Rapportering - pedagogisk förnyelsefond år 2005: Utveckling av gemensamma kurser på mastersnivå med Engineering School vid Stanford University

Transkript

1 Uppsala Institutionen för informationsteknologi Teknisk databehandling Eva Pärt-Enander Universitetslektor Adress: Lägerhyddsvägen 2 Box Uppsala Telefon: , Telefax: Hemsida: E-post: eva@it.uu.se Information Technology Department of Scientific Computing Eva Pärt-Enander Senior Lecturer Address: Lägerhyddsvägen 2 Box 337 SE Uppsala SWEDEN Telephone: , Telefax: Web site: eva@it.uu.se Rapportering - pedagogisk förnyelsefond år 2005: Utveckling av gemensamma kurser på mastersnivå med Engineering School vid Stanford University Bakgrund Avdelningen för teknisk databehandling (TDB) vid Inst. för informationsteknologi 1 har sedan hösten 2003 arbetat med planering och utvecklingsarbete för att samverka med Stanford University i uppbyggnad av en gemensam delvis nätbaserad masterutbildning inom beräkningsvetenskap 2 (Scientific Computing). Målet är att utveckla en förstklassig, internationell och världsledande mastersutbildning. Projektet befäster Uppsalas position inom beräkningsvetenskap i Sverige och kommer sannolikt att attrahera studenter även från andra läroanstalter till våra kurser. Projektet får en omedelbar inverkan på kursutbudet vid Uppsala universitet. Kurserna integreras direkt i den nuvarande internationella masterutbildningen i Scientific Computing 3, samt inom beräkningsvetenskapliga grenen i civilingenjörsprogrammet i teknisk fysik vid Uppsala universitet. Många universitet arbetar top-down i arbetet med internationalisering, dvs startar med avtal och administration innan man ger någon kurs. Vi arbetar bottom-up, dvs med ett konkret arbete med gemensamma kurser, som modifieras och ändras efter hand. Byggstenar i alla kurser är lärarsamarbe och studentsamarbete. Att planera, utveckla och genomföra gemensamma kurser med ett utländskt universitet kräver resurser, både i form av tid och pengar. I startfasen krävs det att man träffas och diskuterar gemensamma mål och arbetssätt för att få en effektivitet i samarbetet med kurserna. Det är viktigt att båda parter känner att de vinner på att vara med i samarbetet. Under 2005 erhöll vi 350,000 kr från Tek/Nat-fakultetens fond för pedagogisk förnyelse, samt ytterligare 130,000 kr från Swedish Learning Lab. Medlen möjliggjorde en framgångsrik start på projektet och användes till skapandet och givandet av två pilotkurser vårterminen 2005, samt till en gemensam lärarworkshop i Stanford i mars Webbplats för hela projektet med Uppsala-Stanford-samarbetet: 3

2 2 (1) Projektet har fått förlängt bidrag från Tek/Nat-fakulteten för 2006, för studentutbyten (examensarbeten) samt nya kurser. Vi arbetar även med en större gemensam ansökan om medel från Wallenberg Global Learning Network (WGLN) för gemensam utveckling av digitala hjälpmedel i en ny samarbetskurs i som planeras våren Huvudidén i denna är att introducera realtidsanimering av parallella algoritmer för att hjälpa studenter förstå denna mer komplicerade, men för tillämpningsområden mycket viktiga, programmeringsmetod. Utfört arbete läsåret Aktiviteterna under läsåret innebar att utveckla två pilotkurser samt att anordna en workshop för lärare och teknisk personal från båda universiteten i Stanford under våren Pilotkurser och lärarworkshop I undervisningen utnyttjas distanspedagogik och nätteknik som redskap för att stödja och förstärka lärande och för att ge studenterna färdigheter som behövs i det framtida livet som civilingenjör, inom forskning och industri. En kombination av lokala fysiska träffar och virtuella nätträffar används. Kursadministrationen och kommunikationen lärare-student och student-student sker främst via en lärplattform 5. För att få en mjukstart i projektet och introducera lärarna 6 till nätbaserad undervisning, så valde vi att ha två pilotkurser, som enbart använde enklare form av nätteknik och webbpedagogik. Kurserna gavs under perioden vinter 2005 (januari-mars). En kurs var av teoretisk-matematisk karaktär (PDE) och den andra var en mer tillämpad kurs med algoritmformulering och programmering (HPC). Kurserna var s.k. hybridkurser, dvs de gavs delvis på distans via Internet och delvis på varje campus. Båda använde den webbaserade utbildningsmiljön Ping Pong för administrativ hjälp (schema, webbsidor, frågor/svar, anslagstavla, lämna in och rätta inlämningsuppgifter). Kurserna hade samma tempo i Sverige som i USA och utnyttjade samma kursmaterial, såsom övningar, laborationer, inlämningsuppgifter. Stanfordkurserna startade dock ca 10 dagar före Uppsalakurserna. Lärare för de olika "basområdena" inom beräkningsvetenskap (differentialekvationer, numerisk lineär algebra, optimering, högprestandaberäkningar, algoritmer för parallelldatorer, examensarbeten och projektkurs med industriella tillämpningar) från båda universitet 4 Uppsala: Programmering av parallelldatorer, Stanford: CME 342, Parallel Methods in Numerical Analysis. 5 Vi använder den lärplattform som Uppsala universitet har, dvs Ping Pong. 6 I Uppsala har vi stor erfarenhet av undervisning med webbstöd, t.ex. i distanskurser i programmering, men vid Stanford är detta arbetssätt ej vanligt. Det är viktigt att lärare ser att IT kan tillföra något pedagogiskt också, inte bara fungera som ett kursadministrativt hjälpmedel.

3 3 (1) träffades under en workshop den 15 mars i Stanford. Totalt under workshopen var det ca personer, varav sju lärare och forskare från Uppsala. Stig Hagström, föreståndare vid Stanford Center for Innovations in Learning (SCIL) vid Wallenberg Hall, var värd för denna workshop. Från Uppsala deltog: Bertil Gustafsson, Eva Pärt-Enander, Sverker Holmgren, Martin berglund, Stefan Pålsson, Maya Neytcheva, Henrik Löf. Målet för aktiviteten var förankring och planering, dvs att arbeta igenom utformningen av den kommande gemensamma utbildningsverksamheten. Datumet var väl valt. De två pilotsamarbetskurser som pågått under vintern hade just avslutats, vilket innebar att slutsatser och erfarenheter från dessa kunde diskuteras och spridas. En genomgång av olika tekniska hjälpmedel som kan användas i kurser av denna typ visades och diskuterades ur administrativ och pedagogisk synvinkel, t.ex. e- mötesprogrammet Marratech (som finns vid båda universiteten) och lärplattformen Ping Pong (Uppsala) samt Coursework. Information om presentationer vid workshopen finns här: Resultat från kurser och workshop Kurserna 2005 var: PDE Numerical Methods for Initial Boundary Value Problems samt HPC - High performance computing and programming. Kurserna hade olika upplägg och idéer när det gäller hur samarbetet skedde, se Appendix Utvärdering av kurser PDE-kursen anses vara en svår kurs (matematisk, teoretisk) och i denna uppsättning av kursen fanns huvudläraren och lärarassistenten i Stanford och enbart en handledare i Uppsala. Studenterna kommunicerade med lärarna i Stanford via lärplattformen Ping Pong och e-post. De lämnade in sina inlämningsuppgiftsredovisningar i Ping Pong, som lärarassistenten i Stanford rättade. Studenterna i Sverige hade svårt att hänga med och de ansåg att rättningen av deras inlämningsuppgifter ej skedde som de var vana vid. Realtidskommunikation med huvudläraren saknades. I HPC-kursen fanns två huvudlärare en vid varje universitet. Dessa två samarbetade med skapande av kursmaterial som t.ex. föreläsningsanteckningar, inlämningsuppgifter och laborationer. Lärplattformen Ping Pong användes som kursadministrativt och kommunikativt redskap. Denna kurs lyckades bra och gavs sedan för andra gången vt 2006 med samma lärare både i Uppsala och Stanford. Generellt kan man säga att samma barnsjukdomar som finns inom nätbaserad distansundervisning uppkom här i båda kurserna. Som lärare måste man planera och bygga upp kursen i god tid före kursstart, det är

4 4 (1) viktigt att man förklarar och är övertydlig så att studenterna förstår varför samarbetet främjar deras lärande. Lärarna måste ha en plan för hur kommunikationen med studenterna skall ske Båda parter ansåg att lärarworkshopen var viktig och inspirerande. Planen är att samarbetet skall fördjupas och fler kurser skall ges gemensamt. Kortsiktiga mål och långsiktiga mål har definierats. Arbetet mot en gemensam mastersutbildning inom beräkningsvetenskap fortsätter. Förutom nätbaserade gemensamma kurser planeras utbyte av examensarbeten inom forskningsområdet för beräkningsvetenskap, dvs att studenter från Uppsala kan tillbringa ca tre-fem månader i Stanford och vice versa. Gemensamma forskarutbildningskurser diskuterades och den första startade nu våren Kortfattade slutsatser från workshopen angående hur ett samarbete bör ske: - Parter och individer bör känna win-win -situation. - Parter bör ha forskningssamarbete. - Starta litet och konkret, men starkt. - Lärare bör även träffas fysiskt. Mer planering än vanliga kurser. - Våga ta risker! I den långsiktiga planen vi har, ingår att arbeta för att Uppsala universitet blir en official collaborative partner till Stanford University, så att utbildningssamarbeten förenklas, t.ex. att svenska studenter ej behöver betala avgift i Stanford under vistelsen (permit to attend fee). Detta kommer naturligtvis att gynna alla vetenskapsområden som vill samarbeta med Stanford. 7 Computational Consulting: en samarbetskurs där doktoranderna ger råd i beräkningsvetenskaplig problemlösning inom olika tillämpningsområden, Kunder kommer från andra institutioner vid UU och SLU, samt företag i Uppsala.

5 5 (1) Ekonomisk redovisning av 350,000 kr från Tek/Nat-fakultetens fond för pedagogisk förnyelse för Namn Aktivitet Kostnad (inkl LKP mm) Eva Pärt-Enander Samordnare, webbansvar i kurser Sverker Holmgren och Henrik Löf Bertil Gustafsson och Lars Ferm Eva Pärt-Enander Stefan Pålsson Sverker Holmgren Resa till workshop 4 personer 8 : Stefan Pålsson, Sverker Holmgren, Maya Neytcheva, Martin Berggren Pilotkurs 1, HPC. Extraplanering, resa Henrik Löf till Stanford, samarbete, utvärdering. Pilotkurs 2, PDE. Extraplanering, samarbete, utvärdering. Arbete med workshop, övergripande samt webbteknikintroduktion Arbete med workshop, spec. kurser vid UU Arbete med workshop, spec. forskning vid UU Övriga deltagare: Eva Pärt-Enander, Henrik Löf, Bertil Gustafsson finansierades på annat sätt, t.ex. via medel från Swedish Learning Lab.

6 6 (1) Appendix Utvärdering av kurser 2005 PDE Numerical Methods for Initial Boundary Value Problems Lärare i Stanford: Bertil Gustafsson. Handledare i Uppsala: Lars Ferm. Lärarassistent: Kourosh Modarresi (doktorand, Stanford). Webbmiljöansvarig: Eva Pärt-Enander (Uppsala). Kursen anses vara en svår kurs, men är en klassiker i Uppsala och eftertraktad i Stanford. Fördelen med kursen i Sverige var att studenterna överhuvudtaget hade chans att ta kursen (den ges ca vart tredje år, men har slutat att ges i Uppsala). Kursen gavs i Stanford enligt traditionell metod med föreläsningar varje vecka. Läraren kunde styra innehållet i dessa lite beroende av efterfrågan, t.ex. var det vanligt att han gick igenom inlämningsuppgifterna efter det att de var rättade och återlämnade, så att studenterna kunde få omedelbar respons. Ping Pong användes som administrativt verktyg, t.ex. för att distribuera allt material och för att styra tempot hos svenska studenterna, efter vad som sagts på Stanford-föreläsningar. Studenterna i Stanford kunde välja att lämna in sina redovisningar av inlämningsuppgifter antingen via lärplattformen Ping Pong, eller som papper direkt till kurshandledaren. Studenterna i Sverige hade inga föreläsningar alls, utan tog kursen som en läskurs, men med ett par extrainsatta diskussions- och frågestunder med en handledare i Uppsala. De lämnade in sina inlämningsuppgifter i elektronisk form (skrivna i Latex, sparade som pdf) till Ping Pong. Uppgifterna rättades av kurshandledaren i Stanford, som skrev textdokument med svar och laddade upp till varje student. Studenter i Uppsala och Stanford hade ingen kontakt med varandra mer än att de loggade in i samma miljö, där all kursinformation fanns etc. Det var frivilligt att i ett diskussionsforum skriva lite om sig själv. Vid en mittkursvärdering i visade det sig att studenterna i Uppsala ansåg att tempot var för högt (de hade även egna kurser som de undervisade på) och att responsen från kurshandledaren på inlämningsuppgifterna inte var så som studenterna förväntat. Även om man hade frågestunder med handledare i Uppsala, så saknades diskussion med föreläsaren, t.ex. att följa upp problemlösningen på inlämningsuppgifter. Detta löstes med att kursen i Uppsala fick mer tid, dvs tentamen uppsköts till maj och fyra timmar extraföreläsningar lades in i april, då föreläsaren var i Sverige. Studenterna ansåg att det hade kunnat fungera att gå kursen på distans om man hade lagt in ett videokonferensmöte efter varje inlämningsuppgift, dvs chansen att få diskutera frågor med föreläsaren live (trots tidsskillnaden). Detta planeras att göra i kursen när den ges nästa gång.

7 7 (1) HPC - High performance computing and programming I Lärare: Henrik Löf (Uppsala), Oliver Fringer. Webbmiljöansvarig: Henrik Löf (Uppsala). Fokus var på lärarsamarbete och samordnandet av undervisningsmaterial. Resurser (i form av tid) fanns inte för att genomföra studentsamarbete i projektform, vilket först var planerat 9. Däremot användes en gemensam webbaserad kursmiljö för kursadministration och kommunikation för såväl lärare-student som lärare-lärare. Kurserna hade samma tempo i Sverige som i USA och utnyttjade samma kursmaterial, såsom litteratur, föreläsningsanteckningar, laborationer och inlämningsuppgifter. Den svenske läraren besökte Stanford i början av januari 2006 för att dessutom ge introduktionsföreläsningarna där. Både studenter och lärare var nöjda med kurserna. Lärarna inspirerades av att ha en ny kollega att samarbeta med, men själva samarbetet tog mer tid än man förberett sig på. Lärarna har framfört det som många nätlärare erfar, dvs att nätkurser kräver noggrann planering och att textbaserad kommunikation kräver extra eftertanke och tydlighet i formuleringar. Lärarna menade vidare att man inte ska underskatta tidsskillnaden, dvs även lärarsamarbetet bygger på textbaserad kommunikation, vilket är tidskrävande. I denna kurs kompletterades lärar-lärar-kommunikationen med ett par nätbaserade möten live vid egen dator (via Marratech). För samarbetskurser så krävs att planeringen inte bara avser innehåll, utan även själva genomförandet 10 av kurserna. Man ska dock inte glömma att textbaserad kommunikation studenter emellan är något värdefullt, dvs den skrivna textens varaktighet ökar möjligheterna för reflektion hos studenterna. Här tillför IT något nytt och användbart och just det faktum att vi samkör en kurs i en annan tidszon medför ett annorlunda lärande. Detta vill vi vidareutveckla för motsvarande kurs Andra gången kursen gavs, vt 2006, infördes även studentsamarbete. 10 T.ex. att kurserna startar och slutar samtidigt, att man har samma antal föreläsningar/vecka

8 8 (1) Kursnamn Lärare Antal studenter HPC: Henrik 21 st High performance Löf (Uppsala) computing and (Uppsala) programming I, 18 st dvs Oliver Högprestandaberäkningar Fringer och programmering I.. (Uppsala) CME 212 Introduction to Large Scale Computing in Engineering Undervisning Vanliga föreläsningar på båda universitet (26 i Stanford, 32 i Uppsala). Komplettering med textbaserad kommunikation och webbsidor i Ping Pong. Kursmaterial skapat gemensamt av båda lärarna. Examination Sex individuella inlämningsuppgifte r samt en mindre projektuppgift. Tentamen. PDE: Numerical Methods for Initial Boundary Value Problems (Uppsala, doktorandkurs) CME326/CS337 Numerical Methods for Initial Boundary Value Problems Lars Ferm (Uppsala) Bertil Gustafsso n Teaching assistant: Koroush Modarresi 3 st (Uppsala) 16 st Läs- och diskussionskurs med ett fåtal möten för övningar och problemlösning (Uppsala) Vanliga föreläsningar Samma kurslitteratur. Ping Pong användes som administrativt verktyg, t.ex. för att distribuera material och för att styra tempot hos svenska studenterna, efter vad som sagts på Stanfordföreläsningar. Individuella inlämningsuppgifte r, som lämnades in i Ping Pong. Stanfordskurshandl edare (teaching assistant) rättade alla uppgifter, även svenskarnas. All kommunikation sköttes textbaserat i Ping Pong, som även klarar matematiska formler. Tentamen i Stanford i mars. Tentamen i Uppsala i maj, efter fyra extrainsatta föreläsningar i Uppsala i april.