oppimisaihiot ja simulaatio oppimisessa/tomi jaakkola
Post on 05-Dec-2014
1.290 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
Oppimisaihiot ja simulaatiot opetuksessa ja oppimisessa
Tomi Jaakkola Oppimistutkimuksen keskus
9.11.2010 Heureka | Oppimisaihiot ja simulaatiot | Tomi.Jaakkola@utu.fi
Esityksen sisältö I Oppimisaihiot § Aihion määritelmä § Aihiotyyppejä § Perusteita aihioiden käyttöön § Aihiovarannot (mistä aihioita löytyy ja miten käyttää) II Simulaatio(aihio)t § Simulaation määritelmä § Perusteita simulaatioiden käyttöön § Tutkimuksia simulaatioaihioiden käytöstä ja
tehokkuudesta opetuksessa ja oppimisessa III Yhteenveto Kirjallisuutta
9.11.2010 Heureka | Oppimisaihiot ja simulaatiot | Tomi.Jaakkola@utu.fi
I Oppimisaihiot
9.11.2010 Heureka | Oppimisaihiot ja simulaatiot | Tomi.Jaakkola@utu.fi
Mikä “Oppimisaihio”? § Engl. Learning Object (LO) § Monta määritelmää:
§ Any entity - digital or non-digital - that may be used for learning, education or training (IEEE, 2002)
§ Any digital resources that can be reused to support learning (Wiley, (2002
§ Web-based interactive chunks of e-learning designed to explain a stand-alone learning objective (CETL, 2005)
§ Tavallisimmin oppimisaihio ymmärretään digitaaliseksi, (sisällöltään tai kestoltaan) suhteellisen pienikokoiseksi materiaaliksi, jota on mahdollista jakaa Internetin välityksellä ja käyttää erilaisissa oppimis- ja opetuskonteksteissa
9.11.2010 Heureka | Oppimisaihiot ja simulaatiot | Tomi.Jaakkola@utu.fi
Erilaisia oppimisaihioita Ilomäki (2004)
§ Arviointi (assessment) § Harjoitusohjelma (drill-and-practice) § Kokeilu (exploration; sis. simulaatiot) § Opas (guide) § Sanasto (glossary) § Tietolähde (information resource) § Työkalu (tool)
9.11.2010 Heureka | Oppimisaihiot ja simulaatiot | Tomi.Jaakkola@utu.fi
Miksi oppimisaihioita?
1. Opetuksen monipuolistaminen ja tehostaminen § Teknologian tarjoama mahdollisuus havainnollistaa ja
mallintaa monimutkaisia (ja vaarallisia / harvinaisia) ilmiöitä
§ Valmiina olevat sisältöaihiot eri aihepiireihin toimivat ajattelun ja keskustelun virittäjinä [esim. ”tyhjät” / tekstipohjaiset yhteisöllisen oppimisen ympäristöt (oppimisalustat) liian vaativia jokapäiväiseen käyttöön]
§ Motivointi (vaihtelevien opetusmateriaalien ja -menetelmien hyödyntäminen)
9.11.2010 Heureka | Oppimisaihiot ja simulaatiot | Tomi.Jaakkola@utu.fi
Miksi oppimisaihioita?
2. Joustavuus § “Pieniä” materiaalipalasia (aihioita) on mahdollista liittää
yhteen lukemattomilla eri tavoilla ja käyttää joustavasti erilaisissa (uusissa) opetuksen ja oppimisen konteksteissa (Lego-metafora)
=> olennaisen sisällön esittäminen => sisällön räätälöinti yksittäisen oppijan tarpeisiin
§ Huom! On keskeistä varmistaa, että opiskelija hahmottaa
”palasista” koostuvan kokonaisuuden
9.11.2010 Heureka | Oppimisaihiot ja simulaatiot | Tomi.Jaakkola@utu.fi
Miksi oppimisaihioita?
3. Materiaalien uudelleenkäyttö § Verkosta löytyy tuhansia materiaaleja (aihioita) jotka ovat
vapaasti käytettävissä opetukseen ja oppimiseen § Valmiina olevien materiaalien hyödyntäminen opetuksessa ->
opetusresurssien vapautuminen esim. oppilaiden ohjaamiseen ja oppimisprosessin tukemiseen
§ Standardit (mm. IEEE LOM, ADL SCORM, IMS CP) varmistavat, että aihioita on mahdollista löytää (metadata), (uudelleen)käyttää erilaisissa ympäristöissä, ja siirtää alustojen välillä (technical interoperability)
§ Helppokäyttöisyys (toimivat pääsääntöisesti suoraan Internet-selaimessa)
9.11.2010 Heureka | Oppimisaihiot ja simulaatiot | Tomi.Jaakkola@utu.fi
Linkkejä “vapaisiin” aihiovarantoihin
§ EDU.fi (Opetushallitus)
§ LRE (European Schoolnet)
§ Linkkivinkki (TOP-keskus)
§ PhET (Interactive Science Simulations) § MERLOT (Multimedia Educ. Resource for Learning and Online Teaching)
§ GEM (Gateway to Educational Materials)
§ BBC Learning (British Broadcasting Company)
§ MIT Open Course Ware (Massachusetts Institute of Technology)
§ ELERA (eLearning Research and Assessment Network)
§ YouTube EDU § iTunes U (Podcasts and videos | iTunes oltava asennettuna)
§ Google search
suomenkielisiä
9.11.2010 Heureka | Oppimisaihiot ja simulaatiot | Tomi.Jaakkola@utu.fi
1. Materiaalin tuottaminen ja (alkuperäinen) käyttö
Oppimisaihiot, varannot ja oppimisalustat
Alusta x
Oppimisaihio-varanto
PhET
Oppimisaihio-varanto
EDU.fi
3. Materiaalin haku
4a. Itsenäinen informaali
verkko-opiskelu 4b. Osallistuminen valmisteltuun opetukseen
Oppimisaihio-varanto
Varanto x
2. Materiaalin julkaisu
WorkMates
4. Materiaalin (uudelleen)käyttö Moodle
9.11.2010 Heureka | Oppimisaihiot ja simulaatiot | Tomi.Jaakkola@utu.fi
1
2
3
4
5
6
7
9.11.2010 Heureka | Oppimisaihiot ja simulaatiot | Tomi.Jaakkola@utu.fi
II Simulaatio(aihio)t
9.11.2010 Heureka | Oppimisaihiot ja simulaatiot | Tomi.Jaakkola@utu.fi
Mikä simulaatio(aihio)?
§ Tietokoneohjelma, joka mallintaa (usein hieman yksinkertaistetusti) jonkun (todellisen tai kuvitteellisen) järjestelmän, ilmiön tai tilanteen tavoitellen realistisuutta
§ Oppijalla mahdollisuus tutkia, testata ja rakentaa § Reagoi oppijan toimintaan reaaliaikaisesti ja
autenttisesti Toiminnallinen simulaatio: Päätavoitteena taitojen oppiminen
Käsitteellinen simulaatio: Päätavoitteena tietojen oppiminen
9.11.2010 Heureka | Oppimisaihiot ja simulaatiot | Tomi.Jaakkola@utu.fi
Miksi (interaktiivisia) simulaatioaihioita? § Mahdollisuus havainnollistaa ja mallintaa monimutkaisia ilmiöitä eri
abstraktiotasoilla § Ilmiön ymmärtämisen kannalta keskeisten ominaisuuksien korostaminen
§ Tutkiva oppiminen (inquiry learning) § Oppimisen sitominen oppilaan kokemusmaailmaan
Traditional instruction is often abstract and unrelated to children’s knowledge base (Triona & Klahr, 2003)
§ Opiskelija aktiiviseksi oman ymmärryksen rakentajaksi (tekemällä / kokeilemalla oppiminen)
In inquiry learning environment, a domain is not directly offered to learners; instead, learners are required to induce the properties of the domain from their own experiments in the domain (de Jong, 2006)
§ Käsitteellisen muutoksen tukeminen § Parempi tietoisuus omista ajatteluvirheistä ja puutteista -> ristiriita
omien odotusten / käsitysten ja simulaatiolta saadun palautteen välillä § Simulaatiot näyttävät tuottavan vähintään yhtä hyviä oppimistuloksia
kuin perinteiset materiaalit / menetelmät
9.11.2010 Heureka | Oppimisaihiot ja simulaatiot | Tomi.Jaakkola@utu.fi
Zacharia, Z.C., & Constantinou, C.P. (2008). Comparing the Influence of Physical and Virtual Manipulatives in the Context of the Physics by Inquiry Curriculum: The Case of Undergraduate Students’ Conceptual Understanding of Heat and Temperature. American Journal of physics, 76(4&5), 425-430.
§ 68 yliopisto-opiskelijaa Kyprokselta § Aiheena lämpö ja lämpötila § 2 työskentely-ympäristöä
§ Perinteinen laboratorio (oikeat välineet) § Tietokonesimulaatio (ThermoLab)
§ Tulokset: § Käsitteellinen ymmärrys kehittyi merkitsevästi molemmissa
ympäristöissä § Ympäristöt yhtä tehokkaita
9.11.2010 Heureka | Oppimisaihiot ja simulaatiot | Tomi.Jaakkola@utu.fi
Klahr, D., Triona, L. M., & Williams, C. (2007) Hands On What? The Relative Effectiveness of Physical vs. Virtual Materials in an Engineering Design Project by Middle School Children. Journal of Research in Science Teaching, 44, 183-203.
§ 56 yläkoulun oppilasta § Aiheena kinetiikka
§ “Rakenna vieteriauto, joka kulkee mahdollisimman pitkän matkan”
§ 4 työskentely-ympäristöä § Perinteinen laboratorio (”oikeat” autot), rajallinen määrä kokeiluja § Tietokonesimulaatio (virtuaaliset autot), rajallinen määrä kokeiluja § Perinteinen laboratorio, rajallinen aika kokeiluihin § Tietokonesimulaatio, rajallinen aika kokeiluihin
§ Tulokset § Oppimistulokset tasavertaisia kaikissa ympäristöissä
§ Rakennetun auton kulkema matka § Mm. ymmärrys, mitkä tekijät vaikuttavat auton kulkemaan matkaan
§ Auton rakentaminen ja testaaminen virtuaalisesti yli 3x nopeampaa
9.11.2010 Heureka | Oppimisaihiot ja simulaatiot | Tomi.Jaakkola@utu.fi
Finkelstein et al., (2005). When learning about the real world is better done virtually: a study of substituting computer simulations for laboratory equipment. Physical Review Special Topics - Physics Education Research, 1, 010103.
§ 363 yliopisto-opiskelijaa USA:sta § Aiheena virtapiirit § 3 työskentely-ympäristöä
§ Perinteinen laboratorio (oikeat välineet) § Tietokonesimulaatio
§ Havainnollistaa virran kulun
§ Oppikirja § Tulokset:
§ Simulaation avulla työskennelleet oppilaat menestyivät paremmin virtapiirien toiminnan ymmärtämistä mittaavassa lopputestissä kuin oikeilla virtapiireillä (laboratorio) harjoitelleet oppilaat. He olivat myös taitavampia rakentamaan oikeita virtapiirejä ja perustelemaan sen toimintaa
§ Molemmat em. ryhmät menestyivät lopputestissä paremmin kuin oppikirjan avulla työskennelleet oppilaat
9.11.2010 Heureka | Oppimisaihiot ja simulaatiot | Tomi.Jaakkola@utu.fi
Pois perinteinen–virtuaalinen-vastakkainasettelusta
§ Tutkimuskirjallisuudessa on perinteisesti kiistelty ja kilpailtu perinteisten ja virtuaalisten (aihiot) oppimateriaalien käytön paremmuudesta
§ Uusimmat tulokset viittaavat kuitenkin siihen, että perinteisten ja virtuaalisten materiaalien yhteiskäyttö edistää käsitteellisen ymmärryksen syntymistä tehokkaammin kuin kumpikaan materiaali yksinään (mm. Jaakkola & Nurmi, 2008; Jaakkola et al., in press; Zacharia, 2007; Zacharia et al, 2008.)
9.11.2010 Heureka | Oppimisaihiot ja simulaatiot | Tomi.Jaakkola@utu.fi
Zacharia, Z.C., Olympiou, G., & Papaevripidou, M. (2008). Effects of Experimenting with Physical and Virtual Manipulatives on Students’ Conceptual Understanding in Heat and Temperature. Journal of Research in Science Teaching, 45(9), 1021-1035.
§ 68 yliopisto-opiskelijaa Kyprokselta § Aiheena lämpö ja lämpötila § 2 työskentely-ympäristöä
§ Perinteinen laboratorio (oikeat välineet) § Laboratorio–simulaatio–yhdistelmä
§ Ns. Sequential combination § Työskentely alkuun oikeilla välineillä (50%) § Vaihto puolivälissä simulaatioon (50%)
§ Tulokset: § Käsitteellinen ymmärrys kehittyi merkitsevästi molemmissa
ympäristöissä § Yhdistelmäympäristössä työskennelleiden oppimistulokset merkitsevästi
korkeampia kuin laboratorioryhmällä
9.11.2010 Heureka | Oppimisaihiot ja simulaatiot | Tomi.Jaakkola@utu.fi
Zacharia, Z.C. (2007). Comparing and combining real and virtual experimentation: An effort to enhance students’ conceptual understanding of electric circuits. Journal of Computer Assisted Learning, 23 (2), 120–132.
§ 90 yliopisto-opiskelijaa Kyprokselta § Aiheena virtapiirit § 2 työskentely-ympäristöä
§ Perinteinen laboratorio (oikeat välineet) § Laboratorio-simulaatio-yhdistelmä
§ Työskentely alkuun oikeilla välineillä (2/3) § Loppupuolella vaihto simulaatioon (1/3)
§ Tulokset: § Käsitteellinen ymmärrys kehittyi merkitsevästi molemmissa
ympäristöissä § Kuten edellisessä tutkimuksessa, yhdistelmäympäristössä
työskennelleiden oppimistulokset merkitsevästi korkeampia kuin laboratorioryhmällä
9.11.2010 Heureka | Oppimisaihiot ja simulaatiot | Tomi.Jaakkola@utu.fi
Jaakkola, T. & Nurmi, S. (2008). Fostering Elementary School Students' Understanding of Simple Electricity by Combining Simulation and Laboratory Activities. Journal of Computer Assisted Learning, 24(4), 271-283.
§ 64 suomalaista alakoulun oppilasta § Aiheena virtapiirit § 3 ympäristöä
§ Laboratorio § Simulaatio § Simulaatio-laboratorio-yhdistelmä
§ Ns. parallel combination § Jokainen virtapiiri ensin simulaatiolla (100%) § Heti perään oikeilla välineillä (100%) § Taustana mm. analogical encoding –periaate (Gentner et al., 2003)
§ Tulokset § Oppimistulokset yhdistelmäympäristössä paremmat kuin laboratorio- ja
simulaatioympäristössä § Laboratorio- ja simulaatioympäristön välillä ei tilastollista eroa oppimistuloksissa
9.11.2010 Heureka | Oppimisaihiot ja simulaatiot | Tomi.Jaakkola@utu.fi
Yhteenveto
§ Oppimisaihiot tarjoavat joustavuutta ja monipuolisuutta opetukseen ja oppimiseen
§ Aihioiden avulla mahdollista havainnollistaa monimutkaisia ilmiöitä ja tietyissä tilanteissa myös tehostaa (nopeuttaa) opetusta
§ Aihioita ja perinteisiä menetelmiä ei tulisi nähdä kilpailevina menetelminä vaan toisiaan täydentävinä opetuksen ja oppimisen elementteinä
9.11.2010 Heureka | Oppimisaihiot ja simulaatiot | Tomi.Jaakkola@utu.fi
§ Oppimisaihiot eivät ole lähtökohtaisesti hyviä tai huonoja -> erilaiset aihiot tarjoavat erilaisia mahdollisuuksia opetukseen ja oppimiseen
§ Pedagogisilla ratkaisuilla keskeinen vaikutus oppimisaihioiden avulla tapahtuvaan oppimiseen -> Oppimisprosessin tukeminen § Esim. de Jong ja van Joolingen (1998; de Jong, 2006; Mayer,
2004) havaitsivat laajassa tutkimuskatsauksessaan, että aihiotyöskentelyn ympärille rakennetuilla tukitoimilla keskeinen vaikutus oppimistuloksiin -> Strukturoidumpi ympäristö tukee oppilaiden oivaltamista ja työskentelyä pääsääntöisesti paremmin kuin vähän strukturoitu.
Yhteenveto
9.11.2010 Heureka | Oppimisaihiot ja simulaatiot | Tomi.Jaakkola@utu.fi
Tulevaisuuden haasteita
§ Aihioiden käytön lisääminen opetuksessa § Oikean tasapainon löytäminen aihioiden ja
“perinteisten” materiaalien opetuskäytölle § Hyvien opetuskäytänteiden ja materiaalien
jakaminen
9.11.2010 Heureka | Oppimisaihiot ja simulaatiot | Tomi.Jaakkola@utu.fi
Kirjallisuutta § Sähköä opetukseen! Digitaaliset oppimateriaalit osana oppimisympäristöä. L. Ilomäki
(toim.). Vammala: Opetushallitus. (ilmaisena verkossa) § Uusittu painos tulossa
§ Handbook of Research on Learning Design and Learning Objects: Issues, Applications and Technologies. L. Lockyer, S. Bennett, S. Agostinho & B. Harper (toim.). Information Science Reference.
§ Oppimisen teoria ja teknologian opetuskäyttö. S. Järvelä, P. Häkkinen & E. Lehtinen (toim.). WSOY.
§ de Jong, T. (2006). Computer simulations: Technological advances in inquiry
learning. Science, 312, 532-533. § Jaakkola, T. & Nurmi, S., Veermans, K. (in press). A Comparison of Students’
Conceptual Understanding of Electric Circuits in Simulation Only and Simulation-Laboratory Contexts. Journal of Research in Science Teaching.
§ Wieman, C. E., Adams, W. K , & Perkins, K. K. (2008). PhET: Simulations that enhance learning. Science, 322 (5902), 682 – 683.
top related