Teknologiset apuvälineet varhaisalgebran opetuksessa

Tietotekniikan rooli opetuksessa on korostunut viime vuosina voimakkaasti, koska erilaisten tietoteknisten välineiden uskotaan parantavan oppimista. Myös matematiikan opetus on kokemassa muutoksia, sillä esimerkiksi ohjelmointi on tulevaisuudessa osa pakollista matematiikan opetusta. Kansainvälisten tutkimustulosten perusteella suomalaisten peruskoululaisten matematiikan taidot ovat heikentyneet, jonka vuoksi matematiikan opetusta yritetään uudistaa. Tässä kirjallisuustutkielmassa keskitytään tutkimaan aritmetiikan ja algebran välistä siirtymävaihetta, joka on osoittautunut haastavaksi matematiikan opetuksen kannalta. Siirtymävaiheen hahmottamiseksi määritellään ns. varhaisalgebran käsite, jolla kuvataan sitä vaihetta, missä oppilaat ensimmäistä kertaa tutustuvat algebraan. Tutkielmassa tarkastellaan, miten tietotekniikkaa voidaan käyttää algebran opetuksessa hyväksi ja mitä muutoksia oppilaan oppimisprosessissa tapahtuu teknologisessa oppimisympäristössä. Teknologia-avusteisen oppimisprosessin hahmottamiseksi oppimista tarkastellaan konstruktivistisen oppimiskäsityksen pohjalta, missä oppilaan rooli korostuu käsitteellisessä muutoksessa ja erilaisten tietorakenteiden muodostumisessa. Proseduraalisen ja konseptuaalisen tiedon välinen riippuvuus on keskeisessä roolissa. Lisäksi kuvataan, kuinka teknologisesta välineestä muodostuu oppimisen väline. Teknologisen oppimisympäristön suunnittelussa on tärkeää ottaa huomioon oppilaan aktiivinen rooli. Kirjallisuuden perusteella algebran opettamiseksi parhaiten soveltuvia teknologisia apuvälineitä ovat aritmetiikkaa ja algebraa yhdistävä taulukkolaskennallinen oppimisympäristö sekä CAS-ympäristö (computer algebra system), joka korostaa automaattista symbolista muokkaamista ja dynaamista algebrallisten esitysmuotojen käyttämistä. CAS-järjestelmän ja taulukkolaskennan käytöllä voidaan saavuttaa algebrassa syvempää ymmärrystä, sillä työskentely teknologisessa oppimisympäristössä vapauttaa kapasiteettia käsitteellistä ymmärrystä vaativiin tehtäviin. Teknologian käyttö voi kuitenkin myös heikentää oppimista jos teknologisen oppimisympäristön suunnitteluun ja välineiden valintaan ei kiinnitetä riittävästi huomiota. Tutkielmasta saatuihin tuloksiin tulee suhtautua kriittisesti, sillä teknologia-avusteinen algebran opetus on vielä varsin uusi tutkimuskohde. Kuitenkin teknologia-avusteinen algebran opetus toi tutkimusten mukaan enemmän hyötyä kuin haittaa, joten aiheeseen liittyvien tutkimusten määrä tulee oletettavasti jatkossa kasvamaan