Kurs i universitetspedagogikk 23 mai 2003: Modul: Undervisning i matematisk-naturvitenskapelige fag Eksempel 3: FY-ME 100 Mekanikk http://www fys uio no/studier/kurs/fy-me100/ Kursansvarlig: Arnt Inge Vistnes Første fysikkurs, andre semester Også første mekanikkurs (for mekanikkstudiet, Matematisk inst ) Tradisjonelt et meget krevende kurs
Kursets plassering og tradisjon gir mange utfordringer! - Svært ulike forkunnskaper, registreres! - Signalerer forkunnskapskrav - Forkurs tilbys - Overgang fra fysikk på vgs til universitetsnivå - Porsjonere ut utfordringene - Hvordan ønsker vi at fysikkfaget skal oppfattes? - Sosiale aspekter svært viktige - Forpliktelser og trygghet, mot til å spørre!
Organisatorisk - Kurset er på 3 vekttall - Organisert undervisning 0 5*(3/10 arbeidsuke) - Fordeles på 3 t forelesninger, 3 t gruppeunderv - Iblant tilbud om veiledning på datarom - Timene endrer litt karakter gjennom studieuka - Hele kullet samlet på forelesninger - Små grupper (5-8 stk) - To (tre) obliger, en prosjektoppgave (1 uke) + skoleeksamen (4 timer) - Legger til rette for private små kollokviegrupper
Forelesninger - Bruker ikke PowerPoint, men kombinasjon av tavle, overhead, demonstrasjoner, web/data, og av og til summegrupper - Forsøker å formidle undring, ikke videreføre en «fasitkultur» - Forsøker å lære navn på en del for å kunne stille spørsmål til enkeltstudenter - Må være varsom når jeg kommenterer studentenes svar!
formidle undring: «tid»
Gruppeundervisning - PBL-inspirert, lærer og studenter sitter rundt samme bord, stor studentaktivitet - Nesten obligatorisk fremmøte i aktive grupper - Tilbyr også passive grupper, men her er frafallet meget stort (10 av 10 i vår)! - Vektlegger trivsel, trygghet, fortrolighet - Alle kjenner hverandre på fornavn, navnelapper - Bruker prof /aman /stip som gruppelærere - En del «mester/svenn»-undervisning
Praktisk ordning for gruppeundervisningen - Løser fysikkoppgaver - Spesiell organisering: 1 + 2 timer - Får oppgavene utdelt i første gruppetime (legges ut på web omtrent samtidig) - Løser noen enkle oppgaver da, lærer gir evt tips for de øvrige oppgavene / deler ut - Dobbelttimen: Går gjennom de oppgavene som studentene ønsker gjennomgått (ikke alt) - De studentene som har fått til det meste, får gå når de har fått oppklart det de ønsker
Arbeidsoppgaver i gruppeundervisningen - Bruker kvalitative oppgaver for å fremme forståelse - Kvantitative oppgaver løses ved analytiske eller numeriske metoder - Vektlegger å finne og lage oppgaver som studentene opplever som relevante/morsomme - Oppgaver i gruppene er av samme slag som de som blir gitt til skoleeksamen - Mellom 1/4 og 1/3 av oppgavene til eksamen er hentet fra oppgaver løst gjennom semesteret
relevante/morsomme oppgaver: «skilt+fontene»
Numeriske oppgaver - Vedtak ved Fysisk institutt ca år 2000 - Ønsker at studentene kan bruke de hjelpemidlene ferdige kandidater faktisk bruker - Generasjonsskifte, mye vanetenkning! - Kan gjøre beregninger som andre fysikkstudenter ikke kan komme i nærheten av! - Får mer realistiske oppgaver - Problem at vi må lage oppgavene selv, pionerer - Må finne en vekting mellom ny og gammel arbeidsmåte som kjenner riktig for studentene ( og oss)
realistiske oppgaver: «dobbeltpendel, rakett, jaktvåpen, fotball, siste indre, trailer etc»
Bruk av data - Brukte først Maple for symbolsk regning - Bruker nå Matlab for numeriske beregninger - Er nå nærmere vanlig programmering, men mye mer slagkraftig og effektivt - Lett å visulalisere resultatene - Krever ikke elektroniske rapporter - Porsjonerer ut utfordringene for studentene - Studentene er svært mye flinkere med bruk av data i løpet av de siste fire årene!!! - Programmeringskurs i første semester fra H03 - Konseptet gir oss et konkurransemessig fortrinn!
% Eksempelprogram for bruk i FY-ME100 ved UiO våren 2003 % Denne filen gir en mulig løsning på oblig 1 Ikke la den komme i hendene på % studentene! theta_grader=10 % Husk å bruke samme vinkel her som i Title langt nede i programmet % Bruker ingen semikolon her siden vi vil ha verdi til skjerm theta0=theta_grader*pi/180; omega0=0; g=9 81; l=1 0; Tanalyt=2*pi*sqrt(l/g) % ingen semikolon siden vi vil ha verdi til skjerm tmax=4 2; % Beregnet T litt over 2 sekund, vil ha to perioder N=1600; t=linspace(0, tmax, N+1); % Alternativt: t = -0:tmax/N:tmax ; delta_t=double(tmax/n); koef=double(g*delta_t/l); theta_naa=double(theta0); omega_naa=double(omega0); theta=zeros(n+1,1); theta(1)=theta_naa;
for j=1:n omega_ny = omega_naa - koef*sin(theta_naa); theta_ny = theta_naa + omega_ny * delta_t; theta(j+1) = theta_ny; theta_naa = theta_ny; omega_naa = omega_ny; end theta_analyt = theta0*cos(2*pi*t/tanalyt); plot(t,theta,'-r',t,theta_analyt,'-b') legend('numerisk løsning','analytisk løsning') title('pendelutsving vs tid for 10 graders max utslag') xlabel('tid (sek)') ylabel('utsving (radianer)') % Skift ut tallet etter % hva som beregnes % Finner periodetiden m=1; cross=[0,0]; for j=1:n if ((theta(j+1)<0) & (theta(j)>=0)) cross(m)=j; m=m+1; end end Tnum=(cross(2)-cross(1))*delta_t % ingen semikolon siden vi vil ha verdi til skjerm
Eksamen/vurdering - Direkte tilbakemeldinger i de ukentlige gruppene - To (tre) obliger hvor det anvendes numeriske løsningsmetoder, skriftlig innlevering - Gir skriftlig individuell tilbakemelding på obliger - En prosjektoppgave for å løse en oppgave med numeriske metoder teller med i karakter - Tilbud om å levere skriftlig besvarelse også for analytiske oppgaver - Skoleeksamen, 4 timer - Får ta med seg to A4-ark, kan inneholde hva som helst - Prosjektoppgave og skoleeksamen teller «omtrent likt»
Karaktersetting - Unngår å bruke karakterer som motivasjon for arbeid med faget! - Ønsker å unngå bokstavkarakterer underveis - Bruker «poeng» på både prosjektoppgave og skoleeksamen, mye mer finkornet enn A-E - Ordner prestasjonene etter poeng - Bruker karakterene for å skille studentene innbyrdes - Tar utgangspunkt i 10%, 25% osv, men bare som et utgangspunkt, ikke som en tvangstrøye - Karakter uttrykker ikke absolutt prestasjon, men relativ
Bruk av web - Alle beskjeder gis via web - Alle kompendier og oppgaver gis via web - Alt er bevisst åpent for innsyn utenfra - Det betyr at vi ikke bruker Classfronter - Bruker instituttets kursmal som utgangspunkt - Hver kursansvarlig må selv vedlikeholde sidene - Har lagt ut bilder av studentene (alle som vil) - Navn og e-mail-adresser er ikke helt åpent - Web fungerer også som pedagogisk hukommelse - Erfaringer: Udelt positive! ( men krever tid)
våre websider: «lærere, studenter, oppgaver, ped mappe»
Utfordringer - Store ressurser (mange lærere) - Kan forsvares for første kurs (?) - Mangler egnede lærebøker mhp numeriske oppgaver - Store krav til lærerne - Vi har arrangert kurs for lærerne, men ikke nok - Negativ feedback fra konservative kolleger sliter - Faglig: Få mer klarhet i hva som er fysikk og hva som er uinteressante, men nødvendige løsningsmetoder
Studentmiljø utenom undervisningen - Ønsker at studentene er mest mulig i bygningen - Vil automatisk føre til mer diskusjon av fysikk - Steller godt med Fysikkforeningen og Fysisk fagutvalg, fordi de er svært verdifulle for oss! - Har innredet «pauserom» og «biljardrom» - Forsøker å få åpnet Blindernkjelleren på kveldstid - «Spinntur» m m arrangeres for nye studenter - Pausearealer ved trappeoppgangene