Sähköisten matematiikan tenttien kehittäminen Tampereen korkeakouluyhteisössä: Opiskelijoiden kokemukset sähköisistä matematiikan tenteistä ja piirtoalustoista sekä satunnaisten matriisien luominen

Abstract

Tutkielman tarkoituksena on matematiikan sähköisten tenttien kehittäminen. Tätä varten suoritettiin tutkimus, jonka tavoitteena oli selvittää Tampereen ammattikorkeakoulun opiskelijoiden mielipiteitä sähköisestä matematiikan tentistä sekä piirtoalustoista tentin apuvälineinä. Lisäksi luotiin MATLAB-algoritmi, jonka avulla on mahdollista luoda satunnaisia neliömatriiseja esimerkiksi matematiikan sähköisissä tenteissä käytettäväksi.

Digitalisaation sekä sähköisten ylioppilaskirjoitusten myötä sähköisten tenttien yleisyys on lisääntynyt korkeakouluissa. Sähköisten tenttien hyötynä on niiden joustavuus sekä aikataulullisesti että tehtävätyyppien osalta. Tampereen korkeakouluissa sähköiset tentit järjestetään TUNI EXAM -palvelussa. Tampereen ammattikorkeakoulussa matematiikan opetukseen ei liity matematiikan kirjoittaminen ohjelmistoilla, joten sähköisten matematiikan tenttien järjestäminen koulussa ei ole ollut mahdollista. Tampereen korkeakouluyhteisö pilotoi piirtonäyttöjä TUNI EXAM -luokissa. Piirtonäyttöjen avulla tenttiin vastaaminen on samanlaista kuin paperitentissä ja matematiikan kirjoittaminen kaavaeditorilla ei ole välttämätöntä.

Tutkimuksessa Tampereen ammattikorkeakoulun opiskelijat suorittivat sähköisen tentin, jossa piirtoalustaa pystyi hyödyntämään. Tutkimusta varten sähköiseen tenttiin luotiin ohjeistus opiskelijoita varten, jotta tentin tekeminen olisi mahdollisimman helppoa. Tutkimuksen aineisto kerättiin tentin jälkeen täytettävällä kyselyllä, jossa tiedusteltiin opiskelijoiden koulutustaustaa, kokemuksia sähköisestä tentistä ja heitä pyydettiin vertailemaan sähköistä tenttiä paperitenttiin. Tutkimukseen osallistui 16 oppilasta. Saatuja tutkimusaineistoja analysoitiin laadullisesti. Tutkimuksesta selvisi, että opiskelijat suhtautuivat suurelta osin sähköiseen tenttiin sekä piirtoalustan käyttämiseen myönteisesti, vaikka he kokivat joitakin ongelmia tentin aikana. Opiskelijat antoivat myös paljon palautetta ja erilaisia parannusehdotuksia sähköisen tentin suorittamiseen.

Tutkielmassa esiteltiin sähköisten tenttien kehittämistä varten luotu MATLAB-algoritmi. Algoritmin avulla on mahdollista tuottaa satunnaisia neliömatriiseja halutuin ehdoin, joita ovat esimerkiksi arvojen suuruus ja tiettyjen arvojen lukumäärä matriisissa. Algoritmi perustuu kokonaislukuoptimointiin ja sitä voidaan pitää erityisen hyödyllisenä työkaluna matematiikan sähköisten tenttikysymysten ja harjoitustehtävien luomisessa.

The purpose of this thesis is the development of electronic mathematics exams. For this, a study was conducted, whose aim was to examine the opinions of the students of Tampere University of Applied Sciences about electronic mathematics exams and drawing tablets as tools in these exams. Additionally, a MATLAB-algorithm that can be used to produce random square matrices for electronic exams and exercises, was created.

Because of digitization and digital matriculation examinations, the amount of electronic exams has increased in universities. The benefit of electronic exams is their flexibility, both in terms of schedule and the types of questions that can be asked. Electronic exams are organized in TUNI EXAM service. In Tampere University of Applied Sciences writing mathematical notations on software is not a part of mathematics courses hence organizing electronic exams hasn't been possible. Tampere Universities are piloting drawing tablets in TUNI EXAM classes. With the help of drawing tables, answering in electronic exams is similar to paper-and-pencil exams and writing mathematical notations on software is not necessary.

In the study, students of Tampere University of Applied Sciences took an electronic exam, where it was possible to utilize a drawing tablet. Electronic exam instructions were made for the study to make the exam performance as easy as possible for the students. Research material of the study was gathered after the exam with an inquiry, in which students were asked about their educational background, experience of the electronic exam and they were asked to compare electronic and paper-and-pencil exams. 16 students participated in the study. The research material was analyzed qualitatively. The study revealed that the students were mostly positive on electronic exam and using a drawing tablet, even though they faced some problems during the exam. The students gave a lot of feedback and improvement suggestions about the exam performance.

A MATLAB algorithm was created for the development of electronic exams. With the algorithm, it is possible to manufacture random matrices with some desired conditions which are, for instance, the size of the values and the number of certain values in the matrix. The algorithm is based on integer programming, and it can be particularly beneficial tool for mathematics exams and exercises.