Leopardit auttavat matematiikassa

Tuore filosofian tohtori Eeva Nygren etsi väitöskirjassaan vastausta kysymykseen, olisiko digitekniikasta apua matematiikan oppimisessa.

Nygren testasi väitöskirjassa esittelemäänsä INBECOM-mallia työpaikallaan Kiteen evankelisen kansanopiston 10-luokan oppilaiden murtolukukurssilla. Oppitunnit koostuivat kolmesta palasesta.

Yksi osa oli hänen itse suunnittelemansa tarinallinen kännykkäpeli, jossa murtolukulaskua opitaan yhdessä leopardien kanssa. Toinen oli digitaalisena opettajana toimiva Active Math -ohjelmisto ja kolmantena kokonaan uusi pedagoginen malli matematiikan opiskeluun.

Kännykällä pelattava murtolukupeli esitteli murtolukujen matemaattisen konseptin, Active Math -ohjelmisto opetti teoriaa ja käytännön harjoituksia. Opettajan osuus oli visualisoida, selittää ja keskustella.

Oppilaat myös kirjasivat tuntemuksensa blogiin, ja tekivät omat ehdotuksensa siitä, millainen kännykkäpeli auttaisi parhaiten oppimaan murtolukuja.

Tuloksia purkaessa selvisi, että monipuolisuus oli valttia. Osa oppilaista innostui opettajavetoisesta opetuksesta, osa pelaamisesta, jotkut taas digitaalisen ohjelmiston tehtävistä.

– Kaikki eivät opi samalla tavalla kuin me itse. Henkilökohtainen näkökulma on tosi tärkeä, Eeva Nygren summaa väitöstyönsä oppeja.

Nygrenille itselle – tai useimmille TEK-lehden lukijoille – matematiikan tai fysiikan oppiminen on ollut helppoa, olipa opetusmenetelmä mikä tahansa.

Testiryhmän oppilaiden blogit paljastivat kuitenkin monia insinöörikunnalle vieraampia motivaatiotekijöitä, kuten pelin leopardien auttaminen.

Joitakin motivoi taas käsillä tekeminen. Heitä auttoivat Nygrenin murtolukujen opetuksessa käyttämät eri murtolukuja merkitsevät eri pituiset puutikut.

– Jos murtoluvun käsite on vaikea ymmärtää, ne voivat helpottaa oppimista paljon. Matematiikan opetuksessa pitää yhdistää konstruktivistista ongelmanratkaisua perinteiseen ulkoa opetteluun.

Tutkimuksen kuluessa Nygren testasi ja havainnoi oppilaita luokkahuoneissa Suomen lisäksi Etelä-­Afrikassa, Mosambikissa ja Saksassa.

Samalla alkuperäinen yksinkertainen ajatus, että matematiikkaa oppisi vain oppimispelejä pelaamalla, jalostui huomattavasti hienostuneemmaksi pedagogiseksi malliksi.

Motivaatio kuntoon

Eeva Nygrenille kävi heti opetusuransa alussa selväksi kansanopiston matematiikan opettajana, että oppilaiden tasoerot olivat suuria. Kansanopistossa opiskeli niin maahanmuuttajia kuin peruskoulun arvosanoja korottavia 10-luokkalaisia.

– Monet Venäjältä tulleet maahanmuuttajat rakastivat matematiikan yhtälöitä, osalle suomalaisen peruskoulun päättäneistä taas yhteen- ja vähennyslaskutkin tuottivat vaikeuksia.

Kolmen opetusvuoden jälkeen Nygren purki turhautumistaan kansanopistossa vierailleelle professori­kaksikolle, Jyväskylän yliopiston opetusteknologian tutkimusryhmää vetäneelle Erkki Sutiselle ja etelä­afrikkalaiselle Johannes Cronjelle.

Cronje oli käynnistämässä tutkimusta matematiikan uudenlaisten opetuspelien ja perinteisen laskuharjoittelun yhdistämisestä, ja etsi tällaisesta tutkimustyöstä kiinnostunutta opettajaa.

– Minä innostuin, sillä halusin ruveta tutkimaan miten opiskelijoita voisi motivoida.

(Juttu jatkuu kuvan jälkeen.)

Pari vuotta myöhemmin Nygren vietti kolme kuukautta tutkijavierailulla Etelä-Afrikassa. Siellä syntyi tarinallinen kännykkäpeli Joensuun yliopiston tutkijoiden ja paikallisten opettajien yhteistyönä. Peliä Nygren testasi yhdessä paikallisten koululaisten kanssa.

Tästä lähti liikkeelle Nygrenin arkityönsä ohessa tekemä teknologia-avusteisen matematiikan oppimisen tutkimus. Väitöskirjan alkulehti kertoo tutkimuksen metodiksi Action Design Research, jonka voisi suomentaa nyrkit savessa -menetelmäksi.

– Lähdetään liikkeelle todellisesta ongelmasta, johon kehitetään ratkaisua todellisessa ympäristössä.

Eväitä omaan opetukseen

Väitöskirja oli tärkeä oppimiskokemus myös opettajalle. Siitä on jäänyt pysyvä jälki omaan työhön, esimerkiksi kansanopiston ohjelmoinnin kurssille, jota Nygren on ollut suunnittelemassa.

– Viime kurssi lähti liikkeelle suoraan reaalimaailman ongelmasta. Kurssilla opiskelijat analysoivat ja visualisoivat sähkönkulutusdataa ilman oikeastaan mitään teoriaoppeja.

Seuraavan kansainvälisen opiskelijaryhmän kanssa lisätään hieman pohjateoriaa kurssin alkuun, samoin kuin opiskelijoiden henkilökohtaista ohjausta.

Nygrenille opetustyön ohessa syntynyt väitöskirja oli mieluisa harrastus.

– Pääsin matkustelemaan, tutustuin ihaniin ihmisiin ja sain käydä mielenkiintoisia keskusteluja.

Kansanopistossa viehättää opetuksen vapaus.

– Tämä on vapaata sivistystyötä, jota haluaisin tulevaisuudessa yhdistää yliopisto- ja yritysmaailmaan. Olisi mukava päästä myös suunnittelemaan oppimisympäristöjä tai pelejä.