Koolimatemaatika ja tuleviku tööturg

On tähtis meelitada noori valima matemaatika ja LTT-ga (loodus- ja täppisteadused ning tehnoloogia) seotud erialasid. Maailma Majandusfoorumi publikatsioon (WEF, 2017) mainib, et kaks kolmandikku praegustest kooliõpilastest töötab tulevikus töökohal, mida veel ei eksisteeri ja milleks praegune haridussüsteem ei suuda neid ette valmistada. Samas pole kahtlust, et enamik uue põlvkonna töökohtadest eeldab matemaatika ja loodusainete head tundmist. Paraku soovib PISA 2018 andmetel vaid 9% Eesti õpilastest – 11% poistest ja 8% tüdrukutest – töötada loodus- ja tehnikateaduste valdkonnas (Tire jt, 2019). Kui lisaks arvestada küllaltki suurt õpingute katkestamist ja väljalangust eri õppeastmetes (HTM, 2021), teeb tööturule jõudvate LTT-spetsialistide protsent veel rohkem muret.

Kuidas oleks võimalik teha tiigrihüpe ja meelitada mitu korda rohkem noori LTT-d õppima? Kuidas saaksime anda noortele parema ettekujutuse sellest, mis on LTT? 

Koolimatemaatika seos töömaailmaga

Õpetajate Leht on juba kirjutanud (04.06.2021) projektist DARTEF, mis seob koolimatemaatikat töömaailmaga. Projekt arendab arvutisimulatsioone, kus õpilased saavad rakendada oma matemaatikateadmisi päriselu olukordades. Näiteks saavad nad isejuhtiva auto lineaarfunktsioonide abil sõitma panna, lihtmurdude abil purskkaevuetendust kavandada, trigonomeetria abil kirurgilist robotit juhtida või negatiivsete arvude abil ilma ennustada. Selliseid ülesandeid lahendades saavad noored aimu, mida tähendab olla LTT-spetsialist.

Ülesannete katsetamine

2021. a sügisel käivitasime mitmes Eesti koolis katseprojekti, mille käigus kasutasid 6.–9. klassi õpilased ca 15 Eesti koolist DARTEF-i arvutiprogramme. Projekti lõpus täitsid küsimustiku 310 õpilast (158 poissi ja 152 tüdrukut). Programme kasutasid ka gümnaasiumiastme õpetajad, kes soovisid mõnda matemaatika teemat oma õpilastega korrata. Katseprojekti eesmärk oli lihtne: anda õpilastele võimalust proovida LTT-spetsialisti tööd (arvutisimulatsiooni kaudu) ja seejärel küsida neilt, kas nad valiksid endale sellise elukutse. 

Katseprojekti jaoks valmistasime 12 arvutisimulatsiooni 6.–9. klassile. Testimisperiood kestis septembrist detsembrini 2021. LTT-ametid, mida õpilased said proovida, olid peamiselt inseneeria valdkonnast kuid, sai proovida ka ennustada ilma ning koostada geograafilisi või demograafilisi kaarte. Matemaatikasimulatsioonide teemad olid harilikud murrud, protsentarvutus, ratsionaalarvud, võrdeline ja pöördvõrdeline seos, hulkliikmed, lineaarvõrrandite süsteemid, ruutfunktsioon ja -võrrand. Programme kasutati peamiselt õpitud teemade kinnistamiseks ehk õpetajad korraldasid n-ö rakendusliku tunni, kus õpilased kasutasid oma teadmisi päriselus.

Mida ütlesid õpilased?

Õpilaste huvi LTT-ga seotud erialade vastu kasvas pärast DARTEF-i simulatsioonide lahendamist peaaegukolm korda. 26,1% õpilastest teatas oma huvist valida LTT-ga seotud elukutse (33,5% poisid ja 18,4% tüdrukud). Ainult 4,5% õpilastest vastas „ei tea“ või „võib-olla“. 

Teiseks näitas meie katseprojekt, et mida vanem on õpilane, seda raskem on tal oma karjäärivalikut muuta. 6. klassi õpilastest valiks DARTEF-i simulatsiooniga sarnase LTT-ameti 34%, 7. klassi õpilastest koguni 44%, kuid 8. klassi õpilastest juba 22 ja 9. klassi õpilastest ainult 10%. Seega tuleb hakata karjääriõpetust aineõppesse lõimima hiljemalt 6.–7. klassis. 

Eelmine DARTEF-i katseprojekt leidis aset 2021. aasta kevadel. Siis ütles 73% õpilastest, et neile meeldis lahendada DARTEF-i ülesanded, ja 75,4% õpilastest tõdes, et matemaatikatunnid muutusid huvitavamaks. Seekordse DARTEF-i katseprojekti vastavad numbrid olid 84,2% ja 75,2%.

Mida ütlesid õpetajad?

Vestlesime ka katseprojektis osalenud õpilaste õpetajatega. Enne testimist olid nad mures, kas õpilased saavad hakkama, kuid enamiku tulemused olid väga head. Osale õpetajatest jäi mulje, et õpilastele DARTEF-i ülesanded eriti ei meeldi, kuid õpilaste enda tagasiside näitas vastupidist. Selgus, et mõned õpilased olid väljendanud oma vastumeelsust väga aktiivselt ja nii jäi mulje, et need ei meeldi tervele klassile. Anonüümne küsitlus aga näitas, et nii see pole.

Õpetajad soovitasid lühendada DARTEF-i simulatsioonidega kaasa antud töölehti ning aega, mis on vajalik DARTEF-i programmide kasutuselevõtmiseks. Töötame selle nimel. 

Üks näide: lineaarvõrrandite süsteemid, 8. klass

DARTEF-i käsitlus seisneb selles, et õpilasele antakse mõni probleem, mis on sarnane sellega, mida lahendavad eri valdkonna spetsialistid. Nii andsime 8. klassi õpilastele ülesande, millega puutuvad kokku insenerid, kes loovad targa auto algoritme. 

Joonisel püüab punane auto sinisest autost mööda sõita. Õpilane peab seda probleemi matemaatiliselt kirjeldama ja seejärel hindama, kas punane auto jõuab enne keelumärki sinisest autost ohutult mööduda.

Vastuse saamiseks peavad õpilased lahendama lineaarvõrrandite süsteeme ja arvutama välja, millal möödub punane auto sinisest autost ja keelumärgist. Sarnasel viisil töötavad ka targa auto tehisintellekti süsteemid, mis hoiatavad autojuhte tekkinud ohu eest või aktiveerivad hädapidurduse.

Seda programmi proovis 87 kaheksanda klassi õpilast, kellest 19 (ehk ligi 22%) ütlesid, et tahaksid, või pigem tahaksid teha sarnast tööd tulevikus. 

Selliste ülesannete lahendamiseks on õpilased eelnevalt õppinud nii matemaatikast kui ka füüsikast ühikute teisendamist, ühtlase liikumise graafikuid, lineaarfunktsioone jms. Selline lõiming esineb kõikides DARTEF-i ülesannetes.

Kaks õpetajat osales katseprojektis 25 HEV-õpilasega. Neist neli ütles, et nad sooviksid tulevikus teha tööd, mis sarnaneb sellega, mida simuleeris DARTEF – ehk LTT-spetsialisti tööd. Nende laste õpetajad märkisid, et DARTEF-i programmid aitavad HEV-õpilastel tugevdada usku endasse. 

Mis edasi?

DARTEF-i ülesanded on simuleerinud peamiselt LTT-spetsialistide tööd, et kontrollida, kas see suurendab noorte huvi loodus- ja täppisteadustega seotud erialade vastu. Katseprojekti tulemused näitasid, et suurendab ja mõjutab isegi õpilaste karjäärihoiakuid.

Nüüd hakkame DARTEF-ile uusi materjale looma. Need tulevad väga laia haardega ja näitavad, kuidas matemaatikat kasutatakse mitte ainult loodus- ja täppisteadustes, vaid väga paljudes teisteski valdkondades, alates IT-st ja lõpetades juuraga.

Täname kõiki õpetajaid, kes osalesid katseprojektis ja jagasid oma õnnestumisi, kriitikat ja ettepanekuid.

Kasutatud kirjandus:

HTM. (2021). Haridus- ja teadusministeeriumi 2020. aasta tulemusaruanne. Tartu.

Tire, G., Puksand, H., Lepmann, T., Henno, I., Lindemann, K., Täht, K., Lorenz , B., ja Silm, G. (2019). PISA 2018 EESTI TULEMUSED. Eesti 15-aastaste õpilaste teadmised ja oskused funktsionaalses lugemises, matemaatikas ja loodusteadustes. Atlex Kirjastus.

WEF. (2017). Realizing Human Potential in the Fourth Industrial Revolution An Agenda for Leaders to Shape the Future of Education, Gender and Work. World Economic Forum.