Õpperobot matemaatikatunnis

Tekst: Janika Leoste ja Mati Heidmets (Tallinna Ülikooli kasvatusteaduste instituut) 
fotod: Tanel Meos

Mitmed rahvusvahelised uuringud osutavad, et õpilaste huvi loodus- ja täppisteaduste (LTT), sh matemaatika õppimiseks on viimastel kümnenditel vähenemas. Tegemist on globaalse trendiga, mis väljendub tugevamalt vanemates klassides ning tundub omavat nõrka korrelatsiooni õpilaste üldise matemaatikaoskusega: riigi TIMSS (Trends in International Mathematics and Science Study) tulemuste paranemisel õpilaste õpihuvi üldjuhul väheneb.

Matemaatika on õpihuvi suhtes eriline aine. Suur osa algklassides õpitavast matemaatikast eeldab tuima äraõppimist ja meeldejätmist, mille puhul tugevat õpihuvi on raske õpilaselt eeldada. Huvi puudumine matemaatika vastu maksab aga kätte hiljem. Näiteks Eestis oli 2016. aastal matemaatika kuuenda ja kolmanda klassi tasemetööde keskmise sooritusprotsendi vahe 15,6 protsenti kolmanda klassi kasuks[1]. Sama aasta põhikooli lõpueksamitel olid halvimate tulemustega ained matemaatika ja eesti keel teise keelena – mõlema keskmine sooritusprotsent 68, võrreldes näiteks inglise keele 88 protsendiga.

Halvad matemaatika õpitulemused ei ole üksnes õpilase probleem. Digitaliseerimise, robootika ja tehisintellekti arengu tõttu väheneb rutiinse iseloomuga ning madala- ja keskmise palgaga töökohtade arv, asendudes kõrgemalt tasustatud, töötajailt häid LTT alaseid teadmisi ja oskuseid nõudvate ametitega. Seda võib sõnastada ka teisiti: ühiskond vajab aina rohkem inimesi, kes oskavad keerulisi kõrgtehnoloogilisi seadmeid efektiivselt kasutada, seda isegi valdkondades, mida oleme harjunud suhteliselt tehnoloogiavabaks pidama[2] - aga õpilane, kellele matemaatika üldse ei meeldi, läheb pigem õppima mõnda valdkonda, kus ta ei pea selle ainega eriti kokku puutuma.

Probleemi lahendamiseks katsetatakse eri riikides lähenemisi õpilaste matemaatika õppimise motivatsiooni tõstmiseks. Võimalusi on erinevaid, näiteks on positiivseid tulemusi saadud mobiiliäppide kasutamisel terviserikkest taastuvate õpilaste huvi äratamiseks matemaatikaõppe vastu või uurimusliku õppe kasutamisel õpilaste matemaatikast haaratuse kasvatamisel. Üks uutest võimalustest on õpperobotite kaasamine matemaatikatundidesse, kus õpperobotit saab kasutada õpilaste motivatsiooni tõstmiseks läbi matemaatiliste kontseptsioonide näitlikustamise või koostöise õppe fookuseks oleva õppevahendina.

Õpperobot on robootiline seade, mida kasutatakse kas:

õppimise objektina robootikaga seonduvate ainete, nagu näiteks robotnägemise või tehisintellekti õpetamisel, või

õppevahendina teiste ainete, näiteks matemaatika või füüsika, õpetamisel.

Õpperobot võib olla tunnis erinevas rollis: vahendaja õpilase ja ülesande vahel; objekt, mida õpilane saab seda programmeerides ise õpetada; aga ka vahend õpilase mõtlemisprotsessi ilmestamiseks nii õpetajale kui ka õpilasele endale. Uurimused osutavad, et õpperoboti kasutamine tunnis võib ergutada õpilaste vahelist koostööd ja arutelu, see aitab abstraktseid matemaatilisi ideid õpilastele paremini arusaadavaks teha, suurendab huvi matemaatika kui õppeaine vastu. Õpperoboti õppevahendina kasutamist analüüsivatest uurimustest toob enamus esile õpperoboti positiivset mõju õpilase motivatsioonile. Samas on õpperobotite koolitundides kasutamise pikaajalist mõju õpilaste õpimotivatsioonile käsitlevaid uurimusi vähe, needki üldjuhul lühiajalise kestuse ja väikese valimiga.

Eesti koolid on tänu riiklikele toetusprogrammidele suhteliselt hästi õpperobotitega varustatud, samas on õpetajaist vaid alla kümnendiku (8%) üldse proovinud oma igapäevases õppetöös õpperoboteid kasutada. Õpperobotid on seega Eesti koolides olemasolev, kuid alakasutatud ressurss. Seetõttu on põhjendatud kaaluda ka Eestis võimalusi õpperobotite kasutamiseks matemaatikaõppes sihiga suurendada õpilaste huvi selle õppevaldkonna vastu. 2018/2019 õppeaastal viiakse läbi sellekohane uurimus 67 Eesti koolis. 2018 aasta kevadel toimus ettevalmistav pilootuurimus, mille eesmärgiks oli analüüsida nende õpetajate kogemusi ja hinnanguid, kes on juba kasutanud õpperoboteid 3. ja 6. klassis matemaatika õpetamisel. Käesolev artikkel esitab pilootuuringu tulemusi ning arutleb õpperobotite kasutamise võimaluste üle nii matemaatika kui laiemalt kogu LTT õppes.

Mida me uurisime

Varasematele robotitega-toestatud matemaatikaõppe alastele uurimustele ning õpimotivatsiooni, õppetööst haaratuse ja uuenduste juurdumisprotsessi käsitlustele toetudes püstitasime järgmised uurimisküsimused:

1. Kas õpperobotite kasutamine matemaatika õpetamisel 3. ja 6. klassis mõjutab õpetajate hinnangul õpilaste motivatsiooni matemaatika kui õppeaine õppimiseks? Motivatsiooni indikaatoritena käsitleme õpilaste huvi matemaatika õppimise vastu ning nende haaratust õppetööst matemaatikatundide ajal.
2. Milliseid muutusi õppetöö läbiviimisel (klassiruumi praktikas) toob õpetajate hinnangul kaasa matemaatika õpetamine õpperobotitega 3. ja 6. klassis, mis on õpperobotite klassi toomise kaasnähted? Õppetöö läbiviimise all mõtleme nii õpetajapoolset juhendavat tegevust kui ka õpilaste aktiivsust, osalemist ja panustamist. Kaasnähete all mõtleme muutusi õppimise ja õpetamise korralduses ning osapoolte rollides õppeprotsessi käigus.
3. Millised on õpetajate hinnangul matemaatika õpperoboti abil õpetamisel kerkivad probleemid ja kitsaskohad, kus vajab õpetaja abi ja tuge, kes peaks seda tuge osutama? Vastustest sellele küsimusele loodame saada suuniseid, kuidas peaks toimuma uuenduslike õppemeetodite juurutamine ja omaksvõtt.

Keda me uurisime

Uuringus osales 10 klassi, kokku 208 õpilasega, kellest 106 õppis kolmandas klassis ja 102 kuuendas klassis. Osalenud klassides kasutati osade matemaatikatundide läbi viimisel numbrite, tulemuste, kujundite, vahemaade, arvutuste ja teiste matemaatiliste konstruktsioonide visualiseerimiseks õppevahendina õpperoboteid. Uuringus ei kogutud õpilaste hindeid, nende nimesid või muid isikustatud andmeid.

Uuringu valim moodustus osalenud õpilasi õpetanud neljast (4) klassiõpetajast, viiest (5) matemaatikaõpetajast ning neid abistanud kuuest (6) haridustehnoloogist. Kahes koolis ei olnud haridustehnoloogi abi vajalik (tunde andsid matemaatikaõpetajad, kes olid samas koolis ka robootikaringi juhendajad) ning ühes koolis andis õpperobotite abil matemaatikatunde haridustehnoloog.

Kuidas toimusid tunnid

Uuringu käigus viidi valimi klassides osa matemaatikatunde läbi õpperoboteid õppetöösse lõimivate tunnikavade alusel. Tunnikavade koostamisel lähtusime riiklikus õppekavas matemaatika õppimiseks ettenähtud teemadest. Tunnikavad olid jaotatud kahekümneks 45-minutiliseks tunniks. Igas tunnis tuli täita tööleht, mis sisaldas kas jooksval õppeaastal või varasematest klassidest omandatud teemasid. Tööleht sisaldas ühte tekstülesannet ja tekstülesandel põhinevaid kolme robootika ülesannet. Uuringus kasutatud töölehed on kättesaadavad eraldi lehel^[3].

Matemaatikaülesannete koostamisel arvestati Eestis kehtiva vastava vanuseastme õppekavaga. Matemaatikaülesandele järgnesid kolme robootika ülesande kirjeldused. Robootika ülesannete eesmärgiks oli luua õpikeskkond, mis annaks õpilasele reaalelulisi, kuid tunni teemaga seotud matemaatilisi ülesandeid. Sihiks oli motiveerida õpilasi kasutama matemaatilist mõtlemist probleemide lahendamiseks, mitte eraldiseisva abstraktse tegevusena. Samuti arvestati robootika ülesannete disainimisel vajadust soodustada õpilaste omavahelist koostööd õppimisel ja sellega seonduvat arutelu.

Robootika lahendusvideo ja programmeerimisjuhised arvestasid õpilaste robootika- ja programmeerimisalaste eelteadmiste võimaliku puudumisega. Seetõttu sisaldasid töölehed viiteid näidislahendustele, lahenduste näidisvideotele ja programmiplokkide kirjeldustele.

Soovitasime, et õpperobotit kasutava tunni juhataks sisse õpetaja, tutvustades tunni teemat ja lastes õpilastel paarid moodustada. Seejärel jätkasid õpilased ülesannete lahendamist iseseisvalt, kasutades töölehel toodud abimaterjale. Vajadusel nõustasid õpilasi haridustehnoloog ja õpetaja. Sõltuvalt individuaalsest võimekusest jõudsid õpilased läbi lahendada matemaatikaülesande ning läbi viia 1-3 robootika ülesannet. Näiteks kolmanda klassi teema „Ristküliku ümbermõõt“ puhul kinnistatakse LEGO EV3 õpperoboti abil ristküliku ümbermõõdu arvutamise põhimõtteid. Esmalt arvutab õpilane etteantud pikkuse ja laiuse abil ristküliku ümbermõõdu tavalisel viisil. See matemaatiline arvutus võib toimuda ka eelmises, tavapäraselt läbi viidud matemaatikatunnis või koguni kodutööna. Seejärel visualiseerib õpilane õpperoboti abil sama ristküliku pikkuse, lastes õpperobotil edasi sõita ristküliku ümbermõõduga võrduva teepikkuse võrra. Järgnevalt loob õpilane õpperoboti abil uue ristküliku, mille külgede pikkused on ette antud õpperoboti rattapööretena (üks rattapööre viib uuringus kasutatud õpperobotit edasi 17,6 cm) ning mõõdab selle ristküliku ümbermõõdu joonlaua või mõõdulindiga. Viimases robootika ülesandes visualiseerib õpilane õpperoboti abil sama suure ristküliku, kui eelmises katses, kuid kasutab õpperoboti pööramiseks nurga-andurit, saavutades seeläbi õpperoboti täpsema töö. Tunni soovitasime lõpetada ühise aruteluga, kus erinevad rühmad tutvustavad oma lahenduskäike ja tulemusi.

Tunni läbiviimiseks olid peale õpperobotite ja tahvlite kasutuses vajalikud täiendavad vahendid, näiteks mõõdulint või joonlaud, stopperkell või sellele vastav äpp telefonis, valge paber, markerid või must teip, värvipaberid ja käärid.

Missuguseid andmeid me kasutasime

Osalenud õpetajate ja haridustehnoloogide kogemuste ja hinnangute kaardistamiseks intervjueerisime uuringu lõpufaasis kolmeteistkümmet uuringus osalenut: nelja matemaatikaõpetajat, nelja klassiõpetajat ja viite haridustehnoloogi.

Tulemused

Kas õpperobotite kasutamine matemaatika õpetamisel 3. ja 6. klassis mõjutab õpetajate hinnangul õpilaste motivatsiooni matemaatika kui õppeaine õppimiseks?

Õpetajate hinnangul on õpperobot motiveeriv õppevahend, mis võib aidata puhata rutiinist, on põnev, meeldib õpilasele väga, haarab kaasa nii tugevalt, et katse õnnestumine või ebaõnnestumine võib mõjutada õpilase meeleolu. Õpetajad tõid esile, et õpperobotid aitavad lastel siduda matemaatikat igapäevaeluga ning õpperobotite kasutamine matemaatikatunnis avaldab õpetajate sõnul positiivset mõju õpilaste motivatsioonile. Robootiliste ülesannete lahendamine köidab õpilaste tähelepanu ja haarab neid enesega kaasa. Kuuenda klassi matemaatikaõpetaja sõnul:

Aga iseenesest ma näen seda, et lastele annab see täiega motivatsiooni just kõige rohkem juurde. Nad on juba, et "ahah, mis meil nüüd uus see nädalateema on, kas me saame seda robotit...“.

Lisaks tsitaat haridustehnoloogilt:

Et samas, üldiselt nad ikkagi, ma vaatasin, et ka naudivad seda tegevust robotitega <...> Seal matemaatikatunnis nad ka ikkagi tahavad teada saada, mis see katse lõpp on. Et noh, mida see robot siis lõpuks teeb.

Õpperobotitega on võimalik motiveerida ja töösse kaasa haarata ka neid õpilasi, kes tunnis tavapäraselt passiivseks jäävad. Vahendame klassiõpetaja tähelepanekut:

... mul on, ütleme näiteks, 4 või 3 tüdrukut, kes jäävad matemaatikatunnis unistama, aknast välja vaatama, ei oska ennast rakendada, ei keskendu... Siis seda, robootikatunnis seda ei olnud. Nad kõik tegid, nad kõik jõudsid tulemuseni.

Õpiraskustega lastega kokku puutuvad õpetajad viitasid, et robootika ülesanded aitavad lihtsustatud õpikavaga õpilasel paremini matemaatilisi teemasid mõista. Klassiõpetaja sõnul:

...kuidas ümbermõõtu arvutada mingil kujundil, kui on ka ristkülikul või mida iganes, et sellele lihtsustatud õpilasele oli see nagu tegi natuke rohkem arusaadavaks. Ja just nagu temale mõjus see isegi veel paremini, kui...

Milliseid muutusi õppetöö läbiviimisel (klassiruumi praktikas) toob õpetajate hinnangul kaasa matemaatika õpetamine õpperobotitega 3. ja 6. klassis, mis on õpperobotite klassi toomise kaasnähted?

Intervjuudest ilmnes, et kõige suuremat muutust tajusid õpetajad õpilaste tunnis töötamise viisis. Õpilased töötavad rühmadena ning nad ei ole piiratud klassipingiga. Robootika ülesande lahendust järele proovides liiguvad õpilased klassiruumis ringi ja sageli väljuvad klassist isegi koridori. Õpetajate sõnul vähendab õpperobotite kasutamine tunnis õpetaja rolli tähtsust tunni kulgemise kontrollimisel, sest ülesannete lahendamisel valib iga rühm omale sobiva töötamise tempo ja töökorralduse (self-regulation). Järgnevalt kirjeldab tunni kulgemist klassiõpetaja:

Aga mis siis veel on selle roboti, hea külg on see, et sa paned lapse tunnis liikuma. iPadidega istub laua taga, arvutis ta istub laua taga, aga robotiga siis ta võis välja minna, ta otsib omale ruumi ise, siis ta põrandale kükitab, tõuseb, proovib laua peal, läheb võtab joonlaua... Et tal on nagu tund liikumises ka...

Lisaks töötempo ja töökorralduse valikule avaldub õpilaste iseseisvus ka võimalikele probleemidele lahenduste leidmisel. Õpilased suhtlevad lahenduste otsimisel nii rühmasiseselt kui ka teiste rühmade õpilastega (peer tutoring). Illustreerimiseks kasutame matemaatikaõpetaja sõnu:

Aga, kui sa nad kahekesi, siis, üks ei oska, mis on järgmine samm: ta küsib sõbralt, kellega koos ta on. Ja siis see sõber äkki oskab ja saab seletada. Ja ma tean omast käest, kõige parem õppimise meetod on ise seletamine. Ehk siis on see, et see sõber, või noh, üks laps peab oma sõbrale midagi seletama: "Aaa, ma tean küll, see käib nii. Siin tuleb seda teha, siin tuleb seda panna." Lisaks on see, et nad on samal tasemel, samaealised, omavahel veel muidu sõbrad ka. Ta kuulab ja saab sõbrast võib-olla paremini aru, kui minust.

Rühmaülese koostöö näitena toome katke haridustehnoloogi ja klassiõpetaja mõttevahetusest:

HT: Et see paaritöö ka, et kui ta kuuleb seda vale heli või kui ta näeb, et robot teeb midagi teistmoodi, kui tema oma...

Õ: Jaa, jaa, ja oleneb siis, et kas ta läheb siis ütlema või ta vaatab, et tal tehakse teisiti, nüüd ta teab või läheb tema juurde ise küsima.

Õpilaste lisandunud iseseisvus matemaatikatunnis oli ühtlasi ka muutus, mis võis õpetajale olla raskesti omaks võetav. Vahendame haridustehnoloogi, kes kirjeldas klassiõpetaja üllatust õpilaste iseseisva töö avaldumisel:

Aga alguses oli [õpetaja] hämmingus, et kuidas, mismoodi, mis ta nüüd teeb? Ütlesin, et las ta teeb. Tema oskused süvenevad, sest ta peab ju teistele ka seletama, mis ta nüüd tegi, kuidas tal välja tuli. Aga ta oli täiesti hämmingus, et kuidas nüüd, eks ju, et keset tundi tema hakkab nüüd seletama. Ütlesin, et jumalast normaalne, las seletab!

Õpperobotit kasutavas tunnis asendavad vihiku ja õpiku kasutamist uued töövahendid, millest olulisemad on õpperobot ise ja selle programmeerimiseks arvuti, tüüpiliselt tahvel, aga mõnikord lubab õpetaja aja kokkuhoiu huvides kasutada ka nutitelefoni taskuarvutina. Järelikult areneb lisaks matemaatika- ja robootikaoskustele siin tunnis ka õpilase digipädevus. Väljavõte haridustehnoloogi (H) ja matemaatikaõpetaja (Õ) omavahelisest mõttearendusest:

H: Esiteks nad, mõni võib-olla kirjutab nii kaua ja siis see, otsivad oma vihikuid ja pabereid ja ma nägin, et selle peale kulus hästi palju aega.

Õ: Et, ühesõnaga, sa leidsid juba siis, need, et see on nagu natukene iganenud ...

H: Aga ma järgmine kord ütlesin sulle, et ärme kirjutame vihikusse.

Organisatoorselt oli suurimaks muudatuseks haridustehnoloogi osalemine tundides. Vaid kaks uuringus osalenud õpetajat viisid õpperobotit kasutavaid matemaatikatunde läbi täielikult ilma haridustehnoloogi toeta. Lisaks viisid mõned õpetajad võimalusel tunni läbi paaristunnina, lahendades järjest kaks tunnikava, et vähendada ajakulu tehnilistele toimingutele tunni alguses. Matemaatikaõpetaja kirjeldus:

See on ikka tõesti niimoodi, et ma tulen ju ühest klassist, mul on tegelikult see 15 minutit täpselt aega, ma pean jõudma kõik see uues klassis valmis panna, kaasa arvatud robotid, töökorras, kõik juhtmed õigesti ühendatud, ja kõigile gruppidele välja pandud, eks ole.

Millised on õpetajate hinnangul matemaatika õpperoboti abil õpetamisel kerkivad probleemid ja kitsaskohad, mus vajab õpetaja abi ja tuge, kes peaks seda tuge osutama?

Õpetajad andsid intervjuudes sisukat tagasisidet robotitega-toestatud õpetamise korraldust puudutavas osas, tuues välja ka sellise lähenemise probleemseid aspekte. Esile toodi nii teemasse sisse-elamisest tingitud ajapuudust klassis, mis avaldus peamiselt esimestes tundides, aga ka suuremat ajakulu seadmete ettevalmistamisele, nende tehnilise korrasoleku kontrollimisele ning eriti just seadmete logistikale nende hoiupaigast tunni toimumise kohta (matemaatikaklass, arvutiklass, jne). Vahendame haridustehnoloogi sõnu:

Aga nende vahenditega jooksmine, mööda maja, neid enne laadida, kõik töökorda seada, töölehed printida, paljundada, noh, seda tegemist on nii tohutult palju, et ...

Tunni rütmi võis segada nii õpilaste erinev tempo ülesannete lahendamisel kui ka õpperoboti talitlushäire (näiteks tühjad patareid, tahvli erinevad tõrkumisvõimalused). Illustreerivaks näiteks matemaatikaõpetaja kogemus:

See oli see, just, teine tund, ja siis te kahekesi nokitsesite seal tükk aega, eks ole, ja ei saanud ka korda. Ja siis need ülejäänud grupid olid nii hädas, sest (haridustehnoloog) oli kinni ja mina ei osanud neid...

Ja klassiõpetaja kogemus:

Ja siis näiteks meil oligi, eelmine tund, oli niiviisi, et see... Tahvel ei tundnud robotit ära, ühesõnaga, bluetoothiga ei saanud üldse ühendada ja siis oligi nii, et mis sa teed, proovisin teist tahvlit...

Mõni laps võis õpperobotit kasutada mänguasjana ja aeg-ajalt oli õpilastel raskuseid ülesannete tekstist arusaamisega. Töörühmade moodustamine võis tekitada raskuseid, seda eriti juhul, kui rühmaliikmete valimine ei olnud õpilaste endi otsustada. Neist probleemidest tulenevalt muutus tunni haldamine tihti raskemaks ja õpetajal tuli tunnis rohkem liikuda, et nõustada küsimusi esitavaid õpilasi. Mõnikord pidasid õpetajad otstarbekaks täiendava klassiaja saamiseks anda õpilastele rohkem kodutöid.

Õpilaste rühmade loomisel tuleks õpetajal jälgida, et rühma moodustavad õpilased suudaksid üksteisega läbi saada ja teineteist täiendada, sest vastasel juhul ei pruugi koostöö õnnestuda. Probleeme rühmadega tekkis rohkem siis, kui rühmade moodustamisel ei arvestatud õpilaste omavahelisi suhteid. Klassiõpetaja sõnul:

Siis tekkis mõnikord ka see, et "ma ei taha sinna minna," või mõni ei tahtnud teda võtta, sest nad tahtsid omaga kahekesi koos olla mingitel põhjustel.

Õpetaja töö korraldust puudutavatest probleemidest toodi esile vajadus haridustehnoloogi või täiendava tugipersonali järele, kuigi tundide möödumise ja õpetaja enesekindluse tõusuga tekib tal oskus õpperobotit kasutavaid tunde iseseisvalt ilma täiendava toeta läbi viia. Õpperobotite maksumust on peetud probleemiks harva ning õpetaja vanust õppemeetodi omandamist raskendava tegurina üksnes korra.

Arutelu

 Paljud Eesti koolid on endale hankinud õpperobotid. Samas nende kasutamine õppetöös on väga tagasihoidlik. Meid huvitas küsimus – kas õpperobotite kasutamine põhikooli matemaatikaõppes võiks suurendada õpilaste motivatsiooni selle õppeaine õppimiseks, kas robotite lõimimine matemaatikaõppesse võiks juba hangitud ja tulevikus hangitavatele robotitele pakkuda positiivset kasutusvõimalust? Intervjuud õpetajate ja haridustehnoloogidega, kes viisid kolme kuu jooksul läbi õpperobotitega-toestatud matemaatikaõpet osutasid järgmistele asjaoludele.

Mõju motivatsioonile ja õppetööst haaratusele. Õpetajate ja haridustehnoloogide hinnangul õpperoboti kasutamine suurendab õpilaste motivatsiooni matemaatika õppimisel ning haarab tegevusse ka neid õpilasi, kes olid tavapärastes matemaatikatundides passiivsed. Ka varasemad uuringud on toonud välja õpetajate ja lastevanemate positiivse hinnangu õpilaste motivatsiooni tõusule, viidanud õpperobotite mõjule matemaatika vastu huvi tekitamisel ja passiivsete õpilaste kaasa haaramisel ja tegevuses hoidmisel. Kuigi meie uuringus kasutati võrreldes varasemate töödega õpperoboteid klassides pikema aja jooksul (10 kuni 20 koolitundi), alati matemaatikatunnis ja matemaatikaõpetaja juhtimisel, osutusid uuringu tulemused õpperobotite mõjust motivatsioonile ja õppetööst haaratusele siiski sarnaseks varasemate tööde tulemustega.

Mõju klassiruumi praktikatele (õpikäsitusele). Õpetajad tõid esile, et õpperoboti abil õppimine suurendab õpilaste aktiivsust ja omavahelist koostööd. Ka varasemad uuringud on toonud õpperobotite abil matemaatika õpetamise eeliseks võimalust lasta õpilastel ise reguleerida oma töötempot, juhtida rühmasiseseid tööprotsesse ja õppida ühiselt. Enamasti soovivad õpilased õpperobotit programmeerida ning tema tööd jälgida ja analüüsida koos, kasutades kõigi rühma liikmete erinevaid teadmisi. Klassitunniga piiratud aeg aitab õpilastel mõista kiirelt, kuidas töid omavahel jagades ja üksteisele tagasisidet andes on võimalik ülesandeid lahendada kiiremini, kui üksinda töötades. Kuna õpilaste rühmad töötavad nii nende teadmiste tasemest kui ka muudest teguritest sõltuvalt erinevas tempos ja mõnevõrra erinevates suundades, on õpilastel üldjuhul lihtsam õpetajaga konsulteerimise asemel liikuda iseseisvalt läbi proovimise ja omavahelise arutelu lahenduste poole. See on kooskõlas varasemalt teostatud töödes tehtud tähelepanekutega õpperobotite rühmatööd ergutavast rollist. Eelnevatest töödest erinevalt tõi meie uuring välja, et õpilaste suuremast iseseisvusest hoolimata vajab õpetaja tunni läbiviimisel abilist, kes suudab õpilasi nõustada nii seadmete tehnilise toimimise kui ka ülesannete matemaatilise sisu sidumisel õpperoboti toimimisega. Võime teha järelduse, et õpperobotite kasutamine rühmatöise õppevahendina suurendab õpilaste iseseisvust tunnis, kuid ei vabasta olulisel määral õpetaja ajaressurssi, sest erineva kiirusega liikuvad rühmad vajavad nõustamist nii digitehnika (õpperoboti, tahvelarvuti) kasutamise kui ka matemaatikaülesande digitehnikale kohandamise juures.

Ilmnes, et õpperobotit kasutav õppetöö suunab sageli matemaatikaõpetajat oma õpikäsitust ja klassiruumi praktikaid ümber vaatama. Õpetajate hinnangud muutustele seoses õpperobotite kasutamisega on väga sarnased suundumustega, mille üldnimetuseks on saanud muutunud õpikäsitus. Õpperoboti kasutamine õppimisel suurendab õpilase iseseisvust, suunab õpilased koostööle, visualiseerib matemaatilisi lahendusi ning seostab neid igapäevaelu probleemidega. Teisisõnu, õpperoboti kasutamine suunab nii õpetajaid kui õppureid uue õpikäsituse kasutamise poole. Võib eeldada, et õpperoboti kasutamisel on potentsiaali mitte üksnes kaasaegse tehnoloogia klassiruumi toomisel, vaid ka selle abil ja toel klassiruumi praktikate muutmisel ainetes, mis haakuvad paremini õpperoboti õppevahendina kasutamise võimalustega, näiteks matemaatikas või füüsikas.

Kitsaskohad robotitega-toestatud õpetamisviisi kasutamisel. Varasemad uurimused on vähe käsitlenud võimalikke probleeme õpperoboti tunnis kasutamisel ega ole analüüsinud uue õppemudeli praktikasse juurdumise protsessi. Meie intervjuudest selgus, et õpperoboti matemaatikatunnis õppevahendina kasutamine nõuab vähemalt esimeste tundide läbiviimisel haridustehnoloogi kaasamist nii tundidesse kui nende ettevalmistamisse, enamikul matemaatikaõpetajatest on vähe tehnilisi teadmisi nii õpperobotitest, programmeerimisest kui ka õpperobotite juhtimiseks kasutatavatest tahvelarvutitest. Lisaks tekitab digitehnika klassis kasutamine täiendavat ajakulu, mis hõlmab nii õpperobotite ja tahvlite ettevalmistamist, klassi ja hiljem hoiukohta toimetamist kui ka tunnis seadmete erinevate talitlushäirete kõrvaldamist. Õpilased saavad õpetajat mõnevõrra aidata, siiski on haridustehnoloogi abi tunnis vältimatult vajalik. Kuivõrd mitmed tehnilised probleemid seonduvad ka tahvelarvutitega, siis järeldame, et mistahes digitehnika tunnis kasutamiseks on kooli juhtkonnal vaja välja töötada digitehnika kasutamise kord ning tagada õpetajale vajalik organisatoorne ja tehniline tugi.

Läbiviidud pilootuurimus osutas sarnastele asjaoludele, mida on teinud ka varasemad uurimused. Vähemalt õpetajate endi hinnangul võiks robotitega-toestatud matemaatikaõpe suurendada õpilaste motivatsiooni selle õppeaine õppimiseks ning olla katalüsaatoriks muutunud õpikäsituse elementide juurdumisel koolipraktikasse. Samas ilmnesid ka selle õpetamismudeliga seotud probleemid ja kitsaskohad. Vähemalt esimesel perioodil vajab õpetaja haridustehnoloogilist tuge, robotitega-toestatud õppe läbi viimiseks eeldab sissejuhatavat koolitust õpetajatele, samuti võimalusi õppeprotsessi jooksvaks korrigeerimiseks probleemide ilmnemise korral.

Pilootuurimuse oluliseks piiranguks oli väike valim ning valdavalt ühe meetodi – intervjuu – kasutamine. Siiski andis see olulist sisendit põhiuurimuse kavandamiseks. Järgmise etapi valimisse tuleb kindlasti kaasata erinevad haridustehnoloogilise ettevalmistuse ja kompetentsiga õpetajaid. Lisaks kvalitatiivsetele meetoditele on asjakohane ka kvantifitseerimist võimaldavate mõõtmisinstrumentide (skaalade) kasutamine. Erilist tähelepanu vajab uue õppemeetodi rakendamise ja juurdumise analüüs – nagu osutab meie pilootuurimus, muudab robotitega-toestatud õpe tunni ajal toimuvat suhtlust, ruumikasutust, kogu klassiruumi praktikat, mille peavad omaks võtma nii õpetajad kui õpilased.

Kokkuvõttes pakkus läbi viidud pilootuurimus esmast kindlustunnet, et Eesti põhikoolis on ressursse ja võimalusi pöörata langustrendis olev motivatsioon matemaatika õppimiseks uuesti tõusuteele. Kasutades selleks nii uusi ja atraktiivseid tehnoloogilisi lahendusi kui ka oluliselt mitmekesisemaid klassiruumi praktikaid. Loodetavasti aitab kindlustunnet süvendada  juba alanud põhiuuring, milles osaleb 67 Eesti kooli.

 

Vaata juurde:

Leoste, J., & Heidmets, M. (2018). The Impact of Educational Robots as Learning Tools on Mathematics Learning Outcomes in Basic Education. Digital Turn in Schools - Research, Policy, Practice. Konverentsikogumik. Esitatud avaldamiseks. http://bit.ly/2H04SCn.

 

Kirjanduse loetelu: http://bit.ly/2VeZeQy