Effects of regular use of scalable, technology enhanced solution for primary mathematics education

Mathematics is one of the key subjects in any school curriculum and most teachers agree that mathematical skills are important for students to master. There is an abundance of research in learning mathematics and a consensus exists among researchers that technology can enhance the learning process. However, many factors need to be taken into consideration when introducing technology into teaching mathematics. Developing a more natural collaboration between learning technology experts, teachers, and students ensures all stakeholders are considered. Involving teachers early on helps develop enduring commitment to innovations and practical solutions. Moreover, creating a culture of collaboration between experts in the field and teachers brings to bear the best of what both worlds have to offer. This thesis synthesizes six papers and offers additional findings that focus on how technology experts can collaborate with elementary teachers to improve student learning outcomes. We focus on managing educational change in ways that improve the sustainability of innovations. We also explore how technical and teaching experts co-create effective lesson plans. In one of the six papers we collected and reported teachers’ responses to survey questions covering typical usage patterns on a platform. Teachers’ direct feedback was collected and incorporated to improve technical solutions. Moreover, one study was conducted abroad to measure the effect of culture on the teaching and learning process. Evidence of effectiveness of technologically enhanced lessons and corresponding homework was based on multiple studies in grades 1 - 3, covering 379 students. The effectiveness of educational technology was measured based on two variables: student performance in mathematics, based on the learning objectives specified in the curriculum, and arithmetic fluency measured by how rapidly and accurately students solved basic arithmetic operations. Statistically significant findings show that educational technology can improve two target variables when comparing students who did not use educational technology to students who did. An additional effect size analysis was conducted to verify and compare results with previous research. Based on these results, platform use produced the same or better effect than previous studies. Based on teacher feedback and user growth on the platform, we managed to integrate technology into the regular school classroom in meaningful and sustainable ways. We were clearly able to support teachers in their practice in a manner that resulted in noticeable student achievement gains. A survey revealed a need to emphasize new features that were introduced to the platform in teacher training programs. Teachers also reported having a positive attitude towards the platform and the initiative gained wide acceptance among their peers.Matematiikka on yksi tärkeimmistä kouluaineista pelkästään tuntimääräisesti mitattunakin. Matematiikan osaamista ja oppimista pidetään yleisesti tärkeänä ja arvostettuna taitona. Matematiikan oppimisesta on valtavasti tutkimusta ja tutkijoiden keskuudessa vallitsee yhteisymmärrys tietotekniikan positiivisista mahdollisuuksista edistää matematiikan oppimista. Tietotekniikan ja oppimisen vuorovaikutus on kuitenkin monisyinen vyyhti ja sen onnistunut hyödyntäminen vaatii tutkijoiden, opettajien ja oppilaiden välistä tiivistä ja vuorovaikutteista yhteistyötä. Uusien innovaatioiden ja kokeilujen onnistumiselle ja niihin sitoutumiselle luodaan vahva pohja, kun opettajat otetaan mukaan kehitystyöhön ensimetreiltä lähtien. Tällaisen tiiviin yhteistyökulttuurin vaaliminen mahdollistaa käytännön työn ja teorian vahvuuksien hyödyntämisen. Tämä väitöstyö koostuu kuudesta artikkelista. Artikkelit kuvaavat, kuinka tutkijat ja opettajat työskentelivät yhdessä parantaakseen oppilaiden matematiikan oppimista. Tavoitteenamme oli muuttaa koulun käytänteitä pitkäjänteisesti ja kestävällä tavalla. Tutkimme kuinka tutkijat ja opettajat pystyivät yhdessä luomaan onnistuneita ja tehokkaita oppimiskokonaisuuksia. Opettajat olivat koko ajan kehitystyön keskiössä. Yhdessä kuudesta artikkelista tutkittiin kyselytutkimuksen avulla opettajien kokemuksia ja käyttötottumuksia. Näitä vastauksia hyödynnettiin teknisessä kehitystyössä ja hyvien käytänteiden hiomisessa. Yksi väitöskirjan tutkimuksista tehtiin ulkomailla opetus- ja oppimiskulttuureista vaikutusten huomioimiseksi. Sähköisten oppituntien ja kotitehtävien vaikuttavuuden arviointi perustuu useisiin 1.-3. luokilla tehtyihin tutkimuksiin ja kaikkiaan 379 oppilaan vastauksiin. Sähköisten oppituntien vaikuttavuutta arvioitiin kahden eri mittarin perusteella. Ensin matematiikan taitojen perusteella, eli kuinka hyvin kunkin luokka-asteen oppimistavoitteet olivat täyttyneet ja myöhemmin myös laskusujuvuuden perusteella, eli kuinka nopeasti ja tarkasti oppilaat pystyivät laskemaan peruslaskutoimituksia. Tulokset osoittavat, että opetusteknologian avulla pystytään parantamaan oppilaiden suoriutumista edellä mainittujen osa-alueiden osalta verrattuna oppilaisiin, jotka eivät käyttäneet opetusteknologiaa. Tulokset olivat tilastollisesti merkitseviä. Näiden tulosten varmistamiseksi laskettiin vaikuttavuuden suuruus ja sitä verrattiin aiempiin alan tutkimuksiin. Tulosten perusteella sähköisillä oppitunneilla oli sama tai parempi vaikuttavuus kuin aiemmissa tutkimuksissa. Opettajien palautteiden ja kasvavan käyttäjämäärän perusteella voidaan sanoa, että onnistuimme tavoitteessamme integroida opetusteknologiaa mielekkäällä tavalla osaksi koulutyötä. Onnistuimme myös tukemaan ja auttamaan opettajia opetustyössään ja samalla merkittävästi parantamaan oppilaiden suoriutumista. Kyselytutkimuksen perusteella huomasimme, että uusien ominaisuuksien kouluttamiseen tulee kiinnittää enemmän huomiota. Samassa tutkimuksessa opettajat raportoivat olevansa tyytyväisiä alustaan ja sähköiset oppitunnit näyttävät saaneen vankan jalansijan suomalaisessa opettajakunnassa