S

1
Sähkömagnetiikan oppimisen tukeminen ja arviointi

• Johanna Leppävirta
• Sähkömagnetiikan laboratorio
• Sähkö- ja tietoliikennetekniikan osasto
• Teknillinen korkeakoulu

2
Sähkömagneettinen kenttäteoria -kurssi

• opitaan sähkömagnetiikan ilmiöiden perusteet
• kurssilla vuosittain noin 250 opiskelijaa, naisia
  n. 13
• toteutettu perinteisesti luentojen,
  laskuharjoitusten ja tentin kokonaisuutena
• Kenttäteoria-kurssin opetuksen kehittämisestä ja
  toteutuksesta vastaa Sähkömagnetiikan
  laboratorion professori Ari Sihvola

3
Kurssin opetuksen haasteet

• raskas fysiikan osa-alue, jossa abstraktit
  käsitteet
• ongelmanratkaisu vaatii matemaattisten
  ajattelurakenteiden ymmärtämistä sekä käyttämistä
• sähkö- ja magneettikenttien ymmärtäminen vaatii
  geometrista ja avaruudellista hahmotuskykyä
• sähköteknilliset ongelmat tulisi pystyä kytkemään
  tosielämään

4
Ongelmalähtöinen projektityö

• tavoitteena saada opiskelija kokemaan
  sähkömagnetiikka luonnolliseksi ja
  käsinkosketeltavaksi
• opiskelijoille yksinkertaiset perustarvikkeet
  kuparilankaa, paristo, magneetti ja rautanaula
• ohjeistus minimaalinen tavoitteena 4-5 hengen
  ryhmissä saada jotain aikaan näillä välineillä
• ryhmät esittelevät työt sekä kirjoittavat
  tutkimusraportin

5
Havainnot projektityöstä

• oppiminen hauskaa, syntyneet laitteet itsenäisiä
  ja riippumattomia
• opiskelijapalaute 56 piti ryhmätyötä erittäin
  hyödyllisenä ja 26 melko hyödyllisenä (N200)
• sanalliset palautekommentit olivat pääosin hyvin
  positiivisia, ryhmätyötä pidettiin onnistuneena,
  innostavana, mutta haastavana mahdollisuutena
  soveltaa teoriaa käytäntöön
• ryhmien työskentelyn havainnointi (kolme ryhmää,
  7 havainnointikertaa) osoitti kuitenkin, että
  opiskelijat herkästi jakavat tehtävät
  ryhmäläisten kesken (laitteen rakentaminen,
  teorian kirjoittaminen, mittaukset)

6
Käsitetesti Faradayn laki

• luentoja aktivoitiin Eric Mazurin (1997)
  kehittämillä käsitetesteillä
• opiskelijat pohtivat yksin sekä yhdessä ilmiötä
• opiskelijoiden tuli antaa myös oma vastausvarmuus
  sekä selitysmalli omalle vastaukselle

7
Havainnot käsitetestistä
(N78)
8
Sukupuolten väliset erot

• miesten ja naisten välillä eroa kurssilla
  menestymisen suhteen, pojat saaneet parempia
  arvosanoja

Sukupuoli Keskiarvo Keski- hajonta N Keskiarvojen ero t Sig.
Arvosana Mies 2.4 1.3 188 .74 2.7 plt.01
Arvosana Nainen 1.6 1.2 28
(arvosana max 5)

• luonnontieteiden opinnoissa erityisesti
  fysiikassa naiset menestyneet poikia heikommin

Mullis, V., Martin, M., Fierros, E., Goldberg, A.
Stemler, S. (2000). Gender Differences in
Achievement. IEAS Third International
Mathematics and Science Study (TIMSS). Boston
Collage, TIMSS International Study Center,
Chestnut Hill, MA.
9
Sukupuolten väliset erot

• käsitetestissä naiset arvioivat oman
  vastausvarmuuden miehiä varovaisemmin (spn ja
  vastausvarmuuden yhteys r-.44, plt.01)
• keskustelun jälkeen naiset näyttivät vaihtavan
  miehiä herkemmin mielipidettään oikeasta
  vastauksesta väärään

(N78)
10
Matemaaattisen ajattelun dimensiot
Figure 1. Mathematical power, modified from NAEP
(2000).
11
Johtopäätökset/Yhteenveto

• perinteinen korkeakouluopetus ei tue riittävästi
  matemaattisen ajattelun kehittymistä -gt tarvitaan
  aktivoivia ja yhteistoiminnallisia
  opetusmenetelmiä
• tasavertainen ongelmanratkaisu ja tiedonrakentelu
  yhdessä vaatii enemmän tukea, esim.
  ICT-työkalujen hyödyntäminen
• sukupuolisensitiivisiä opetusmenetelmiä
  luonnotieteiden opetukseen on kehitetty, mutta on
  vielä vähän tutkimustietoa miten ne auttavat
  naisia oppimaan