Maths bazaar – Creating new kinds of learning spaces

These pictures are taken in the main corridor of the Department of Mathematics and Statistics in the University of Helsinki. They show how learning and teaching does not have to happen in a classroom or lecture hall.

The main corridor of our department is filled with tables, so that the students can work there. Everything is close: student common room, school office, classrooms.

ohjausAnnaleenaThe corridor has become a huge drop-in class where students can spend as much time as they want. The teaching assistants, who are either senior students or members of the teaching staff, provide help 8-10 hours per day. They walk around the tables wearing colourful vests, so that the students can easily approach them.

The teaching assistants are not supposed to give answers but lead the students subtly towards a solution and help them improve their studying skills. As this kind of teaching is new to many of the teaching assistants, training is provided for them.

kaytavaThe tables are arranged into groups to encourage student collaboration. For the same reason the tables have been turned into whiteboards. This way it is also easier for the teachers to talk with the students about the problems they are tackling with.

poytaanPiirtaminenThe walls are covered with blackboards for the students to share their thoughts with each other. Also the researchers and professors use the blackboards in sketching their ideas.

liitutaulu

Some time ago a student suggested that we bought gym balls for the students to sit on. They are more comfortable and ergonomic than normal chairs. We thought that it was a very good idea, and bought the balls. Here you can see the head of our department testing them.

pallotThe corridor is a real maths bazaar: it is full of students working together and having enthusiastic conversations about mathematics. The more tables we bring to the corridor, the more students come to study there. They hang around there on their spare time too, playing games and chatting with their friends. All this has had a huge impact on the atmosphere of our department.

yhteistyota

Pictures: Veikko Somerpuro

Opettamisesta oppimiseen

Tänä päivänä koulutusta ajatellaan yhä enemmän opiskelijalähtöisesti. Muutos voidaan nähdä sekä vallitsevassa oppimiskäsityksessä että käytännön opetustyössä. Nykyiset oppimiskäsitykset johdattavat huomion siitä, mitä opettaja tekee, siihen mitä opiskelija tekee. Toisaalta myös käytännössä todella monet opettajat ovat kokeneet, että vaikka esittävällä opetuksella asioiden käsittely on tiivistä ja ”taloudellista”, oppijat eivät suurinta osaa esitetystä asiasta enää myöhemmin muista. Tarvitaan jotakin parempaa.

Käytännön tasolla opettajat ovat tehneet erilaisia ratkaisuja välttääkseen ns. läpikäymisen pedagogiikkaa. Helsingin yliopiston matematiikan ja tilastotieteen laitoksella (ja sitä ennen tietojenkäsittelytieteen laitoksella) on kehitetty tässäkin blogissa esiteltyä kisälliopetusta (tai pikemminkin kisällioppimista). Martinlaakson lukiosta on lähtenyt leviämään yksilöllisen oppimisen opetusmalli. Yhä useammat toteuttavat käänteistä opetusta (flipped classroom), jotkut taas projektioppimista. Mielekkäiden työtapojen etsiminen on ollut opettajan ”perustutkimusta” iät ja ajat, mutta nykyaikana tuntuvat korostuvan erityisesti oppijan aktiivinen rooli, teknologian hyödyntäminen ja yhteistoiminnallisuus.

Monessa yhteydessä on mainittu, että opettajuus on muutoksessa: opettajan rooli on tietysti erilainen opiskelijalähtöisimmissä opetuksen toteuttamistavoissa. Jossakin keskustelussa huomasin yhden keskustelijan — taisi olla jopa opetuksen tutkija — tekevän kovasti eroa opetuksen ja ohjaamisen välillä. Sanalla ”opetus” on usein vahva opettajakeskeisyyden kaiku (mieti sanaa ”opetus” virkkeessä ”kyllä opettajan pitäisi tunnilla opettaa ja käydä kaikki asiat läpi, jotta me ne sitten osataan”). Tuon keskustelun jälkeen mietimme opettajakollegani kanssa samaa kuin mitä olen kuullut monilta muiltakin opettajilta: ”ohjaaminen” on opettamista parhaimmillaan, kun opettaja esimerkiksi selittää vain sen verran että saa lopulta oppijan itsensä selittämään. (Määritelmät ovat ihmistieteissä hankalia, mutta voisiko opettaminen olla esimerkiksi mitä tahansa intentionaalista toimintaa, missä pyritään siihen, että joku toinen oppii…)

Minulla on ilo päästä pilotoimaan loppusyksystä 2014 matematiikan ja tilastotieteen laitoksella aineenopettajaopiskelijoille suunnattua kurssia, jossa on tarkoitus tarkastella yliopistomatematiikkaa aineenopettajan näkökulmasta. Tällaiselle kurssille on vaikuttanut olevan tilausta, sillä abstraktin (tiede)matematiikan opiskelun merkitys omalle ammattitaidolle saattaa jäädä opettajaopiskelijalle opintojen aikana vähälle pohdinnalle. Kurssilla sisältöä ohjaa matemaattiseen ajatteluun liittyvä kirjallisuus ja toimintaa taas mm. konstruktiivisen linjakkuuden idea. Opiskelijan toiminta on tälläkin kurssilla keskiössä ja odotan mielenkiinnolla, millaisen kokonaisuuden saamme yhdessä aikaiseksi!

Harjoitustehtävät kisällioppimisessa – esimerkkejä lineaarialgebran kesäkurssilta

Opetin touko-kesäkuussa Helsingin yliopiston Avoimessa yliopistossa kisällioppimisen menetelmää soveltaen kurssin Lineaarialgebra ja matriisilaskenta I. Kisällioppimisessa yhtenä perusajatuksena on tekemällä oppiminen, minkä vuoksi harjoitustehtävien laatimiseen oli kiinnitettävä erityistä huomiota. Kisällioppimisessa harjoitukset pyritään suunnittelemaan niin, että tehtävät

  • kattavat kurssin keskeiset asiat mahdollisimman hyvin
  • ohjaavat opiskelijan selvittämään asioita itse kurssimateriaalin avulla
  • kiinnittävät opiskelijan huomion oppimisen kannalta oleellisiin seikkoihin
  • mahdollistavat opiskelijan oman oivalluksen
  • ovat asteittain vaikeutuvia
  • sisältävät sopivasti kertausta.

Lisätietoa kisällioppimisesta löytyy blogikirjoituksesta ”Kisällioppiminen”.

Katsaus harjoitustehtäviin

Alla esiteltävät harjoitustehtävät eivät syntyneet tyhjästä tälle kesäkurssille, vaan ne ja niiden johdatteleva tyyli perustuvat aikaisempien kurssitoteutusten tehtäviin, jotka sain käyttööni Jokke Häsältä ja Johanna Rämöltä.

Harjoitus 1

Kurssin ensimmäinen tehtävä ohjasi opiskelijat heti kurssimateriaalin pariin. Ajatuksena oli, että opiskelijat pääsevät itse tekemään niitä asioita, joista kurssimateriaalissa puhutaan. Osalle kurssin opiskelijoista tehtävä oli helposti lähestyttävä lämmittelytehtävä; toisille opiskelijoille hyvinkin tarpeellista kertausta muun muassa koordinaatiston piirtämisestä ja pisteen merkitsemisestä koordinaatistoon.

h1t1

Lineaarikombinaation käsitteeseen liittyvä vektorien virittämän aliavaruuden käsite on monille opiskelijoille opintojen alkuvaiheessa haasteellinen. Tämän vuoksi näiden käsitteiden pohjustaminen aloitettiin heti ensimmäisessä harjoituksessa. Alla näkyvän tehtävän 7 b-kohta sai monet palaamaan lineaarikombinaation määritelmään ja toimi mainiosti kysymysten herättäjänä.

h1t6-7

Ensimmäisen harjoituksen lopussa pohjustettiin vektorien virittämän aliavaruuden käsitettä yhdistämällä lineaarikombinaation käsite span-merkintään:

h1t18-19

Harjoitus 2

Tehtävässä 1 kerrattiin lineaarikombinaation käsitettä ja harjoiteltiin määritelmän käyttöä:

h2t1

Tehtävissä 5 ja 6 harjoiteltiin span-merkintää yksinkertaisissa, konkreettisissa tilanteissa:

h2t5

h2t6

Tehtävässä 9 opeteltiin etsimään aliavaruudelle virittäjävektorit tietynlaisessa tilanteessa. Tätä taitoa tarvittiin myöhemmin vaativampien tehtävien yhteydessä.

h2t9

Harjoitus 3

Vektorien virittämän aliavaruuden käsitettä, siihen liittyviä merkintöjä ja geometrisia näkökulmia kerrattiin tehtävässä 1:

h3t1

Tehtävissä 8-10 lineaarikombinaation ja virittämisen käsitteitä tarvittiin kannan käsitteen opiskelun yhteydessä:

h3ts3

Harjoitus 4

Tehtävissä 5 ja 7 virittäminen ja lineaarikombinaatiot esiintyvät kannan ja koordinaattien opiskelun yhteydessä. Tehtävä 6 on abstraktimpi vektorien virittämään aliavaruuteen liittyvä tehtävä. Näissä tehtävissä tarvittavia taitoja oli jo harjoiteltu edellisillä viikoilla, mikä auttoi opiskelijoita pääsemään niissä alkuun. Toisaalta opiskelijat saivat näissä tehtävissä kerrata aikaisemmin opiskelemiaan asioita ja soveltaa niitä laajemmissa kokonaisuuksissa.

h4ts2

Kurssin osallistujat ja rakenne

Kurssille ilmoittautui 132 opiskelijaa. Heistä suurin osa oli Helsingin yliopiston perustutkinto-opiskelijoita, jotka lukivat matematiikkaa sivuaineenaan. Kurssi kesti viisi viikkoa ja siihen kuului viisi harjoitustehtäväkokoelmaa, joissa kussakin oli 15-19 tehtävää. Opiskelijat palauttivat tekemiensä tehtävien ratkaisut viikoittain kirjallisesti, mutta niitä ei tarkastettu. Harjoituksia teki kurssin aikana 97 opiskelijaa.

Luentoja oli yhteensä 24 tuntia, 2-3 kertaa viikossa kaksi tuntia kerrallaan. Lisäksi kurssiin kuului 17 harjoitustuntia, joiden aikana opiskelijat saivat tehdä tehtäviä omassa tahdissaan itsenäisesti tai toistensa kanssa. Paikalla olevilta ohjaajilta oli tällöin mahdollista kysyä neuvoa. Harjoitustunneille osallistui kurssin aikana 50 eri opiskelijaa, joista osa oli paikalla lähes joka kerta ja osa silloin tällöin. Kurssilla oli vastuuopettajan lisäksi yksi harjoitusohjaaja.

Kurssikokeeseen ja kahteen uusintakokeeseen osallistui yhteensä 81 eri opiskelijaa, joista 74 sai kurssin suoritettua. Kurssin sisällöstä ja käytännöistä löytyy lisätietoa kurssin sivulta.