Muutokset lähestymistavoissa oppimiseen insinöörimatematiikan kursseilla : Kahden erilaisen pedagogisen toteutuksen vertailu

Abstract

Tutkimuksessa tarkastellaan lähestymistapoja oppimiseen ja niiden muuttumista matematiikankursseilla, jotka on toteutettu käänteisen oppimisen ideologiaan perustuen. Lähestymistavat oppimiseen kertovat opiskelun laadusta, jota halutaan parantaa flippaamalla opetusta. Tutkimuksessa halutaan saada selville, miten lähestymistavat oppimiseen vaikuttavat opiskelumenestykseen matematiikan kursseilla. Näin voidaan tarkastella sitä, millaiset lähestymistavat oppimiseen ovat yhteydessä parempiin oppimistuloksiin. Tämän lisäksi tutkitaan, miten lähestymistavat oppimiseen muuttuvat matematiikan kurssien aikana ja miten nämä muutokset eroavat kahdella erilaisella toteutuksella.

Flippaus-termillä tarkoitetaan tässä työssä käänteistä oppimista, käänteistä opetusta tai näiden välimuotoa. Flippauksella halutaan muun muassa vahvistaa syväsuuntautunutta ja suunnitelmallista lähestymistapaa. Näiden lisäksi on olemassa reflektoimaton lähestymistapa.

Tutkimusaineisto on kerätty kyselyllä lukuvuoden 2019–2020 insinöörimatematiikan kursseilla. Opiskelijat vastasivat 12 väittämään lähestymistavoista oppimiseen ja kysely toteutettiin kolme kertaa puolen vuoden aikana. Tutkimukseen otetiin mukaan 222 opiskelijaa, jotka olivat vastanneet kaikkiin kolmeen kyselyyn. Lähestymistapojen tutkimuksessa voidaan hyödyntää klusterointia. Klusteroinnissa data luokitellaan ryhmiin tiettyjen piirteiden perusteella. Samanlaiset datapisteet kuuluvat samaan ryhmään. Hierarkkinen ja k-means klusterointi ovat tunnetuimpia klusterointimenetelmiä. Aineistosta löydettiin klusteroimalla k-means menetelmällä samat kolme ryhmää jokaisella mittauskerralla. Ryhmät nimettiin kuvaavasti niiden ominaisuuksien perusteella: syvä ja suunnitelmallinen, tasainen ja suunnitelmaton. Opiskelijoiden siirtymistä tutkittiin näiden ryhmien väleillä eri mittauksissa.

Tuloksissa huomattiin, että opiskelijoilla, joilla oli korkea syväsuuntautunut ja suunnitelmallinen lähestymistapa, oli korkeimmat arvosanat kursseilta. Syvä ja suunnitelmallinen –ryhmän opiskelijoista suurempi osa kuului flipattuun toteutukseen. Myös pidemmällä aika välillä opiskelijoita siirtyi syvä ja suunnitelmallinen -ryhmään enemmän flipatulla toteutuksella. Flippauksella suunnitelmattomat eivät vaihtaneet muihin ryhmiin samassa määrin kuin verrokkitoteutuksella.

Johtopäätöksinä voitaisiin todeta, että flippaaminen parantaa sellaisia opetukseen ja opiskeluun liittyviä tekijöitä, jotka taas parantavat syväsuuntautunutta tai suunnitelmallista lähestymistapaa. Toisaalta voidaan olla myös sitä mieltä, ettei flippaaminen sovi kaikille, minkä takia kaikilla opiskelijoilla lähestymistavat eivät muutu kohti syväsuuntautunutta lähestymistapaa.

This thesis studies the approaches to learning and the changes that happen within them in mathematics courses that have been implemented with a flipped learning ideology. The approaches to learning tell about the quality of studying, which is wanted to improve by a flipped method of teaching. The study wants to find out how the approaches to learning effect the academic success in mathematics courses. Through this it can be observed, what approaches to learning are linked to better learning results. In addition, this thesis studies how the approaches to learning change during two differently implemented mathematics courses and how these changes differ between the different implementations.In this study the term flip means a flipped learning, flipped classroom or their intermediate form. The purpose of using the flipped method is to enforce a deep and organized approach to learning. In addition to these there is an unreflective approach to learning.The research material has been collected in engineering mathematics courses during the academic year 2019-2020. The students gave their opinions on 12 different statements about the approaches to learning and the questionnaire was carried out three times in the time span of six months. The study included 222 students who had responded to all three questionnaires.A cluster analysis was utilized in the research of approaches to learning. In the cluster analysis the data is categorized in groups depending on a certain feature. The same kinds of vectors of data belongs in the same group. The most common cluster analysis methods are hierarchical and k-means clustering.By using the cluster k-means method the same three groups were identified from research material every measurement time. The groups were named descriptively after the qualities the students presented: deep and organized, even, and unorganized. The movements of the students between the groups were also studied in different measurements.The results showed that the students, who had a high deep and organized approach, had the highest grades in courses. The majority of students, who belonged to deep and organized group, studied in the flipped implemented compared to the more traditional implementation. Also,in time, some students transferred to deep and organized group within the flipped execution. On the other hand, the students in the flipped execution who belonged in the unorganized group, did not change groups as much as the students in the comparison group. In conclusion, the flipped method improves the factors of teaching and learning, that enhance the deep and organized approaches. On the other hand, the flipped method does not fit everyone and those students’ approaches to learning would not change