnan OKL:ssa
Edellä mainittujen etäopiskelumahdollisuuksien toteuttaminen vaatii huomattavan osan hankkeeseen osallistuvien henkilöitten työajasta. Paradoksaalista kyllä, mutta etäopiskelu edellyttää perinteistä opetusta huomattavasti enemmän yksilöllistä opiskelumateriaalia ja harjoitustehtäviä. Tarkoituksena on, että jokaisen opiskelijan esittämät ratkaisut omiin tehtäviinsä olisivat verkossa kaikkien opiskelijoiden tutkittavana ja interaktiivisesti arvioitavina. Hanke edellyttää laite- ja ohjelmistohankintoja, sillä etäopiskelukurssien toiminnan varmistamiseksi ja matemaattisten sekä tietoliikenneohjelmistojen vaativuuden vuoksi kullakin opiskelijalla tulee kurssin aikana olla käytössään opiskeluympäristön kanssa yhteensopiva välineistö. Lisäksi tarvitaan rahoitusta matkakuluihin, ulkopuolisten asiantuntijoiden palkkioihin sekä koordinoivan projektisihteerin palkkaukseen.
Hankkeen toteutusaikataulu ja kustannusarvio
| AJOITUS
TEHTÄVÄ |
Kevät 1999 | Kesä 1999 | Syksy 1999 | Vuosi 2000 |
| Algebraa ohjelmoimalla
|
Teoreettinen
analyysi |
Valmistelu | Varsinainen
kokeilu |
Analyysi
Raportti |
| Matematiikan tietotekniikka kouluopetuksessa | Suunnittelu ja
toteutus WWW |
Raportti, Jatkosuunnittelu | Päivitys
ja uusinta |
|
| Didaktista matematiikkaa
työvälinekurssi |
Oppimateriaalin kehitystyö | Toteutus
|
Raportti | Päivitys
ja uusinta |
| Tiedelukio
|
Suunnittelu ja
oppimateriaali |
Toteutus
WWW |
Uusi kurssi
|
|
| Matematiikan tietotekniik-kaa
henkilökunnalle
|
WWW-sivut, julkaiseminen,
Java-ohjelmointi |
WWW-poh-jaisten kurssien
implementointi, etäopetus |
Soveltaminen
käytännön opetuksessa |
Tietotekniikan
pedagogiset vaikutukset, arviointi |
| Opettajien täydennyskoulutuskurssit | Kartoitus,
suunnittelu |
Oppimateriaali
|
Toteutus | Toteutus |
| Opettajaksi valmistuvien
matematiikan valmiuksien
vertailu |
Alustavaa
suunnittelua, kartoitusta |
Tutkimusmenetelmien valinta, testaus | Tutkimustyö | Tutkimustyö,
raportti |
| HANKKEEN KUSTANNUSARVIO (markkoina) |
1999-2000
|
| Osa-aikainen projektisihteeri 12 kk |
65 000
|
| Koulutus
- vierailevat ulkomaiset ja kotimaiset TAO- ja pedagogiset asiantuntijat, apurahat ja matkat - laitoksen kahden opetushenkilön koulutusmatka, yhteensä 3 kk |
100 000
|
| Kongressimatkat
PME-23 Haifa, Israel (3 henkilöä) ICME-9 Tokio, Japani (2 henkilöä) |
60 000
|
| Kirjallisuus- ja laitteisto-
ja ohjelmistohankinnat
- hajautettu mikroluokka (toteutetaan salkkumikroilla) - 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 |
250 000
|
| HAETTU YHTEENSÄ |
475 000
|
Hankkeeseen osallistuvat henkilöt
Matematiikan laitos:
Professori Tuomas Sorvali: vastuuhenkilö
Yliassistentti Liisa Kinnunen: opetus ja opetuskokeilut, tiedelukio
Mat yo. Mari Tuikka: opetus ja opetuskokeilut, tiedelukio
Assistentti Pekka Smolander: opetus ja opetuskokeilut, matematiikan
tietotekniikka
Lehtori Martti Pesonen: opetus ja opetuskokeilut
FM Silja Pesonen (tutkijakoulu): lko:n matematiikkakuva, didaktiikka
Projektitutkija FM Taina Malvela: työvälinekurssin suunnittelu
ja toteutus,
kokeilukurssien tukeminen, matemaattisten valmiuksien tutkimus, WWW-opetusjärjestelmä:
käyttökoulutuksen organisointi
Yhteistyötahot
Kasvatustiede:
Professori Lenni Haapasalo: opetusmenetelmät, oppimisen tutkimus
Savonlinna OKL:
FT Sisko Repo: opetusmenetelmät ja teknologia
Joensuun Normaalikoulu:
FM Raija Ylilehto
Joensuun ympäristön koulut:
FM Tanja Eskelinen
FT Jarkko Rieppo
FM Jari Rokkila
Teknillinen korkeakoulu:
Heikki Apiola
Simo Kivelä
Florida State University
Mika Seppälä