Utfordringer for de klassiske realfagene : Matematikk

Transkript

1 Utfordringer for de klassiske realfagene : Matematikk Jan O. Kleppe, HiOA I regi av FFI, NITO og Tekna: Ingeniørutdanningskonferansen, nov 2012 Jan O. Kleppe, HiOA Utfordringer for de klassiske realfagene 1 / 22

2 Utfordringer i lys av ny rammeplan. Overordnede mål og Visjon Forskrift om rammeplan for ingeniørutdanning Kjennetegn og indikatorer NY RAMMEPLAN. Starter med en historisk tilbakeblikk Rammeplanen for 3. årig ing.utdanning av 24. jan Høgskolereformen av 1. aug 1994: 98 mindre statlige høgskoler ble slått sammen til 26 større enheter Rammeplanen for ing.utdanning av 22. nov. 1996, med ganske detaljert pensum i matematikk. Får rammeplanen for ing. utdanning av 1.des. 2005, mye mindre detaljert, men omfanget av matematikk og statistikk (minst 25), fysikk (minst 10).. er angitt i studiepoeng NOKUT undersøkelse gjennomføres i Denne leder til Rammeplanen for ing.utdanning av 3. febr. 2011, med virkning fra 1.jan Jan O. Kleppe, HiOA Utfordringer for de klassiske realfagene 2 / 22

3 NOKUTs rapport Overordnede mål og Visjon Forskrift om rammeplan for ingeniørutdanning Kjennetegn og indikatorer Pressemelding, Nr.: Overskrift: NORSK INGENIØRUTDANNING HOLDER MÅL NOKUTs evaluerer 19 ingeniørutdanningsinstitusjoner med om lag 7500 studenter (derav 17,4 prosent kvinner) fordelt på fem studieprogram; kjemi, data, bygg, maskin og elektro. Konklusjonen er at kvaliteten er god. Utdanningen forener en teoretisk basis med praktiske ferdigheter, sier statsråden. Yrkesnær utdanning på grunn av nært samarbeid med det regionale næringslivet. Kompetansen oppleves som relevant. Stort frafall og lav gjennomstrømming Jeg er opptatt av at den videre kvalitetsutviklingen må skje i nær dialog med sektoren, sier statsråd Tora Aasland. Jan O. Kleppe, HiOA Utfordringer for de klassiske realfagene 3 / 22

4 Overordnede mål og Visjon Forskrift om rammeplan for ingeniørutdanning Kjennetegn og indikatorer NOKUTs anbefalinger (i henhold til rapporten) Nasjonal samordning av utdanningstilbudet innen ulike teknologiområder og ulike regioner (SAK) Opptak til TRES og Y-veien må kvalitetssikres. Bedre forutsetninger for forskningsbasert undervisning, i første omgang ved at høgskolene tildeles midler til forskning Obligatorisk for alle faglærere å ta et kurs i pedagogikk Utdanningenes internasjonale tilknytning må prioriteres Gjennomstrømning Det bør gjennomføres et forsøk med karakterkrav i matematikk for opptak til ingeniørutdanning. Det bør foretas en gjennomgang på nasjonalt nivå av innholdet i og kravene til matematikken i videregående skole. Relevante tiltak må iverksettes. Jan O. Kleppe, HiOA Utfordringer for de klassiske realfagene 4 / 22

5 Overordnet mål for ingeniørutdanningen Overordnede mål og Visjon Forskrift om rammeplan for ingeniørutdanning Kjennetegn og indikatorer Det dreier seg om å UTDANNE DYKTIGE INGENIØRER VISJON: Samfunnsengasjert, kreativ og handlekraftig, med evne til aktivt å bidra i fremtidens utfordringer! Rammeplanutvalget utdypet visjonen av fremtidens ingeniør slik: Du må arbeide innovativt, strukturert og målrettet. Du må ha gode evner både til nytenkning og til å analysere, generere løsninger, vurdere, beslutte, gjennomføre og rapportere altså være en god entreprenør. Jan O. Kleppe, HiOA Utfordringer for de klassiske realfagene 5 / 22

6 Overordnede mål og Visjon Forskrift om rammeplan for ingeniørutdanning Kjennetegn og indikatorer Ved siden av realfag og teknologiske fag er språklige ferdigheter viktige, både skriftlig og muntlig. Samhandling er et viktig trekk i et moderne samfunn. Du må være god til å arbeide selvstendig og i team både med ingeniører fra egen og andre fagretninger og med fagpersoner fra andre profesjoner Som ingeniør jobber du med mennesker, er etisk ansvarlig og miljøbevisst og har stor påvirkning på samfunnet! Jan O. Kleppe, HiOA Utfordringer for de klassiske realfagene 6 / 22

7 Rammeplanen Overordnede mål og Visjon Forskrift om rammeplan for ingeniørutdanning Kjennetegn og indikatorer Forskrift om RAMMEPLAN for ingeniørutdanning (3-årig bachelor). Den er kortfattet, overordnet og generell. Tar med noen godbiter : Forskriften skal sikre at utdanningsinstitusjonene tilbyr profesjonsrettet, integrert og forskningsbasert ingeniørutdanning med høy faglig kvalitet. at norsk ingeniørutdanning anerkjennes nasjonalt og internasjonalt som en kvalitativ god teknisk profesjonsutdanning i 1. syklus i høyere utdanning at institusjonene legger til rette for en integrert ingeniørutdanning med helhet og sammenheng mellom fag, emner, teori og praksis samt undervisningsmetoder og vurdering av studentene Jan O. Kleppe, HiOA Utfordringer for de klassiske realfagene 7 / 22

8 Overordnede mål og Visjon Forskrift om rammeplan for ingeniørutdanning Kjennetegn og indikatorer at teknologiske, realfaglige og samfunnsfaglige temaer skal integreres og ses i sammenheng. Eksempler på indikatorer tilknyttet kjennetegnene: Integrert og helhetlig utdanning Matematikk er et verktøy som fagmiljøet og studentene bruker bevisst og aktivt i de andre fagene Jan O. Kleppe, HiOA Utfordringer for de klassiske realfagene 8 / 22

9 Utfordringer UTFORDRING 1: At matematikken brukes effektivt i de tekniske fagene. Motstykket må være at matematikkemnene er relevane for de tekniske fagene. At fagene henger sammen. Matematikken integreres i andre fag? I hovedsak Nei. Faget vil smuldre bort. (Eks fysikk i skolen) Virker forstyrrende for læring når grunnlaget ikke er på plass Mindre omfangsrike/linjespesifikke emner kan muligens integreres, men da med detaljerte emnebeskrivelser At emnene skal ha faglig sammenheng Egne matematikk-kurs for hvert studieprogram? I hovedsak Ja. Ingen nivåsenkning Gir rom for linjespesifikke eksempler. Virker motiverende Gruppene blir mindre. Bedre kontakt med studentene Jan O. Kleppe, HiOA Utfordringer for de klassiske realfagene 9 / 22

10 Utfordringer Matematikken felles for mange studieprogram? Er ressursbesparende En del emner er felles for alle linjene Er et dikusjonstema. Jeg mener det kan gå an med et matematikk kurs felles for alle linjer i noen sentrale emner. Eksemplene blir ikke så linjespesifikke, men kan likevel være andvendte Eks: Den deriverte er forandring per tidsenhet. Mange anvendte oppgaver er mulig. Det samme for integrasjon Fellesemner i 1. studieår (Ma 1): Derivasjon, Integrasjon, diffligninger og lineær algebra. Ma 1 noenlunde lik for alle ingeniørutdanninger, vil være bra for mobilitet. Felleseksamen? (vil heve nivå vesentlig!) Jan O. Kleppe, HiOA Utfordringer for de klassiske realfagene 10 / 22

11 Utfordringer UTFORDRING 2: At grunnlaget i matematikk ved inngangen til studiet for mange er mangelfulle. TRES, Y-vei og stor variasjon fra VGS Bør ta hånd om alle, med differensiert tilbud. Fristende å senke nivå med tanke på gjennomstrømning. Bedre med repetisjonskurs og andre tiltak. Hva med karakterkrav i 2R fra VGS? (og krevende matematikkvalgfag som må tas for andre?) Overraskende ofte at utdanningene selv motsetter seg dette. Overraskende ofte at tilbakemeldingene er gode etter en tid. Noen ing.utdanninger går foran? Hvis depart. vil gå inn for NOKUTs forslag om karakterkrav, så hva med en økonomisk gulerot? Jan O. Kleppe, HiOA Utfordringer for de klassiske realfagene 11 / 22

12 Utfordringer UTFORDRING 3: GJENNOMSTRØMNING Forrige utfordring 2 var egentlig om dette. Differensiert tilbud med forpliktelser for studentene. Mange seriøse studenter, men også noen useriøse. Bør stille krav istedenfor å senke nivå. Til ettertanke: Snakker om kvalitet, mens vi samtidig tilpasser nivået slik at strykprosenten ikke blir for høy. Jan O. Kleppe, HiOA Utfordringer for de klassiske realfagene 12 / 22

13 Flere utfordringer Oppsummering Nasjonale retningslinjer for ingeniørutdanning På vei mot fremtiden! Retningslinjene skal sammen med forskriften og merknadene sikre nasjonale standarder og bidra til en nasjonal koordinering på studieprogram- og studieretningsnivå. Der det i disse nasjonale retningslinjene er definerte læringsutbyttebeskrivelser, er disse førende. Retningslinjene skal være under kontinuerlig utvikling. Nasjonalt råd for teknologisk utdanning, NRT, har ansvaret for dette. Læringsutbytte: Kunnskap, Ferdigheter og Generell kompetanse er formulert i generelle vendinger, men ganske konkret for en del fag, f.eks matematikkfaget. Jan O. Kleppe, HiOA Utfordringer for de klassiske realfagene 13 / 22

14 Flere utfordringer Oppsummering Innledning om matematikkfaget Matematikk har flere viktige roller i ingeniørutdanningen. Faget er et sentralt verktøy for å identifisere, formulere og løse problemer innen alle ingeniørfagene. Matematikk er viktig for å kommunisere faglig med andre teknologer, nasjonalt og internasjonalt. Grunnleggende matematikkfaglige kunnskaper er fundamentet for innovasjon, nytenkning og videreutvikling av matematikkbasert kompetanse i et livslangt læringsperspektiv. En solid basis i matematikk er derfor sentral i hele ingeniørutdanningen og for ingeniørprofesjonen. Jan O. Kleppe, HiOA Utfordringer for de klassiske realfagene 14 / 22

15 Innledning om matematikkfaget Flere utfordringer Oppsummering Ingeniørmatematikk er ofte tilnærmet likt uavhengig av land. I forskriften står det at matematikk skal ha et nivå som er vanlig internasjonalt. (cf. Europ. Soc. Engineer. Educat. (SEFI)) Matematikkutdanningen bør ha et tydelig beregningsperspektiv med vekt på grunnleggende forståelse for mulighetene og begrensningene både ved analytiske og beregningsmessige løsningsmetoder... Det må understrekes at grunnlaget for en kreativ bruk av beregninger er god forståelse for tradisjonell matematikk og gode ferdigheter i elementær algebra. Det bør inngå minst 20 studiepoeng matematikk (minst 10 studiepoeng være fellesemner) i utdanningen. Høgskolene står fritt om dette er et kurs undervist samlet for alle program, eller ei. Jan O. Kleppe, HiOA Utfordringer for de klassiske realfagene 15 / 22

16 Kunnskap Flere utfordringer Oppsummering Læringsutbytte: Kunnskap Kandidaten har kunnskap om problemløsning og modellbygging som verktøy for å løse ingeniørproblemer. Kandidaten har grundig kunnskap innen kjerneområdene derivasjon, integrasjon og differensiallikninger. Kandidaten har grundig kunnskap innen kjerneområdet matriser til og med egenverdier innen lineær algebra. Kandidaten har gode kunnskaper om komplekse tall, funksjoner av flere variable, potensrekker og differenslikninger. Kandidaten har gode kunnskaper om numeriske beregninger og deres muligheter og begrensninger. Kandidaten har gode kunnskaper i andre matematiske emner som er relevante for det aktuelle fagfeltet Jan O. Kleppe, HiOA Utfordringer for de klassiske realfagene 16 / 22

17 Ferdigheter Flere utfordringer Oppsummering Ferdigheter (noen) Kandidaten kan formulere ingeniørfaglige problemer på matematisk form. Kandidaten kan løse problemer både ved analytiske og numeriske metoder Kandidaten har god regneferdighet. UTFORDRING 4 God regneferdighet (gode ferdigheter i algebra). Egentlig er dette noe som de skulle ha ved studiestart Like nødvendig for matematikken som det å kunne lese for norskfaget. Stille opp ligninger og LØSE dem. Skal man lære mye, må man kunne snu formler og forstå ting. Det dreier seg om å kunne regne Til ettertanke: Reformene i vgs blir aldri vellykket hvis ikke det å kunne regne i vid forstand vektlegges. Jan O. Kleppe, HiOA Utfordringer for de klassiske realfagene 17 / 22

18 Generell kompetanse Flere utfordringer Oppsummering Generell kompetanse (noen) Kandidaten kan bruke matematikk til å kommunisere om ingeniørfaglige problemstillinger. Kandidaten har forståelse for at endring og endring per tidsenhet kan måles, beregnes, summeres og inngå i likninger Kandidaten har matematiske forståelse som kan gi grunnlag for livslang læring Sagt fra industrien: «Den eneste gangen ingeniørene lærer matematikk er i utdanningen. Alle andre fag får de kurs i resten av livet.» Jan O. Kleppe, HiOA Utfordringer for de klassiske realfagene 18 / 22

19 UTFORDRING 5 Flere utfordringer Oppsummering Modellbygging for å løse (ingeniør)problemer (f.eks at endring per tidsenhet kan måles, beregnes, summeres og inngå i likninger) Fordampning er proporsjonal med overflaten Still opp diffligning dv dt = k O Volum av kule V = 4πr 3 O = 4πr 2 3 Vurdering/eksamen Ulike vurderingsformer kan være aktuelle: Avsluttende skriftlig eksamen, muntlig eksamen, mappevurdering, individuell muntlig prøve, praktisk prøve, skriftlig prøve... Dersom flere vurderingsformer er tellende på sluttvurderingen skal alle enkeltvurderinger være bestått, og individuell vurdering skal inngå. Jan O. Kleppe, HiOA Utfordringer for de klassiske realfagene 19 / 22

20 Utfordringer Flere utfordringer Oppsummering UTFORDRING 6 Det mest nye emnet er: Numeriske metoder og Beregninger At vi ikke makter å inkludere beregningsperspektivet Er kompetansen blant matematikklærerne god nok? Unngå ferdig matematikkpakke (Mathematica, Maple)? Hvis programmering skal inn for å vitalisere beregninger, så burde selve programmeringen vært tatt i et annet fag (jmf. Mat. Inst., Universitet i Oslo) Gå ut over andre emner som står eksplisitt i læringsutbytte. At man blir altfor beregningsfrelst (nesten bare dette emnet betyr noe) Isåfall kanskje bedre med ferdig pakke likevel. Her er det avveininger som må gjøres. Jan O. Kleppe, HiOA Utfordringer for de klassiske realfagene 20 / 22

21 Utfordringer Flere utfordringer Oppsummering UTFORDRING 7 At vi ikke holder høyt nok nivå i matematikkfaget i ingeniørutdanningen, hverken nasjonalt eller internasjonalt. Tar for mange kompromisser for ikke å få for høy stryk Bukken og havresekken Er tilbakemeldingene fra industri og næringsliv tilfredsstillende? NOKUT Institusjonen bekrefter ved vitnemålsutstedelse at kvalifikasjonene er nådd. Hva med 3-prikkere til eksamen, sånn som til førerprøven? Er alle emnene i læringsutbytte 3-prikkere? Studenten: Mye huller i statuen, men står likevel Jan O. Kleppe, HiOA Utfordringer for de klassiske realfagene 21 / 22

22 Oppsummering Flere utfordringer Oppsummering OPPSUMMERING Er en ambisiøs plan og utfordringene er mange: Forskriften skal sikre en integrert ingeniørutdanning med helhet og sammenheng mellom fag, emner, teori og praksis samt undervisningsmetoder og vurdering av studentene. Teknologiske, realfaglige og samfunnsfaglige temaer skal integreres og ses i sammenheng. Læringsutbytte i retningslinjene inneholderen rekke kunnskapsog ferdighetskrav som skal innfries. Disse er pålagte Retningslinjene skal være under kontinuerlig utvikling. Takk for oppmerksomheten Jan O. Kleppe, HiOA Utfordringer for de klassiske realfagene 22 / 22