Tarkoituksenmukaisen digitaaliteknologian käyttö parantaa matematiikan oppimisen tehokkuutta ja mielekkyyttä (Väitös: FL Eeva Nygren, 12.1.2024, tietojenkäsittelytiede)

Matematiikan oppiminen on haastavaa monelle, mutta toisaalta matematiikan osaaminen voidaan nähdä jopa ihmisen perusoikeutena. 

Pitkään kansanopistossa muun muassa 10-luokkalaisten, erityisoppilaiden ja maahanmuuttajien kanssa työskennelleen FL Eeva Nygrenin tietojenkäsittelytieteen alaan kuuluva väitöstutkimus osoittaa, että teknologia-avusteinen matematiikan opetus voi olla tehokas ja mielekäs tapa oppia matematiikkaa. 

Tutkimuksessa luotiin pedagoginen malli, joka integroi tietotekniikan monipuolisesti matematiikan opetukseen. Malli sisältää opettajajohtoista opetusta, perustaitojen harjoittelua digiteknologian avulla ja ongelmanratkaisua. 

Osana mallia tutkimuksessa testattiin yli kolmen sadan 8-luokkalaisen kanssa Nygrenin kehittämää mobiilipeliä, joka yhdistää matemaattisiin harjoituksiin konkreettisia apuvälineitä ja reaalimaailmaan liittyviä tarinoita.

Nygren osoitti väitöstutkimuksessaan, että teknologiaa voidaan käyttää tukemaan kaikkia oppimisen osa-alueita, kuten tiedollista, psykomotorista ja tunneoppimista. Tutkimus korostaa, että tunneoppiminen on merkittävä osa teknologia-avusteista matematiikan oppimista.

– Kaikessa oppimisessa tunteilla on tärkeä rooli, ja myönteiset tunteet kuten ilo ja palkitsevuus edistävät oppimista. Sama pätee oppimisteknologiaan. Esimerkiksi matematiikkapelit, joiden suunnittelussa on huomioitu motivoivuus ja palkitsevuuden kokemus, edistävät oppimista tehokkaasti, Nygren sanoo.

– Tunneoppiminen voi ulottua, ja sen tulisi ulottua, informaation vastaanottamista syvemmälle, kuten oppimisen arvostamiseen ja opitun asian sisäistämiseen. Kenties myös uusien arvojen omaksumiseen, Nygren jatkaa. 

Häiriötekijät, oppimisen sosiaalinen ulottuvuus ja opiskelijan itseohjautuvuustaidot otettava huomioon opetusteknologian suunnittelussa 

Sekä tietopuolisessa että tunneoppimisessa oppiminen etenee tasoittain niin, että perustaidot on opittava ensin, jotta voi edetä syvällisempään oppimiseen. Tutkimuksessa havaittiin, että oppimisen edistymisen kannalta opetuspelien suunnittelussa on tärkeää huomioida pelimotivaatioiden ja häiriötekijöiden välinen dynamiikka.

– Hyvätkin opetuspelit voivat sisältää häiriötekijöitä, jotka heikentävät motivaatiota jatkaa pelaamista. Onnistuneessa opetuspelissä pelikokemus on sujuva ja palkitseva ja motivaatio edetä pelissä on korkea. Jos pelissä on runsaasti häiriöitä, pelaaja turhautuu ja oppiminen estyy. Peli voi esimerkiksi olla liian helppo tai vaikea, pitkäveteinen tai sekava, se voi sisältää virheitä tai sen grafiikat voivat olla häiritseviä, Nygren kertoo. 

– Toisaalta, vaikka pelissä olisi häiriötekijöitä, oppilaiden korkea motivaatio voi tehdä häiriöistä merkityksettömiä. On lisäksi tilanteita, joissa häiriöt saattavat jopa edistää oppimista. Jos oppilaat saavat osallistua pelien suunnitteluun, he voivat kokea "creative zone" -ilmiön, jossa häiriötekijät muuttuvatkin pelin parantamiseen liittyviksi haasteiksi ja siten inspiraation lähteiksi, Nygren jatkaa.

Tutkimuksessa havaittiin myös, että sosiaalinen vuorovaikutus tai yhdessä pelaaminen lisäsi oppimista niillä oppilailla, jotka kokivat oppivansa paremmin vuorovaikutustilanteissa.

Testatussa pedagogisessa mallissa opettajan rooli on edelleen tärkeä, mutta oppimisen yksilöllisyys korostuu. Nygren painottaa, että aivoissamme tapahtuva oppiminen on ainutlaatuinen prosessi jokaiselle oppijalle. Nygrenin mukaan teknologian hyödyntäminen opetuksessa mahdollistaa opetuksen henkilökohtaisemman räätälöinnin. 

– Kun opetusta mukautetaan teknologian avulla, itseohjautuvuustaidot tulevat entistä tärkeämmiksi. Oppilaat voivat edetä omassa tahdissaan ja löytää itselleen sopivimmat oppimistavat. Tämä lähestymistapa tukee oppilaiden itsenäistä ajattelua ja oppimisen syvällisempää ymmärrystä, Nygren sanoo.

Tutkimuksen tulokset auttavat pelisuunnittelijoita, opettajia ja oppimateriaalien kehittäjiä kehittämään innostavampia ja tehokkaampia opetusstrategioita sekä teknologia-avusteisen matematiikan opetuksen sisältöä.

Suomen lisäksi tutkimusta toteutettiin Etelä-Afrikassa, Mosambikissa ja Saksassa.

***

FL Eeva Nygren esittää väitöskirjansa ”Dimensions of Learning Mathematics via Technology” julkisesti tarkastettavaksi Turun yliopistossa perjantaina 12.01.2024 klo 12.00 (Turun yliopisto, Agora, sali XXI, Turku).

Vastaväittäjänä toimii professori Timo Tossavainen (Luulajan teknillinen yliopisto, Ruotsi) ja kustoksena professori Erkki Sutinen (Turun yliopisto). Tilaisuus on englanninkielinen. Väitöksen alana on tietojenkäsittelytiede.

Väittelijän kuva 

Väitöskirja on julkaistu sähköisenä