Kokemuksia vertaisarvioinnista opetusmenetelmänä

Lauri Malmi, 30.6.99
 

Taustaa

Kurssit Tik-76.012 (Tietorakenteet ja algoritmit T, 3 ov) ja Tik-76.022 (Tietorakenteet ja algoritmit Y, 3 ov) ovat rinnakkaiskursseja, joista edellinen on tarkoitettu tietotekniikan koulutusohjelman opiskelijoille ja jälkimmäinen muille koulutusohjelmille.  Kumpaankin vaaditaan esitietoina ohjelmoinnin peruskurssi.  Kurssien tavoitteena on antaa laajahko yleisnäkemys eri tietorakenteisiin ja algoritmeihin erityisesti seuraavilla sovellusalueilla: hakurakenteet, järjestäminen ja verkkojen käsittely.  Lisäksi kursseilla tutustutaan algoritmien matemaattiseen analyysiin.  Sisällössä päätavoitteena on ymmärtää eri algoritmien toiminta sekä saavuttaa kyky arvioida algoritmien soveltuvuutta erilaisiin käytännön ongelmiin.  Kurssilla ei siten keskitytä algoritmien toteuttamiseen ohjelmakoodina.

Kurssin opetusmenetelminä ovat tähän saakka olleet tentti, perustehtävät sekä ns. soveltavat tehtävät.  Perustehtävissä oppilaat ovat simuloineet eri algoritmien toimintaa:  tehtävissä on annettu tietorakenteen lähtötilanne pyydetty kuvaamaan, miten algoritmi muuttaa tietorakenteen tilaa askel askeleelta, kunnes saavutetaan haluttu lopputila.  Nämä on toteutettu koneellisesti ns. WWW-TRAKLA-järjestelmän avulla.  Soveltavia tehtäviä kokeiltiin ensimmäistä kertaa keväällä 1998, jolloin jokainen kurssilainen ratkoi 2-3 hengen ryhmissä n. 15-20 pienimuotoista ongelmaa, joissa joutui soveltamaan kurssilla opittuja rakenteita ja algoritmeja.  Pieni joukko opiskelijoita suoritti oman osuutensa arvioimalla muiden ratkaisuja kurssin opettajan ohjeiden perusteella.  Arviointiin osallistujat antoivat asiasta siinä määrin positiivista palautetta, että menettelyä päätettiin laajentaa seuraavana vuonna.

Keväällä 1999 kurssin arvosanan laskemisessa tentin painoarvo oli 40%, perustehtävien 30% ja suunnittelutehtävien 30%.

Kokeilun motiivi

Kokeilun taustalla oli edellisenä vuonna saatu positiivinen palaute arviointiryhmältä.  He olivat oppineet paljon lukemalla toisten ratkaisuja. Lisäksi kokeilulla haluttiin vähentää opettajien työmäärää siirtämällä osa tarkastustyöstä opiskelijoiden vastuulla.  Tässä ajatuksena on yksinkertaisesti se, että tärkeintä on laittaa opiskelijat tekemään työtä ja antaa heille palautetta työstään.  Kurssin henkilökunnan voimin palautetta ei voitaisi antaa samassa määrin kuin kokeilumenetelmällä, koska työryhmiä oli n. 200 ja jokainen dokumentti oli useita sivuja pitkä.

Toteutus

Keväällä 1999 kurssilla teetettiin kaksi suurempaa suunnittelutehtävää, jotka olivat luonteeltaan realistisia käytännön ongelmia.  Ensimmäinen tehtävä käsitteli hakukoneen toteuttamista ("Suunnittele tietorakenteet ja algoritmit periaatteelisella tasolla Alta Vista -tyyppisen hakukoneen toteuttamiseksi".)  Toinen tehtävä liittyi liikennesuunnitteluun.  Siinä suunniteltiin vastaavasti periaateratkaisu järjestelmään, jonka avulla voidaan kysyä liikenneyhteyksiä eri paikkojen välillä, esimerkiksi nopeinta yhteyttä, vähiten vaihtoja sisältävää yhteyttä, ensimmäistä tai viimeistä yhteyttä kahden paikan välillä.  Ks. lähemmin täältä.

Tehtäviä ratkottiin 1-3 hengen ryhmissä.  1. kierroksen jälkeen toteutettiin simuloitu tarjouskilpailu.  Jokainen ryhmä sai arvioitavakseen viiden muun ryhmän tekemät ratkaisut ("tarjoukset") ja heidän tuli arvioida kunkin ratkaisun hyvät ja huonot puolet, antaa kullekin arvosana ja valita lisäksi paras ratkaisu, joka ainoana saa arvosanan 5. Arviot tuli laatia kirjallisena ja palauttaa kurssin henkilökunnalle.  Arviointikriteereinä olivat ratkaisujen täydellisyys, oikeellisuus, tehokkuus, selkeys ja ymmärretävyys.

Sekä ratkaisusosuus että arviointiraportti arvosteltiin asteikolla 0-5.  Edellisen painoarvo oli 70% ja jälkimmäisen 30% suunnittelutehtävän arvosanasta.

Jokaista työtä oli arvioimassa viisi eri ryhmää, jotka arvioivat osin samoja töitä.  Näin ollen kustakin työstä saatiin 5 eri arvioita + arvosanaa. Niistä pienin ja suurin jätettiin huomiotta ja keskimmäisten kolmen arvosanoista otetttin mediaani, mikä tuli työn arvosanaksi.  Mikäli keskimmäisten kolmen työn arvosanat poikkesivat toisistaan enemmän kuin yhdellä, kurssin henkilökunta arvioi työn kokonaan itsae.  Näin tapahtui n. 30 työn kohdalla 200:sta.  Oppilailla oli luonnollisesti oikeus valittaa arvosanasta, jolloin kurssin henkilökunta arvioi työn kokonaan.

Toisella kierroksella arviointia ei teetetty vaan kurssin henkilökunta suoritti arvioinnin.

Koska kurssien sisältö oli suurin piirtein sama ja tehtävät yhteisiä, kokeilu toteutettiin yhteisenä, ts. kurssilaiset arvioivat ristiin kummankin kurssin töitä.

Teknisesti ratkaisut palautettiin HTML-sivuina, jotka kopioitiin kurssitunnukselle, jolloin niille annettiin numeeriset anonyymit osoitteet.  Samalla dokumenteista poistettiin käsin nimitiedot.  Uudet URL-osoitteet lähetettiin ryhmille sähköpostitse ja he palauttivat arviot HTML-sivuina.  Nämä palautteet lähetettiin edelleen alkuperäisille ratkaisijoille luettavaksi.

Kokemuksia

Kokemukset olivat monenlaisia, sekä hyviä että huonoja.

Hyvää:

Ongelmia:

Mitä opittiin?

Kokemusten perusteella opetusmenetelmä on sinällään käypä, mutta siihen tarvitaan merkittäviä korjauksia: Ensi keväänä yksi toteutusmahdollisuus voisi olla se, että tietorakenteiden ja algoritmien kurssilla tehtävät olisivat nykyistä yksinkertaisimpia.  Nykyisen tasoiset suunnittelutehtävät voisi teettää kurssilla Tik-76.015, Ohjelmoinnin laboratoriotyöt.  Silloin niihin voisi liittää myös ratkaisun implementoinnin.  Tämä korostaa ratkaisun toimivuutta merkittävästi, samalla kun muiden ratkaisuihin tutustumalla oma näkökulma toteutukseen laajenisi.