Matematiikan verkko-opetus

Matematiikan verkko-/virtuaaliopetuksen koordinoimiseksi on syyskuussa v. 2001 perustettu johtoryhmä, jonka puheenjohtajana toimii professori Olavi Nevanlinna. Muut ryhmän jäsenet ovat Heikki Apiola, Timo Eirola, Gustaf Gripenberg ja Simo Kivelä .

Tällä sivulla esitellään nykytilaa, tavoitteita ja visioita matematiikan verkko-opetukseen liittyen laitoksellamme.

Taustaa ja nykytilanne
Matematiikan laitosten yhteistyötä
Kehityskohteita, projekteja, suunnitelmia

1. Taustaa ja nykytilanne

1.1. Opetuksesta yleisesti

Laitoksellamme on käytetty tietotekniikkaa opetuksessa jo 1980-luvun puolestavälistä lähtien tietokoneharjoitusten ja luentodemojen muodossa eräillä peruskursseilla ja myös erikoiskursseilla. Nykyisin kaikilla peruskursseilla pidetään muutama tietokoneharjoitus lukukaudessa, joissakin jopa viikoittain.

Www:n mahdollisuuksia on eri kursseilla alettu hyödyntää enenevässä määrin viime vuosina. Kaikilla kursseilla on oma kotisivu vähintään kurssi-informaation antamiseksi. Joidenkin kurssien sivuilla on myös opiskelumateriaalia, kuten harjoitustehtäviä, luentomateriaalia, ohjeita, itseopiskelutehtäviä ratkaisuineen, tenttitehtäviä ja ratkaisuja, sähköisiä ilmoitustauluja, oppilaiden harjoitustyödokumentteja jne.

Tietokoneharjoituksissa käytettävät matemaattiset ohjelmat tarjoavat nykyisin kehittyneitä mahdollisuuksia myös matematiikan luento-opetuksen havainnollistamisessa. Luennoitsija voi rakentaa animaation opettamastaan aihepiiristä ja tallettaa sen www-sivulle, vaikka ei hallitsisikaan Java-ohjelmointia. Tällaisia esimerkkejä alkaa olla kurssisivuillamme nähtävissä.

Esimerkkejä kurssisivuista

Kurssiluettelo Mat-1

Joitakin peruskurssien sivuja

Esimerkkejä erikoiskurssien sivuista

Timo Eirola/Olavi Nevanlinna Numeerisen analyysin erikoiskurssi.
Muuta Eirolan erikoikurssimateriaalia on paljon liittyen mm. kursseihin
- Dynaamiset systeemit
- Signaalinkäsittelyn matematiikka
- Wavelet
Inversio-ongelmat, Somersalo
Mat-1.158, Fourier-analyysi, Gripenberg
Mat-1.174, v. 1999, Apiola
Mat-1.192 , Apiola 1998 ja 2002

1.2. Projektitoimintaa, esitelmiä, yhteistyötä TKK:lla

Laitoksellamme on toiminut useiden vuosian ajan Simo Kivelän johtama Matta-projekti, jonka puitteissa on kehitetty systemaattisesti verkko-opetusmateriaalia.

Laitoksemme opettajia on ollut aktiivisesti mukana seuraavien ryhmittymien tai yksiköiden järjestämissä tilaisuuksissa: "Opetuksen kehitys", "kohti virtuaaliTKK:ta" ja Opetuksen ja opiskelun tuki.

Esityksiä ja postereita ovat näissä tilaisuuksissa pitäneet ainakin Heikki Apiola ja Simo Kivelä, jotka ovat myös osallistuneet opettajina Tievie/Yoop-koulutukseen (n. 2:n tunnin osuudella vuodessa.) (Tarkemmin tässä opetuksen ja opiskelun tuen sivulla.)

Kansainvälisistä esitelmistä mainittakoon
Esitys AMS-Math- konferenssissa "Educational session" kesä 2000

2. Matematiikan laitosten yhteistyötä

Matematiikan laitosten esimiesten kokouksessa Tampereella 28.5.2001 päätettiin perustaa matematiikan virtuaaliopetuksen työryhmä, johon nimettäisiin kultakin laitokselta yhdyshenkilö. Työryhmä on kokoontunut kaksi kertaa, Tamperella TTKK:lla prof. Seppo Pohjolaisen johdolla 20.06.01 ja Helsingissä yliopiston matematiikan laitoksen järjestämänä prof. Mika Seppälän johdolla 30.8.01. Kts. www.math.helsinki.fi/virtuaaliyliopisto

TKK:n matematiikan laitoksen edustajina ovat olleet Heikki Apiola (Tampere ja Helsinki) ja Simo Kivelä (Helsinki). Jälkimmäisessä Simo Kivelä esitteli Matta-projektia ja Heikki Apiola yleisesti laitoksen verkko-opetustoimintaa (www.math.hut.fi/teaching/v/virtuaali/HYelo01/).

Kokouksissa käsiteltyjä aiheita

Keskustelua on käyty mm. seuraavista aiheista:

yliopisto-opiskelijoiden lähtötasotestaus ("jumppaohjelmat"),
matemaattisten ohjelmistojen (Maple, Mathematica, Matlab, Java-sovelmat ym.) käyttökokemuksista niin peruskurssien kuin erikoiskurssien opetuksessa,
tiedonhaku ja matemaattiset tietokannat,
matematiikan esittäminen verkossa (MathML, Openmat, Techexplorer , Maple, Mathematica, gif-kaavat)
kurssinhallintajärjestelmät (WebCT, Blackboard, myös wwwtopi, Oodi)
tekijänoikeuskysymykset.

Muiden matematiikan laitosten projekteja

TTKK:n koordinoima mallinnushanke , josta lähemmin alla kohdassa 3.2. .
Helsingin yliopistossa on täytetty kesällä 2001 tietokoneavusteisen matematiikan professorin virka, johon nimitetyllä Mika Seppälällä on käynnistymässä projektihankkeita, kuten MAMMA-niminen projekti yhdessä prof. Jouko Väänäsen kanssa. Projektin eräänä tavoitteena on tuottaa mittava "Calculus" verkko-opetusmateriaali.
Joensuun, Kuopion ja Lappeenrannan sovelletun matematiikan pilottihanke Itä-Suomen virtuaaliyliopiston puitteissa. Yhdyshenkilöitä ja yhteistyöosapuolia Joensuussa: Jukka Tuomela, Martti Pesonen, Jari Taskinen

Kaikkien näiden projektien kanssa olemme yhteydessä, yhteistyöhön olemme sitoutuneet mallinnusprojektin kanssa, muut ovat enemmän mielipiteiden ja ideoiden vaihdon tasolla.

3. Kehityskohteita, projekteja suunnitelmia

3.1. Opetuksen yleisiä kehitystavoitteita

Tietokoneharjoitusten suunnittelu, niihin liittyvän oppimateriaalin tuottaminen sekä verkkoon että kirjoina. (Olemassolevien kirjojen päivittäminen.)
Harjoitustyö- ja esseetyyppisten tehtävien kehittely erikoiskurssien lisäksi myös peruskursseille.
Luentodemojen (kuten animaatioiden) kerääminen, tuottaminen ja kokeileminen.
Olemassolevan verkkomateriaalin systematisointi ja yhtenäistäminen.
Tietokoneavusteisen ja "perinteisen" matematiikan opetuksen suhteisiin paneutuminen. (On varottava menemästä liiallisuuksiin pelkän tekniikan käytössä.)
Kurssipalautteen keräämisen yhtenäistäminen ja analysointi.
Itseopiskelumateriaalin kehittäminen matematiikan opintoihin.
Järkevä maailmanlaajuisen valtaisan tietovaraston hyödyntäminen parhaiden linkkien listaa ylläpitämällä ja materiaalien käyttöä kokeilemalla. ( Esim. Matta-projektin tapaan )

3.2. Projekteja

Edellä mainittu Matta-projekti jatkuu tämän vuoden loppuun ja jatkohakemus on tehty.
Olemme yhtenä osapuolena matemaattisen mallintamisen verkostohankkeessa Kyseessä on opetusministeriön rahoittama matematiikan verkostohanke, jonka koordinaattorina toimii prof. Seppo Pohjolainen Tampereen teknillisen korkeakoulun matematiikan laitokselta.
Tavoitteena on tuottaa verkkoon mallintamisen perus- ja jatkokurssi ja perustaa verkosto mallinnuksen opetusta varten.
Kurssien toteutukseen ja materiaalin kehittämiseen osallistuvat tahot ja yhteyshenkilöt:
- CSC, Juha Haataja
- Helsingin yliopisto, Rolf Nevanlinna -instituutti, Lasse Holmström
- Jyväskylän yliopisto, CMCM-yksikkö, Timo Tiihonen
- Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu, sovellettu matematiikka, Matti Heiliö
- Oulun yliopisto, Erkki Laitinen
- Tampereen teknillinen korkeakoulu, matematiikka, Seppo Pohjolainen, Kari Suomela
- Tampereen yliopisto, matematiikan, tilastotieteen ja filosofian laitos, Tapio Nummi
- Teknillinen korkeakoulu, matematiikka, Heikki Apiola ja Timo Eirola
Ensimmäinen peruskurssi toteutetaan keväällä 2002 ja jatkokurssi syksyllä 2002.
Tässä yhteydessä kannattaa mainita myös ns. "Häntä-projekti", vaikka siihen ei ainakaan toistaiseksi liity mainittavaa verkon käyttöä.
Sivusta vastaa Heikki Apiola