Motivering og overordnete mål

Grunnutdanningen i matematikk og statistikk utgjør en viktig del av NTNUs største profesjonsutdanning, master i teknologi (sivilingeniørutdanningen). Institutt for matematiske fag (IMF) ønsker å gjennomføre en omfattende omlegging av grunnutdanningen. Det overordnede målet er å utvikle et læringsmiljø der alle aktiviteter og tilbud tar utgangspunkt i den kunnskap vi til enhver tid har om hva som best understøtter studentenes læring. Kunnskapsgrunnlaget for den foreslåtte omleggingen er instituttets erfaring med eget pilotprosjekt høsten 2013, funn fra IME-fakultetets utdanningsstrategiske prosjekt, FRIKT, og internasjonal didaktisk forskning.

Didaktisk følgeforskning knyttet til prosjektet vil bidra til dynamisk utvikling av kunnskapsgrunnlaget og i sin tur til utviklingen av læringsmiljøet. Omleggingen vil være dyptgripende og berøre alle deler av undervisningen, dvs. forelesninger, øvinger og evaluering. Omleggingen vil være basert dels på digital formidling og digital evaluering, og dels på en omfordeling og kvalitetssikring av lærerressursene med økt fokus på én-til-én kontakt mellom studenter og lærere. En viktig erkjennelse for prosjektet er at studenter har ulike preferanser og ulik motivasjon for læring, og differensiering av undervisningstilbudet vil derfor stå sentralt.

Prosjektet vil i første omgang berøre emnet Matematikk 1, det første emnet i grunnutdanningen og det emnet som har flest studenter1, men vil i løpet av prosjekttiden utvides til å omfatte flere av grunnemnene i matematikk og statistikk. Et styrket Matematikk 1 vil gi et bedre grunnlag for læring av matematikktunge fag senere i studiet, og som et sentralt emne i første studieår danner det et viktig grunnlag for utvikling av læringsmiljøet i andre emner senere i studiet.

Tiltak

KTDiM har i prosjektperioden blant annet gjennomført følgende tiltak i grunnemnene Matematikk 1, Matematikk 2 og Statistikk.

Teknostart

Matematikkdelen av Teknostart gjennomgikk en vesentlig forandring i 2014. Der denne delen av Teknostart tidligere år i all hovedsak har bestått av regulære forelesninger, fokuserte det nye opplegget tydeligere på informasjon om rammene rundt Matematikk 1, slik som Mattelab, øvingsopplegg, digitale læringsressurser og tidligere studenters erfaringer, samt at det også var avsatt tid til å måle studentenes forkunnskaper. Teknostart var også arena for aktivt arbeid med studentresponssystemet PeLE, utviklet og brukt ved tidligere Høgskolen i Sør-Trøndelag (HiST).

Mattelab

Mattelaben er et sted der studenter kan få hjelp av kyndige fagfolk, på et tidspunkt som passer studentene. Mattelab ble igangsatt allerede høsten 2013, men har blitt utviklet med hensyn til åpningstider, bemanning og opplegg. Tidene for mattelaben i Matematikk 1 og 2 har primært vært 12-18 man-tors og 12-16 fre, med minst én stipendiat og 3 studentassistenter til stede til enhver tid. For større fleksibilitet har man brukt to rom, et stille og et der samtaler og gjennomgang ved tavlen også er mulig. Oppmøte i mattelaben for Matematikk 1 har vært i størrelseorden 1500 besøk per uke, noe som er en vesentlig forbedring sammenlignet med tall fra de tidligere gruppeøvingene. 

Plenumsregning

Plenumsregning er et valgfritt tilbud egnet til å gi studentene introduksjon i føring og argumentasjon. Plenumsregningen gjennomføres i storplenum på ettermiddags- eller tidlig kveldstid fire ganger i uken, der stipendiater gjennomgår en del av ukens anbefalte oppgaver. Mange av disse oppgavene har senere blitt tatt opp på video. Plenumsregninger flytter en del av eksemple fra forelesningene, slik at faglærer har mulighet å gå mer i dybden, eller bredden, i forelesningene.

Elektroniske øvinger (Maple T.A.)

Et forsøk med ukentlige nettbaserte tester i Matematikk 1 2013 har blitt fortsatt og utviklet i KTDiM. Systemet som brukes er Maple Testing and Assessment (Maple T.A.). Med Maple T.A. får studentene rask, umiddelbar, respons på hvorvidt de har gjort rett eller ikke, og systemet frigjør store mengder evalueringsressurser til andre deler av læringsopplegget. Mye arbeid har vært fokusert på å få frem bra oppgaver, rettet mot forståelse. Evalueringen av Maple T.A. peker mot at arbeidet med å forbedre oppgavene har gitt uttelling, slik at fler studenter i dag finner systemet lett håndterlig og til fordel for læringen sin.

Temasider

En viktig del i KTDiM er oppbyggingen av en "nettbasert" Matematikk 1, Matematikk 2 og Statistikk. Strukturen til nettressursene er delt i to separate deler, der faglige temasider er den ene, og hjemmesiden til emnet med informasjon om tid, sted og fremdriftsplan er den andre. Denne inndelingen separerer tidsavhengige data fra tidsuavhengige faglige ressurser. Temasidene utgjør en digital og åpen lærebok for de aktuelle emnene, se [linker], som blir linket til på de vanlige emnesidene.

Videoopptak

KTDiM har produsert fire videoserier: forelesningsvideoer, introduksjonsvideoer, tematiske videoer samt øvingsvideoer. Tre av disse seriene har vært gjennomført i samarbeid med Video for kvalitet og fleksibilitet; alle fire er produsert ved NTNU Multimediesenteret. De fleste av disse videoene, forelesningsvideoene unntatt, er korte og tatt opp i studio. For noen av seriene har en avansert elektronisk tavle vært brukt, og mesteparten har gjort bruk av forskjellige kameravinkler. Data peker mot at de forskjellige typene av video blir brukt ved forskjellige tidspunkt i semestret, og at noen av dem har større gjenbrukspotensiale, mens andre er mer populære i inneværende semester. Videoene er en del av KTDiMs temasider.

Ny forelesningsstruktur

En ny undervisningsmodell med oversiktsforelesninger og interaktive forelesninger ble innført høsten 2015 i Matematikk 1, og videreført våren 2016 i Matematikk. Oversiktsforelesningen gir en storskala oversikt over ukens fagstoff. Den interaktive gis i mindre paralleller, basert på prinsippet om «omvendt klasserom». Studentene får tildelt tid til å jobbe med såkalte læringsoppgaver, der de har anledning til å be om hjelp fra faglærer. Oppgavene blir så gjennomgått av faglærer der gjennomgangen er basert på studentenes arbeid og spørsmål underveis. Evalueringen av Matematikk 1 tyder på at både studenter og faglærer er godt fornøyd med den nye undervisningsmodellen, ikke minst fordi interaksjonen mellom studenter og faglærer bedres.

Blant andre tiltak i KTDiM kan nevnes utvikling av en interaktiv webdagbok, helelektronisk øvingssystem og database over tidligere eksamensoppgaver. Evalueringen og følgeforskningen i KTDiM er et eget kapittel, og kan følges nærmere her.