Projektitaotlus: Marakratt

Õpilane, selleks, et omandada eesmärgiks seatud õpitulemused, vaatab läbi milliste (huvitavate ja kaasahaaravate) tegevuste (materjali lugemine, ülesannete lahendamine jne) ja õppevara on teised temaga sarnased õpilased tõhusalt samad eesmärgid saavutanud.

Projekti pealkiri

Marakratt: individuaalseid õpiradasid toetava krati proof-of-concept lahendus õpilasele

Probleem

Täna õpetatakse õpilasi arvestamata palju õpilase võimekusest ja õppemetoodika sobivusest. Samas uuringud [1] on näidanud, et õpilase eelteadmised, õpimotivatsioon, võimed jt omadused määravad õpitulemustest vähemalt sama palju kui õpetaja töö. Õpilaste eripärade vähene arvestamine on üheks põhjuseks, mis osadel õpilastel jääb Eestis omandamata keskharidus. Teadlased on välja arvutanud, et omandamata jäänud keskhariduse hinnaks Eestis on 1.4% SPKst [2]. Aastal 2018 oli see numbrites 384 miljonit eurot ja see on palju meie väikese riigi jaoks.

Väljalangevuse probleemi lahenduse võtmeks on personaliseeritud õpe, mille keskmeks on õpilaste individuaalne õpirada, mis lähtub õpilase eripäradest, huvidest ja eesmärkidest ja teeb seeläbi õppimise õpilase jaoks haaravamaks, jõukohasemaks ning aitab seeläbi oluliselt tõsta kesk- või kutsehariduse omandamise määra. Individuaalsed õpirajad võimaldavad meil nutikamalt suunata õpilasi nende haridusteel ja valmistada neid ette iseseisvaks eluks.

Paraku eeldab personaliseeritud õpe õpilaselt uusi oskusi, töövõtteid ja abivahendeid, mis aitaks tal oma eesmärke püstitada, nende saavutamist hinnata ning õppetöös osaleda neid raame arvestades.

Projekti eesmärk

Projekti eesmärk on tuvastada kas õpilastele nende võimekusest ja eesmärkidest lähtuvalt personaalsete soovituste jagamine annab mõõdetavaid tulemusi õpiprotsessis.

Projekti eesmärgi saavutamiseks viiakse läbi analüüs koos prototüübiga. Prototüübi fookuses on 7 klassi õpilased. Projekti käigus viiakse läbi andmekorje ja test õpilastelt taustinformatsiooni saamiseks (eelistused, harjumused, isikuandmed, valdkonna teadmiste test jm). Seejärel õpetatakse õpilastele keemia või matemaatika kitsast teemat. Teema peaks olema midagi, mida ei olda varem õpitud 7 klassi õpilaste seas ning mida saaks õpetada 20-25 minuti jooksul. Õpe toimuks erinevaid õppemetoodikaid kasutades. Seejärel korjatud andmeid kasutades treenitakse mudel, mis jagab õpilased gruppidesse ja tuvastada, mis õppemetoodikad vastavatele gruppidele sobivad. Hiljem toimub valideerimine ja saadud tulemuste pealt analüüs.

Projekti väljund

Projekti väljundiks on personaliseeritud õpet toetava lahenduse prototüüp, prototüübis kasutatavate analüütiliste mudelite jaoks andmeteaduse metoodika, viimase abil loodud analüütilised mudelid ja nende kvaliteedi analüüs lähtudes projekti käigus kasutatud andmetest.

Täiendavalt dokumenteeritakse projekti käigus mittefunktsionaalsed ja funktsionaalsed nõuded individuaalsete õpiradade korjamise ja kasutamise teenusele, digitaalsele õppematerjalile ning isikuandmete kasutamisele andmekaeve seisukohast.

Hetkeolukord

Õppetöö läbiviimisel kasutatakse täna erinevaid veebipõhiseid tööriistasid. Õpilased teevad teste ja tasemetöid EIS’is (Eksamite Infosüsteem) ja Foxcademy’s, õppematerjali sirvitakse E-koolikotis, Opiq’us ja mujal. Õppetöö aga dokumenteeritakse eKoolis, Stuudiumis jt taolistes süsteemides. Lisaks on kasutusel palju muid digitaalseid õppevahendeid, mis pole otseselt õppetöö jaoks loodud: online videomaterjal, digitaalne arhiivimaterjal, online artiklid jne.

Õpilased ise kasutavad online materjalist annaabi.ee, taskutark.ee jms keskkondasid, kus on nende jaoks vajalik materjal tehtud käepäraseks. Osades koolides on õpilaste jaoks kasutusel enesehindamise ja õppetöö läbiviimise tööriistad nagu Qridi ja Google Classroom. Samas üldiselt õpilastele suunatud õppetöö juhtimise tarkvara turul ei pakuta ja eriti ei kasutata. Samuti puuduvad lahendused õpilase personaliseeritud õpiraja koostamiseks, selle abil õppetöö juhtimiseks ja õpilasele tagasiside andmiseks.

HITSA on realiseeritud PoC teenuse õppetöös osalejate jalajälgede korjamiseks. E-koolikott.ee väljastab xAPI vormingus andmeid õppematerjali kasutamise kohta ning õppematerjali metainfo on masinloetaval kujul. EIS võimaldab mõõta õpitulemuste saavutamist. Koostöös õpitarkvara lahenduste ja õppematerjaliks sobiva sisu loojatega on HITSA alustanud õppematerjali metainfo standardiseerimist (vt EstCORE 2), mis lood eeldused digitaalsete (õppe)varade, nende kasutamise andmete (sh õpitulemuste), riikliku õppekava, koolide õppe- ja ainekavade, huviringide ainekavade ja täiendõppe kursuste, kompetentsimudelite kirjelduste jms sidumiseks üheks tervikuks. Loodav standard lihtsustab kratitehnoloogiate kasutamist õppetöös.

Projekti tulemus

Projekti tulemusena tekib teadmine selle kohta millist taristut on vaja individuaalseid õpiradasid toetavate krattide loomiseks, mis aitaks tõsta õppetöö kvaliteeti, vähendada koolist väljakukkumist ning seeläbi tõsta märkimisväärselt Eesti SKP-d.

Peamised ressursid

Tooteomanik: Peep Küngas, HITSA

Inimressurss:

Rollide jaotus:

Koormus:

Muud ressursid: projektis kasutatakse E-koolikott.ee, EIS’i ja teiste keskkondade andmeid, mis on kirjeldatud lehel Individuaalne õpirada#Sisendandmed. Andmekaeve ja masinõppe jaoks kasutatakse HITSA taristut.

Tegevused, ajakava, eelarve

  1. Kasutusjuhtude täpsustamine ülesande skoobi täpsustamiseks (partnerid, HITSA, Innove, HTM)
    • Tulem: aruanne, mis sisaldab täpsustatud kasutusjuhtude kirjeldusi õpilase vaatevinklist personaliseeritud õppe läbiviimiseks lähtudes kättesaadavatest, sh õpitarkvara loojate poolt pakutud, andmetest ja valitud õppeainetest, mille raames projekti läbi viiakse.
    • Aeg: M1
  2. Õpiradade kirjeldamine personaliseerimise mõju hindamiseks (partnerid, HITSA, HTM)
    • Tulem: vähemalt 4 õpiraja kirjeldused sama vanuseastme õpilaste jaoks samas õppeaines erineva õppemetoodikaga koos üksikute õpiplokkide ja nende õpiväljundite jm metainfo kirjeldustega.
    • Aeg: M1
  3. Täiendava õppematerjali realiseerimine (partnerid, HITSA)
    • Tulem: täiendav EstCORE 2 standardile vastav digitaalne õppematerjal kirjeldatud õpiradade realiseerimiseks ja personaliseerimiseks.
    • Aeg: M1-M2
  4. Diagnostiliste testide läbiviimine osalevate õpilaste teadmiste taseme hindamiseks enne eksperimenti (HITSA, Innove)
    • Tulem: vähemalt 2000 uuringus osaleva õpilase diagnostiliste testide tulemused valitud õppeaines enne eksperimenti.
    • Aeg: M1-M2
  5. Andmete korjamine ja ettevalmistamine (partnerid, HITSA)
    • Tulem: projekti jaoks korjatud ja ettevalmistatud, sh puhastatud, andmed, mida saab kasutada andmete kirjeldavas analüüsis ja masinõppes.
    • Aeg: M1-M3
  6. Andmete kirjeldav analüüs (partnerid)
    • Tulem: 1) aruanne, mis selgitab ja illustreerib visuaalselt masinõppe jaoks ettevalmistatud tunnuste varieerumist valimite lõikes läbi aja; 2) andmete analüüsi kordamist võimaldavad skriptid / tarkvara jms.
    • Aeg: M2-M3
  7. PoC rakenduse realiseerimine uuringu läbiviimiseks
    • Tulem: Individuaalsete õpirade läbimist ja soovituste arvestamist võimaldav PoC lahendus uuringu läbiviimise jaoks.
    • Aeg: M2-M3
  8. Andmekaeve metoodika kirjeldamine (partnerid, HITSA)
    • Tulem: aruanne, mis kirjeldab eeltingimused (nõuded valimile, andmetele), ja sammud kratilahenduse realiseerimiseks ning selle kvaliteedi mõõtmiseks nii masinõppe kui praktikas rakendatavuse seisukohast.
    • Aeg: M2-M4
  9. Mudelite treenimine ja hindamine (partnerid)
    • Tulem: 1) aruanne täpsustatud metoodikaga; 2) treenitud mudelid masinloetavas vormingus, mis toetab mudelite kasutamist PoC lahenduses.
    • Aeg: M3-M6
  10. PoC rakenduse kasutamine uuringu läbiviimiseks (HITSA)
    • Tulem: Andmed individuaalsete õpirade läbimise ja arvestatud soovituste kohta.
    • Aeg: M3-M6
  11. Diagnostiliste testide läbiviimine osalevate õpilaste teadmiste taseme hindamiseks peale eksperimenti (HITSA, Innove)
    • Tulem: vähemalt 2000 uuringus osaleva õpilase diagnostiliste testide tulemused valitud õppeaines peale eksperimenti.
    • Aeg: M4-M6
  12. Masinõppe abil treenitud mudelite kvaliteedi hindamine ja dokumenteerimine (partnerid)
    • Tulem: analüüsiaruanne parimate mudelite kvaliteedi kohta nii masinõppe kui diagnostiliste testide kaudu saadud tagasisidest lähtudes.
    • Aeg: M5-M6
  13. Nõuete kirjeldamine ja ettepanekute tegemine loodud krati praktikas rakendamise jaoks (partnerid, HITSA)
    • Tulem: taristu funktsionaalsete ja mittefunktsionaalsete nõuete kirjeldus, mis katab taristu hankeks vajaliku ülesande püstituse kirjelduse
    • Aeg: M6
  14. Projekti juhtimine (HITSA)
    • Tulem: Projekti aruanne
    • Aeg: M1-M6


Töögrupi märkused:

Vaja luu sisu ehk 4 õpirada erineva õppemetoodikaga nii e-õppe kui ka klassiruumis testimiseks - vaja luua sisu HITSA ja HTMi poolt, lähtuvalt 4 õppemetoodikast (4 õpirada). Õpirajad ära kirjeldada, iga õpiraja kohta teha 3 õpibloki, ning parameetrid, mis kirjeldavad tema tulemusi. Teema valik peaks olema midagi, mida õpilased pole otseselt 7 klassi kevadeks õppinud. 7 klass peaks olema testkeskkond kuna põhikool on parem keskkond, pole nii diferentseeritud. Keemia võiks olla üks valik, sest kõik saavad 8ndas klassis (alustavad). Teine valik matemaatika. Matemaatika puhul tuleks vaadata ettepoole, et mis jaanuar-märts pole veel kavas olnud. Kaasata tuleks vähemalt ~2000 õpilast – vähemalt 2 õpirada. Õpirada peaks olema lock-in põhimõttel ehk õpilane ei peaks saama vahetada õpirada. Tulemus on ka see kui ta ei tee antud õpirajaga testi ära. Enne õpirada ja põhitesti, tuleks teha prep-test, et tuvastada õpilase valdkonna teadmiste üldtase – pole kontroll keskkonnas.

Õppemetoodika: metoodikutelt küsida mis on põhilised õppemetoodikad ja vastu seda planeerida projekt. Kas saame kasutada olemasolevaid õppemeetodeid/õppeviise? Kes seda teevad ei oska väga hästi öelda, mida nad teevad. Väga erinevad asjad, aga üldises pildis toimivad sama moodi. E-õppe puhul on paremini dokumenteeritud. Võimalik, et klassiruumi õppes pole piisavalt signaali. Vaja oleks luua uut sisu õppeks. Klassiruumis läbi viies oleks vaja disainida, et klassiruumis oleks väga lihtne ja otsekohene. Kuidas saada õppimine sügavuti selgeks, pedagoogi komponent tuleb sisse. Päriselulised ülesanded versus õpiraja läbimine nii lihtsaks kui võimalik. Testid tuleks läbi viia nii e-õppe kui ka klassiruumis.

Õpilastelt kogutavad andmed – tuleb otsustada, mis andmed maha logida/õpilastelt küsida – parameetrid tuleks paika panna hiljem HTM ja Innovega koostöös. Tuleks kaasta ka hankevõitjat. Metainfo peaks olema võimalik keskselt koguda, et oleks ka teistel teenusepakkujatel võimalik hiljem kategoriseerida õpilasi. See tähendab, et andmestik peaks olema mujal kui kommertsrakenduses. Prototüübi raames tuleks tuvastada, mis on minimaalsed andmed, mille põhjal saaks õpilasi erinevate õppemetoodikate põhiselt kategoriseerida. Andmebaasi tüüp ja tabelite sisu tuleks hanke käigus paika panna. E-õppe andmestik tuleks teenusepakkuja poolt, kuidas testi läbiti.

Masinõppe rakendamine – eksperiment – õpilaste profileerimine ja tuvastamine, milline õppemetoodika teatud õpilasgrupile sobib.

Analüüs - Valideerida õpiradade ja masinõppe sobilikkust. Selleks tuleks võrrelda soovitussüsteemi tulemust soovitussüsteemita tulemusega. Soovitusmudel teha treenitud andmete peal. Analüüsi käigus tuleks tuvastada, mis on minimaalne metainfo, mis aitab õpilasi profileerida, kuidas oleks andmetele võimalik kõige lihtsamini ligi pääseda.

Patch 2 – tulemuste valideerimine - Kas soovitussüsteemist on kasu? Kuidas soovitussüsteemi integreerida tagasi platvormi. Keskelt pakkuda profiili ehk millisesse kasutajagruppi õpilane kuulub. Testida kasutajagrupi põhist õppemetoodi sobilikkust sama teema peal, mida kasutati õpilastelt andmete korjele.

Analüüs #2 – Next step + õpitu, mida saaks õppida, mudelis paremini teha.

Kasutajate grupid, kolmandad osapooled

Projektis peaksid olema kaasatud enamik sama vanuseastme õpilasi, kelle jaoks on koostatud õpirajad, sealhulgas ka erivajadustega õpilased (laiemas tähenduses). Projekti skoobist peaksid välja jääma koduõppel olevad õpilased.

Projekti peaks olema kaasatud ülikoolid (nii haridusuuringute läbiviijad kui andmeteadusega seotud rakendusuuringute läbiviijad), õppematerjali ja õpitarkvara loojad ja kasutajad (üpilased ja õpetajad).

Projekti innovaatilisus

Projekti käigus luuakse eeldused personaliseeritud õpet toetavate tehnoloogiliste lahenduste loomiseks, mis võimaldavad muuta kardinaalselt õpetajatöö olemust ja tulemuslikkust, mis muu hulgas paistab välja omandatud kesk- ja kutsehariduse suuremas määras.

Individuaalsed õpirajad on sees „Eesti 2035“ strateegias ühe peamise trendimuutusena hariduses ja selle järele on praktiline vajadus. Paraku tehnoloogilisi lahendusi individuaalsete õpiradade toetamiseks täna turul pole. Projekti tulemusena luuakse eeldused taoliste rakenduste loomiseks.

Projekti eelarve

Projekti eelarve: 100 000€.

Tulevik

Projekti tulemid on sisendiks personaalsete õpiradade taristu loomise projektile, mille tulemusena valmib teenuste komplekt, mis tõstab personaliseeritud õppe kuluefektiivsust klassiruumis ja loob eeldused muutuva õpikäsitluse efektiivseks rakendamiseks läbi selle, et lihtsustab individuaalseid õpiradasid toetavate krattide, õpianalüütika seirelaudade ja õpitarkvara loomist.

Viited

[1] J. Mikk. Õpilaste ülekoormus, Postimees, 29. märts 1998, https://www.postimees.ee/2539881/opilaste-ulekoormus, vaadatud 21.10.2019.

[2] Sten Anspal, Janno Järve, Epp Kallaste, Liis Kraut, Mari-Liis Räis, Indrek Seppo. The Cost of School Failure in Estonia. Technical report, 2011. http://www.centar.ee/uus/wp-content/uploads/2011/03/2012.03.29-Cost-of-school-failure-in-Estonia-final-technical.pdf, vaadatud 01.10.2019.

  • No labels