STACK-järjestelmän hyödyntäminen Vaasan yliopiston piirianalyysin opetuksessa

Abstract

Tämän tutkimuksen tavoitteena on kartoittaa STACK-järjestelmän (System for Teaching and Assessment using a Computer Algebra Kernel) ominaisuuksien hyödyntämistä ja sen kehitystä osana sähkötekniikan opetusta Vaasan yliopistossa. Tutkimus perustuu opetus- ja kulttuuriministeriön rahoittaman ÄlyOppi-kärkihankkeen aikana tuotetun materiaalin kehittämiseen ja testaamiseen Vaasan yliopiston piirianalyysin opetuksessa. Automaattisesti tarkastettavien STACK-tehtävien tarkoituksena on kaventaa luennoilla käydyn teorian ja laskuharjoitusten välistä kuilua tarjoamalla opiskelijalle laskuharjoituksista yksinkertaistettuja versioita, joita hän pystyy suorittamaan itsenäisesti ja interaktiivisesti selaimen välityksellä. STACK-tehtävissä hyödynnettiin avoimesti saatavissa ollutta JSXGraph-kirjastoa piirikaavioiden luonnissa, ja sen avulla voitiin vaivattomasti kehittää myös useita satunnaisesti arvottuja versioita piirikaavioista. Jokaisen suorituskerran alussa opiskelijoille arvottiin uusi versio tehtävästä, joten he saivat siis eri suorituskerroilla eteensä uudenlaisen ongelman samankaltaisesta piiristä. JSXGraph-kirjaston käyttö mahdollisti perinteisistä tehtävistä poikkeavien ns. dynaamisten tehtävien luonnin, jossa opiskelijan antama vastaus on sidottu sähköisen komponentin sijaintiin piirikaaviossa tai vastaus annettiin puhtaasti kuvan avulla. Uudenlaisissa tehtävätyypeissä opiskelijan ei siis tarvinnut kirjoittaa yhtään mitään, vaan hän antoi vastauksensa komponentteja tai liukusäätimiä liikuttelemalla. Tehtävien ratkaiseminen poikkesikin merkittävästi perinteisistä tehtävistä ja se alkoi muistuttaa pelin pelaamista. Työssä kehitettyjä STACK-tehtäviä ehdittiin jo testaamaankin piirianalyysin kursseilla ja niihin pohjautuen kyselyllä ja järjestelmään tallennettujen tietojen avulla pyrittiin kartoittamaan ja analysoimaan tehtävien hyödyllisyyttä ja toimivuutta. Tutkimuksen tuloksena havaitaan, että opiskelijoiden suhtautuminen työssä kehitettyihin STACK-tehtäviin oli pääsääntöisesti myönteistä ja heidän toivomuksenaan oli saada enemmän STACK-tehtäviä. Palautteesta voidaan tulkita, että tehtävät ovat auttaneet vastanneita opiskelijoita sisäistämään luennoilla käydyt asiat entistä paremmin. Lisäksi niiden avulla opiskelija on voinut kehittää omaa, oppimisen kannalta tärkeää laskurutiiniaan suorittamalla uudestaan perustehtäviä. Kehitettävääkin kuitenkin vielä löytyy esimerkiksi tehtövien ohjeistuksen ja esillepanon osalta.