Uutta tieto- ja viestintätekniikkaa matemaattisluonnontieteellisten aineiden opetukseen Maija Aksela, prof. Johannes Pernaa, tutkija Kemian opettajankoulutusyksikkö Kemian laitos, HY 23.11.2009 Virtuaaliopetuksen päivät
ESITYKSEN AIHEET Uudet tuulet Helsingin yliopistossa ja sen matemaattis-luonnontieteellisten aineiden opetuksessa sekä opettajankoulutuksessa (Maija Aksela) Esimerkkejä uuden tvt-tekniikan käytöstä kemian opetuksessa ja opettajankoulutuksessa (Johannes Pernaa)
OPETUSTEKNOLOGIAKESKUS: UUDET TVT- TUULET YLIOPISTOOPETUKSESSA: Esimerkkejä SECOND LIFE: Second Life on internetissä toimiva kolmiulotteinen virtuaalimaailma, jossa käyttäjät liikkuvat avatar-hahmoina. Ympäristö mahdollistaa vuorovaikutuksen, videoesitykset ja monenlaisia muita aktiviteetteja. Ympäristö voi sopia erilaisten ryhmäaktiviteettien järjestämiseen (ryhmätyöt, virtuaalikokoukset, pienryhmät, jopa pienet luennot). TENTTIAKVAARIO: Tenttiakvaario on tila, jossa opiskelija voi käydä tenttimässä haluamanaan ajankohtana tentin. Tilassa on mikro ja tallentava valvontakamera.
OPETUSTEKNOLOGIAKESKUS: UUDET TVT- TUULET YLIOPISTOOPETUKSESSA: Esimerkkejä jatkoa. PODCAST: äänitallenteiden tuotto ja jakelu VOPLA: verkko-opetuksen laadunhallintaa (mm. laatukäsikirja ja opettajalle verkkokurssi) SUOMEN VIRTUAALIYLIOPISTOSSA mukana: esim. Joustavan opinto-oikeuden verkkopalvelu perus- ja jatkotutkinto-opiskelijoille, akateemiset opiskelutaidot ja opintojen suunnittelun välineitä eleru: seitsemän LERU (League of European Research Universities) yliopistoa tuottaa yhteistyössä verkko-opetusta (mm. TopScience-luennot, esim. Materials on Nanoscale) Verkkoseminaarit, Sulautuva opetus -seminaari, julkaisuja ja verkko-opetuskäsikirja
OPETUSTEKNOLOGIAPALKINTO: VIRTUAALIMATEMATIIKKA Prof. Mika Seppälä, HY: Tieto- ja viestintäteknologian käyttö mullistaa matematiikan opetuksen. Se mahdollistaa globaalit, aidosti kansainväliset oppimisympäristöt. WebALTissa opintomateriaaleja ja luentoja jaetaan monikanavaisesti: käytössä ovat pdf-tiedostot, verkkovideot, ipodeissa kuunneltavat äänitiedostot ja RSS-uutissyötteet. Verkossa toimivat luokkahuoneet: Opettajat ja opiskelijat keskustelevat keskenään chattailemalla. Tehtävälaboratoriot: opiskelijat testaavat oppimistaan. Lisätietoja: mika.k.seppala@gmail.com
OPETUSTEKNOLOGIAPALKINTO: MUITA ESIMERKKEJÄ Clinipoint, sähköinen kliinisen hoitoharjoittelun arviointi- ja seurantapalvelu Akukone yhdistää työelämän opintojen ja opetuksen suunnitteluun VirMei-hanke eli Virtuaalimeijeri maitoteknologian prosessirakenteinen oppimisalusta Pinkka kohti lajintuntemuksen virtuaalista oppimisympäristöä Virtuaalimikroskopia opetusvälineenä Nettilabra -hanke muita palkittuja: ks. lisää
ESIMERKKEJÄ YLIOPISTOOPETUKSESTA: MATEMATIIKKA Kaikki opiskelijat: Tvt -ajokortti Laitoksen kotisivusto uusittu ja se on saatu opettajien aktiiviin käyttöön: mm. luentopäiväkirjoja. WebALT:in moodle-versiolla käyttöä: Seppälän Virtuaaliset analyysin perusteet ja Oikkosen Analyysin kurssien Moodle -alustan käyttö luentokurssin "levittämisessä" sulautuvana opetuksena virtuaaliseen keskustelualueelle. Opiskelijoiden vertaistukea virtuaalisesti Lähde: dos. Juha Oikkonen
ESIMERKKEJÄ YLIOPISTOOPETUKSESTA: FYSIIKKA Etäopetus ollut kiinteä osa (vaihtoehtoinen tapa suorittaa) fysiikan opettajankoulutuksen kursseja jo muutaman vuoden Etäopetusta tarjolla niille, jotka eivät pääse osallistumaan kontaktiopetukseen Opetus kokonaan verkossa: työkaluina Blackboard/Moodle (ja sen työkalut), CMapTools, internet materiaalipankkina (mm. http://ejournals.helsinki.fi/, ääni- ja videoluennot Vastuuopettajana FT Veera Kallunki (lähde) Kokeellisuus: mittausautomaatio käytössä useissa töissä (lähde: FT Ari Hämäläinen)
ESIMERKKEJÄ YLIOPISTOOPETUKSESTA: KEMIA TVT:tä käytetään välineenä kemian opetuksessa silloin kuin se siihen soveltuu (ei itsetarkoitus!) Sulautuva kemian opetus kaikilla kemian opettajankoulutuksen yhdeksällä kursseilla Koulutetaan nk. tutkivia kemian opettajia, jotka pystyvät seuraamaan sekä kemian ja kemian opetuksen uusinta tutkimustietoa ja soveltamaan sitä opetuksessaan myös hyödyntäen tvt:tä Ks. lisää opiskelusta ja opetuksesta kemian opettajankoulutusyksikön sivuilta kemian laitoksella Jatkuva kemian opettajien tukipalvelu: ks. Kemma Kemianluokka Gadolin: moderni teknologia käytössä Tutkimusta: TVT:n käytöstä kemian opetuksessa
Tietotekniikka kemiassa ja sen opetuksessa Kokeellisen kemian apuväline tutkimuksen suunnittelua tutkimuksen valmistelua tutkimista käytännössä tutkimustulosten käsittelyä ja analysointia johtopäätöksien tekemistä tutkimuksen arviointia tutkimustulosten esittämistä
MOLEKYYLIMALLINNUS JA TIETOKANNAT KEMIASSA ETTÄ SEN OPETUKSESSA Teoreettisen kemian apuväline
MAHDOLLISUUKSIA TUKEA OPPIMISTA MM. SEURAAVILLA TAVOILLA Perusohjelmat: Excel, PowerPoint, Word, Piirtämisohjelmat: ChemDraw, ChemSketch Kokeellisuus: mittausautomaatiolaitteet Molekyylimallinnusohjelmat Animaatiot Simulaatiot Käsitekartat Oppimisalustat (mm. Moodle) Internet: verkkojulkaisut, tietokannat, julkaisu, verkkosivujen tekeminen Videot Sosiaalinen media (mm. Youtube) Älytaulut, e-lomake, Wikialustat ym.
ESIMERKKI KEMIAN OPETTAJANKOULUTUS: UUSIUTUVA ENERGIA JA TUTKIMUKSELLINEN OPISKELU Tutkimuksellisessa opiskelussa lähdettiin kemian opettajaopiskelijoiden kysymyksistä aiheesta (oppimisalusta käytössä: keskustelu) Teemoiksi valittiin: biomassa, jätteet ja kierrätys, biopolttoaineet, polttokennot ja vetytalous sekä niiden opetus Opiskelijat käyttävät aiheiden opiskelun tukena eri tietolähteitä verkosta ja kirjastosta sekä asiantuntijoita Opetusaktiviteetit testattiin LUMA - ja teknologia -viikolla kouluissa Raportit julkaistaan verkossa kaikkien koulujen käyttöön
TVT KEMIAN OPETUKSESSA on yhtenä tutkimuskohteena: esim. Supporting meaningful chemistry learning and higher-order thinking through computer-assisted inquiry: A design research approach Maija Aksela Academic Dissertation, October 2005. University of Helsinki, Faculty of Science, Department of Chemistry. As a PDF file (ISBN 952-10-2708-8) - 4850 kb http://ethesis.helsinki.fi/julkaisut/mat/kemia/vk/aks ela/
Tavoitteellinen tietotekniikan käyttö olennaista TAVOITTEET OPETUSJÄRJESTELYT OPPIMINEN ARVIOINTI P A L A U T E
TVT:N KÄYTÖSSÄ HUOMIOITAVAA Keskeistä on käytön laatu, ei määrä Keskustelu ennen ja jälkeen: tukee oppimista (oppilaat puhumaan mahdollisimman paljon!) Opettajan rooli on keskeinen ohjaajana sekä mielekkäiden oppimisympäristöjen tekemisessä Monipuolinen arviointi sekä itsearviointi on tärkeää Pienin askelin liikkeelle, hyödynnä myös taitavia oppilaita apunasi!
ESIMERKKEJÄ KEMIAN OPETTAJANKOULUTUKSESTA: Konkreettisia opetusmalleja TVT ja kokeellinen työskentely Videot Animaatiot Molekyymallinnus Käsitekartat Maija Aksela & Johannes Pernaa, Kemian opettajan koulutusyksikkö, HY 23.11.2009 17
Videot ja kokeellinen työskentely Kemiallisten ilmiöiden havainnollistaminen makrotasolla Kokeelliseen työhön virittäytyminen Kiinnostuksen herättäminen Vaarallinen työ Pitkän työn tiettyjen prosessien korostaminen Laitteiden toiminnan demonstroiminen Suositellaan käytettäväksi yhdessä animaatioiden kanssa molekulaarisen tason avaamiseksi Maija Aksela & Johannes Pernaa, Kemian opettajan koulutusyksikkö, HY 23.11.2009 18
Makrotaso ja molekulaarinen taso Maija Aksela & Johannes Pernaa, Kemian opettajan koulutusyksikkö, HY 23.11.2009 19
Videoiden linkkipankki http://www.chemistry-videos.org.uk/ http://www.shsu.edu/~chm_tgc/sounds/sound.html http://jchemed.chem.wisc.edu/jcesoft/cca/pirelli/index.html http://www.metacafe.com/tags/chemistry/ http://chemed.chem.purdue.edu/demos/movie_index.html http://blog.wired.com/wiredscience/2008/03/top-10-amazing.html http://genchem.chem.wisc.edu/demonstrations/default.htm http://www.chem.leeds.ac.uk/delights/ http://etiimit.fi/lukio/kemia/ www.oph.fi/etalukio/opiskelumodulit/kemia/labra/index.html http://virtuaali.tkk.fi/orgaaninenkemia/labraopas/video.htm http://abitreenit.yle.fi/treenaa/lukio/aine/20 http://opettajatv.yle.fi/teemat/aine/20 www.teacherstube.com www.youtube.com www.tkukoulu.fi/vlinkit/db/kem/ Maija Aksela & Johannes Pernaa, Kemian opettajan koulutusyksikkö, HY 23.11.2009 20
Animaatiot ja kokeellinen työskentely 2D Chemsense: www.chemsense.org 3D Blender 3D: www.blender.org Malte Reimold, 2006: http://www.malte-reimold.de/blender/pdb2blend.html. Maija Aksela & Johannes Pernaa, Kemian opettajan koulutusyksikkö, HY 23.11.2009 21
Animaatiot kemian opetuksessa Tehostavat ajattelua molekulaarisella tasolla Mentaalimallien kehittyminen Dynaamisuus Haasteita Ohjelmien asentaminen on usein vaikeaa Animaatioiden tekeminen on työlästä Animoijan vaikutus vahva, joten opettajan rooli tärkeä Googleen chemistry + animations Maija Aksela & Johannes Pernaa, Kemian opettajan koulutusyksikkö, HY 23.11.2009 22
Molekyylimallinnus ja kokeellinen työskentely Etanoli ja vesi Maija Aksela & Johannes Pernaa, Kemian opettajan koulutusyksikkö, HY Bensiini ja vesi 23.11.2009 23
Miksi mallintaa? Opetussuunnitelmien perusteiden määrittelemä tavoite: perehtyy TVT:n mahdollisuuksiin tiedonhankinnan ja mallintamisen välineinä Pioneeriopettajien mielestä oleellinen kemian opetuksen työkalu (Pernaa & Aksela, 2009) Moderni työskentelytapa kemian alalla Vihreä kemia Turvallinen kokeellisuuden tuki Esim. Reaktiot voidaan pysäyttää ja tarkastella vaikka energioita Monipuoliset visualisointimahdollisuudet Tulosten arviointi Maija Aksela & Johannes Pernaa, Kemian opettajan koulutusyksikkö, HY 23.11.2009 24
Molekyylimallinnusohjelmistot Spartan: www.mfka.fi 100 euroa kpl Helppokäyttöinen Monipuolisin ja oikea kemian tutkimusväline ArgusLab: www.arguslab.com Ilmainen Haastavampi käytettävä, mutta vielä helppo Jmol: http://jmol.sourceforge.net/ Javaan pohjatuva molekyylien visualisoimistyökalu Html Maija Aksela & Johannes Pernaa, Kemian opettajan koulutusyksikkö, HY 23.11.2009 25
Käsitekartat ja kokeellinen työskentely (1) Kokeellisten prosessien mallinnus Ilmiöiden käsirakenteiden mallinnus Teorian ja kokeellisuuden yhdistäminen Esijärjestin Arvioinnin tueksi Oppimisympäristöksi Yhteistoiminnalliseen oppimiseen Asenteiden parantamiseksi http://cmap.ihmc.us/conceptmap.html Maija Aksela & Johannes Pernaa, Kemian opettajan koulutusyksikkö, HY 23.11.2009 26
Käsitekartat ja kokeellinen työskentely (2) Maija Aksela & Johannes Pernaa, Kemian opettajan koulutusyksikkö, HY 23.11.2009 27
Käsitekartat ja kokeellinen työskentely (3) Maija Aksela & Johannes Pernaa, Kemian opettajan koulutusyksikkö, HY 23.11.2009 28
KOULUTUSTA JA TUKEA LUMA-KESKUS: http://www.helsinki.fi/luma (Lumauutiset-verkkolehti, verkkovideot, verkkosivustot ym.) LUMA-TIEDEPÄIVÄT kevät 2010 Helsingissä: aiheena moderni teknologia opetuksessa OPPIAINEKOHTAISET KESKUKSET (mm. Summamutikka, Kemma, Kondensaattori) Nuorille Luova -verkkolehti Lapsille ja ohjaajille Jippo verkkolehti Kysy palstat Kemianluokka Gadolin: maksuton palvelu Täydennyskoulutuskurssit ja työpajat: jatkuvasti Kansainvälinen Millennium-leiri: yksi teema TVT
Lapsissa ja nuorissa on tulevaisuus Kiitos! Lisätietoja: maija.aksela@helsinki.fi, johannes.pernaa@helsinki.fi