Tuntitehtävä-konseptin hyödyntäminen luento-opetuksessa yliopistofysiikan opintojaksolla

Abstract

Tampereen yliopistossa toteutetussa tutkimuksessa haluttiin selvittää tuntitehtävä-konseptin toimivuutta yliopistofysiikan luento-opetuksessa. Tuntitehtävä on opiskelijoita luennolla aktivoiva tehtävä. Aktiivisen oppimisen hyötyjä on tutkittu laajasti, mutta niiden toteuttaminen on haastavaa erityisesti laajamittaisilla opintojaksoilla. Tuntitehtävä toteutettiin Moodlessa hyödyntäen STACK työkalua, joka on kehitetty erityisesti luonnontieteiden arviointiin. Moodle on sähköinen oppimisalusta, joka on laajasti käytössä Suomen korkeakoulutuksessa. Tutkimus pyrki selvittämään, onko opiskelijoilla erilaisia tapoja tehdä tuntitehtävää. Tutkimuksessa kartoitettiin millaisia opiskelijoiden mekaniikan käsitteellinen osaaminen sekä oppimisen lähestymistavat ovat ja vaikuttavatko ne tuntitehtävän tekemiseen. Lisäksi tutkimuksessa oltiin kiinnostuneita opiskelijoiden kokemuksista tuntitehtävästä. Käsitteellistä ennakkotietoa kartoitettiin FCI:llä, joka sisältää 30 monivalintakysymystä mekaniikasta. Oppimisen lähestymistapoja selvitettiin HowULearn-kyselyllä, joka sisältää 4 kysymystä jokaista kolmea lähestymistapaa kohden. Tuntitehtävän metadata kerättiin oppimisalusta Moodlesta. Tuntitehtävää koskevaa metadataa klusteroitiin itseorganisoituvien karttojen (Self-organizing Map) avulla, johon osallistui 121 opiskelijaa. Klusteroinnin ja taustatietojen vertailuun osallistui 117 opiskelijaa. Opiskelijoiden kokemuksia kartoitettiin palautekyselyllä, joka sisälsi yhden avokysymyksen ja monivalintakysymyksiä. Palautekyselyyn osallistui 76 opiskelijaa. Avovastauksia analysoitiin sisällönanalyysillä hyödyntäen iteratiivista kategorisointia. Tutkimuksen tuloksena löydettiin kuusi erilaista tapaa vuorovaikuttaa tehtävän kanssa. Ryhmät erosivat tilastollisesti merkittävästi toisistaan käsitteellisen ennakkotiedon suhteen (p = 0,0039). Kolme ryhmäparia erosi Wilcoxonin järjestyssummatestissä tilastollisesti merkittävästi (p = 0,031). Kahden ryhmän vertailussa nähtiin, että käsitteellinen ennakkotieto ennusti opiskelijoiden etenemistahtia keskimääräisten sivutietojen perusteella. Oppimisen lähestymistapojen suhteen klusteriryhmät eivät eronneet toisistaan. Tästä voidaan päätellä, että tuntitehtävä ei sitouta vain tiettyä lähestymistapaa suosivia opiskelijoita. Opiskelijoiden kokemukset tuntitehtävästä olivat pääsääntöisesti myönteisiä. Tuntitehtävällä nähtiin olevan rooli harjoittelussa ja laskurutiinin muodostumisessa ja sen koettiin edistävän oppimista. Lisäksi koko tutkimusjoukossa havaittiin käsitteellisen ennakkotiedon eroavan tilastollisesti merkittävästi eri koulutusohjelmien välillä (p = 0,0071).

A study conducted at Tampere University pursued to investigate the effectiveness of the "lecture exercises" (LE) concept in university physics instruction. The LE is a exercise designed to activate students during lecture. The benefits of active learning have been extensively studied, but implementing them is challenging, especially in large-scale courses. The LE was implemented in Moodle using the STACK tool, which was developed specifically for assessment in natural sciences. Moodle is an e-learning platform widely used in Finnish higher education. The study aimed to determine whether students have different ways of completing the LE. The study examined the impact of students’ conceptual knowledge of mechanics and their learning approaches on the LE. In addition the study was interested in students’ experiences with the LE. Conceptual prior knowledge was assessed using the FCI, which contains 30 multiple-choice questions on mechanics. Learning approaches were assessed using the HowULearn survey, which contains 4 questions for each of the three approaches. Metadata regarding the LE was clustered using Self-organizing Maps, with 121 students participating. A total of 117 students participated in the comparison of the clustering results and background information. Students’ experiences were mapped using a feedback survey, which included one open-ended question and multiple-choice questions. Seventy-six students participated in the feedback survey. The open-ended responses were analyzed using content analysis with iterative categorization. The study identified six different ways of interacting with the LE. The groups differed statistically significantly from one another in terms of prior conceptual knowledge (p=0,0039). Three pairs of groups differed statistically significantly in the Wilcoxon signed-rank test (p=0,031). A comparison of two groups showed that prior conceptual knowledge predicted students’ pace in the LE based on average page views. In terms of learning approaches, the cluster groups did not differ from one another. From this, it can be concluded that the LE does not exclusively engage students who favor a specific approach. Students’ experiences with the LE were generally positive. The LE was seen as playing a role in practice and in establishing a calculation routine, and students felt it promoted learning. In addition, the study found that conceptual prior knowledge differed statistically significantly across different educational programs (p=0,0071).