Sage-ohjelmisto lukion matematiikan opetuksessa

Sage on verkkoselaimessa toimiva symbolisesti laskeva ohjelmisto, joka rakentuu useista avoimen lähdekoodin periaatetta noudattavista moduuleista. Komentokielenä se käyttää Python-ohjelmointikieltä. Sage soveltuu sekä opetus- että tutkimuskäyttöön. Opetuskäytössä sen tärkeimpiä ominaisuuksia ovat ilmaisuus, helppokäyttöisyys, vuorovaikutteiset ja graafiset toiminnot, dokumenttien muotoilutyökalut sekä verkkoympäristön edut, kuten käyttöjärjestelmäriippumattomuus ja ryhmätyö- mahdollisuudet. Tutkielmassa esitellään aihealueittain, miten Sagea voidaan hyödyntää lukion matematiikan opetuksessa kursseilla, joilla käsitellään funktioita ja yhtälöitä, geometriaa ja trigonometriaa, differentiaali- ja integraalilaskentaa, todennäköisyyslaskentaa sekä numeerisia menetelmiä. Aihepiireihin liittyvien metodien toimintaa havainnollistetaan esimerkkien ja opetusta tukevien interaktiivisten sovellusten avulla. Lisäksi tutkielma sisältää 21 Sagen käyttöön perustuvaa tehtävää ratkaisuineen. Suurin osa tutkielmaa varten ohjelmoiduista sovelluksista on julkaistu osana Sagea versiosta 4.7.1 alkaen. Tutkielma perustuu Sage-ohjelmiston versioon 4.7.

Kognitiiviset tietoliikenneverkot verkostopuolustuksessa

Verkostokeskeinen sodankäynti (engl. Network Centric Warfare, NCW) on informaatioylivoiman mahdollistava toimintakonsepti, jonka keskeisin ajatus on kasvattaa sotilaallisen joukon taisteluvoimaa verkottamalla taistelukentän toimijat prosessien, toiminnan ja informaation jakamisen näkökulmasta. Suomessa sodankäyntitavasta käytetään nimitystä verkostopuolustus. Doktriini verkostopuolustuksesta puuttuu, mutta käsite tarkoittaa kaikkien kokonaismaanpuolustuksen toimijoiden verkottamista sosiaalisesti ja toiminnallisesti yhteisten prosessien ja integroitujen tietoverkkojen kautta. Verkostokeskeinen sodankäynti on ensisijaisesti toimintatapamalli, mutta tietoliikenneverkoilla on merkittävä osuus verkostotoiminnan mahdollistajana. Tietoliikennejärjestelmien kehittämisessä on edetty merkittävästi, mutta varsinkin taktisen tason langattomien tietoliikennejärjestelmien rakentaminen on ollut haasteellista. Verkostopuolustuksen näkökulmasta mielenkiintoinen tutkimusalue on kognitiiviset verkot. Kognitiivinen tietoliikenneverkko on älykäs tietoliikennejärjestelmä, joka tiedostaa järjestelmän sisäisen sekä ympäristön tilan, tekee päätöksen verkon mukauttamisesta annetun tavoitteen saavuttamiseksi ja sen jälkeen konfiguroi verkon asetukset uudelleen. Keskeinen tekijä prosessissa on oppiminen eli kyky hyödyntää aiemmin tehtyjä päätöksiä. Tutkimuksen ensimmäisen osan tarkoituksena on tarkastella kognitiivisia tietoliikenneverkkoja verkostokeskeisen sodankäynnin paradigmassa ja löytää kohtia, joihin kognitiivinen toiminnallisuus tuo lisäarvoa. Tutkimuksen toisessa osassa vertaillaan muutaman verkon ominaisuuden perusteella nykyisen taktisen tietoliikenneverkon ja kognitiivisen verkon suorituskykyä. Tutkimuksen tulokset osoittavat, että kognitiivinen verkko tukee verkostopuolustuksen paradigmaa useasta näkökulmasta. Mukautuvalla tietoliikennejärjestelmällä on mahdollista pienentää informaation jakamisen viiveitä ja informaation laatua heikentäviä rajapintoja. Kognitiivinen järjestelmä parantaa taajuuskäytön tehokkuutta ja elektronisen sodankäynnin kykyä. Kognitiiviset verkot vaativat runsaasti lisätutkimusta mm. tilannetietoisuudesta, päätöksenteosta ja implementoinnista. Taktisella tasolla jatkotutkimusta vaativat kognitiivisen verkon tietoturva ja taistelunkestävyys.

"Kiristääkö kypärä?" : psyykkinen valmennus ilmavoimien lennonopetuksessa

Tutkimuksen tavoite on selvittää, millä tavoin oppilaan psyyke huomioidaan ilmavoimien lennonopetuksessa ja kuinka oppilaan persoonallisia ominaisuuksia pyritään tukemaan ja kehittämään koulutuksessa. Tutkimusongelmina ovat psyykkisen valmennuksen toteutuminen ilmavoimissa, onko psyykkinen valmennus ilmavoimissa tiedostettua vai tiedostamatonta ja tarvitaanko ilmavoimissa psyykkistä valmennusta. Tuloksista pyritään tekemään päätelmiä psyykkisen valmennuksen mahdollisista kehitystarpeista lennonopetuksessa. Tutkimuksen viitekehyksen runkona käytetään Lintusen ja Haaralan kehittämää psyykkisen valmennuksen mallia, joka määrittelee psyykkisen valmennuksen menetelmät, sisällöt ja tavoitteet. Mallissa erotetaan omiksi osa-alueiksi psyykkistä hyvinvointia ja persoonallisuuden kehittymistä tukeva opetus ja valmennus, psyykkisten taitojen opettaminen sekä ongelmien hoito.(Lintunen, Orava & Haarala 1997.) Tutkimuksessa käytetyt menetelmät ovat kvalitatiivisia. Tutkimusongelmiin etsitään vastauksia haastattelemalla neljää ilmavoimien lennonopettajaa. Haastattelut suoritetaan teemahaastatteluina, ja haastatteluista syntynyt aineisto analysoidaan laadullisen tutkimuksen sisällönanalyysilla. Aihetta ei ole aikaisemmin tutkittu ilmavoimissa, joten tutkimuksessa on pyritty luomaan yleiskuvaa psyykkisen valmennuksen toteutumisesta lennonopetuksessa. Lennonopetuksen tarkastelu Lintusen ynnä muiden kehittämän psyykkisen valmennuksen mallin avulla osoittaa, että lennonopetukseen kuuluu joiltain osin psyykkistä valmennusta ja psyykkinen valmennus on pääosin tiedostamatonta. Valmennukselle on keskeistä, että se tähtää käytetystä menetelmästä riippumatta kiinteästi varsinaisen suorituksen parantamiseen. Valmennuksella pyritään vaikuttamaan ensisijaisesti lentämisen erityiskysymyksiin. Näitä ovat esimerkiksi tilannetietoisuuden kasvattaminen sekä päätöksentekokyvyn kehittäminen. Tutkimus osoittaa, että vaikka lennonopetuksessa annetaankin suoritukseen liittyvien taitojen valmennusta, yksi keskeinen osa-alue puuttuu opetuksesta. Suorituksen hallintaa ei käsitellä lennonopetuksessa ja se näkyy aikaisempien tutkimusten perusteella myös oppilaiden psyykkisenä oireilemisena. Lentokoulutus aiheuttaa ohjaajille muun muassa stressiä, ahdistusta ja jännittyneisyyttä, mutta koulutukseen ei sisälly niiden ennaltaehkäisyä eikä hoitoa. Ilmavoimissa tarvitaan psyykkistä valmennusta. Pelkkien suoritukseen liittyvien psyykkisten taitojen opettelu ei kuitenkaan yksin riitä. Suorituksen hallinta on ratkaiseva toiminnan säätelijä muiden taitotekijöiden yläpuolella. Tämän vuoksi lentäjän suorituksen hallintaan vaikuttavien osa-alueiden, kuten itseluottamuksen, stressin hallinnan sekä keskittymisen on oltava kunnossa.

Rajavartiolaitoksen koulutuskulttuurin rakentuminen : organisaatiokulttuurin ja pätevyysvaatimusten merkitys

Rajavartiolaitoksen tehtävien monialaisuus ja toimivaltuuksien laajeneminen sekä toimintaympäristön ja työn kuvan muutokset asettavat haasteita henkilöstön koulutukselle ja osaamiselle. Osaamiseen ja sitä kautta Rajavartiolaitoksen suorituskykyyn vaikutetaan erityisesti koulutuksella. Koulutus tulee nähdä muutosta ja kehitystä edistävänä voimana vastattaessa tulevaisuuden haasteisiin. Rajavartiolaitoksen koulutuskulttuurin rakentumiseen vaikuttavat ulkoinen ja sisäinen toimintaympäristö. Koulutuskulttuurilla tarkoitetaan monitasoista ja - tahoista kokonaisuutta ja yläkäsitettä, joka vaikuttaa ohjaavasti ja normittavasti opettajien ja kouluttajien toimintaan sekä koulutukseen ja muuhun osaamisen kehittämiseen. Tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää organisaatiokulttuurin keskeisimmät ominaispiirteet, Rajavartiolaitoksen ja erityisesti rajavartiomiesten keskeisimmät pätevyysvaatimukset sekä organisaatiokulttuurin ja pätevyysvaatimusten välinen yhteys ja niiden vaikutus Rajavartiolaitoksen koulutuskulttuurin rakentumiseen. Tutkimuksessa myös jäsennettiin koulutuskulttuurin rakentumista sekä selvitettiin koulutuskulttuurin kehittämisedellytyksiä ja -pyrkimyksiä. Tutkimuksen pääongelmana oli: ”Mikä on organisaatiokulttuurin sekä Rajavartiolaitoksen ja rajavartiomiesten pätevyysvaatimusten merkitys Rajavartiolaitoksen koulutuskulttuurin rakentumiselle?” Tutkimus rajattiin rauhan ajan henkilökuntakoulutukseen. Sen lähestymistapa oli selittävä ja kartoittava. Tutkimusmenetelmänä käytettiin teoriasidonnaista sisällönanalyysia, jossa vaihtelevat valmiit teoriamallit ja aineistolähtöisyys. Lähdeaineisto koostui lähinnä sotatieteellisestä ja rajaturvallisuusalan tutkimuksesta, kasvatustieteellisestä ja sotilaspedagogisesta kirjallisuudesta sekä Rajavartiolaitoksen asiakirjoista. Analyysissa aineistoa teemoiteltiin asiakokonaisuuksittain. Johtopäätöksissä esitettiin analyysin tuloksena oppivan organisaation periaatteisiin pohjautuva Rajavartiolaitoksen koulutuskulttuurin kehittymisen malli. Mallinnus muodosti synteesinä tutkimuksen päätuloksen. Sen perusteella johtopäätöksissä esitettiin myös Rajavartiolaitoksen koulutuskulttuurin käsite. 3 Johtopäätösten perusteella Rajavartiolaitoksen koulutuskulttuuriin liittyy läheisesti toimintakulttuuri, jonka muutosprosessi asettaa pätevyys-, koulutus- ja oppimisvaatimuksia henkilöstölle ja työyhteisöille. Oppiminen kehittää sekä yksilöllistä että organisaation kollektiivista pätevyyttä. Pätevyys on ammattitaitoa laajempi yleiskäsite liittyessään nimenomaan yhteisöllisen toiminnan valmiuksiin kokonaistyöprosessin osana. Rajavartiolaitoksen ja rajavartiomiehen pätevyysvaatimuksilla on olennainen merkitys koulutuskulttuurin rakentumiseen, sillä ne vaikuttavat suuresti koulutuksen tavoitteisiin, sisältöihin ja opetusmenetelmiin. Vakiintunut toimintakulttuuri pohjautuu organisaatiokulttuuriin eli syvimpiin uskomuksiin ja tiedostamattomiin perusoletuksiin. Toimintakulttuurin muuttaminen voi olla siten vaikeaa ja herättää muutosvastarintaa. Sama koskee opetus- ja oppimiskulttuuria, jonka uudistaminen edellyttää koko koulutus- ja työyhteisön tukea ja nykyaikaista koulutuskäsitystä. Vahvana ja piilevänä ilmiönä myös organisaatiokulttuurilla on näin suuri merkitys Rajavartiolaitoksen koulutuskulttuurin rakentumiseen. Kulttuurin tunnistaminen ja ymmärtäminen onkin tärkeää Rajavartiolaitoksen kehittämisen kannalta. Samoin arvoilla on kulttuurin muutokseen, muutosjohtamiseen, pätevyysvaatimuksiin ja koulutukseen liittyvä monitahoinen merkitys. Rajavartiolaitoksen koulutusta on kehitettävä ottamalla huomioon tulevaisuuden muuttuvat ja kasvavat osaamisvaatimukset. Koulutuksen laatu edellyttää koulutus- ja työyhteisön oppimisympäristön ja oppimisedellytysten kehittämistä. Yhteistyön ja sosiaalisen vuorovaikutuksen kautta syntyvä oppiminen johtaa organisaation osaamiseen ja innovatiiviseen toimintaan, mikä edellyttää pedagogisen johtamisen taitoja. Joustavalle oppivalle organisaatiolle on ominaista kyky muuttua ja kehittyä jatkuvasti sekä ennakoida toimintaympäristön muutoksia. Opetuksen ja oppimisen pedagogisessa kehittämisessä on kyse Raja- ja merivartiokoulun pedagogisen strategian edellyttämästä uudistumis- ja muutosprosessista kohti ongelmalähtöisempää, tutkivampaa ja yhteisöllisempää oppimis- ja työtapaa. Uudet opetus-, oppimis- ja yhteistyökäytännöt sekä oman työn ja työyhteisön arviointi ja kehittäminen vaativat uudenlaista roolia ja osaamista verrattuna perinteiseen koulutus- ja toimintakulttuuriin. Tutkimus osoitti Rajavartiolaitoksen koulutuskulttuurin olevan hyvin kokonaisvaltainen ilmiö, joka vaatii tarkempaa tutkimusta. Jatkotutkimustarpeet muodostivat tutkimuksen toisen päätuloksen, jonka perusteella tulee tutkia itse kulttuuria ja syventää koulutuskulttuurin kehittämistä. Lisäksi tulisi harkita Rajavartiolaitoksen osaamisen kehittämisohjelman laatimista.

Sotilaskuljettakoulutuksen laadunhallinnan vaatimukset ja kehittäminen

Sotilaskuljettajakoulutus on otettu uudistettuna käyttöön koko Puolustusvoimissa. Uudistuneeseen koulutukseen on sijoitettu merkittävästi määrärahoja ja koulutusresursseja. Koulutuksen toteuttamisessa on hyödynnetty ulkopuolisia palveluntuottajia laajemmin kuin missään muussa Puolustusvoimien antamassa koulutuksessa. Näiden tekijöiden vuoksi sotilaskuljettajakoulutuksen laadunhallinnan, palautejärjestelmän ja kustannustehokkuuden tutkiminen on erityisen kiinnostavaa, tarpeellista ja ajankohtaista. Tutkimuksessa on selvitetty olemassa olevat seurantajärjestelmät sekä sotilaskuljettajakoulutuksen toteuttamisen perusteet. Nämä ovat olleet pohjana varsinaisen tutkimusongelman ratkaisemiselle. Tutkimuksen tuloksena on syntynyt esitys sotilaskuljettajakoulutuksen laadunhallintajärjestelmäksi. Järjestelmä sisältää rekrytointijärjestelmän, koulutuksen seuranta- ja palautejärjestelmän sekä esityksen kustannusseurannan ja sisäisen kustannusvertailun tekemiseksi. Keskeisessä osassa ovat kurssilaisille tehtävät kyselyt niin varusmiespalveluksen aikana kuin reserviin siirryttyäkin. Järjestelmä tuottaa tietoa joukko-osastojen toteuttaman kuljettajakoulutuksen kehittämiseksi sekä kuljettajakoulutuksen tulosten ja laadun valtakunnalliseen vertailuun. Tuotteena syntyy myös mittaristo, jota voidaan käyttää osana toiminnan ja resurssien seurantaa sekä suunnittelua. Mittareita voidaan hyödyntää myös vertailtaessa koulutustuloksia ja kustannuksia joukko-osastojen ja saapumiserien välillä.

Opetussuunnitelman vaikutus merivalvontakoulutukseen merivoimien reserviupseerikurssilla

Puolustusvoimien johtamiskulttuuri ja sotilaspedagoginen oppimis- ja kasvatuskulttuuri ovat muuttuneet 2000-luvun yhteiskuntaan soveltuviksi, siinä jokainen ihminen on oppiva yksilö. Reserviupseerikurssin opetuksessa on käytössä sotilaspedagoginen tieto ja taito. Kouluttajat ovat sitoutuneita noudattamaan ja toteuttamaan puolus-tusvoimien oppivanorganisaation periaatteita. Oppimiskäsityksiä ja opetusmenetelmiä on tutkittu puolustusvoimissa paljon, mutta opetuksen suunnittelua eli opetussuunnitelmia ja niiden vaikuttavuutta ei laajemmin ole tarkasteltu tieteellisestä näkö-kulmasta. Tässä tutkimuksessa reserviupseerikurssin opetussuunnitelman vaikuttavuutta merivalvontaopetukseen on tutkittu kouluttajien ja upseerikokelaiden antamien käsityksien kautta. Tutkimuksen tavoitteena oli ymmärtää kouluttajien käsityksiä opetussuunnitelman ja merivalvontakoulutuksen yhteydestä toisiinsa, ja mikä merkitys on opetussuunnitelmalla oppijan oppimistavoitteiden osalta. Opetussuunnitelmaa lähestyttiin teoreetti-sen viitekehyksen avulla, jossa tutkittavaa ilmiötä lähestytään kolmen tason kautta; teoreettinen taso, opetussuunnitelman taso ja empirian taso, jossa kaiken tutkimuk-sen ytimenä on merivalvontaopetus opetussuunnitelmasta. Tutkimuskysymykset ovat; ”Mitkä ovat reserviupseerikurssin vuonna 2005 - 2006 suorittaneiden upseerikokelaiden käsitykset merivalvontaopetuksesta, opetusmenetelmistä ja vuoden 2003 opetussuunnitelmasta ja mitkä ovat tulenjohto-opintosuunnan upseerikokelaiden esimiesten käsitykset reserviupseerikurssin opetussuunnitelmasta ja sen tavoitteista merivalvontaopetuksen osalta? Opetussuunnitelman vaikuttavuus merivalvontakoulutukseen muodostui tutkimuksen pääteemaksi, mutta sen sisälle mahtui pienempiä alateemoja. Tutkimusmenetelmäksi valitsin fenomenografian. Tutkimuksen kohdejoukoksi valittiin reserviupseerikurssin tulenjohto-opintosuunnan suorittaneet upseerikokelaat vuosien 2005–2006 aikana sekä heidän esimiehet ja kouluttajat joukko-yksiköistä. Tutkimushenkilöitä oli 50 upseerikokelasta ja 5 upseeria ja 2 opistoupseeria. Upseerikokelailta kerättiin lomakekyselyllä vastauksia merivalvontaopetukseen liittyviin väittämiin. Kouluttajilta kerättiin empiiristä aineistoa avoimella tekstikyselyllä ja teemahaastattelulla. Tutkimustulokset esitettiin jäsennettyinä ja ryhmiteltyinä fenomenografisiin merkityskategorioihin, jotka edustivat upseerikokelaiden ja kouluttajien käsityksiä opetus-suunnitelman vaikuttavuudesta merivalvontaopetukseen. Johtopäätöksen perusteella voidaan todeta, että reserviupseerikurssin nykyisellä opetussuunnitelmalla ei ole vaikutusta merivalvontaopetukseen. Tutkimus nosti esille tarpeen tarkastaa ja kehittää opetussuunnitelmaa merivalvontakoulutuksen osalta. Uhkakuvien muutos ja uudet merivoimien liikkuvat organisaatiot tarvitsevat reservinjohtajia, joiden reserviupseerikoulutus on hyvin ja tarkoituksen mukaisesti suunniteltu. Myös reserviupseeriosaston organisaatiota koulutuslinjojen osalta on tarkennettava, jotta niillä voidaan vastata joukko-yksiköiden joukkotuotanto tehtäviin. Upseeri-kokelaiden tiedollinen ja taidollinen osaaminen nousi keskeiseksi analyysiksi tutkimuksessa. Yhteenvetona voidaan todeta, että opetussuunnitelma ei vaikuta opetukseen meri-valvontakoulutuksessa, jolloin se heijastaa oppijan motivaatioon opiskella ja koko-naisvaltaiseen oppimisprosessiin.

Englanninkielinen korkeakouluopetus : opettajien viestintäkompetenssien arviointi ja kehittämissuositukset

osa tekstistä englanniksi.

Yhteistyö- ja kommunikaatioteknologia työ- ja opiskelutoiminnan tukena

Vuodesta 2000 puolustusvoimat on aktiivisesti kehittänyt virtuaalisia yhteistyö- ja kommunikaatioteknologioita tukemaan henkilöstön koulutus- ja työtoimintaa. Tällä kehittämistoiminnalla on ollut kolme keskeistä tavoitetta. Ensinnäkin sen avulla on luotu kattava verkko-oppimisympäristö, jota koko puolustusvoimat hyödyntää osana kansallista tietoyhteiskuntahanketta. Toiseksi kehittämisen pedagogisena tavoitteena on ollut osaltaan ohjata puolustusvoimien koulutuskulttuurin muutosta aiempaa enemmän oppijakeskeiseen suuntaan ja samalla yhtenäistää puolustusvoimien koulutusta ja sen eri järjestelytapoja siviiliyhteiskunnan koulutusjärjestelmän kanssa. Lisäksi yhteistyö- ja kommunikaatioteknologialla on haluttu varmistaa henkilöstön osaamisen kehittäminen. Sodan kuvan muutos, työn ammatillistuminen ja sen tietointensiivisyys sekä jatkuva muutos edellyttävät osaavia työntekijöitä, jotka kykenevät joustavasti sopeutumaan niihin tieto- ja taitomuutoksiin, joita muuttuva työelämä ja teknologia aiheuttavat koko heidän työuralleen. Nämä ajattelu- ja toimintatapoihin sekä työn kvalifikaatioihin heijastuvat muutospaineet edellyttävät henkilöstöltä jatkuvaa työssä oppimista ja kehittymistä.