Johanna Leppävirta Kasvatustieteen päivät 2006 Sähkömagnetiikan oppimisen tukeminen ja arviointi Johanna Leppävirta Sähkömagnetiikan laboratorio Sähkö-

Esitys aiheesta: "Johanna Leppävirta Kasvatustieteen päivät 2006 Sähkömagnetiikan oppimisen tukeminen ja arviointi Johanna Leppävirta Sähkömagnetiikan laboratorio Sähkö-"— Esityksen transkriptio:

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

2 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

3 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

4 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

5 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)

6 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

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

8 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. ArvosanaMies2.41.3188.742.7p<.01 Nainen1.61.228 •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)

9 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)

10 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).

11 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