Teema juht:     Tago Sarapuu
täpikeTeema täitjad: Kai Pata, Margus Pedaste, Kristjan Adojaan, Külli Kübar, Tiiu Laane, Arle Puusepp, Heli-Anneli Villako, Evald Sepp.
täpikeKokkuvõte:

Õpilaste arusaamist loodusnähtustest on uuritud makroskoopilisel, mikroskoopilisel ja sümbolistlikul tasandil (vt. Andersson, 1990; Johnstone, 1993; Gabel, 1998). Tihti ei suuda nad nimetatud kolme tasandit omavahel ühtseks tervikuks siduda (Seddon & Eniaiyeju, 1986; Keig & Rubba, 1993) ning sageli kaasnevad vastavasisuliste teadmiste omandamisega mitmesugused väärarusaamad (vt. Krajcik, 1991; Kikas, 1998; Lawson et al., 2000). Vastavalt Paivo ja kaastöötajate poolt esitatud teooriale (Paivo, 1986; Clark & Paivo, 1991), esineb individuaalsel verbaalse ja visuaalse informatsiooni vastuvõtul kahekordne kodeerimine. Õppimise kontseptuaalne külg seostub enamasti verbaalse süsteemiga ning nähtuste, katsete, aga ka mudelite ja valemite uurimine – visuaalse süsteemiga. Kogu õpiprotsessi resultatiivsus sõltub seega suurel määral sellest, kuivõrd suudetakse aktiveerida õppurite verbaalse ja visuaalse süsteemi omavahelisi seoseid (Keig & Rubba, 1993; Wu et al, 2001). Selleks kasutatakse viimasel ajal edukalt IKT keskkonnas toimuvat kollaboratiivset teaduslikku visualiseerimist, mis tugineb psühholoogia, pedagoogika ja arvutiteaduste seisukohtadele (vt. McCormick et al., 1987; Kirk, 2000). Psühholoogia valdkonnas seostub teaduslik visualiseerimine õppurite verbaalse ja visuaalse võimekuse ja sellega seonduvate individuaalsete õpistiilidega (vt. Felder & Siverman, 1988; Felder, 1993). Pedagoogiline külg tugineb konstruktivistlikul õpiteoorial (vt. Vygotsky, 1978) ning sellega seonduva õpiprotsessi juhtimise metoodika väljatöötamisega (Pata & Sarapuu, 2001; Pata & Sarapuu, 2002). Arvutiteaduslik külg eeldab optimaalsete programmeerimisalaste lahenduste leidmist, mis võimaldavad erinevate tekstiliste ja pildiliste (k.a. animatsioonide ja mudelite) andmebaaside integratsiooni kollaboratiivse õpikeskkonnaga, aga ka kogu õpiprotsessi detailset salvestamist ning tulemuste statistilist analüüsi. Lisaks sellele on märkimisväärsel kohal arvutigraafilised lahendused ja disaini elemendid (vt. Holzschlag, 1998; Mayer, 2001).
     Visualiseeritud õpiprotsessis rakendatavad õpikeskkonnad saab jaotada uurimuslikeks (exploratory) ja esituslikeks (expressive) (vt. Bliss, 1996; JimoYiannis & Komis, 2001). Valdav osa uurimuslikest õpikeskkondadest on ekspertide-teadlaste poolt koostatud mudelid ja simulatsioonid, milles modelleeritakse loodusnähtusi või -seadusi. Esituslikud keskkonnad võimaldavad õppuritel väljendada enda arusaamu kontseptuaalsete teadmiste vahelistest seostest ning konstrueerida individuaalsele mõttemudelile või ühisõppelise arutelu tulemusel tekkinud ideedele vastavaid süsteeme. Mitmed empiirilised uuringud on tõestanud, et hüpoteetilis-ennustav põhjendamine (hypothetico-predictive reasoning), mis eelneb teoreetiliste kontseptsioonidega tutvumisele, aktiveerib õpilaste mõttetegevust, aitab ületada individuaalsetes mõttemudelites esinevaid väärarusaamu ja suurendab probleemõppe efektiivsust (Lavoie, 1993; Roth, 2001).
     Uurimistöö eesmärgid:
1. Kujundada psühholoogia, pedagoogika ja arvutiteaduste seisukohtadele tuginev haridustehnoloogiline visualiseeritud õpiprotsessi üldkontseptsioon ja leida selle iseärasused Eesti kontekstis.
2. Koostöös arvutiteaduste spetsialistidega töötada välja uurimuslike ja esituslike õpikeskkondade optimaalsed programmeerimisalased lahendused, mis hõlmavad tekstiliste ja pildiliste andmebaaside integratsiooni õpikeskkonnaga ning võimaldavad õpitegevuse detailset salvestamist ning selle edasist kvalitatiivset ja kvantitatiivset analüüsi.
3. Tuginedes rahvusvahelisele kogemusele ja käesoleva projekti käigus läbiviidavatele koolieksperimentidele leida haridustehnoloogiliselt visualiseeritud õpiprotsessi mustrid (patterns), mis seostuvad probleemide lahendamise erinevate etappidega ja kujundada välja neile vastavad õpitegevuse juhtimise metoodilised mudelid.
4. Selgitada välja õpilaste individuaalse võimekuse ja sellega seotud õpistiilide osa ühisõppelise visualiseeritud õpiprotsessi tulemuslikkuses ning leida erineva võimekusega õpilaste optimaalseks arenguks sobivad õpitegevuse mudelid ja kujundada välja nendele vastavad õppematerjalid.
5. Koostada uurimusliku ja esitusliku teaduslikult visualiseeritud õppe läbiviimiseks täiendavad õppematerjalide komplektid ja metoodilised juhendmaterjalid ning katsetada nende resultatiivsust koolieksperimentide käigus.
      Uurimistöö hüpoteesid:
1. Haridustehnoloogiliselt visualiseeritud õpiprotsess aitab oluliselt kaasa probleemide lahendamise ja otsuste tegemise oskuste arengule õpilastel, selle tulemuslikkus korreleerub õpilaste individuaalse võimekuse ja sellega seotud õpistiilidega.
2. Nii uurimuslikus kui ka esituslikus õpikeskkonnas läbiviidava probleemide lahendamise etapid on iseloomustatavad õpiprotsessis osalejate interaktsioonide spetsiifiliste mustritega, mis võimaldavad rakendada õpitegevuse juhtimise erinevaid metoodilisi mudeleid.
3. Konstruktivistlikest disainipõhimõtetest lähtuv hüpoteetilis-ennustav põhjendamine esituslikus õpikeskkonnas ja sellele järgnev probleemõpe kontseptuaalses uurimuslikus õpikeskkonnas aitavad oluliselt parandada probleemide lahendamise oskust ning aktiveerivad õpilaste verbaalse ja visuaalse süsteemi omavahelisi seoseid.
4. Teaduslikult visualiseeritud õpiprotsess vähendab õpilaste väärarusaamu, mis seostuvad loodusnähtustest arusaamisega ning nähtumusliku külje selgitamisel rakendavad nad senisest enam mikroskoopilise ja sümbolistliku tasandi kognitiivseid teadmisi.
 

täpikeTähtsamad publikatsioonid:

  1. Sarapuu, T., & Pedaste, M. (2003). Web-based Learning Environments in Science Teaching. In: Life of Science, White Book on Educational Initiatives in the Natural Sciences and Technology (pp. 89 -94). The Danish University of Education, Denmark.
  2. Pata, K., & Sarapuu, T. (2003). Framework for Scaffolding the Development of Problem Representations by Collaborative Ddesign. In: B. Wasson, S. Ludvigsen & U. Hoppe (Eds.). Designing for Change in Networked Learning Environments (pp. 189-198). Kluwer Academic Publishers, Dordrecht (ISI Proceedings)
  3. Pata, K., & Sarapuu, T. (2004). Information Processing and Conceptual Change in Network-based Synchronous Modelling Environments. In: L. Cantoni, C. McLoughlin (Eds.). World Conference on Educational Multimedia, Hypermedia and Telecommunications. Norfolk, VA: AACE, 3993-4000. (Ed/ITLib: 11645, ISI Proceedings)
  4. Pata, K., Sarapuu, T. & Archee, R. (2005). Collaborative Scaffolding in Synchronous Environment: Congruity and Antagonism of Tutor/Student Facilitation Acts. In T. Koschman, D. Suthers and T.-W. Chan (Eds.), Computer Supported Collaborative Learning 2005: The next 10 years (pp.484-493). Kluwer Academic Publishers, Dordrecht.
  5. Pedaste, M., & Sarapuu, T. (2005). Developing students' skills to analyze data in web-based inquiry learning environment "Hiking across Estonia". In: V. Uskov (Ed.). Computers and Advanced Technology in Education (pp. 353-358). Calgary, Canada: ACTA Press.
  6. Pata, K., Sarapuu, T., & Lehtinen, E. (2005). Tutor-scaffolding styles of dilemma solving in network-based role-play. Learning and Instruction. 15 (7), 571-587. (ISI)
  7. Pedaste, M., & Sarapuu, T. (2006). Developing an effective support system for inquiry learning in a web-based environment. Journal of Computer Assisted Learning, 22 (1), 47-62. (ISI)
  8. Pata, K., Lehtinen, E., & Sarapuu, T. (2006). Inter-relations of tutor's and peers' scaffolding and decision-making discourse acts. Instructional Science. (accepted 20.09.2005). (ISI)
  9. Pata, K., & Sarapuu, T. (2006). A Comparison of Reasoning Processes in a Collaborative Modelling Environment: Learning about Genetics Problems Using Virtual Chat. International Journal of Science Education. (accepted 22.09.2005) (ISI)
  10. Pata, K., Pedaste, M., & Sarapuu, T. (2006). The formation of learners' semiosphere by authentic inquiry with an integrated learning object "Young Scientist". Computers & Education. (accepted 10.03.2006) (ISI).

 

täpikeWWW materjalid:

  1. "Eesti selgroogsed" - URL: http://bio.edu.ee/loomad/
  2. "Estonian Vertebrates" - URL: http://bio.edu.ee/animals/   (ingl. k.)
  3. "Eesti taimed" - URL: http://bio.edu.ee/taimed/
  4. "Noored ja narkomaania" - URL: http://bio.edu.ee/narko/
  5. "Tiigriretk Eestimaal" - URL: http://bio.edu.ee/matk/
  6. "Hiking Across Estonia" - URL: http://bio.edu.ee/tour/   (ingl. k.)
  7. "Noor loodusuurija" - URL: http://bio.edu.ee/noor/ 
  8. "Loodusteaduslikud mudelid põhikoolile" - URL: http://mudelid.5dvision.ee/ 

Tagasi lehekülje algusesse