Kari Alanne, Martti Larmi, Tuomas Paloposki, Kai Sirén ja Aki Tilli Aalto-yliopisto, Energiatekniikan laitos
kari.alanne@tkk.fi, martti.larmi@tkk.fi, tuomas.paloposki@tkk.fi, kai.siren@tkk.fi, aki.tilli@tkk.fi
1. Tausta
Bolognan prosessin seurauksena korkeakoulututkintojen rakenteita on yhdenmukais-tettu Euroopan laajuisesti. Eräänä osana tätä prosessia muotoiltiin Teknillisen korkea-koulun vuoden 2005 tutkintosääntö, josta on pienillä muutoksilla johdettu myös Aalto-yliopiston teknillisen korkeakoulun nykyinen tutkintosääntö. Jatkossa Aalto-Aalto-yliopiston tutkintosääntöä tullaan varmastikin kehittämään edelleen, mutta laitostasolla eletään käytännössä edelleen vuoden 2005 tutkintosäännön mukaan.
Vuoden 2005 tutkintosäännön tuomat rakenteelliset muutokset olivat varsin merkittäviä, otettiinhan samassa yhteydessä käyttöön myös opintokokonaisuuksien jako moduulei-hin. Jälkikäteen voi sanoa, että muutosten toteutus energiatekniikan laitoksella ei onnis-tunut parhaalla mahdollisella tavalla. Käytännössä yritettiin vanha diplomi-insinööri-tutkinnon rakenne sovittaa väkisin uuden tutkintosäännön tarjoamiin kehyksiin. Uudes-ta kokonaisuudesUudes-ta tuli opiskelijoiden kannalUudes-ta varsin hankala ja jousUudes-tamaton. Erityisesti kärsi Bolognan prosessin päätavoite, liikkuvuuden helpottaminen.
Uusittuun tutkintorakenteeseen liittyvät ongelmat tulivat nopeasti esille mm. alhaisina opintopistekertyminä ja opiskelijoiden vähäisenä halukkuutena osallistua vaihto-opiske-luun ulkomailla. Myös eri yhteyksissä kerätty vapaasisältöinen suora palaute toi esiin ongelmia. Näihin ongelmiin on järjestelmällisesti etsitty ratkaisuja. Tässä esityksessä kuvataan käynnissä olevia kehitystoimenpiteitä ja niistä saatuja kokemuksia.
2. Kehitystoimenpiteiden tavoitteet
Kehitystoimenpiteiden tavoitteena on:
tuoda riittävän painokkaasti esiin energia- ja LVI-tekniikan keskeiset osaamis-tavoitteet
luoda selvät ja johdonmukaiset etenemisreitit esitietojen ja aikataulutuksen suhteen mitoittaa tutkinto oikein työmäärältään
tarjota joustavuutta, joka antaa hyvät mahdollisuudet yksilöllisiin painotuksiin tutkinnon sisällössä, mukaanlukien muissa korkeakouluissa suoritettujen opintojen sisällyttäminen tutkintoon ja
tarjota selkeät ja tarkoituksenmukaiset kokonaisuudet sivuaineopiskelijoille (sekä Aalto-yliopistolaisille että muissa korkeakouluissa opiskeleville).
152
3. Osaamistavoitteet ja ydinainesanalyysi
Työ alkoi laitoksen opetuksen ydinainesanalyysillä, johon liittyi esitietovaatimusten ja suorituspolkujen tunnistaminen. Tämä vaihe valmistui kesällä 2009. Työn tuloksena havaittiin, että laitoksen opetus perustuu sovelletun termodynamiikan kursseilla annet-tavaan kaikille yhteiseen pohjaan, mutta eriytyy sen jälkeen hyvin nopeasti eri oppialoi-hin. Vakavia päällekkäisyyksiä ei havaittu, vaan asioiden toistuminen eri kursseilla koettiin pääasiassa hyödylliseksi sekä tällä tavalla saatavien erilaisten näkökulmien ansi-osta että myöskin tarpeellisena ja hyödyllisenä kertauksena. Sovelletun termodynamiikan opetuksen todettiin olevan avainasemassa ajatellen laitoksen muuta opetusta. Sovelletun termodynamiikan ryhmä onkin kehittänyt opetustaan omaehtoisesti jo kauan ennen nyt kuvattavaa ydinainesanalyysiprosessia mm. tuottamalla suomenkielisiä oppikirjoja, järjestämällä laskutupatoimintaa, jne.
Ydinainesanalyysin yhteydessä havaittiin, että opetusohjelmassa esitettävät sisältö-kuvaukset ja esitietovaatimukset ovat usein tarpeettoman niukkoja. Sisältökuvausten laajentaminen ja täsmentäminen oppimistavoitteiksi on jo käynnissä ja saatiin osittain toteutetuksi jo lukuvuoden 2010 –11 opetusohjelmaan. Samassa yhteydessä tarkistetaan kursien kuormittavuus opiskelijan kannalta. Tämä työ jatkuu.
Tutkinto-ohjelmasta valmistuvan diplomi-insinöörin osaamisen tunnistaminen ja kirjaa-minen osaamistavoitteiksi on käynnissä, mutta siitä ei vielä ole varsinaisia tuloksia.
4. Joustavuus ja tutkinnon rakenne
Vuoden 2005 tutkinnonuudistuksen yhteydessä pyrittiin yleisperiaatteena siihen, että energia- ja LVI-tekniikan opintojen yhteinen matemaattis-luonnontieteellinen perusta sijoitettaisiin pääasiallisesti kandidaatintutkintoon ja jakautuminen erikoistumisaloihin tapahtuisi maisterivaiheen opintojen yhteydessä. Tämä periaate osoittautui varsin ongel-malliseksi. Aiemmin oli teknisiin opintoihin päässyt kunnolla käsiksi kolmantena opiske-luvuonna, mutta nyt ne siirtyivät paljolti neljänteen ja viidenteen opiskeluvuoteen. Kan-didaatintutkinto myös täyttyi lähestulkoon kokonaan pakollisilla aineilla ja opiskelijan mahdollisuus tehdä itsenäisiä valintoja supistui minimaaliseksi. Kaikki tämä vaikutti opiskelijoiden motivaatioon ja lisäsi opintojen kuormittavuutta.
Ongelmaa pyrittiin aluksi ratkaisemaan siirtämällä energiatekniikan kursseja ensimmäi-selle ja toiensimmäi-selle opiskeluvuodelle. Kandidaatintutkinnon rakenteessa nämä kurssit sijoi-tettiin perusopintoihin ja ohjelman yhteisiin opintoihin. Sinänsä ratkaisu oli oikeansuun-tainen ja sai myös kiitosta opiskelijoilta. Käytännössä ajauduttiin kuitenkin vaikeuksiin sivuaineopiskelijoiden kohdalla. Jotta energiatekniikan kurssit mahtuisivat perusopin-toihin ja ohjelman yhteisiin opinperusopin-toihin, piti tutkinnon näistä osista ottaa jotain pois. Kun mistään ei kuitenkaan haluttu luopua kokonaan, jouduttiin poisotetut kurssit siirtämään muualle tutkintoon. Loppujen lopuksi ko. kurssit päätyivät energiatekniikan jatkomoduu-liin, joka on keskeisessä asemassa sivuaineopiskelijoiden kannalta. Muualta tulevat sivu-aineopiskelijat odottivat perehtyvänsä jatkomoduulissa energiatekniikkaan, mutta kohta-sivatkin vahvasti koneenrakennukseen ja säätötekniikkaan painottuvan kokoelman kurs-seja, joilla oli lisäksi vielä omia esitietovaatimuksiaan. Tällainen ratkaisu toimi varsin tehokkaana esteenä sivuaineopintojen suorittamiselle.
153 Tilanteen korjaamiseksi käynnistettiin menneenä talvena kehitysprosessi, jonka
yhtey-dessä pyrittiin sijoittamaan kurssit loogisille paikoilleen tutkinnon rakenteessa. Tämä helpottaa opintokokonaisuuden hahmottamista yleisesti ja erityisesti sen toivotaan lisää-vän energiatekniikan houkuttelevuutta sivuaineena. Lisäksi pyrittiin lisäämään valinnai-suutta. Tämä antaa opiskelijoille paremmat mahdollisuudet sijoittaa teknisiä opintoja jo kandidaatintutkintoon. Samoin paranevat myös mahdollisuudet sijoittaa tutkintoon esim. ulkomaisia opintoja tai toisissa suomalaisissa korkeakouluissa suoritettuja opin-toja. Kehitysprosessin tuloksena löydettiin kaikkien hyväksymä kompromissi, joka otet-tiin käyttöön jo lukuvuoden 2010 –2011 opinto-oppaassa. Tätä kirjoitettaessa ei kokemuk-sia vielä ole kertynyt.
5. Tulosten arviointi
Kehitystoimenpiteiden tuloksia ei arvioida erityisesti tätä varten käynnistettävillä tutki-muksilla. Tavoitteena on kerätä palaute Aalto-yliopiston normaalien toiminnanohjaus-järjestelmien kautta (opiskelijakyselyt, kurssipalautteet, opintojen etenemisen seuranta, jne.). Opiskelijat on pyritty ottamaan mukaan kehitysprosessiin sekä virallisissa että epä-virallisissa keskustelutilaisuuksissa.
154
Practice paper
Matematiikkaklinikka
Kirsi Silius, Emilia Rautiainen, Jussi Kangas ja Seppo Pohjolainen Matematiikan laitos, Tampereen teknillinen yliopisto
kirsi.silius@tut.fi, jussi.kangas@tut.fi, seppo.pohjolainen@tut.fi
Matematiikan osaaminen on perusedellytys teknillisen alan opinnoissa etenemiselle.
Keskeinen ongelma tuntuu olevan opintojen hidas käynnistyminen ensimmäisenä vuon-na. Tähän on usein syynä yliopisto-opiskelun vaativuus koulussa tapahtuvaan lukemiseen verrattuna. Monella opiskelijalla ei myöskään ole opintojen alussa yhtään tuttua opiskelu-toveria, jonka mukana opinnot ja opiskelurutiinit lähtisivät käyntiin [1].
Eri yliopistot ja korkeakoulut ympäri Eurooppaa ovat kehittäneet matematiikan tukijär-jestelyitä sekä toimintamalleja matematiikan opinnoissa tukea tarvitsevien opiskelijoi-den auttamiseksi [2]. Matematiikan opintojen tukemista parantavat toimenpiteet ovat keskeisessä asemassa pohdittaessa opintojen sujuvuutta sekä opetuksellisten rakenteiden kehittämistä Tampereen teknillisellä yliopistolla. Matematiikkaklinikka perustettiin matematiikan opinnoissa tukea tarvitsevien opiskelijoiden ohjaamiseen sekä ryhmäyty-miseen. Tutkimuksen kohteena ollut pienryhmätoiminta ajoittui syyslukukaudelle 2009 ja toimintaan osallistui yhteensä 48 opiskelijaa. Matematiikkaklinikalla opiskelu keskit-tyy lukiomatematiikan kertaukseen sekä yliopistomatematiikan tukemiseen. Pääpaino tukiopetuksen sisällössä kohdistuu kuitenkin pakollisten Insinöörimatematiikan kurs-sien laskuharjoitustehtäviin, joita opiskelijat yrittivät ratkaista pienryhminä ohjaajan avustuksella.
Matematiikkaklinikan keskeinen ajatus on opiskelijoiden henkilökohtainen ohjaus, avoimen ja keskustelevan ilmapiirin aikaansaaminen sekä onnistumisen kehän [3] luomi-nen opiskelijoille matematiikan opinnoissa. Tällöin opiskelija kokee onnistumisen tunte-muksia matematiikkaa kohtaan, mikä taas lisää heidän myönteistä asennettaan matema-tiikkaan. Tätä kautta opiskelijat ovat halukkaita yrittämään enemmän tarvittavan käsit-teen tai metodin oppimiseksi, mikä edelleen edesauttaa seuraavien onnistumisen tunte-musten kokemista. Matemaattisen aihesisällön käsittely tapahtuu usein siten, että teoriaa selitetään uudelleen lähtien liikkeelle perusasioista sekä käytettiin yksinkertaisia tilan-netta selventäviä esimerkkejä. Pienryhmätuntien eteneminen vaihtelee itsenäisestä laskemisesta ryhmän kanssa yhdessä ratkaistaviin tehtäviin. Lisäksi opiskelijoita kannus-tetaan muodostamaan omaehtoisesti kokoontuvia laskupiirejä, jotta matematiikka-klinikassa voitaisiin käsitellä sellaisia tehtäviä, joita vertaistuenkaan voimin ei olla kyetty ratkaisemaan.
Matematiikkaklinikan keskeisenä tarkoituksena on tukea opiskelijoita pakollisten mate-matiikan kurssien suorittamisessa ja tenttien läpäisemisessä. Tätä näkökulmaa arvioita-essa tarkasteltiin toimintaan osallistuneiden opiskelijoiden tenttisuorituksia ja verrattiin niitä muiden samoja kursseja suorittavien opiskelijoiden arvosanoihin. Saadut tulokset osoittavat, että matematiikkaklinikan opiskelijat menestyivät tutkituissa tenteissä yhtä hyvin tai paremmin kuin muut opiskelijat keskiarvolla ja läpipääsyprosentilla mitattuna.
155 Opiskelijoiden lähtötasoa pyrittiin kartoittamaan kaikille opiskelijoille suoritettavan
perustaitojen testin avulla sekä aikaisempien tenttisuoritusten perusteella. Näistä saatu-jen tietosaatu-jen perusteella matematiikkaklinikan pienryhmätoimintaan osallistuneet opis-kelijat olivat lähtötasoltaan heikompia kuin muut samaa kurssia suorittavat opisopis-kelijat.
Matematiikkaklinikalla toteutetun kyselyn avulla kartoitettiin opiskelijoiden matematii-kan opintoihin vaikuttavia tekijöitä. Opiskelijat kokivat, että matematiikkaklinimatematii-kan toi-minnalla on ollut vaikutusta heidän matemaattiseen osaamiseensa. Heidän mielestään toiminta on lisännyt heidän osaamistaan matematiikassa sekä auttanut matematiikan kurssien suorittamisessa. Lisäksi opiskelijoilta selvitettiin, onko heidän asenteessa mate-matiikkaa kohtaan tapahtunut muutosta matematiikkaklinikan myötä. Vastanneista 62 prosenttia ilmoitti asenteensa muuttuneen myönteisempään suuntaan pienryhmä-toiminnan aikana. Vastaavasti 30 prosenttia opiskelijoista oli sitä mieltä, että heidän asen-teessaan matematiikkaa kohtaan ei ole tapahtunut muutosta pienryhmätoiminnan vaiku-tuksesta. Näiden henkilöiden joukossa oli kuitenkin sellaisia opiskelijoita, jotka kertoivat, että heidän asenteensa matematiikkaa kohtaan ei ole muuttunut, koska he ovat kokeneet matematiikan opiskelun mukavana jo ennen matematiikkaklinikan toimintaa.
Syksyllä 2010 matematiikkaklinikalla kokeillaan kielentämisenä tunnettu menetelmää, jota on jo kokeiltu peruskoulun ja lukion tasolla [4]. Kielentämisen keskeisenä ideana on antaa opiskelijan muotoilla matemaattinen ongelma ja sen ratkaisun välivaiheet luonnol-liselle kielelle, jolloin hän kokee sen itselleen tutummaksi. Sen lisäksi, että opiskelijan on helpompi ymmärtää luonnollista kieltä, kielentäminen auttaa myös häntä jäsentämään matemaattisia ajatusrakennelmiaan ja lisää näin opiskelijan syvempää ymmärrystä käsi-teltävästä asiasta. Opettajan on myös helpompi seurata opiskelijan ratkaisua ja havaita ajattelussa tapahtuvat virheet, jos opiskelija saa itse muotoilla ongelman ja sen ratkaisun hänelle tutulla kielellä. Kielentämistehtävien läpikäyminen pienryhmässä auttaa myös opiskelijoita ymmärtämään toisen opiskelijan ajatuksia. Heidän on helpompi käsitellä omia ajatusrakennelmiaan, kun he saavat peilata niitä toisten opiskelijoiden ajatuksiin.
Lähteet
[1] Kärkkäinen, J. Raportti uudessa tutkintorakenteessa opiskelevien ensimmäisen ja toisen vuoden opiskelijoiden opintojen etenemisestä Tampereen teknillisessä yliopistossa. Tampereen teknillinen yliopisto. 2007.
[2] Harrison, M. C. Mathematics Support for Engineering Undergraduates. Loughborough. 2008.
[3] Parson S. Success in engineering mathematics. through maths support and changes to engineering maths lectures at Harper Adams. MSOR Connections, vol 5, No 1, 2005.
[4] Joutsenlahti, J. Matematiikan kielentäminen kirjaillisessa työssä. Teoksessa Raimo Kaasila (toim.) Matematiikan ja luonnontieteiden opetuksen tutimuspäivät Rovaniemellä 7.– 8.11.2008. Rovaniemi:
Lapin yliopisto, 71– 86. Lapin yliopiston kasvatustieteellisiä raportteja 9, 2009.
156
Practice paper