Algoritmisen ajattelun kehittäminen ohjelmoinnin ja kielentämisen avulla matematiikan opetuksessa

Abstract

Tutkimuksessa tarkasteltiin algoritmisen ajattelun ilmenemistä ja tasoa yläkoulu- ja lukioikäisillä kielentämistehtävien ja kyselylomakkeen avulla. Opetuskokeilussa perusgeometriaa sisältäviä ohjelmointitehtäviä kielennettiin itsenäisesti työskennellen. Tutkimuksessa selvitettiin myös, miten oppilaat kokivat tehtävät, ja miten kielentäminen toi algoritmisen ajattelun esille tehtävien ratkaisuissa. Lisäksi tutkittiin, tuoko kielentäminen ohjelmointiin palautetta ja millaisilla tehtävillä algoritmista ajattelua voidaan kehittää. Algoritminen ajattelu on ajankohtainen aihe peruskoulun opetussuunnitelmauudistusten myötä, ja ohjelmointi on liitetty osaksi matematiikan oppiainetta. Algoritmisen ajattelun esiintymistä ei ole juuri tutkittu Suomessa. Kielentämiskokeiluun osallistui viisi oppilaitosta. Oppilaita osallistui tutkimukseen yhteensä 69. Tutkimus toteutettiin osittain kehittämistutkimuksena ja osittain kyselytutkimuksena. Tutkimus kattoi kehittämistutkimuksen ensimmäisestä syklistä vain osan laajan ongelman ja sen kartoittamistarpeen vuoksi. Tutkimuksessa käytettiin pääasiassa kvantitatiivisia menetelmiä sekä tutkimustehtävien että kyselyosion analysoinnissa, mutta tuloksia täydennettiin myös kvalitatiivisin analyysein. Jatkotutkimusten tavoitteena on täydentää kehittämistutkimuksen syklit kokonaisuudessaan tuottaen kehittämismateriaaleja tulosten perusteella. Algoritmisen ajattelun tehtävistä oppilaat saivat keskimäärin 39,2 % pisteistä ja hajonta oli suurta. Korkeampi matematiikan arvosana ja luokka-aste ennustivat parempaa menestystä tutkimuksen tehtävissä. Sukupuolella tai aiemmalla ohjelmointikokemuksella sen sijaan ei ollut merkitystä. Kokemukset ohjelmointitehtävistä ja kielentämisestä olivat vaihtelevia, mutta kielentäminen koettiin hyödylliseksi. Kyselyn perusteella oppilaat kokivat käyttäneensä tehtävissä eniten loogista ajattelua. Lisäksi kuvien piirtäminen perusteluna koettiin helpoksi. Algoritmisen ajattelun opetusta ja arviointia tulisi kehittää, mutta tarvitaan myös konsensusta algoritmisen ajattelun määritelmästä ja sisällöistä. Opetussuunnitelmiin tulisi sisällyttää ohjelmoinnin lisäksi algoritmisen ajattelun teemoja, ja näitä tulisi sisällyttää yläkoulun lisäksi lukionkin opetussuunnitelmaan. Algoritmista ajattelua tulisi sisällyttää myös muihin oppiaineisiin kuin matematiikkaan, ja opettajia tulisi kouluttaa syvemmin algoritmisen ajattelun ymmärtämiseen ja opettamiseen. Algoritminen ajattelu on tärkeä 2000-luvun taito eri aloilla ja arkielämän ongelmanratkaisussa.