Oppimisaihiot ja simulaatiot
opetuksessa ja oppimisessa
Tomi Jaakkola
Oppimistutkimuksen keskus
9.11.2010 Heureka | Oppimisaihiot ja simulaatiot | Tomi.Jaakkola@utu.fi
Esityksen sisältö
I Oppimisaihiot
§  Aihion määri...
9.11.2010 Heureka | Oppimisaihiot ja simulaatiot | Tomi.Jaakkola@utu.fi
I Oppimisaihiot
9.11.2010 Heureka | Oppimisaihiot ja simulaatiot | Tomi.Jaakkola@utu.fi
Mikä “Oppimisaihio”?
§  Engl. Learning Object (LO...
9.11.2010 Heureka | Oppimisaihiot ja simulaatiot | Tomi.Jaakkola@utu.fi
Erilaisia oppimisaihioita
Ilomäki (2004)
§  Arvio...
9.11.2010 Heureka | Oppimisaihiot ja simulaatiot | Tomi.Jaakkola@utu.fi
Miksi oppimisaihioita?
1. Opetuksen monipuolistami...
9.11.2010 Heureka | Oppimisaihiot ja simulaatiot | Tomi.Jaakkola@utu.fi
Miksi oppimisaihioita?
2. Joustavuus
§  Pieniä ma...
9.11.2010 Heureka | Oppimisaihiot ja simulaatiot | Tomi.Jaakkola@utu.fi
Miksi oppimisaihioita?
3. Materiaalien uudelleenkä...
9.11.2010 Heureka | Oppimisaihiot ja simulaatiot | Tomi.Jaakkola@utu.fi
Linkkejä vapaisiin
aihiovarantoihin
§  EDU.fi (Op...
9.11.2010 Heureka | Oppimisaihiot ja simulaatiot | Tomi.Jaakkola@utu.fi
1. Materiaalin tuottaminen
ja (alkuperäinen) käytt...
9.11.2010 Heureka | Oppimisaihiot ja simulaatiot | Tomi.Jaakkola@utu.fi
1
2
3
4
5
6
7
9.11.2010 Heureka | Oppimisaihiot ja simulaatiot | Tomi.Jaakkola@utu.fi
II Simulaatio(aihio)t
9.11.2010 Heureka | Oppimisaihiot ja simulaatiot | Tomi.Jaakkola@utu.fi
Mikä simulaatio(aihio)?
§  Tietokoneohjelma, joka...
9.11.2010 Heureka | Oppimisaihiot ja simulaatiot | Tomi.Jaakkola@utu.fi
Miksi (interaktiivisia) simulaatioaihioita?
§  Ma...
9.11.2010 Heureka | Oppimisaihiot ja simulaatiot | Tomi.Jaakkola@utu.fi
Zacharia, Z.C., & Constantinou, C.P. (2008). Compa...
9.11.2010 Heureka | Oppimisaihiot ja simulaatiot | Tomi.Jaakkola@utu.fi
Klahr, D., Triona, L. M., & Williams, C. (2007) Ha...
9.11.2010 Heureka | Oppimisaihiot ja simulaatiot | Tomi.Jaakkola@utu.fi
Finkelstein et al., (2005). When learning about th...
9.11.2010 Heureka | Oppimisaihiot ja simulaatiot | Tomi.Jaakkola@utu.fi
Pois perinteinen–virtuaalinen-
vastakkainasettelus...
9.11.2010 Heureka | Oppimisaihiot ja simulaatiot | Tomi.Jaakkola@utu.fi
Zacharia, Z.C., Olympiou, G., & Papaevripidou, M. ...
9.11.2010 Heureka | Oppimisaihiot ja simulaatiot | Tomi.Jaakkola@utu.fi
Zacharia, Z.C. (2007). Comparing and combining rea...
9.11.2010 Heureka | Oppimisaihiot ja simulaatiot | Tomi.Jaakkola@utu.fi
Jaakkola, T. & Nurmi, S. (2008). Fostering Element...
9.11.2010 Heureka | Oppimisaihiot ja simulaatiot | Tomi.Jaakkola@utu.fi
Yhteenveto
§  Oppimisaihiot tarjoavat joustavuutt...
9.11.2010 Heureka | Oppimisaihiot ja simulaatiot | Tomi.Jaakkola@utu.fi
§  Oppimisaihiot eivät ole lähtökohtaisesti hyviä...
9.11.2010 Heureka | Oppimisaihiot ja simulaatiot | Tomi.Jaakkola@utu.fi
Tulevaisuuden haasteita
§  Aihioiden käytön lisää...
9.11.2010 Heureka | Oppimisaihiot ja simulaatiot | Tomi.Jaakkola@utu.fi
Kirjallisuutta
§  Sähköä opetukseen! Digitaaliset...
Upcoming SlideShare
Loading in …5
×

Oppimisaihiot ja simulaatio oppimisessa/Tomi Jaakkola

1,151 views

Published on

Published in: Education, Technology
0 Comments
0 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

No Downloads
Views
Total views
1,151
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
1
Actions
Shares
0
Downloads
12
Comments
0
Likes
0
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Oppimisaihiot ja simulaatio oppimisessa/Tomi Jaakkola

  1. 1. Oppimisaihiot ja simulaatiot opetuksessa ja oppimisessa Tomi Jaakkola Oppimistutkimuksen keskus
  2. 2. 9.11.2010 Heureka | Oppimisaihiot ja simulaatiot | Tomi.Jaakkola@utu.fi Esityksen sisältö I Oppimisaihiot §  Aihion määritelmä §  Aihiotyyppejä §  Perusteita aihioiden käyttöön §  Aihiovarannot (mistä aihioita löytyy ja miten käyttää) II Simulaatio(aihio)t §  Simulaation määritelmä §  Perusteita simulaatioiden käyttöön §  Tutkimuksia simulaatioaihioiden käytöstä ja tehokkuudesta opetuksessa ja oppimisessa III Yhteenveto Kirjallisuutta
  3. 3. 9.11.2010 Heureka | Oppimisaihiot ja simulaatiot | Tomi.Jaakkola@utu.fi I Oppimisaihiot
  4. 4. 9.11.2010 Heureka | Oppimisaihiot ja simulaatiot | Tomi.Jaakkola@utu.fi Mikä “Oppimisaihio”? §  Engl. Learning Object (LO)‫‏‬ §  Monta määritelmää: §  Any entity - digital or non-digital - that may be used for learning, education or training (IEEE, 2002) §  Any digital resources that can be reused to support learning (Wiley, 2002)‫‏‬ §  Web-based interactive chunks of e-learning designed to explain a stand- alone learning objective (CETL, 2005)‫‏‬ §  Tavallisimmin oppimisaihio ymmärretään digitaaliseksi, (sisällöltään tai kestoltaan) suhteellisen pienikokoiseksi materiaaliksi, jota on mahdollista jakaa Internetin välityksellä ja käyttää erilaisissa oppimis- ja opetuskonteksteissa
  5. 5. 9.11.2010 Heureka | Oppimisaihiot ja simulaatiot | Tomi.Jaakkola@utu.fi Erilaisia oppimisaihioita Ilomäki (2004) §  Arviointi (assessment) §  Harjoitusohjelma (drill-and-practice) §  Kokeilu (exploration; sis. simulaatiot) §  Opas (guide) §  Sanasto (glossary) §  Tietolähde (information resource) §  Työkalu (tool)
  6. 6. 9.11.2010 Heureka | Oppimisaihiot ja simulaatiot | Tomi.Jaakkola@utu.fi Miksi oppimisaihioita? 1. Opetuksen monipuolistaminen ja tehostaminen §  Teknologian tarjoama mahdollisuus havainnollistaa ja mallintaa monimutkaisia (ja vaarallisia / harvinaisia) ilmiöitä §  Valmiina olevat sisältöaihiot eri aihepiireihin toimivat ajattelun ja keskustelun virittäjinä [esim. ”tyhjät” / tekstipohjaiset yhteisöllisen oppimisen ympäristöt (oppimisalustat) liian vaativia jokapäiväiseen käyttöön] §  Motivointi (vaihtelevien opetusmateriaalien ja -menetelmien hyödyntäminen)
  7. 7. 9.11.2010 Heureka | Oppimisaihiot ja simulaatiot | Tomi.Jaakkola@utu.fi Miksi oppimisaihioita? 2. Joustavuus §  Pieniä materiaalipalasia (aihioita) on mahdollista liittää yhteen lukemattomilla eri tavoilla ja käyttää joustavasti erilaisissa (uusissa) opetuksen ja oppimisen konteksteissa (Lego-metafora)‫‏‬ => olennaisen sisällön esittäminen => sisällön räätälöinti yksittäisen oppijan tarpeisiin §  Huom! On keskeistä varmistaa, että opiskelija hahmottaa ”palasista” koostuvan kokonaisuuden
  8. 8. 9.11.2010 Heureka | Oppimisaihiot ja simulaatiot | Tomi.Jaakkola@utu.fi Miksi oppimisaihioita? 3. Materiaalien uudelleenkäyttö §  Verkosta löytyy tuhansia materiaaleja (aihioita) jotka ovat vapaasti käytettävissä opetukseen ja oppimiseen §  Valmiina olevien materiaalien hyödyntäminen opetuksessa -> opetusresurssien vapautuminen esim. oppilaiden ohjaamiseen ja oppimisprosessin tukemiseen §  Standardit (mm. IEEE LOM, ADL SCORM, IMS CP) varmistavat, että aihioita on mahdollista löytää (metadata), (uudelleen)käyttää erilaisissa ympäristöissä, ja siirtää alustojen välillä (technical interoperability) §  Helppokäyttöisyys (toimivat pääsääntöisesti suoraan Internet- selaimessa)
  9. 9. 9.11.2010 Heureka | Oppimisaihiot ja simulaatiot | Tomi.Jaakkola@utu.fi Linkkejä vapaisiin aihiovarantoihin §  EDU.fi (Opetushallitus)‫‏‬ §  LRE (European Schoolnet)‫‏‬ §  Linkkivinkki (TOP-keskus) §  PhET (Interactive Science Simulations) §  MERLOT (Multimedia Educ. Resource for Learning and Online Teaching) §  GEM (Gateway to Educational Materials)‫‏‬ §  BBC Learning (British Broadcasting Company)‫‏‬ §  MIT Open Course Ware (Massachusetts Institute of Technology)‫‏‬ §  ELERA (eLearning Research and Assessment Network) §  YouTube EDU §  iTunes U (Podcasts and videos | iTunes oltava asennettuna)‫‏‬ §  Google search suomenkielisiä
  10. 10. 9.11.2010 Heureka | Oppimisaihiot ja simulaatiot | Tomi.Jaakkola@utu.fi 1. Materiaalin tuottaminen ja (alkuperäinen) käyttö Oppimisaihiot, varannot ja oppimisalustat Alusta x Oppimisaihio- varanto PhET Oppimisaihio- varanto EDU.fi 3. Materiaalin haku 4a. Itsenäinen informaali verkko-opiskelu4b. Osallistuminen valmisteltuun opetukseen Oppimisaihio- varanto Varanto x 2. Materiaalin julkaisu WorkMates 4. Materiaalin (uudelleen)käyttö Moodle
  11. 11. 9.11.2010 Heureka | Oppimisaihiot ja simulaatiot | Tomi.Jaakkola@utu.fi 1 2 3 4 5 6 7
  12. 12. 9.11.2010 Heureka | Oppimisaihiot ja simulaatiot | Tomi.Jaakkola@utu.fi II Simulaatio(aihio)t
  13. 13. 9.11.2010 Heureka | Oppimisaihiot ja simulaatiot | Tomi.Jaakkola@utu.fi Mikä simulaatio(aihio)? §  Tietokoneohjelma, joka mallintaa (usein hieman yksinkertaistetusti) jonkun (todellisen tai kuvitteellisen) järjestelmän, ilmiön tai tilanteen tavoitellen realistisuutta §  Oppijalla mahdollisuus tutkia, testata ja rakentaa §  Reagoi oppijan toimintaan reaaliaikaisesti ja autenttisesti Toiminnallinen simulaatio: Päätavoitteena taitojen oppiminen Käsitteellinen simulaatio: Päätavoitteena tietojen oppiminen
  14. 14. 9.11.2010 Heureka | Oppimisaihiot ja simulaatiot | Tomi.Jaakkola@utu.fi Miksi (interaktiivisia) simulaatioaihioita? §  Mahdollisuus havainnollistaa ja mallintaa monimutkaisia ilmiöitä eri abstraktiotasoilla §  Ilmiön ymmärtämisen kannalta keskeisten ominaisuuksien korostaminen §  Tutkiva oppiminen (inquiry learning) §  Oppimisen sitominen oppilaan kokemusmaailmaan Traditional instruction is often abstract and unrelated to children’s knowledge base (Triona & Klahr, 2003) §  Opiskelija aktiiviseksi oman ymmärryksen rakentajaksi (tekemällä / kokeilemalla oppiminen) In inquiry learning environment, a domain is not directly offered to learners; instead, learners are required to induce the properties of the domain from their own experiments in the domain (de Jong, 2006) §  Käsitteellisen muutoksen tukeminen §  Parempi tietoisuus omista ajatteluvirheistä ja puutteista -> ristiriita omien odotusten / käsitysten ja simulaatiolta saadun palautteen välillä §  Simulaatiot näyttävät tuottavan vähintään yhtä hyviä oppimistuloksia kuin perinteiset materiaalit / menetelmät
  15. 15. 9.11.2010 Heureka | Oppimisaihiot ja simulaatiot | Tomi.Jaakkola@utu.fi Zacharia, Z.C., & Constantinou, C.P. (2008). Comparing the Influence of Physical and Virtual Manipulatives in the Context of the Physics by Inquiry Curriculum: The Case of Undergraduate Students’ Conceptual Understanding of Heat and Temperature. American Journal of physics, 76(4&5), 425-430. §  68 yliopisto-opiskelijaa Kyprokselta §  Aiheena lämpö ja lämpötila §  2 työskentely-ympäristöä §  Perinteinen laboratorio (oikeat välineet) §  Tietokonesimulaatio (ThermoLab) §  Tulokset: §  Käsitteellinen ymmärrys kehittyi merkitsevästi molemmissa ympäristöissä §  Ympäristöt yhtä tehokkaita
  16. 16. 9.11.2010 Heureka | Oppimisaihiot ja simulaatiot | Tomi.Jaakkola@utu.fi Klahr, D., Triona, L. M., & Williams, C. (2007) Hands On What? The Relative Effectiveness of Physical vs. Virtual Materials in an Engineering Design Project by Middle School Children. Journal of Research in Science Teaching, 44, 183-203. §  56 yläkoulun oppilasta §  Aiheena kinetiikka §  “Rakenna vieteriauto, joka kulkee mahdollisimman pitkän matkan” §  4 työskentely-ympäristöä §  Perinteinen laboratorio (”oikeat” autot), rajallinen määrä kokeiluja §  Tietokonesimulaatio (virtuaaliset autot), rajallinen määrä kokeiluja §  Perinteinen laboratorio, rajallinen aika kokeiluihin §  Tietokonesimulaatio, rajallinen aika kokeiluihin §  Tulokset §  Oppimistulokset tasavertaisia kaikissa ympäristöissä §  Rakennetun auton kulkema matka §  Mm. ymmärrys, mitkä tekijät vaikuttavat auton kulkemaan matkaan §  Auton rakentaminen ja testaaminen virtuaalisesti yli 3x nopeampaa
  17. 17. 9.11.2010 Heureka | Oppimisaihiot ja simulaatiot | Tomi.Jaakkola@utu.fi Finkelstein et al., (2005). When learning about the real world is better done virtually: a study of substituting computer simulations for laboratory equipment. Physical Review Special Topics - Physics Education Research, 1, 010103. §  363 yliopisto-opiskelijaa USA:sta §  Aiheena virtapiirit §  3 työskentely-ympäristöä §  Perinteinen laboratorio (oikeat välineet) §  Tietokonesimulaatio §  Havainnollistaa virran kulun §  Oppikirja §  Tulokset: §  Simulaation avulla työskennelleet oppilaat menestyivät paremmin virtapiirien toiminnan ymmärtämistä mittaavassa lopputestissä kuin oikeilla virtapiireillä (laboratorio) harjoitelleet oppilaat. He olivat myös taitavampia rakentamaan oikeita virtapiirejä ja perustelemaan sen toimintaa §  Molemmat em. ryhmät menestyivät lopputestissä paremmin kuin oppikirjan avulla työskennelleet oppilaat
  18. 18. 9.11.2010 Heureka | Oppimisaihiot ja simulaatiot | Tomi.Jaakkola@utu.fi Pois perinteinen–virtuaalinen- vastakkainasettelusta §  Tutkimuskirjallisuudessa on perinteisesti kiistelty ja kilpailtu perinteisten ja virtuaalisten (aihiot) oppimateriaalien käytön paremmuudesta §  Uusimmat tulokset viittaavat kuitenkin siihen, että perinteisten ja virtuaalisten materiaalien yhteiskäyttö edistää käsitteellisen ymmärryksen syntymistä tehokkaammin kuin kumpikaan materiaali yksinään (mm. Jaakkola & Nurmi, 2008; Jaakkola et al., in press; Zacharia, 2007; Zacharia et al, 2008.)
  19. 19. 9.11.2010 Heureka | Oppimisaihiot ja simulaatiot | Tomi.Jaakkola@utu.fi Zacharia, Z.C., Olympiou, G., & Papaevripidou, M. (2008). Effects of Experimenting with Physical and Virtual Manipulatives on Students’ Conceptual Understanding in Heat and Temperature. Journal of Research in Science Teaching, 45(9), 1021-1035. §  68 yliopisto-opiskelijaa Kyprokselta §  Aiheena lämpö ja lämpötila §  2 työskentely-ympäristöä §  Perinteinen laboratorio (oikeat välineet) §  Laboratorio–simulaatio–yhdistelmä §  Ns. Sequential combination §  Työskentely alkuun oikeilla välineillä (50%) §  Vaihto puolivälissä simulaatioon (50%) §  Tulokset: §  Käsitteellinen ymmärrys kehittyi merkitsevästi molemmissa ympäristöissä §  Yhdistelmäympäristössä työskennelleiden oppimistulokset merkitsevästi korkeampia kuin laboratorioryhmällä
  20. 20. 9.11.2010 Heureka | Oppimisaihiot ja simulaatiot | Tomi.Jaakkola@utu.fi Zacharia, Z.C. (2007). Comparing and combining real and virtual experimentation: An effort to enhance students’ conceptual understanding of electric circuits. Journal of Computer Assisted Learning, 23 (2), 120–132. §  90 yliopisto-opiskelijaa Kyprokselta §  Aiheena virtapiirit §  2 työskentely-ympäristöä §  Perinteinen laboratorio (oikeat välineet) §  Laboratorio-simulaatio-yhdistelmä §  Työskentely alkuun oikeilla välineillä (2/3) §  Loppupuolella vaihto simulaatioon (1/3) §  Tulokset: §  Käsitteellinen ymmärrys kehittyi merkitsevästi molemmissa ympäristöissä §  Kuten edellisessä tutkimuksessa, yhdistelmäympäristössä työskennelleiden oppimistulokset merkitsevästi korkeampia kuin laboratorioryhmällä
  21. 21. 9.11.2010 Heureka | Oppimisaihiot ja simulaatiot | Tomi.Jaakkola@utu.fi Jaakkola, T. & Nurmi, S. (2008). Fostering Elementary School Students' Understanding of Simple Electricity by Combining Simulation and Laboratory Activities. Journal of Computer Assisted Learning, 24(4), 271-283. §  64 suomalaista alakoulun oppilasta §  Aiheena virtapiirit §  3 ympäristöä §  Laboratorio §  Simulaatio §  Simulaatio-laboratorio-yhdistelmä §  Ns. parallel combination §  Jokainen virtapiiri ensin simulaatiolla (100%) §  Heti perään oikeilla välineillä (100%) §  Taustana mm. analogical encoding –periaate (Gentner et al., 2003) §  Tulokset §  Oppimistulokset yhdistelmäympäristössä paremmat kuin laboratorio- ja simulaatioympäristössä §  Laboratorio- ja simulaatioympäristön välillä ei tilastollista eroa oppimistuloksissa
  22. 22. 9.11.2010 Heureka | Oppimisaihiot ja simulaatiot | Tomi.Jaakkola@utu.fi Yhteenveto §  Oppimisaihiot tarjoavat joustavuutta ja monipuolisuutta opetukseen ja oppimiseen §  Aihioiden avulla mahdollista havainnollistaa monimutkaisia ilmiöitä ja tietyissä tilanteissa myös tehostaa (nopeuttaa) opetusta §  Aihioita ja perinteisiä menetelmiä ei tulisi nähdä kilpailevina menetelminä vaan toisiaan täydentävinä opetuksen ja oppimisen elementteinä
  23. 23. 9.11.2010 Heureka | Oppimisaihiot ja simulaatiot | Tomi.Jaakkola@utu.fi §  Oppimisaihiot eivät ole lähtökohtaisesti hyviä tai huonoja -> erilaiset aihiot tarjoavat erilaisia mahdollisuuksia opetukseen ja oppimiseen §  Pedagogisilla ratkaisuilla keskeinen vaikutus oppimisaihioiden avulla tapahtuvaan oppimiseen -> Oppimisprosessin tukeminen §  Esim. de Jong ja van Joolingen (1998; de Jong, 2006; Mayer, 2004) havaitsivat laajassa tutkimuskatsauksessaan, että aihiotyöskentelyn ympärille rakennetuilla tukitoimilla keskeinen vaikutus oppimistuloksiin -> Strukturoidumpi ympäristö tukee oppilaiden oivaltamista ja työskentelyä pääsääntöisesti paremmin kuin vähän strukturoitu. Yhteenveto
  24. 24. 9.11.2010 Heureka | Oppimisaihiot ja simulaatiot | Tomi.Jaakkola@utu.fi Tulevaisuuden haasteita §  Aihioiden käytön lisääminen opetuksessa §  Oikean tasapainon löytäminen aihioiden ja “perinteisten” materiaalien opetuskäytölle §  Hyvien opetuskäytänteiden ja materiaalien jakaminen
  25. 25. 9.11.2010 Heureka | Oppimisaihiot ja simulaatiot | Tomi.Jaakkola@utu.fi Kirjallisuutta §  Sähköä opetukseen! Digitaaliset oppimateriaalit osana oppimisympäristöä. L. Ilomäki (toim.). Vammala: Opetushallitus. (ilmaisena verkossa) §  Uusittu painos tulossa §  Handbook of Research on Learning Design and Learning Objects: Issues, Applications and Technologies. L. Lockyer, S. Bennett, S. Agostinho & B. Harper (toim.). Information Science Reference. §  Oppimisen teoria ja teknologian opetuskäyttö. S. Järvelä, P. Häkkinen & E. Lehtinen (toim.). WSOY. §  de Jong, T. (2006). Computer simulations: Technological advances in inquiry learning. Science, 312, 532-533. §  Jaakkola, T. & Nurmi, S., Veermans, K. (in press). A Comparison of Students’ Conceptual Understanding of Electric Circuits in Simulation Only and Simulation- Laboratory Contexts. Journal of Research in Science Teaching. §  Wieman, C. E., Adams, W. K , & Perkins, K. K. (2008). PhET: Simulations that enhance learning. Science, 322 (5902), 682 – 683.

×