Gümnaasiumi valikkursuste õppematerjalid toetavad õpetajat

TeaMe programmis on Eesti teadusagentuuri tellimusel valminud kaheksa loodus- ja täppisteaduste ning tehnoloogia valdkonna (LTT) valikkursuste õppekomplekti, mis aitavad suurendada noorte huvi LTT-valdkonna õppimise vastu ja toetavad õpetajat õpetamisel.

Valminud interdistsiplinaarsed valikkursuste materjalid aitavad mitmekesistada eelkõige LTT-õppesuunal õppijate teadmisi ja oskusi ning värskendavad traditsioonilist õppesisu, võimaldavad õppida tundma tänapäevaseid laialt kasutatavaid tehnoloogiaid ja rakendavad suures ulatuses infotehnoloogiavahendeid.

Uued õppekomplektid on valminud järgmistele valikkursustele.

1. Geoinformaatika.

2. Arvuti kasutamine uurimistöös.

3. Majandusmatemaatika elemendid.

4. Joonestamine − valmib novembris 2013.

5. Elu keemia − valmib detsembris 2013.

6. Mehhatroonika ja robootika.

7. Rakenduste loomise ja programmeerimise alused.

8. Loodusteadused, tehnoloogia, ühiskond.

Iga valikkursuse õppekomplekt koosneb elektroonilistest materjalidest, nagu õpik, töölehed, e-kursus Moodle’is, õpetajaraamat ja teised lisamaterjalid. Õppekomplektide loojad olid kõrgkoolide ja koolide moodustatud meeskonnad, kuhu kuulusid akadeemilised eksperdid, tegevõpetajad, didaktikud ja haridustehnoloogid. Eelnevalt on neid katsetatud 37 gümnaasiumis.

Kõik õppematerjalid hakkavad olema vabalt kättesaadavad hariduse infotehnoloogia sihtasutuse (HITSA) Moodle’i e-õppe keskkonnas http://moodle.e-ope.ee üldhariduskoolide kategoorias „Gümnaasiumi valikkursused” ja portaalis www.koolielu.ee rubriigis „Õppevara”.

Lühidalt kursustest

Geoinformaatika

Geoinformaatika kursuse eesmärk on aidata õppijail avastada enda jaoks ruumi mõistmise mõnu. Kursuse jooksul saadakse nii teoreetilisi teadmisi kui ka praktilisi oskusi nimetatud valdkonnas, kus rõhuasetus on oskusel luua ja kasutada kohateavet. Õppetöö koosneb loengutest, praktilistest töödest ja seminaridest, järgides põhimõtet lihtsamalt keerulisemale. Teoreetiliste teadmisteni jõutakse praktiliste ülesannete lahendamise kaudu. Üle poole kursuse mahust moodustavad praktilised ülesanded, mida lahendatakse iseseisva või grupitööna. Eri raskusastmega harjutused annavad õpetajale võimaluse köita erinevate eelteadmiste ning huvide ja võimetega õpilasi.

Õppekomplekti on koostanud Tartu ülikooli geograafia osakonna geoinformaatika ja kartograafia õppejõud Kiira Mõisja, Jüri Roosaare, Raivo Aunap ja Tõnu Oja, töös osalesid ka Ülle Liiber ja Vaike Rootsmaa ning AlphaGIS-i eksperdid.

Kursust koolis katsetanud Tallinna tehnikagümnaasiumi geograafiaõpetaja Pilvi Tauer:

„Kursuse läbiviimisel oli kõige raskem see, et endal oli väga vähe teadmisi antud valdkonnast, seega oli raske õpilasi juhendada. Kõige parem oli see, et usinamad õpilased hakkasid ise otsima võimalusi ülesannete lahendamiseks, mis ongi oluline. Kahjuks võttis see kõik liiga palju aega. Samas arvan, et koolis võiksid geoinformaatika alused õppeainena ikkagi olla, kuna tegemist on perspektiivse erialaga.”

Tallinna reaalkooli geograafiaõpetaja Piret Karu:

„Arvan, et kursus on piisavalt keeruline ja aeganõudev. Katsetamise aasta oli keerulisem, teine aasta läks juba kergemini. GPS-i vastuvõtjate kasutamist peaks rohkem harjutama. See on õpilastele huvitav ja teema on igapäevaeluga seotud. Õppesisu teoreetiline taust on kohati keeruline ja vajab rohkem aega süvenemiseks. Geoinformaatika kursus toetab nii geograafia õpetamist kui uurimistöö läbiviimist gümnaasiumis ja õpitut saab kasutada ka teistes ainetes (majandusõpe, informaatika). Õpilased saavad aru, et geoinformaatika on seotud paljude erialadega ja seda kasutatakse igapäevaelus. Õpetajana arvan, et valikkursus teeb geograafia õppimise ja õpetamise moodsamaks ja huvitamaks. Paljud õpilased räägivad, kuidas nende pere/vanemad on teada saanud näiteks, kuidas maa-ameti serverit kasutada.”

Arvuti kasutamine uurimistöös

Arvuti kasutamine uurimistöös toetab õpilaste ettevalmistamist uurimistöö tegemiseks. Valikkursus tutvustab õpilastele uurimistöö etappe, põhimõtteid, meetodeid ja tehnikaid praktiliste tegevuste ja probleemipõhise aktiivõppe kaudu ja jaguneb viieks teemaks:

• uurimistöö: mõisted, protsess, viitamine,

• andmete kogumine ja analüüsiks ettevalmistamine,

• ülevaade andmetest,

• erinevuste, trendide ja seoste uurimine,

• uurimistulemuste esitlemine.

Kursuse aluseks on kogemusõpe − vähemalt 50% kursusest toimub aktiivõppena praktikumide, seminaride ja esitluste vormis. Valikkursuse digitaalse õppekomplekti autorid on Kairi Osula, Katrin Niglas, Mart Laanpere ja Kai Pata Tallinna ülikooli informaatika instituudist.

Kursust koolis katsetanud Pelgulinna gümnaasiumi arendusjuht Birgy Lorenz:

„Valikkursuse läbiviimise juures oli hea see, et kursus võimaldas tunde läbi viia nii e-kursuse kui ka kontakttundidena. Kuna kursus oli vabatahtlik, tuli küll osa õpilasi motiveerida rohkem, et nad alustatud kursuse ka lõpetaksid.

Kursuse läbiviimisel toetas mind palju õpetajaraamat, kus on välja toodud mitmeid aktiivõppe nippe, lisaks leiutasin juurde enda lahendusi. Jätsin välja mõned keerulisemad statistika teemad, samas huvilistel oli võimalus neid omal käel õpiku abiga omandada.

Kursuse üks proovikivi on, et õpilastel peaks olema eelteadmine selle kohta, mis on uurimine ja metoodika, kursuse jooksul tuli teha aeg-ajalt kõrvalepõikeid uurimistööde aluste ainesse. Et uurimistöid juhendav õpetaja saaks paremini toetada õpilasi, on plaan viia sama kursus vähendatud kujul läbi oma koolis juhendajatega.”

Majandusmatemaatika elemendid

Valikkursuse eesmärk on näidata matemaatika rakendusvõimalusi majandus- ja finantsprobleemidest arusaamisel ning nende lahendamisel nii igapäevaelus kui ka laiemalt, antakse ülevaade majandusmaailma kirjeldavatest lihtsamatest mudelitest. Kujundatakse oskust kasutada avalikke andmebaase ning laenukalkulaatoreid, samuti arendatakse õpilaste statistikapädevust, mis annab neile eelteadmisi tulevaseks kutsevalikuks.

Õppekomplektis käsitletakse järgmisi teemasid: protsentarvutus ja optimeerimisülesanded majanduses, majandusstatistika, majanduses kasutatavad funktsioonid ja lineaarne planeerimine. Lisateemad on majandusnähtuste modelleerimine ja otsustusteooria elemendid. Materjalide koostamise töögruppi kuulusid Ants Aasma, Kirsti Kislenko, Jüri Kurvits, Marina Latõnina, Avo Org, Ako Sauga, Riina Timmermann ja Evald Übi.

Kursust koolis katsetanud Nõo reaalgümnaasiumi matemaatikaõpetaja Sirje Sild:

„Kursusel on materjali kindlalt rohkem, kui jõuab 35 tunniga õpetada. Seega on õpetajal võimalik teha valik, mida käsitleda. Kursus sisaldab häid rakendusülesandeid matemaatikateadmiste kinnistamiseks. Seega, kui tervet kursust pole võimalik panna õppekavasse, on kindlasti mõistlik kasutada koostatud ülesandeid matemaatikatundides. Koostatud materjalide pluss on, et need annavad võimaluse siduda matemaatikaprogrammis õpitut igapäevaeluga.”

Gustav Adolfi gümnaasiumi matemaatikaõpetaja Riina Timmermann:

„Raskem oli see, et head materjali oli palju ja piiratud tundide arvu juures on keeruline valida, mida õpetada ja mida välja jätta. Samas on parim just materjalide rohkus ja mitmekülgsus: õpik, õpetajaraamat, slaidid, kontrolltööd, kasutusjuhendid jne. Kõik on olemas ja õpetajal on võimalus neid muuta vastavalt vajadusele.

Majandusmatemaatika kursust on oluline õpetada, kuna see hõlmab palju olulisi eluks vajalikke mõisteid, teemasid, ülesandeid, mida üks ellu astuv inimene peab teadma (hinnatõusud ja allahindlused, palga arvutamine, laenud, intressid, tulu, kasum, nõudlus, pakkumine jne). Kursus lõimib matemaatikat, majandusõpetust, ühiskonnaõpetust, geograafiat, inglise keelt (mõisted), infotehnoloogiat jne.”

Joonestamine − valmib novembris 2013

Valikkursusel on ühendatud joonestamis- ja 3D-modelleerimisülesanded, andes õpilasele võimaluse olla üheaegselt nii disainer kui ka konstruktor, kes oskab näha praktilise konstruktoritöö ning tasapinnaliste ja ruumiliste kujundite seoseid. See peaks pakkuma õpilastele rohkelt võimalusi näha tulemusi atraktiivsemalt. Kogu kursus koosneb 4−6-tunnilistest moodulitest – iga moodul käsitleb ühte teemat, millest kaks tundi toimub enamasti tavalises klassis ning kaks või neli tundi arvutiklassis õpetaja juhendamisel. Kursusel tehakse ülesandeid ja harjutusi valdavalt Solid Edge’i programmiga, mida on üldhariduskoolidel võimalik kasutada tasuta. Selleks peab pöörduma HITSA (digihariduse innovatsioonikeskus Tiigrihüpe) poole.

Kursuse koostajad on Peeter Kukk, Ain-Evald Särak, Peeter Sokolov, Aime Peever ja Ly Sõõrd.

Kursust koolis katsetanud Jaan Poska gümnaasiumi haridustehnoloog Merike Hein:

„Gümnaasiumi valikkursuse õppekomplekti katsetasin kokku umbes 74 õpilasega. Kursuse käimalükkamisemiseks installeeriti 37 arvutiga arvutiklassi Solid Edge’i programm ja õpilased said kogu materjali veebipõhise materjalina kätte, millele lisandus õpetaja juhendamine.

Midagi rasket kursusel ei olnud ja kõige parem kursusel oli näha õpilaste enda panust ehk loomingulisi ülesandeid ja nende lahendusi.

Kursuse õpetamine on oluline, kuna õpilased on saanud innustust minna pärast gümnaasiumi lõpetamist õppima nt arhitektuuri. Samuti arvan, et kuna antud kursust on võimalik üles ehitada täielikult e-põhisena, oleks valikkursusel minekut. Kindlasti aga jätkuvad joonestamiskursused sarnaselt ka edaspidi.”

Elu keemia − valmib detsembris 2013

Elu keemia valikkursus on kahtlemata üks riikliku õppekava keerulisemaid, ent huvitavamaid kursuseid. Kursuse õppematerjal on koostatud selliselt, et sihiks pole seda mitte „ära õppida”, vaid sellega süvenenult tegelda. Nõnda kuulub iga õpiteema juurde küll vastava eriala spetsialisti koostatud ning gümnaasiumiõpetajate täiendatud teoreetiline sissejuhatus, ent koostajad soovivad, et õppetunnis oleks põhiline töövorm pigem seminar: probleemküsimuste ja skeemide ühine arutelu, analüüs ja tõlgendamine.

Tõsine valikkursus sobib eriti hästi laia silmaringiga aineõpetajale ning bioloogia ja keemia põhikursused läbinud biokeemilistest protsessidest huvitatud noortele. Nii õppesisu kui ka -tulemusi arvesse võttes on tegemist tõeliselt lõimitud kursusega. Olgu rõhutatud, et õppematerjal on koostatud sellises mahus, et iga õpetaja saab valida just endale ning õpilastele sobivaima.

Elu keemia kursuse jooksul tutvutakse biomolekulide (sahhariidid, lipiidid, valgud, nukleiinhapped) ning nende ehituse eripäraga (geomeetriline isomeeria). Ühtlasi selgitatakse ensüümkatalüüsi põhimõtet ning selle vältimatut tähtsust elundites toimuvate reaktsioonide seisukohalt. Õpitakse tundma metabolismi skeeme ning pööratakse tähelepanu ainevahetuse energeetikale. Arutatakse elu füüsikalise keemia sõlmküsimusi ning analüüsitakse keemilise info edastamist ja vahetamist looduses.

Õppematerjalide koostamise töögruppi kuulusid Tartu ülikoolist professor Ago Rinken, Uno Mäeorg ning Erki Enkvist, Kaido Viht, Darja Lavõgina, Indrek Viil, Laura Herm ning Tavo Romann, Tallinna reaalkoolist keemiaõpetajad Andrus Kangro ja Martin Saar ning bioloogiaõpetaja Kersti Veskimets.

Kursust koolis katsetanud Tallinna reaalkooli ja Gustav Adolfi gümnaasiumi keemiaõpetaja Martin Saar:

„Oluline on see kursus kõikidele nendele õpilastele, kes soovivad jätkata haridusteed kõrgkoolis meditsiini, geeni- või keskkonnatehnoloogia, keemia või bioloogia vallas, sest annab tervikliku käsitluse organismides leiduvatest ainetest ja toimuvatest muundumistest. Samas on kursus huvipakkuv ka neile, keda huvitab bioloogilise sisuga keemia lihtsalt silmaringi avardamise mõttes.”

Mehhatroonika ja robootika

Robootika ja mehhatroonika valikkursuse läbiviimiseks on võimalik valida kahe riistvaraplatvormi – LEGO MINDSTORMSI või Kodulabori − vahel. Teoreetiline osa on ühine, praktilised tööd erinevad. Kursuse läbimine on planeeritud paaristundidena ja enamasti tehakse tööd samuti paarides, üksikud tööd on organiseeritud suuremate rühmatöödena.

Robootika ja mehhatroonika õppekava selgitab robootika põhitõdesid, pakkudes teadmisi kahele tasemele. Lihtsamas osas on võimalik omandada põhiteadmised, keerulisemas käsitletakse teemat põhjalikumalt ja süvendatult. Nii on võimalik tunni käigus valida sobiv raskusaste. Õppekomplekti esimene osa koosneb robootika põhialustest, milles kirjeldatakse robootika ajalugu, kasutusvaldkondi, roboti olemust ja käsitlust ühiskonnas. Edasi õpitakse robotite osi, funktsioone ja põhilisi ülesandeid. Kursuse lõpuks valmib projekt, mis annab õpilastele võimaluse rakendada kõike eelnevat suurema mehhatroonikasüsteemi väljatöötamisel. Probleemi lahendades tegutsevad õpilased piiratud aja ning ressurssi tingimustes.

Meeskonnaliikmed on Heilo Altin, Taavi Duvin, Sven Hendrikson, Illo Jõe, Heiko Pikner, Ramon Rantsus, Ranel Sarapuu, Raivo Sell, Anne Villems ja Eero Väljaots Tartu ülikoolist ja Tallinna tehnikaülikoolist.

Rakenduste loomise ja programmeerimise alused

Valikkursus on eelkõige esmatutvus programmeerimisega, kus õpitakse rakenduste loomise meetodeid, vahendeid, modelleerimist ja algoritmimist. Modelleerimises tutvutakse objekt-orienteeritud lähenemisviisiga ja unifitseeritud modelleerimiskeelega UML. Objekte ja klasse ning vastavaid diagramme käsitletakse lühidalt ja lihtsustatult: n-ö kasutaja vaates analüüsi ja disaini faasis. Põhjalikumalt vaadeldakse algoritmide esitamist tegevusdiagrammide ja algoritmikeele abil. Programmeerimise osa jaguneb põhi- ja lisamooduliks. Põhimoodulis on kasutusel uue põlvkonna graafiline keel Scratch, mis on loodud programmeerimise õpetamiseks igas vanuses algajatele ning leiab laialdast kasutamist koolides. Scratchist omandatud teadmiste ja oskuste abil püütakse selgitada ja kinnistada programmeerimise üldisi mõisteid ja vahendeid. Tegemist on lihtsa ja atraktiivse, multimeedia kasutamisele orienteeritud keele ja keskkonnaga, mis toetavad olulisemaid programmeerimise kontseptsioone.

Lisamoodulites käsitletakse rakenduste loomist eri programmeerimiskeelte Python ja VBA abil.

Õppematerjalide põhiautorid on TTÜ informaatikainstituudi õppejõud Kersti Antoi, Irina Amitan ja Jüri Vilipõld.

Kursust koolis katsetanud Pärnu hansagümnaasiumi arvutiõpetaja Eve Reinik:

„Kursuse läbiviimisel tekitas probleeme grupi erinev tase: reaalsuuna poiste jaoks tundus asi liiga lihtne, aga tüdrukute jaoks oli kohati ka Scratch raske. Õpetaja jaoks on head läbitöötatud programminäidised, mida võiks olla veelgi rohkem. Võiks tekkida programmipank, kust iga õpetaja saaks vastavalt klassi tasemele ja huvidele sobiva näidisprogrammi valida.

Programmeerimise õppimine aitab õpilasel loogiliselt ja süsteemselt mõelda, arendab loovust ja pakub isetegemise rõõmu.”

Loodusteadused, tehnoloogia, ühiskond

Valikkursuse õppekomplekt koosneb 20 nelja-viie õppetunni pikkusest moodulist. Ühe kursuse saab kokku panna kuuest kuni kaheksast moodulist, mille järjestus ei ole oluline. Õpetajal on soovitatav valida võimalikult erineva ülesehituse ja kontekstidega mooduleid, et õpilastel ei tekiks stereotüüpset lähenemist.

Kõik moodulid on kujundatud kolmeastmelise mudeli põhjal, kus esimeses tunnis esitletakse reaalelu probleemi ja tekitatakse selle kaudu õpilastel õpimotivatsioon. Peamised õppetöö vormid sellel astmel on rühmatöö, ajurünnak ja diskussioonid. Järgmistel tundidel on rõhuasetus uute teadmiste omandamisel uurimisõppe keskkonnas. Loodud on materjalid motiveerivaks stsenaariumiks ning selle analüüsimiseks, lahtimõtestamiseks, probleeme nägema ja sõnastama suunavad ülesanded. Moodulid põimivad omavahel loodusteaduste eri valdkondi ja nende mõju ühiskonnale.

Iga mooduli väljatöötamine on olnud meeskonnatöö, kuid moodulite kontseptsiooni autor, didaktiline konsultant ja meeskonna koordinaator on prof Miia Rannikmäe.

Toitu ja toitumist käsitlesid moodulid toidulisanditest ja geneetiliselt muundatud toidust (Ana Valdmann, Urmas Kokassaar ja prof Toivo Maimets) ning kaalu langetavatest preparaatidest (Klaara Kask, Urmas Kokassaar, prof Peeter Burk).

Meditsiini ja tervist käsitletakse moodulites „Viirused: milline on meie tulevik?”, „Ravimid ja ravimkatsetused − kas doping on ravim?” ning „Alkomeeter, rasvamõõtur, vererõhu- ja pulsimõõtjad jne: kellele ja miks, tõde ja risk” (Anne Laius, Toivo Maimets).

Olmekeskkonnaga seonduvates moodulites vaadeldakse elektromagnetilise kiirguse mõju meie tervisele (prof Tõnu Laas, Henn Voolaid), olmes kasutatavate materjalide valikut ning mürgiseid kemikaale meie ümber (Klaara Kask, Peeter Burk), lõhnu keskkonnas ja isetehtud seebi elujõulisust (Katrin Vaino, Peeter Burk).

Keskkonnateemalised moodulid käsitlevad kliimamuutuste mõju Eestile (Regina Soobard, prof Ülo Mander) ning osooniaukudest ja ultraviolettkiirgusest tulenevaid riske tervisele (Katrin Vaino, prof Jaak Kikas). Ühes moodulis juhitakse tähelepanu paberitööstuse keskkonnamõjudele (Katrin Vaino, Regina Soobard, Peeter Burk).

Energeetika moodulites käsitletakse säästlikku energiakasutust kodus (prof Priit Reiska, Henn Voolaid) ning biodiislit kui alternatiivset energiaallikat (Katrin Vaino, prof Jack Holbrook, Peeter Burk).

Kosmosetehnoloogiat, satelliitkaugseiret ja satelliitnavigatsiooni teemasid on koostanud Heli Lätt ja Mart Noorma.

Tehnoloogiat ja ühiskonda tihedalt siduv moodul on „Liiklusõnnetused: kas libisemine, valesti valitud kiirus, joobes juhtimine või tehnoloogilised vead?” (Priit Reiska, Henn Voolaid).

Kokkuvõtteks

Juunis toimunud õppekomplekte tutvustanud üle 200 osalejaga konverentsil saadud kiitev tagasiside annab kindluse, et meie koolid on valmis uusi LTT-valdkonna valikkursusi õpetama. Kõigil õpetajatel on nüüd võimalik endale õppekomplekte alla laadida, tutvuda ise ja tutvustada kursusi õpilastele. Õppematerjalide järgi on võimalik asuda kohe õppima ja õpetama või neid vajadusel kohandada. Samuti tasub jälgida infot tulevate koolituste kohta, mida pakuvad ülikoolid.

Toetavaid õppematerjale LTT-valdkonna põhikursustele on plaanis tellida veel. Selle aasta lõpuks peaks valmima lisamaterjalid matemaatikakursusele „Matemaatika rakendused, reaalsete protsesside uurimine” ja järgmisel aastal füüsika „Elektromagnetismi” ning bioloogia „Organismide energiavajadus, organismide areng, inimese talituse regulatsioon” kursustele. Need õppekomplektid on mõeldud eelkõige olemasoleva õppevara täiendamiseks näitlikustavate materjalidega õpilastele ja metoodiliste materjalidega õpetajale ning on täielikult veebipõhised.