Johanna Leppävirta Kasvatustieteen päivät 2006 Sähkömagnetiikan oppimisen tukeminen ja arviointi Johanna Leppävirta Sähkömagnetiikan laboratorio Sähkö- ja tietoliikennetekniikan osasto Teknillinen korkeakoulu

Johanna Leppävirta Kasvatustieteen päivät 2006 Sähkömagneettinen kenttäteoria -kurssi •opitaan sähkömagnetiikan ilmiöiden perusteet •kurssilla vuosittain noin 250 opiskelijaa, naisia n. 13% •toteutettu perinteisesti luentojen, laskuharjoitusten ja tentin kokonaisuutena •Kenttäteoria-kurssin opetuksen kehittämisestä ja toteutuksesta vastaa Sähkömagnetiikan laboratorion professori Ari Sihvola

Johanna Leppävirta Kasvatustieteen päivät 2006 Kurssin opetuksen haasteet •raskas fysiikan osa-alue, jossa abstraktit käsitteet •ongelmanratkaisu vaatii matemaattisten ajattelurakenteiden ymmärtämistä sekä käyttämistä •sähkö- ja magneettikenttien ymmärtäminen vaatii geometrista ja avaruudellista hahmotuskykyä •sähköteknilliset ongelmat tulisi pystyä kytkemään tosielämään

Johanna Leppävirta Kasvatustieteen päivät 2006 Ongelmalähtöinen projektityö •tavoitteena saada opiskelija kokemaan sähkömagnetiikka luonnolliseksi ja ”käsinkosketeltavaksi” •opiskelijoille yksinkertaiset perustarvikkeet: kuparilankaa, paristo, magneetti ja rautanaula •ohjeistus minimaalinen: tavoitteena 4-5 hengen ryhmissä saada jotain aikaan näillä välineillä •ryhmät esittelevät työt sekä kirjoittavat tutkimusraportin

Johanna Leppävirta Kasvatustieteen päivät 2006 Havainnot projektityöstä •oppiminen hauskaa, syntyneet laitteet itsenäisiä ja riippumattomia •opiskelijapalaute: 56% piti ryhmätyötä erittäin hyödyllisenä ja 26% melko hyödyllisenä (N=200) •sanalliset palautekommentit olivat pääosin hyvin positiivisia, ryhmätyötä pidettiin onnistuneena, innostavana, mutta haastavana mahdollisuutena soveltaa teoriaa käytäntöön •ryhmien työskentelyn havainnointi (kolme ryhmää, 7 havainnointikertaa) osoitti kuitenkin, että opiskelijat herkästi jakavat tehtävät ryhmäläisten kesken (laitteen rakentaminen, teorian kirjoittaminen, mittaukset)

Johanna Leppävirta Kasvatustieteen päivät 2006 Käsitetesti: Faradayn laki •luentoja aktivoitiin Eric Mazurin (1997) kehittämillä käsitetesteillä •opiskelijat pohtivat yksin sekä yhdessä ilmiötä •opiskelijoiden tuli antaa myös oma vastausvarmuus sekä selitysmalli omalle vastaukselle

Johanna Leppävirta Kasvatustieteen päivät 2006 Havainnot käsitetestistä (N=78)

Johanna Leppävirta Kasvatustieteen päivät 2006 Sukupuolten väliset erot •miesten ja naisten välillä eroa kurssilla menestymisen suhteen, pojat saaneet parempia arvosanoja SukupuoliKeskiarvoKeski- hajonta NKeskiarvojen ero tSig. ArvosanaMies p<.01 Nainen •luonnontieteiden opinnoissa erityisesti fysiikassa naiset menestyneet poikia heikommin Mullis, V., Martin, M., Fierros, E., Goldberg, A. & Stemler, S. (2000). Gender Differences in Achievement. IEA’S Third International Mathematics and Science Study (TIMSS). Boston Collage, TIMSS International Study Center, Chestnut Hill, MA. (arvosana max 5)

Johanna Leppävirta Kasvatustieteen päivät 2006 Sukupuolten väliset erot •käsitetestissä naiset arvioivat oman vastausvarmuuden miehiä varovaisemmin (sp:n ja vastausvarmuuden yhteys r=-.44, p<.01) •keskustelun jälkeen naiset näyttivät vaihtavan miehiä herkemmin mielipidettään oikeasta vastauksesta väärään (N=78)

Johanna Leppävirta Kasvatustieteen päivät 2006 Matemaaattisen ajattelun dimensiot Procedural knowledge Problem solving Conceptual understanding Beliefs about mathematics and electromagnetics Academic self-efficacy Affects student’s cognitive performance Bandura Affective levelCognitive level Figure 1. Mathematical power, modified from NAEP (2000).

Johanna Leppävirta Kasvatustieteen päivät 2006 Johtopäätökset/Yhteenveto •perinteinen korkeakouluopetus ei tue riittävästi matemaattisen ajattelun kehittymistä -> tarvitaan aktivoivia ja yhteistoiminnallisia opetusmenetelmiä •tasavertainen ongelmanratkaisu ja tiedonrakentelu yhdessä vaatii enemmän tukea, esim. ICT-työkalujen hyödyntäminen •sukupuolisensitiivisiä opetusmenetelmiä luonnotieteiden opetukseen on kehitetty, mutta on vielä vähän tutkimustietoa miten ne auttavat naisia oppimaan