LUMA-sanomat

Maamme matematiikan opetuksessa on ongelmia, mutta mitä ja missä? Tässä yliopistonäkökulma alkuvaiheen yliopisto-opintojen ja LUMA-toiminnan suunnalta.

Olen seurannut siirtymää lukiosta yliopistoon varsin pitkään: olen ollut YTL:n matematiikan kokeen sensorina lähes yhtäjaksoisesti vuodesta 1982, ja vuodesta 2001 olen yhtäjaksoisesti opettanut analyysin kursseja Helsingin yliopiston matematiikan ja tilastotieteen laitoksen ensimmäisen vuoden opiskelijoille. Lisäksi olen päässyt kurkistamaan lukion puolelle mm. oppikirjatyöryhmän kautta.

Laitoksellemme tulee varsin hyviä ylioppilaita: valtaosa on suorittanut pitkän matematiikan ylioppilaskokeen vähintään arvosanalla magna. Miltä tämä porukka tuntuu? Päällimmäinen vaikutelma on, että meillä alkavilla opiskelijoilla on yliopisto-opintoihin tarvittavat perustaidot varsin mukavasti hallussa. Asiaa on myös tutkittu pari vuotta sitten yhdessä pro gradu -työssä, missä aloittajillamme teetettiin murtolausekkeiden hallitsemista mittaava tehtäväsarja. Sarjassa oli tehtäviä, joita aikaisemmin oli käytetty mittaamaan ammattikorkeakoulujen aloittajien taitoja sekä lisänä muutama vaativampaa tehtävää. Tulokset olivat hyviä. (Koska viime aikoina on noussut keskustelua lukio-opetuksemme laadusta lienee syytä palata tutkimaan uudestaan aloittajiemme matematiikan taitoja.)

Käsitykseni on siis, että nykyinen lukio tarjoaa periaatteessa jatko-opintokelpoisuuden niille, jotka ovat kohtuudella menestyneet matematiikan opinnoissaan. Tässä valossa ei näytä olevan tarvetta “nostaa” lukion tasoa.

Mutta tämä ei ole tietenkään koko totuus. Lukioista ei tule lainkaan niin paljoa matematiikkaa hyvin hallitsevia ylioppilaita kuin jatko-opinnoissa olisi maassamme tilausta. Jossain on siis paha ongelma.

Ongelma ei koske pelkästään matematiikkaa osaavien määrää. Se koskee myös matematiikkaa ja sen opiskelua koskevia asenteita – tai ehkä pelkoja. Kirsi Virtasen jokin aika sitten radiossa ollut pakina kuvaa näitä tuntoja erinomaisesti.

Haasteena on se, miten saada entistä useampi koululainen oppimaan matematiikkaa niin, että perusasiat olisivat hallussa ja suhtautuminen matematiikkaan olisi avoimempaa.

Tähän ei varmasti ole yhtä helppoa ratkaisua. Tarvitaan luultavasti peruskoulun ja lukion matematiikan sisältöjen selkiyttämistä ja turhan aineksen karsimista. Seuraavien matematiikan ops-perusteiden laatiminen on käsillä ja siksi on tärkeää, että juuri nyt käydään keskustelua matematiikan opetuksesta.

Mutta tarvitaan myös jotain, millä matematiikka saadaan näyttäytymään nykyistä mielekkäämpänä ja merkityksellisempänä. Tämä “jotain” saattaa sisältää opettajien tueksi tarjottavaa (täydennys)koulutusta uusista toimintatavoista ja sisällöistä – esimerkiksi siitä, miten matematiikkaa maailmassamme käytetään. Tässä matematiikkaa korkeakouluissa opettavilla on erityinen vastuu: me olemme päivittäin lähellä tuoretta tietoa siitä, miten matematiikka on elävä osa lukemattomilla aloilla tapahtuvaa kehitystyötä. Meidän täytyy luoda tapoja tuoda tämä tieto opettajien ja oppilaiden saataville. Myös eri puolilla maatamme olevissa luma-keskuksissa järjestetyistä matikkakerhoista ja -klubeista löytyy ideoita ja kokemusta matematiikan tekemisestä kiinnostavaksi. Tässä yhteydessä haluan tuoda esille sitä laajaa työtä, mitä Alli Huovinen kumppaneineen on tehnyt Oulussa.

Täällä Helsingissä Summamutikka-keskuksen toiminnassa on noussut “näppituntumaa” matematiikan tekemisestä mielekkääksi. Mielekkyys ei aina vaadi satumaailmoja ympärilleen. Muistan esimerkiksi yhtä vetämääni matikkapäivää, missä peruskoulun 2. (tai 3.)-luokkalaiset (en enää muista kumpi oli kyseessä) posket punaisina selvittivät sitä kuinka monta lävistäjää on (kuperassa) 100-kulmiossa.

Laitoksellamme on myös tehty menestyksekästä opetuksen kehitystyötä, jossa on syntynyt uusia ajatustapoja, jotka ainakin osittain ovat siirrettävissä kouluun. Laitoksemme opettajankoulutus on nykyään kiinteässä yhteydessä sekä Summamutikka-toimintaan että opetuksen kehittämiseen. Olemme tässä yhteydessä alkaneet puhua matematiikan opetuksen kehitys- ja tutkimusyksiköstä. Vasta-avattu matematiikkaluokka Origo tarjoaa tukikohdan näiden ideoiden kehittämiseen.

Näiden kokemusten välittämistä koulumaailmaan on kokeiltu kahdesti toteutetuilla Opetushallituksen rahoittamilla täydennyskoulutuskursseilla “Oleellista etsimässä” (Lotta Oinonen) ja “Toiminnallinen ja mielekäs matematiikka” (Saara Lehto).

Mutta kyse ei saa olla vain jostain opettajille “ylhäältä annettavasta”. Maassamme on työhönsä luovasti suhtautuva luokan- ja aineenopettajakunta, jonka keskuudessa syntyneet hyvät ideat on tärkeä saada “jakoon”. Myös meillä yliopistoissa on jatkuvasti opittavaa koulujen opettajien oivalluksista.

Tuoreesta avoimesta kirjeestä Matemaattisten aineiden opettajien liitolle on ollut keskustelua. Tässä yhteydessä haluan kommentoida kahta siellä olevaa seikkaa. “Avoimessa kirjeessä” toivotaan luokanopettajien matemaattisen koulutuksen tehostamista. Tästä olen melkein samaa mieltä. Minusta meidän kaikkien matematiikkaa opettavien tulisi kehittää sekä matematiikan että sen opettamisen osaamistamme. (Luen siis itseni tähän kehittymistä tarvitsevaan joukkoon.)

“Avoimessa kirjeessä” esitetään myös peruskoulun yläluokkien matematiikan opetuksen jakamista kahtia suppeaan ja laajempaan. Mikäli suppeampi vaihtoehto ei vastaa nykyistä peruskoulun matematiikkaa, niin ehdotus tuntuu pelottavalta kahdesta syystä. Ensinnäkin se jättää ottamatta huomioon sen, että nuoret kypsyvät kovin eri rytmissä. Lisäksi tällaisesta ratkaisusta saattaisi seurata, että entistä harvempi kykenisi selviytymään pitkan matematiikan ylioppilaskokeesta kohtuullisesti.

Teksti: Juha Oikkonen.

Valtakunnallinen LUMA-toiminta vahvistuu! Summamutikka-keskus avasi maaliskuun 18. päivänä oman matematiikkaluokan– Origon. Uusi luokka toimii Helsingin yliopiston matematiikan ja tilastotieteen laitoksen keskipisteessä tarjoten modernin ja innostavan oppimisympäristön matematiikan opetukseen. Tiedeluokka on kolmas LUMA-toiminnassa. Aikaisemmin on avattu Kemianluokka Gadolin ja F2k.

Summamutikka-keskus avasi maaliskuun 18. päivänä 2011 oman matematiikkaluokansa – Origon. Uusi luokka toimii laitoksen keskipisteessä ja se tarjoaa modernin ja innostavan oppimisympäristön matematiikan opetukseen. Luokka sijaitsee matematiikan ja tilastotieteen laitoksen keskipisteessä myös konkreettisesti. Siellä kohtaavat yliopisto- ja koulumatematiikka, opetuksen kehitys, toiminnallinen matematiikka ja nykytutkimus.

Yhtenä tärkeänä asiana Origoa suunniteltaessa pidettiin sitä, että luokassa olisi tilaa luovuudelle. Luovuutta haettaessa on kuitenkin haluttu pysyä yksinkertaisissa ratkaisuissa. Esimerkiksi huoneen pöydät on päällystetty läpinäkyvällä muovilla, joihin voi piirtää! Modernimpaa teknologiaa edustavat luokasta löytyvät älytaulu ja älypöytä. Älypöytä on oikeastaan seinän sijasta pöytään heijastettu älytaulu. Älypöytä sellaisenaan on tiettävästi ensimmäinen laatuaan Suomessa.

Luokan ohjelmaan kuuluvat lukiolaisille tarkoitetut klubi-illat, joissa luokan teknologiaa käytetään hyväksi. Luokka on avoinna myös opettajien ja oppilaiden vierailuille. Lisäksi matematiikan opiskelijat, erityisesti aineenopettajaksi opiskelevat, pääsevät luokassa tutustumaan kouluistakin löytyvään teknologiaan. Kun luokka ei ole Summamutikan omassa käytössä, se toimii harjoitus- ja luentotilana laitoksen opetuksessa.

Eräs käyttötapa luokalle on myös, että se toimii ideapajana laitoksen opetuksen kehityksessä. Origossa syntyneitä ideoita pyritäänkin aktiivisesti levittämään myös koko laitosta hyödyttäväksi toiminnaksi.

Matematiikkaluokka »

Teksti: Tiina Romu.

Luonnontieteet, matematiikka, tietotekniikka ja teknologia – siinä lista Suomelle perinteisesti tärkeistä aloista. Useiden tutkimusten mukaan suomalaiset lapset ja nuoret ovat saavuttaneet näissä aineissa kansainvälisestikin hyviä oppimistuloksia, mutta toisaalta tutkimukset kertovat myös sen karun totuuden, että kiinnostus näitä aineita kohtaan on koko ajan laskussa.

– On hullunkurista, että lapset ja nuoret osaavat LUMA-aineita hyvin, mutta niistä ei olla kiinnostuneita, toteaa dosentti Pekka Hirvonen Itä-Suomen yliopistosta.

Hirvonen hakee selitystä kulttuurinmuutoksesta.

– Kun siirryttiin nettiaikaan, niin siirryttiin toisen tyyppiseen tiedon omaksumistapaan. Asiat halutaan nopeasti, heti nyt ja tässä. Tällainen ajattelutapa ei edistä luonnontieteiden ja matematiikan oppimista, koska näissä aineissa syvällisen tiedon saavuttaminen vie monia vuosia ja vaatii määrätietoista työtä.

– Lapset ja nuoret ovat omaksuneet uudenlaisen tavan omaksua tietoa, nyt tarvitaan toimia, jotta heidän tapansa hankkia tietoa ja meidän tapamme tarjota tietoa kohtaisivat paremmin, Pekka Hirvonen tuumaa.

LUMA-ilosanoma leviää

LUMA-aineiden kiinnostavuuden lisäämiseen tähtäävä juna on jo liikkeellä. Esimerkiksi muutama vuosi sitten uudistettu opetussuunnitelma toi fysiikka ja kemia oppiaineeksi jo alakouluun. Siellä fysiikkaa ja kemiaa lähestytään ilmiölähtöisesti tarkastelemalla lapsia lähellä olevia jokapäiväisiä asioita ja ilmiöitä.

– Jos innostus saadaan luotua jo vitosluokalla, se saattaa kantaa yläkouluun saakka ja aina lukioon asti, Hirvonen toteaa.

Myös suomalaisissa yliopistoissa on aktivoiduttu. Keväällä 2010 perustettiin kansallinen LUMA-neuvottelukunta, jonka tehtävänä on koordinoida kansallista LUMA-toimintaa. Eri puolelle maata on syntymässä alueellisia LUMA-keskuksia.

Pekka Hirvonen kertoo, että myös Itä-Suomen yliopiston LUMA-toiminnan käynnistäminen on hyvässä vauhdissa.

– Joensuuhun rakennetaan parhaillaan LUMA-toimintaympäristöä, joka tulee sisältämään paljon sellaisia ideoita, joita ei kouluopetuksessa ole aikaisemmin laajemmalti hyödynnetty.

Yliopisto on saanut LUMA-toiminnan käynnistämiseen ja toimintaympäristön rakentamiseen Pohjois-Karjalan maakuntaliitolta ja Pohjois-Karjalan ELY-keskukselta yhteensä 635 000 euron rahoituksen.

Teksti: Anne Heikkinen. Juttu on julkaistu alunperin Kantti.net-sivustolla.

Kuuntele myös, kun Hirvonen pohti 20.3.2011 LUMA-aineiden viehätystä tai pikemminkin sen puutetta Yle Puheen Aspektissa » (MP3, kesto 13’00”)

Lukioissa pitkää matematiikkaa tai fysiikan ja kemian kursseja lukevien määrä ei vastaa yliopistojen ja ammattikorkeakoulujen tekniikan ja luonnontieteiden koulutuksen tarpeita. Pisa-tutkimuksen mukaan keskimäärin Suomen peruskoululaiset osaavat matematiikkaa hyvin, mutta miksi innostusta ei ole suorittaa pitkää matematiikkaa. Tarjoaahan pitkän matematiikan suoritus melko varmasti opiskelupaikan.

Peruskoulu tuli Suomeen asteittain alkaen Pohjois-Suomesta vuodesta 1972 ja päättyen Helsinkiin 1978. Peruskoulu-uudistuksen ideana on taata kaikille tasa-arvoiset lähtökohdat. Peruskoulun tasa-arvo perustuu ajatukseen, että kaikille annetaan samanlainen perusopetus, joka takaa samanlaiset lähtökohdat jatkokoulutuksessa. Mitä on tasa-arvo matematiikan opetuksessa? Peruskoulu-uudistuksen seurauksena matematiikan opetuksen sisältöjä jouduttiin varsinkin tasokurssien poistuttua mukauttamaan sille tasolle, että jokaisella on mahdollisuus ne oppia ainakin jollain tasolla. Tästä seurasi ketjureaktio, että myös lukioiden opetussuunnitelmia jouduttiin mukauttamaan ja lukioiden jälkeen yliopistojen opetussuunnitelmia muokattiin. Tilanteen helpottamiseksi lukion ja peruskoulun välille tehtiin uusia nollakursseja ja yliopiston lähtötasoja mukautettiin. Vaikka tiedon määrä koko aika lisääntyy, niin opetettavien asioiden määrä pienenee!

Matematiikasta on tullut kaavojen soveltamista ilman suurempia perusteluita. Laskimilla lasketaan ja taulukosta saadaan sopivat kaavat. Kaikkien ei tarvitse ymmärtää, mistä kaavat tulevat tai miten ne liittyvät yhteen. Kun taulukoita tai laskimia ei ole käytössä, yritetään koota kaavat hatarasta muistista jotain sinne päin. Tämä näkyy selvästi yliopistojen peruskursseilla, joissa joudutaan palaamaan ihan peruskoulussa opetettaviin laskusääntöihin. Opettajat tekevät parhaansa peruskouluissa, mutta liian suuret ja epähomogeeniset ryhmät eivät mahdollista hyvää oppimista.

Tasa-arvoisuus ei ole tasapäistämistä. Me olemme erilaisia ihmisiä, mutta jokainen on samanarvoinen. Tämän erilaisuuden huomioiminen opetuksessa on todellista tasa-arvoa. Moderni opetus ei ole sitä, että jokaisen tulisi Aleksis Kiven Seitsemän veljeksen lukuopetuksen mukaisesti tavata kirjaimia yhteen ääneen. Olin modernissa pienessä kyläkoulussa jo 60 luvulla. Siellä opettaja opetti neljää luokka-astetta yhdessä. Minulle se merkitsi sitä, että opettaja antoi matematiikan kirjan eteeni ja kehotti opiskelemaan ja tekemään tehtäviä sekä kysymään, jos en osaa. Joskus oli aikaa myös kuunnella, mitä kolmasluokkalaisille opetettiin ja luokka-asteiden väliset erot hälvenivät. Kaikille tällainen opiskelu ei varmasti sovellu, mutta matematiikasta innostuneita se vie pitkälle. Ei ole kuitenkaan paluuta pieniin kyläkouluihin, kun koko ajan siirrytään suurempiin ja tehokkaampiin yksikköihin.

Koululaisten matematiikan osaamisessa on alusta lähtien suuria eroja. Jotkut oppivat asia käden käänteessä ja toinen tarvitsee pitemmän tovin perusasioiden oppimiseen. Heidän oppimisen tarpeet ovat erilaiset. Yhteistyö opettajien kanssa mahdollistaa eriyttävän opettamisen ja molempien ryhmien tarpeiden huomioimisen. Käytännössä tämä tarkoittaa sitä, että esimerkiksi kaksi opettajaa jakaa luokkansa oppilaat kahteen ryhmään. Kumpikaan ryhmä ei saa mitään erityisoikeuksia ja ryhmistä tulee voida joustavasti siirtyä toiseen. Molemmissa ryhmissä oppilaat saavat enemmän oivaltamisen riemua. Kun oppii jotain, tulee siitä hyvä mieli ja asiat jäävät myös mieleen.

Moderni opetusteknologia mahdollistaa joidenkin asioiden oppimisen yksilöllisesti tehokkaasti ja hauskastikin. On kehitetty ja voidaan kehittää lisää oppimisympäristöjä, joiden avulla voi opiskella itsenäisesti joko uusia asioita tai kerrata. Erilaiset tietokonepohjaiset testit soveltuvat hyvin juuri perustaitojen testaukseen ja niiden avulla voidaan helposti ohjata koululaisia kertaamaan, jos taidoissa on puutteita. Samoin kuin jokaisen on opittava kertolasku, niin jokaisen tulee oppia tietyt perusasiat rutiininomaisiksi. On vaarallista liian aikaisessa vaiheessa eritellä, että joku tarvitsee vain tavallista luvuilla laskemista tai käytännön laskuja. Matemaattiset taidot kehittävät ajattelutaitoa ja ovat myös harjoituslaji: virheistä opitaan ja harjoittelemalla tulee mestariksi. Joku edistyy nopeammin ja toinen hitaammin, mutta molemmillekin oikein opetettuna voidaan antaa oppimisen riemua. Matematiikassa perusasioiden virheet vaikeuttavat uusien asioiden oppimista huomattavasti. Jos matematiikan oppimisen tornista otat yhden palikan pois, se kaatuu kokonaan.

Matematiikka perustuu käsitteisiin ja niistä loogisesti johdettuihin tuloksiin. Käsitteiden ymmärtäminen on erityisen tärkeätä: pelkät tulokset eivät avaudu, jos niissä tarvittavia käsitteitä ei ymmärrä. Monesti juuri selitys, miksi tulos on voimassa, auttaa ymmärtämään ja muistamaan tuloksen. Tällaisen tuloksen soveltaminenkin on helpompaa. Yhteistyöllä asiat edistyvät. Tarvitaan opettajien keskinäistä yhteistyötä. Tarvitaan yritysten ja koulujen ja yliopistojen välistä yhteistyötä, jotta yhteiskunnan eri alojen matematiikan tarpeet näkyisivät opetuksessa ja opettajat tietäisivät, miksi näitä asioita opetetaan. Tampereelle perustetaan tänä keväänä Tampereen teknillisen yliopiston ja Tampereen yliopiston yhteistyöllä LUMATE-keskus koordinoimaan tätä yhteistyötä yritysten, koulumaailman ja yliopistojen välillä ja levittämään innostusta luonnontieteiden, matematiikan ja teknologian oppimiseen. Nimessä TE korostaa juuri teknologian, luonnontieteiden ja matematiikan vuorovaikutusta. Tämä uusi keskus täydentää LUMA-keskusten kansallista sateenvarjo-organisaatiota.

Tämä vuosi on LUMA-verkostossa mielenkiintoisen matematiikan vuosi. Haastankin opettajat yhteistuumin keksimään esimerkkejä mielenkiintoisesta matematiikasta. Sovellukset antavat lisää sisältöjä. Eri aineiden yhteinen projekti edistää yhteistyötä. Mietitään yhdessä! Ottakaa yhteyttä sähköpostilla ja perustetaan ryhmä toteuttamaan ideoita. Vaikeastakin asiasta tulee hauskaa yhteistyöllä. Kun kuuluu iloista naurua ja puhetta, tietokin menee perille!

Teksti: Sirkka-Liisa Eriksson.

– Oletko koskaan tavannut robottia? kysyy Markku Tukiainen tavallisesti uuden teknologiakerhon ensimmäisessä tapaamisessa. Näin Tukiainen haluaa herättää lapset ja nuoret miettimään robotiikkaa elinympäristössään. Moni meistä ei tule ajatelleeksi, että esimerkiksi pullonpalautusautomaatit ja automaattiliukuovet ovat robotteja. Jotta voisimme saada arkielämäämme liittyvän teknologian toimimaan meidän tarpeitamme vastaavalla tavalla, tulisi meillä olla ymmärrystä laitteiden yleisistä elektronisista ja mekaanisista toimintaperiaatteista. – Kun lapsi tai nuori pääsee itse rakentamaan robotteja, ymmärtää hän teknologiset laitteet ihmisten tekemiksi ja kokee myös pystyvänsä itse osallistumaan tähän tekemiseen.

Kids’ Club ja teknologiakerhot

Tukiainen toimii Itä-Suomen yliopiston tietojenkäsittelytieteen professorina opetusteknologian tutkimusryhmässä. Robotiikka on ollut ryhmän ydinosaamista jo kymmenen vuoden ajan.

Kiinteä osa robotiikan opetusteknologista tutkimusta ovat lapsille ja nuorille suunnatut teknologiakerhot, joissa osallistujat pääsevät itse suunnittelemaan, rakentamaan ja testaamaan robotteja. Lapsille ja nuorille suunnattua kerhotoimintaa on sekä Joensuussa että Kontiolahdessa. Joensuun teknologiakerhotoiminta tuntee nimen Kids’ Club, ja se kokoontuu Tiedepuistolla joka toinen viikko. Kontiolahdessa teknologiakerho-toimintaa on neljässä eri koulussa ja kokoontumiset ovat kerran viikossa.

Kerhoissa robottien valmistukseen käytetään pääosin LEGO® MINDSTORMS® NXT -rakennussarjaa. Tämän noin 200-300 euroa maksavan sarjan avulla harrastuksessa pääsee hyvin alkuun, sillä sen mukana tulevat sekä robotin rakennustarvikkeet, helppokäyttöinen graafisilla elementeillä tapahtuvaan ohjelmointiin tarvittava ohjelmisto että rakentamisohjeita. Rakentamisohjeita löytyy paljon myös LEGOn internetsivuilta ja harrastajien kotisivuilta. Kerhoissa on rakennettu robotteja myös muista robotiikan rakennussarjoista, kuten VEX ja ELEKIT, joissa rakentaminen tapahtuu mekaanisista osista ja elektroniikan komponenteista.

Robotiikka kouluopetuksessa

Robotiikka sopii Tukiaisen mielestä erinomaisesti myös kouluopetukseen, sillä se on loistava tapa oppia ohjelmointia ja mekaanista rakentamista sekä kehittää ongelmanratkaisutaitoja. Myös vuorovaikutustaidot kehittyvät parin kanssa toimien ja opettajan kanssa yhteistyötä tehden. – Lapset ovat todella innostuneita robottien rakentelusta, kertoo tutkija Marjo Voutilainen, joka on työskennellyt Kids’ Club -toiminnan parissa ja ollut mukana toteuttamassa opettajille suunnattuja koulutuksia.

– Tutustuttamalla lapset teknologiaan robotiikan ja ohjelmoinnin avulla varhain, jopa jo esikoulussa, voitaisiin välttyä siltä, ettei teknologiaa koettaisi pelottavana. Itse tehdyn toimivan laitteen, kuten painikkeen, lukon tai mustaa viivaa seuraavan robotin, valmistaminen antaa onnistumisen kokemuksia, jotka motivoivat tekemään ja oppimaan lisää, innostaa Voutilainen. – Robotiikka sopii hyvin myös erityislapsille, joille harvoin edes tarjotaan tämän tyyppisiä konkreettisia itsetekemisen aktiviteetteja teknologian parissa. Ideoimalla ja kehittelemällä omia laitteita lapset pystyvät käyttämään omia vahvuuksiaan ja oppimaan samalla monenlaisia asioita omaa luovuutta ja ongelmanratkaisukykyä hyödyntäen. Tarkoitus ei siis ole harjoitella lapselle vaikeita asioita, kuten erityisryhmille suunnatuissa teknologioissa, vaan nostaa esille lapsen osaamista ja taitoja. Erityislasten vaikeudet saattavat toki ilmetä esimerkiksi siten, että robotin rakentamiseen kuluu hieman enemmän aikaa, mutta sehän ei tietenkään ole este robottien rakentamiselle.

Kilpaileminen on osa robotiikka-harrastusta

Eräs robotiikka-harrastuksen tärkeä osa ovat kilpailut, joissa harrastajat pääsevät testaamaan omia taitojaan sekä kansallisella että kansainvälisellä tasolla. MM-tason kilpailuista tärkeimmät ovat aikuisille suunnattu RoboCup ja peruskoululaisille ja toisen asteen opiskelijoille tarkoitettu RoboCupJunior. RoboCupJuniorissa on kolme sarjaa: robottijalkapallo, pelastusrobotti ja tanssiva robotti. Sekä Kids’ Clubilaiset että Kontiolahden teknologiakerholaiset ovat osallistuneet RoboCupJuniorin MM-kisoihin menestyksekkäästi useina vuosina. Tänä vuonna Istanbulissa järjestettävään kilpailuun lähtee viisi joukkuetta: 15 lasta ja noin 20 robottia.

Kontiolahden teknologiakerholaisten RoboCupJunior-kilpailuun osallistuvia tanssiviin robotteihin pääsee tutustumaan SciFest-tapahtumassa Joensuussa 13.-16. huhtikuuta. Tapahtumassa on myös avoin sekä oppilaille että opettajille suunnattu työpaja, jossa voi itse ohjatusti kokeilla robotin rakentamista.

Loppuun vielä varoituksen sana, sillä robotiikka on erittäin koukuttava harrastus! Teknologiakerhoissa on harrastajia, jotka ovat olleet toiminnassa erittäin aktiivisesti mukana useiden vuosien ajan. Mielekkäässä tekemisessä aika kuluu kuin siivillä: tavallista on, että kerhonohjaaja joutuu patistelemaan kerholaisia kotiinlähtöön.

Teksti ja kuva: Mervi Asikainen.

Seitsemän vuoden aikana LUMA-verkosto on laajentunut merkittävästi: Alueellisia LUMA-keskuksia on perustettu Ouluun, Joensuuhun ja Jyväskylään. Uusin keskus tullaan pian perustamaan Tampereelle. LUMA-toiminta on aktiivista myös Turussa.

Vuosien varrella LUMA-keskus on järjestänyt kymmeniä kesäleirejä ja kerhoja sadoille lapsille ja nuorille. Perheet ovat osallistuneet yhteenlaskettuna lähes tuhatpäisenä joukkona Jippo-tiedepäiville. LUMA-keskuksen verkkolehdet ovat tuoneet tieteen ja teknologian koteihin ja innostaneet tutkimaan ja ihmettelemään omaa ympäristöään tieteen näkökulmasta.

Sadat opettajat ovat olleet mukana LUMA-keskuksen täydennyskoulutuskursseilla ja tuhannet ovat osallistuneet LUMA tiede- ja teknologiapäiville sekä lukuisiin muihin tapahtumiin. Iloa ovat tuoneet myös resurssikirjastot, lainattavat materiaalit sekä virtuaaliset materiaalipankit.

LUMA-keskuksen syntymäpäivän kunniaksi haastammekin lukijamme pohtimaan, miten LUMA-keskus on pystynyt vastaamaan erilaisiin tarpeisiin ja ennenkaikkea miettimään, mitä voisimme tehdä, jotta yhdessä saisimme ilosanomaamme vietyä eteenpäin.

Iloa ja innostavia kokemuksia matematiikasta. luonnontieteistä ja teknologiasta kaikille!

Päivän ohjelma oli pyritty tekemään siten, että päivän aikana sekä tulisi fyysikon arkisia toimia tutuksi että myös mieleenpainuvia fysiikan erikoisuuksia. Siksi lähes koko päivä omistettiin työpajoille. Lähtökohtana oli, että korostetaan fysiikan tutkimuksen olevan muuta matematiikkaa ja etenkin kokeellisessa materiaalien tutkimuksessa vaikuttaa jopa hieman kemialta. Jäätelönteko nestetypen avulla ja Wihurin tutkimuslaboratoriossa tehdyt pienet suprajohde- ja magnetismikokeet toivat sitten sitä fysiikan kevyempää ja elämyksellisempää puolta.

Tavoitteena päivälle oli saada tytöille ajatus, että teknologiateollisuus voisi olla hyvä vaihtoehto myös itselle ei vain omalle kaverille. Fysiikan opintojen jälkeen teknologiateollisuuteen töihin lähtenyt ja nykyään omaa firmaa perustava Ida Erling kävi puhumassa omasta tiestään teknologian parissa.

Lisäksi fysiikan opiskelija Virve Hirsmäki kertoi oman hieman normaalista poikkeavan opintopolkunsa fysiikan opintoihin. Virvelle oli nuorena sanottu, että hänen ei kannata matematiikkaa tai luonnontieteitä opiskella, koska hänellä ei kuulemma ollut lahjoja siihen. Niinpä hän on nyt aloittanut fysiikan ja matematiikan ikäänkuin alusta. Eräänä opastuksena olikin tytöille se, että jos haluaa oppia jotain, niin sen myös oppii ja on aivan sama onko jonkun toisen mielestä lahjakas vai ei.

Yleisesti teknologiaa-alaa esitteli teknologiateollisuus ry:stä Pirkko Pitkäpaasi, jonka aloitteesta tytöt kutsuttiin fysiikan ja tähtitieteen laitokselle. Myös Pirkko korosti matematiikan ja perusluonnontieteiden taitoja.

Mitähän vierailijoille jäi mieleen fysiikasta, matematiikasta ja teknologiateollsiuudesta, sitä ei ainakaan kirjoittaja voi varmuudella tietää. Ainakin jäätelön valmistuksen aikana moni tytöistä toivoi vastaavanlaisia kokeita koulun tunneille ja kuulemma päivän esiintyjät eivät olleetkaan vanhoja mummoja vaan oikeasti hyviä puhujia. Joka tapauksessa, toivottavasti vierailleet tytöt näkevät ainakin laajemmin tulevaisuuden mahdollisuudet.

Työpajat päivän aikana:

• Teollisuusfysiikan laboratoriossa tutustuttiin fysikaaliseen farmasiaan ja siihen liittyviin ilmiöihin.
• Materiaalitieteessä tutustuttiin elektronimikroskopiaan ja muihin pintojen tutkimuksen välineisiin
• Wihurin tutkimuslaboratoriossa tarjolla oli erilaisia magnetismiin, korkean lämpötilan suprajohteisiin ja muihin nestetypen lämpötilassa esiintyviin ilmiöihin
• Lisäksi hengähdyspaikaksi tietotulvan keskelle laitettiin jäätelöntekoa, jolloin pystyi ottamaan hieman rennommin

Teksti: Jaani Tuura.

Euroopan komission koulutuksen ja kulttuurin pääosaston koordinoima matematiikkaa, luonnontieteitä ja tekniikkaa käsittelevä työryhmä tarvitsee esimerkkejä hyvistä käytännöistä eri asteilla. Tavoitteena on koota esimerkkejä kaikista jäsenmaista, miten eri tavoin voidaan herättää ja tukea lasten ja nuorten kiinnostusta em. aineisiin. Jäsenmaiden kontribuutioiden perusteella komissio tekee arvion tilanteesta ja suunnittelee toimenpiteitä asioiden edistämiseksi. 

Euroopan komission koulutuksen ja kulttuurin pääosaston koordinoima matematiikkaa, luonnontieteitä ja tekniikkaa käsittelevän työryhmän tavoitteena on erityisesti matematiikan, luonnontieteiden, tietotekniikan ja teknologian opetuksen laadun parantaminen elinikäistä oppimista tukemalla. Tavoitteena on löytää uusi tapoja herättää ja tukea lasten ja nuorten kiinnostusta matematiikkaa ja luonnontieteitä kohtaan, joka on huolestuttavasti laskenut Euroopassa.

Työryhmä käsittelee seuraavia aihealueita: (i) opettajien elinikäinen oppimisen tukeminen opettajankoulutusta kehittämällä, (ii) arviointimenetelmät (erityisesti formatiivinen arviointi), (iii) kokonaisvaltainen opetussuunnitelma (mm. innovaatioiden ja luovuuden muodostama aihekokonaisuus ja oppilaan kokonaisvaltainen (tieto, taidot ja tunteet) huomioiminen) ja (iv) organisaatioiden kehittäminen (mm. uusia tapoja johtaa opetusta ja toimia yhdessä yliopistojen, elinkeinoelämän ja tiedekeskusten kanssa).

Työryhmä käsittelee myös nk. alisuoriutujien (low-achievers) tilannetta matematiikan, luonnontieteiden ja tekniikan alalla. On tärkeää saada enemmän tietoa alisuoritujien ryhmästä: keitä he ovat, mitkä ovat heidän kiinnostuksen kohteensa ja opiskelutapansa, millainen itseluottamus heillä on jne.

Tehtäväksi työryhmä sai tuoda esille, mitä kukin maa on tehnyt edellä mainittujen neljän teeman tiimoilta (myös nk. alisuoritujien osalta): (1) opettajat ja opettajankoulutus, (2) arviointi, (3) opetussuunnitelmat (kokonaisvaltainen ops) ja (4) järjestelmätason kehitys (erityisesti kumppanuudet: yliopistot, elinkeinoelämä ja tiedekeskukset). Jäsenmaiden kontribuutioiden perusteella komissio tekee arvion tilanteesta ja suunnittelee toimenpiteitä asioiden edistämiseksi.

Tuo esille hyviä käytäntöjä 15.02.2011 mennessä lähettämällä lyhyt kuvaus Suomen työryhmän edustajalle Maija Akselalle (etunimi.sukunimi@helsinki.fi).

Teksti: Prof. Maija Aksela, Suomen edustaja ko. työryhmässä.

Suomen osuus kansainvälisestä Barbara Petchenik -karttapiirustuskilpailusta alle 16-vuotiaille järjestetään tänä vuonna Suomen kartografisen seuran ja Geopisteen yhteistyönä.

Geopiste tapasi osakilpailua jo seitsemän vuotta koordinoineen Leena Miekkavaaran Suomen kartografisesta seurasta. ”Vuonna 2003 ihmettelin, miksei Suomi ole mukana. Seuran hallitus kannusti järjestämään ja päätin ryhtyä toimimaan. Nyt yhteistyö Geopisteen kanssa on hieno avaus”, Miekkavaara kuvaa kilpailun historiaa. Kansainvälisen kartografisen seuran ICA:n vuonna 1993 perustama kilpailu pyrkii lisäämään lasten karttatuntemusta. Kilpailun nimellä halutaan kunnioittaa elämäntyönsä aiheen parissa tehnyttä ICA:n varapresidenttiä.

Tuusulasta alkanut Suomen osakilpailu on laajentunut kansalliseksi ja kerää vuosittain muutamia satoja osallistujia ympäri maata. Kilpailu on saanut hyvän vastaanoton Etelä-Suomen lisäksi pohjoisempana ja useat koulut ovat olleet osallistumisesta innoissaan. ”Kiimingissä järjestettiin juhlasalin kokoinen näyttely ja Tuusulassa paikallislehdet uutisoivat kilpailun näyttävästi”, Miekkavaara esittelee. Nyt kilpailun teemana on ”elämämme yhteisessä maailmassa”. Miekkavaara näkee tämän vuoden teeman monipuolisena ja tärkeänä: ”Oppilaat jäävät todella miettimään, minkälainen on maapallo. Toisaalta näkökulma on myös sosiaalinen.”

Suomen osakilpailun parhaille on luvassa kirjapalkintoja ja voittajatyöt osallistuvat kansainväliseen kilpailuun ICA:n konferenssissa Pariisissa. Kilpailutöitä nähdään esimerkiksi UNICEF:in, ICA:n ja Suomen kartografisen seuran julkaisuissa. Miekkavaaran mukaan onnistunut kilpailutyö koostuu pääosassa olevan kartan lisäksi kirkkaista väreistä ja selkeistä kuvista. Hyvät ideat ja kekseliäisyys kuitenkin ratkaisevat. ”Yrittäkää välittää viesti yhteisestä maailmasta ja muistakaa positiivinen ote. Olisi mukavaa, jos oppilaat nimeävät itse työnsä ja kertovat, minkä viestin haluavat kuvallaan sanoa,” hän kannustaa.

Luokka-asteen tai oppiaineen sijaan kilpailuun osallistumisessa tärkeintä on asenne ja innostus. ”Se mitä tehdään, tehdään iloisella mielellä,” Miekkavaara kiteyttää. Kilpailu on käynnistynyt ja siihen toivotaan opettajien ja oppilaiden aktiivista osallistumista. Kilpailutöiden takaraja on 15.3.2011.

Geopiste on osa Helsingin yliopiston Valtakunnallista LUMA-keskusta.

Teksti: Rami Ratvio & Laura Heikkilä.

Väitöskirjan aiheena on kvalitatiivinen ainedidaktinen opettajakoulutustutkimus, jossa kuvataan ja tarkastellaan aineenopettajaopiskelijan (matemaattiset aineet) toimintaa ja oppimisprosesseja opettajaopintojen aikana. Tutkimukseen osallistui Tampereen yliopiston opettajankoulutuslaitoksella aineenopettajan pedagogisia opintoja matemaattisissa aineissa suorittaneet opiskelijat kolmelta lukuvuodelta (vuosina 2005–2008).

Opetustapahtuma on vuorovaikutteinen sosiaalinen prosessi, jossa aineenopettajan pedagogista ajattelua ohjaavat sekä oppilaat ja opetettava sisältö. Kaiken toiminnan tulisi ilmentää toimintaan liittyvää ajattelua. Aineenopettajat ja aineenopettajaopiskelijat eivät opeta matemaattisia aineita, vaan oppilaita. Tutkimusaineisto oli nelivaiheinen, ja ymmärryksen etsiminen vaati sekä teoreettisten käsitteiden uudelleenhahmottamista että tilanteita parhaiten kuvaavien uusien käsitteiden käyttöönottoa.

Tutkimuksesta käy ilmi, että omat koulumuistot eivät vielä riitä antamaan kattavaa kuvaa opettajan työstä. Opiskelijoilla on hyvin vahva kokemus opettajajohtoisesta opetuksesta. Huolimatta siitä, että opettajajohtoisuus johdonmukaisesti edeten voi toimia näennäisen tehokkaasti, se voi sisältää oppimisen laadullisen tarkastelun kannalta vakavia ongelmia. Aineenhallinta ja taulutyöskentely ohittavat huolenaiheina huolen oppilaiden saamisen mukaan tiedonrakentamisen prosesseihin. Hallinnan ja suoriutumisen sijaan vuorovaikutukseen opettajaopiskelijoiden, ohjaavien opettajien ja oppilaiden välillä tulisi kiinnittää huomiota. Opettajaopintojen aikana position vaihtuminen opiskelijasta opettajaksi ei ole kivuton ja suoraviivainen prosessi. Harjoittelutuntitilanteessa useat opiskelijat kokevat ristipainetta: heiltä odotetaan luokan edessä itsenäistä opettajuutta, mutta toisaalta he ovat suhteessa ohjaavaan opettajaan opettajaopiskelijoita.

Väitöskirja »

Teksti: Sari Yrjänäinen.