Projektförslag. Projektförslag Problembaserat lärande i programmering Jonas Öberg Sida: 1 (9)

Transkript

1 Jonas Öberg Sida: 1 (9) Projektförslag

2 Jonas Öberg Sida: 2 (9) 1 Projektförslagets namn 2 Bakgrund Inom programmet Software Engineering & Management på IT-fakulteten bedrivs problembaserad undervisning. Bakgrunden till problembaserat lärande ligger vid McMaster University Medical School och generellt ses PBL som en metod med vilken studenternas motivation höjs, likväl som deras förmåga att applicera sina teoretiska kunskaper i praktiken (Pettersen 2008). Även om PBL ibland har betraktats som ett verktyg för medicinstudenter så är den sjustegsmetod som används vid Maastricht University (Schmidt 1983) minst lika användbar för utbildning i datavetenskap (Ben-Ari 1998; Clark m.fl. 2001). Det finns dock en diskrepans här om man tittar på utbildningen i stort: inom programmet på ITfakulteten så ses programmet som problembaserat, men de första kurserna som introducerar studenterna till programmering genomförs i mångt och mycket genom traditionell undervisning. Detta leder till att studenterna inte får den undervisning i PBL som metod på vilken resten av programmet vilar. En introduktion av problembaserade metoder i tidigare kurser skulle vara att föredra då studenter i senare årskurser är mindre förändringsbenägna (Beamont & Fox 2003). De första programmeringskurserna på en utbildning i datavetenskap eller informatik har traditionellt en väldigt hög frekvens av studenter som inte fullgör sina studier (Robins m.fl. 2003) och studenter som lär sig programmering gör det oftast med hjälp av ytlig inlärning av området, snarare än den djupinlärning som eftersträvas (Winslow 1996). Vid det första examinationstillfället i programmering för första årets studenter under höstterminen 2009, underkändes 70,4% av studenterna. Resultatet exemplifierar en generell situation med låg studentgenomströmning på utbildningens första år. Ett utmärkande drag för programmeringskurser är att studenter behöver träna både praktiska och individuella färdigheter samtidigt som de måste arbeta i grupper för att lösa större problem. Konflikten mellan dels individens behov av övning och fortbildning, och dels gruppens behov, är något som belysts i andra försök att använda problembaserad undervisning i programmeringskurser. Oftast faller undervisningen tillbaka på ett slags mellanting mellan traditionell undervisning och problembaserad, och det problembaserade ses som ett komplement snarare än en ersättning (Beamont & Fox 2003; Bellström & Kilbrink 2009; Nuutila m.fl. 2005). Det finns här ett behov, inte bara vid IT-fakulteten utan generellt vid IT-utbildningar, att placera det problembaserade i fokus. Genom att införa ett starkare problembaserat fokus i första årets programmerings-utbildning inom datavetenskap och informatik kan studenternas motivation och förmåga att hantera verkliga problem ökas. Genomströmningen i programmen bör öka till en följd av ett lägre antal studenter som avslutar sina studier efter första året, och kvaliteten på inlärningen höjs. Programmering är av central vikt för efterföljande kurser inom datavetenskap och informatik och en god grund för studenterna i deras fortsatta arbete. En investering i det första årets kurser inom ett program kan därför bidra positivt till efterföljande år, med mindre behov av handledning inom PBL för efterföljande kurser och projekt.

3 Jonas Öberg Sida: 3 (9) Som påpekats av Clark m.f. (2001) så finns det stora likheter mellan undervisning i datavetenskap och medicin. Skillnaderna är större under de första åren av utbildningen, men detta har mer att göra med individens roll i grupperna och den ordning i vilken studenterna introduceras för ämnet. Gemensamt för båda är dock att grupperna ser ett starkt behov av handledning i en problembaserad utbildning (O Kelly m.fl. 2004) och 70% av studenterna i en studie av Zimital m.fl. (1994) identifierade handledarens roll som kritisk för gruppens förmåga att nå framgång, speciellt under deras första kurser. Inom Software Engineering & Management finns ett intresse av att utveckla programmeringskurserna för att de ska ligga mer i linje med den problembaserade utbildning som bedrivs i programmet i stort. Det Systemvetenskapliga programmet, också det vid IT-fakulteten, är i en förnyelsefas där man kontinuerligt för en diskussion kring programmets innehåll, pedagogiska modell samt i det lärarnas och studenternas respektive roller i undervisningen. Projektförslaget bidrar till denna förändringsprocess inom de båda programmen. För det Systemvetenskapliga programmet gäller specifikt att undervisningen inte bedrivs med ett klart problembaserat fokus idag, men erfarenheter från projektförslaget kan bidra till programmets förändringsprocess och ett starkare problembaserat fokus inom de första kurserna skulle bidra till studenternas grupparbeten i senare delar av programmet även om de explicit inte bedrivs problembaserade. Projektförslaget bygger på en tidigare föreslagen process för hur undervisningen inom en första programmeringskurs skulle kunna bedrivas för att närmare knyta an till mål och syfte med en problembaserad undervisning. I processen ingår individuella övningar för studenter, samtidigt som de arbetar med ett övergripande verklighetsaknutet problem i grupp. Dessa övningar och problem inordnas i en databank som handledare och lärare kan hämta information från. Problemen måste utvecklas på ett sätt som gör att de har en rimlig svårighetsnivå för studenterna, samtidigt som de har rätt komplexitet och struktur för att knyta an till lärandemålen för en kurs. Jonassen & Hung (2008) har identifierat fyra olika klasser av problem och utvecklat en modell för att bedöma svårighetsnivån på ett problem. Projektförslaget syftar även till att konkretisera den föreslagna processen och utveckla den så att den med lätthet kan användas i undervisningen, samt utveckla förslag på problem och övningar lämpliga för en problembaserad programmeringskurs. 3 Målgrupp Projektets primära målgrupp är studenter vid IT-fakulteten samt studenter vid motsvarande utbildningar på andra universitet. Genom att erbjuda studenter en utbildning som redan från de första kurserna är problembaserad bidrar till studenternas motivation och förmåga att tillgodogöra sig programmets innehåll och ökar deras möjligheter att avsluta sina studier. Studenterna får på detta sätt även en god grund för problembaserat arbete redan under sitt första år på universitetet, vilket gör att de lättare kan hantera de problembaserade kurserna i senare årskurser. Även handledare och lärare kommer att beröras av projektförslagets resultat då dess roll i utbildningen kan komma att förändras vid införandet av en process med starkare problembaserat fokus. Handledarna kommer att få ett större ansvar för individernas behov av övning, men får

4 Jonas Öberg Sida: 4 (9) samtidigt resurser för att hantera detta på ett konkret sätt. Detta gäller speciellt när studenthandledare från senare terminer används under första årets utbildning, något som kräver att handledarna själva under sitt första år fått en rimlig introduktion till problembaserat lärande (Beamont & Fox 2003; Nuutila m.fl. 2005; Ventura 2004). 4 Effektmål i verksamheten Projektförslagets effektmål skall vara att öka antalet personer som fullgör GU:s IT-utbildningar. Genom en anpassad process för problembaserad utbildning inom det första året på GU:s ITutbildningar kommer fler studenter att klara av tröskeln som det innebär att lära sig programmera, och därmed kunna gå vidare till högre årskurser. 5 Viktning av förslagets verksamhetsnytta Viktning: Ekonomi Effektivitet X Kvalitet 6 Underlag Detta projekt bygger på arbete som påbörjades under kursen HPE102 Högskolepedagogik 2. Slutrapporten i denna kurs innehåller en tidig version av den process som i mer detalj ska utvecklas som en del i detta projektförslag. 7 Kontaktpersoner För projektets förberedelser ingår samma personer som projektets föreslagna styrgrupp enligt 8.4 nedan.

5 Jonas Öberg Sida: 5 (9) 8 Projektmål och ansvar om projektet startas 8.1 Resultat Den process som utformats i underlaget till projektförslaget skall konkretiseras och anpassas för att lätt kunna användas i undervisningen. Specifikt ingår här i att ta fram eller aggregera material och information som berör studenternas, handledarnas och lärarnas respektive roller i processen. Detta är speciellt viktigt för studenter som i de flesta fall inte arbetat med problembaserat lärande tidigare och där avsaknaden av instruktioner kring problembaserat lärande kan bidra till studenternas oklara bild över utbildningens förväntningar på dem som studenter (O Kelly m.fl. 2004). Handledarnas roll förändras i processen till att ha ett större ansvar för individernas utveckling, snarare än enbart gruppens problemlösningsprocess. Även här finns således ett stort behov av vägledning och tydliggörande av deras roll i processen. För att handledarna och lärarna skall kunna genomföra en utbildning med hjälp av den i projektförslaget utvecklade processen krävs också tillgång till verklighetsbaserade problem och övningsuppgifter. Projektförslaget syftar här till att ta fram en exempelsamling med problem och övningar som sedan kan byggas vidare på utifrån de individuella kursernas behov. Överlag kommer således projektförslaget att leverera resultat i form av: en konkret process för programmeringsutbildning med problembaserat fokus, en beskrivning av processen som inkluderar de olika rollerna för studenter, lärare och handledare, en exempelsamling med verklighetsbaserade problem och övningsuppgifter, en slutrapport för publicering. 8.2 Start och sluttidpunkt Projektförslaget är tänkt att inledas den 1a juli 2011 och avslutas inte senare än den 1a maj Projektet skall anses som avslutat när ovanstående resultat har uppnåtts och levererats till beställarna. Tidpunkten för projektets senaste slutdatum är anpassad för att projektförslagets resultat skall kunna komma utbildning under höstterminen 2012 till del. 8.3 Kostnad Kostnaden för projektetförslagets genomförande består endast av arbetstid. För förberedelser beräknas inte mer än knapp veckas jobb, då mycket av bakgrunden redan finns beskriven och projektmålen behöver begränsade förberedelser. Då projektförslaget inte innebär någon upphandling eller val av leverantör så beräknas heller ingen tid för genomförande av urval.

6 Jonas Öberg Sida: 6 (9) För genomförandet beräknas nio veckors arbete. Denna tid kommer att förläggas primärt under perioden september 2011 till januari Perioden är vald utifrån att det under den tiden pågår utbildning inom programmering för förstaårsstudenter på IT-fakulteten, vilket kan bidra till projektförslagets arbete med att utveckla exempelproblem. Det konkreta resultatet av projektförslaget beräknas dock inte komma utbildningen till del förens höstterminen Under perioden september 2011 till januari 2012 kommer även arbete med att utarbeta och dokumentera processen att genomföras. Under avslutningsfasen beräknas processen som utarbetats färdigställas och slutligen dokumenteras för att sedan kunna lämnas till och redovisas för universitetet och externa intressenter. För detta beräknas fyra veckors arbete under perioden februari-april I förberedelser finns även tid inräknat för projektkonferens, samt i samtliga faser för löpande projektledarmöten med PIL. I tiden ingår för projektbeställarna även tid för regelbundna möten i projektgruppen. 8.4 Projektbeställare För Software Engineering & Management deltar Helena Holmström, Institutionen för data- och informationsteknik som projektbeställare. För det Systemvetenskapliga programmet deltar Kjell Engberg, Institutionen för Tillämpad IT, som projektbeställare. Dessa två bildar tillsammans med Jonas Öberg, Institutionen för data- och informationsteknik, projektets styrgrupp. 8.5 Personella resurser Projektet involverar personal från Institutionen för data- och informationsteknik samt Institutionen för Tillämpad IT. Båda institutionerna deltar med personer för projektbeställning. Det krävs utöver detta ingen utomstående expertis i projektet. Utgående ifrån det material som finns i underlaget till projektförslaget så avses Jonas Öberg fortsätta med arbetet att utveckla processen, och den mesta tiden i projektet är därmed avsatt för det praktiska arbetet härmed. 9 Ansvar efter projektets slut 9.1 Förvaltning av projektets resultat Projektets resultat förvaltas, och utvecklas av, ansvariga för respektive program och i förekommande fall de lärare som har kursansvar för de i programmen ingående programmeringskurserna. 9.2 Realisering av nytta i verksamheten Utifrån projektets levererade resultat åligger det sedan beställarna i sin roll som ansvariga för respektive program vid Institutionen för Tillämpad IT och Institutionen för data- och informationsteknik att utnyttja resultaten på ett sådant sätt att effektmålen kan uppnås.

7 Jonas Öberg Sida: 7 (9)

8 Jonas Öberg Sida: 8 (9) 10 Referenser Beamont, C. & Fox, C., Learning Programming: Enhancing Quality through problem based learning. Bellström, P. & Kilbrink, N., Problem-Based Learning in a Programming Context -- Planning and Executing a PIlot Survey on Database Access in a Programming Language. In Information Systems Development. Springer, pp Ben-Ari, M., Constructivism in computer science education. In Proceedings of the twenty-ninth SIGCSE technical symposium on Computer science education. ACM, p Clarke, S., Thomas, R. & Adams, M., Model of thinking in the PBL process: Comparison of medicine and information technology. In Proceedings of the 3rd Asia Pacific Conference on Problem Based Learning. Jonassen, D. & Hung, W., 2008, All Problems are not Equal: Implications for Problem-Based Learning. Interdisciplinary Journal of Problem-based Learning. 2 (2), 4 Nuutila, E., Törmä, S. & Malmi, L., PBL and Computer Programming The Seven Steps Method with Adaptations. Computer Science Education, 15(2), O Kelly, J. et al., An overview of the integration of problem based learning into an existing computer science programming module. Pleasure By Learning,(PBL 2004), Cancun, Mexico. Pettersen, R.C., Kvalitetslärande i högre utbildning. Lund. Studentlitteratur. Robins, A., Rountree, J. & Rountree, N., Learning and teaching programming: A review and discussion. Computer Science Education, 13(2), Schmidt, H.G., Problem-based learning: rationale and description. Medical Education, 17(1), Ventura, P.R., On the origins of programmers: Identifying predictors of success for an objects first CS1. Winslow, L.E., Programming pedagogy a psychological overview. ACM SIGCSE Bulletin, 28(3), Zimitat, C. et al., Problem-based learning in metabolic biochemistry. Florey Institute: University of Queensland.

9 Jonas Öberg Sida: 9 (9) Ansvarig för projektförslaget Datum Jonas Öberg 31 jan