Mallinnuksen ja säädön opetusympäristön kehittäminen

1. Mallinnuksen ja säädönopetusympäristön kehittäminen Aki Sorsa & Esko Juuso Säätötekniikan laboratorio Prosessi- ja ympäristötekniikan osasto

2. Mallinnuksen ja säädön opetusympäristön kehittäminen Tavoite: • Harjoituskokonaisuuden päivittäminen siten, että luennot ja harjoitukset muodostavat yhtenäisen kokonaisuuden. • Parantaa opiskelijoiden mahdollisuuksia ymmärtää ja sisäistää kurssin perusasiat. Liittyy kursseihin: • Fuzzy-neuromenetelmät prosessiautomaatiossa • Bioteknisten prosessien mallit ja säätö

3. Tutkimusprojektit Kansanvälinen yhteistyö Opiskelijat • hiipuva matematiikka • helppoa ja mukavaa 2-vaiheiset tutkinnot Selvemmät linkit ammattikorkeakouluihin Käytäntö: opettaja joutuu yhdistämään monia asioita. Asiantuntemus on keskeistä yliopisto-opetuksessa. Valmistuneet teollisuuteen • osaaminen • yhteistyökyky • uuden oppiminen • pitkäjänteisyys Kaikkea tarvittavaa ei voi ”opettaa”. • Täytyy yrittää innostaa / motivoida oppimista (erityisesti mat/fys/kemia). Tutkijat ...  TkT • kyvykkäiden opiskelijoiden tunnistaminen • oma tutkimusalue • rahoitus Opetus koostuu projekteista: • opettaja = projektipäällikkö (?) • ryhmätyöt, seminaarit • itseopiskelu / ohjattu • portfolio • internet • opinnäytetyöt • ... Ulkomaiset opiskelijat Selvitykset Seuranta Suunnitelmat

4. Visio Metodologian kehittäminen Tutkimus Menetelmät Caset Työkalut Työelämä/ Teollisuus (Opetus)/ Oppiminen PBL Oppiaineet Sovelluskohde

5. Lähtötilanne • Harjoituksissa on pakko käydä. • Harjoitukset koostuvat irrallisista harjoitustehtävistä. • Luentojen ja harjoitusten välillä ei ole juurikaan yhteyttä. • Opiskelijat käyvät harjoituksissa, laittavat nimen paperiin ja saavat harjoituksen suoritettua. • Jopa kurssin perusasiat jäävät helposti epäselviksi ja irrallisiksi. Tavoite: asiantuntijuus, motivaatio?

6. Mitä työkaluja? • luennot • harjoitukset • kotitehtävät • seminaari • raportit .... Opetus koostuu projekteista: • opettaja = projektipäällikkö (?) • ryhmätyöt, seminaarit • itseopiskelu / ohjattu • portfolio • internet • opinnäytetyöt • ...

7. Tutkimus Motivaatio Työkalut Työelämä/ Teollisuus (Opetus)/ Oppiminen Luennot Tulevaisuus • on myös muutakin! • mitä tutkitaan? Tieto Projektit • käytetyt menetelmät • sovelluskohteet Perusteet - teoria & sovellustyypit  työkalupakki

8. PBL: Case-tutkimus Harjoitukset: perusta toimivaan kuntoon Metodologian kehittäminen Tutkimus Menetelmät Caset Työkalut Työelämä/ Teollisuus (Opetus)/ Oppiminen Perusmenetelmät ohjatuissa harjoituksissa Proseduraalinen tieto/taito (know how)

9. Sumea matematiikka vahvemmin mukana Sumea logiikka: • luennot Sumea logiikka: • harjoitukset Neuraalilaskenta: • luennot Neuraalilaskenta: • harjoitukset Muut menetelmät: • luennot Geneettiset algoritmit • harjoitukset Diagnostiikka vahvemmin mukana Kurssin aikataulu

10. Metodologian kehittäminen Tutkimus Menetelmät Caset Työkalut Työelämä/ Teollisuus (Opetus)/ Oppiminen PBL Oppiaineet Sovelluskohde Oppimisen syventäminen Kertauskysymykset Seminaarityö: syvällinen perehtyminen yhteen kurssin aiheeseen (ryhmässä)  kirjallinen tuotos Seminaari: • esitys muille opiskelijoille • keskustelu Case-tutkimus  soveltaminen yksinkertaiseen tutkimuskohteeseen Kyvykkäiden opiskelijoiden tunnistaminen  projektit

11. Loppuraportti (essee) • Essee muodostuu kahdesta osasta: • seminaaritehtävä päivitettynä ja • raportti, joka sisältää keskeiset huomiot muiden seminaariesitelmien aihepiiristä • Raportissakin painotus on oman seminaariaiheen alueessa. • Reflektio, käsitteellistäminen

12. Oppimisen mittaaminen • Arvosana lasketaan painotetusti: (harjoitukset + seminaari + case + 2 x essee)/5. • Painotettu tulos pyöristetään kokonaisluvuksi. • Tentin painotus on sama kuin esseen (2).

13. Parannusten toteutus • Luentojen ja harjoitusten yhtenäistäminen: • sisällön yhtenäistäminen, • samojen esimerkkien käyttö. • Säilytettiin vanhoista harjoitustehtävistä ne, jotka liittyivät vain kurssin perusasioihin (eli karsittiin harjoitustehtävistä pois monimutkaiset ja turhan yksityiskohtaiset tehtävät). • Laadittiin case-tutkimus, jossa sovelletaan kurssin asioita yksinkertaiseen tutkimuskohteeseen. Case-tutkimuksella haettiin syvällisempää oppimista. • Opiskelijat tekevät seminaariesityksen, jossa tutustuvat syvällisemmin yhteen kurssin aiheista. Aiheista palautetaan kirjallinen tuotos sekä pidetään esitys muille opiskelijoilla.

14. Konkreettiset muutokset opiskelijalle • Kurssi on huomattavasti työläämpi: kurssin aikana palautetaan runsaasti raportteja itse harjoitustehtävistä ja case-tutkimuksesta. • Kurssin suoritus intensiivisempi. • Arvostelussa painotetaan jatkuvaa suoritusta eli tentin merkitys pienenee.  tasainen kuormitus, ei tenttiin pänttäämistä

15. Opettajan mielipide parannusten vaikutuksista • Opiskelijat motivoituneempia. • Opiskelijat ”tiedonjanoisempia”: kysymykset liittyvät enemmän asioiden ymmärtämiseen kuin itse tehtävän ratkaisemiseen. • Opiskelijat sisäistivät perusasiat paremmin.

16. Palaute opiskelijoilta Vastaajina Päivi Holck ja Jukka Keskitalo, jotka osallistuivat kurssille ”Fuzzy-neuromenetelmät prosessiautomaatiossa” Yhtenäisyys: • Kummankin vastaajan mielestä luennot ja harjoitukset vastasivat hyvin toisiaan. Perusasioiden ymmärtäminen: • Vastaajien mielestä kurssilla oppi perusasiat hyvin. • Kurssin ”punainen lanka” tuli case-tutkimuksesta. • Perusasiat käytiin läpi sekä luennoilla että harjoituksissa.

17. Palaute opiskelijoilta Syvällisempi oppiminen: • Luennoilla asioihin paneuduttiin myös syvällisemmin, joskin paikoitellen asiat olivat liian vaikeita ymmärrettäviksi. • Kurssin asioiden soveltaminen case-tutkimuksesta. • Vastaajat kokivat seminaarin tekemisen vaikeaksi. Ongelmia tuotti varsinkin tiedon hakeminen sekä asioiden monimutkaisuus. Työmäärä ja arvostelu: • Vastaajat pitivät työmäärää saataviin opintopisteisiin nähden sopivana. • Vastaajat pitivät arvostelua reiluna.

18. Julkaisut • Konferenssipaperi Juuso, E. K.: Training and Testing Environment for Simulation-aided Control Design. In: Preprints of the 7th IFAC Symposium on Advances in Control Education, ACE 2006, 21–23 June 2006, Madrid, Spain (S. Dormido, A. Fernandez, F. Morilla & R. Pastor, Eds.), Paper ThD03.4, 6 pp., CD-ROM M-26008-2006, IFAC. • Raportti • Konferenssipaperi (ACE’09) • Artikkeli

19. Jatkokehitys • Muiden osastojen opiskelijoille kohdennetut tehtävät • Työnjako simulointikurssin kanssa • Materiaalin (erityisesti englanninkielisen) päivitys • Luennoille demonstraatioita • Esitehtävät nettiin harjoituksiin valmistautumista varten • Seminaarityön ja loppuraportin aikaisempi ohjeistus ja kiinteämpi liittäminen kurssin luentoihin, harjoituksiin ja case-tutkimukseen • Seminaari kahteen osaan: • sumeat järjestelmät • muut