Insinöörimatematiikan perusteet (5op)

Arviointiasteikko

H-5

Sisällön jaksotus

Aloitusluento viikolla 3. Opetus viikkoteemoittain viikoilla 3-18.

Tavoitteet

Opintojakson suoritettuaan opiskelija
• osaa käsitellä tekniikan aloilla esiintyviä matemaattisia lausekkeita.
• ymmärtää yhtälönratkaisun periaatteet ja osaa ratkaista tekniikan aloille tyypillisiä yhtälöitä.
• ymmärtää vektorilaskennan periaatteet ja osaa soveltaa vektoreita tekniikan alan ongelmien mallintamiseen ja ratkaisemiseen.
• ymmärtää geometrian ja trigonometrian peruskäsitteet ja osaa soveltaa niitä ongelmaratkaisussa.
• ymmärtää funktion käsitteen ja tietää funktioiden perusominaisuuksia.
• osaa soveltaa funktioita tekniikan ongelmien mallintamiseen ja ratkaisemiseen.
• ymmärtää matriisilaskennan periaatteet
• osaa soveltaa yhtälöryhmiä tekniikan alan ongelmien ratkaisussa.
• tuntee matematiikan merkintätapoja ja osaa soveltaa niitä tekniikan aloilla.

Sisältö

• Lukujen esitystavat ja lukujoukot
• Peruslaskutoimitukset ja laskujärjestys
• Murtolausekkeet, potenssit, polynomilausekkeet ja rationaalilausekkeet
• Polynomifunktiot sekä I ja II asteen polynomiyhtälöt ja -epäyhtälöt
• Yhtälöryhmät
• Juuret ja juuriyhtälöt
• Eksponenttifunktiot ja -yhtälöt
• Logaritmifunktiot ja -yhtälöt
• Kulmat ja kulmayksiköt
• Suorakulmaisen kolmion trigonometria
• Trigonometriset funktiot yksikköympyrässä
• Trigonometriset yhtälöt
• Sinilause, kosinilause ja yleisen kolmion ratkaiseminen
• Vektorilaskennan peruskäsitteet ja tekniikan ongelmien mallintaminen vektorien avulla
• Vektorien pistetulo ja ristitulo
• Matriisilaskennan peruskäsitteet, determinantti ja käänteismatriisi
• Koulutuskohtaisia sisältöjä

Oppimateriaalit

Tuomenlehto, Holmlund et al.: Insinöörin matematiikka. Edita.
Itslearning-sivujen kautta jaettava muu materiaali.

Opetusmenetelmät

Sulautuva oppiminen, lähiopetus, tehtäväperustaisuus, itsenäinen opiskelu, tiimityö

Opintojaksolla opiskellaan matemaattisia perustaitoja, jotka ovat insinöörityön perusta. Esimerkit ja tehtävät sisältävät alakohtaisia sovellusesimerkkejä. Opintojaksolla käytetään englanninkielistä lähdemateriaalia ja tutustutaan kansainvälisiin matematiikan merkintätapoihin ja terminologiaan, mikä antaa opiskelijoille valmiuksia ymmärtää kansainvälistä insinöörialan kirjallisuutta, standardeja yms. Tehtävien ratkomisessa opiskelijoita kannustetaan tiimityöskentelyyn. Opintojaksolla käytetään monipuolisesti digitaalista opiskelumateriaalia ja sähköistä oppimisympäristöä.

Tekoäly sopii tällä opintojaksolla hyvin oman oppimisen tueksi. Tavoitteena on kuitenkin omien ajattelun taitojen kehittäminen, mitä myös kokeissa mitataan. Harkitsematon tekoälyn käyttö pelkkään vastausten selvittämiseen ei siis tue tavoiteltua oppimista. Opintojakson ItsLearning-alustalla annetaan esimerkkejä kehoitteista, joiden avulla tekoälyä voi ohjata antamaan oppimisen kannalta hyödyllisiä vastauksia.

Tenttien ajankohdat ja uusintamahdollisuudet

Kaksi osakoetta opintojakson aikana, ajankohdat ilmoitetaan Itslearning-sivuilla ja lukujärjestyksessä.
Opintojakson päätyttyä kaksi uusintatilaisuutta, joissa voi uusia valinnaisesti kumman tahansa osakokeista.

Pedagogiset toimintatavat ja kestävä kehitys

Opintojakso toteutetaan lähiopetuksena kampuksella. Kurssi etenee viikkoteemoittan seuraavasti:
1. Opiskelijat tutustuvat itsenäisesti teeman aihepiiriin oppikirjan, opettajan tekemien opetusvideoiden ja erilaisten tukimateriaalien avulla (jaetaan Itslearningissä). Opettajan tekemät opetusvideot toimivat opintojakson luentoina.
2. Opiskelijat harjoittelevat viikkoteeman asioita tekemällä laskuharjoituksia itsenäisesti ja pienryhmissä sekä tekemällä sähköisiä harjoituksia Turun yliopiston Ville-järjestelmässä.
3. Viikoittain on laskuharjoitustilaisuus, jossa opettaja ohjaa laskuissa ja neuvoo avoimeksi jääneissä kysymyksissä. Opiskelijat viimeistelevät laskuharjoituksensa tässä tilaisuudessa. Valmiit laskuharjoitukset palautetaan esittelemällä ne laskuharjoitustilaisuudessa opettajalle aikataulun mukaisesti.

Opiskelijan ajankäyttö ja kuormitus

Kurssin laajuus on 5 op, eli siihen kuuluva työmäärä on noin 135 h.
Kokeisiin ja niihin valmistautumiseen tarvitaan noin 27 h. Täten kurssin 12 viikkoteemaa varten on käytettävissä 108 h eli 9 h viikkoteemaa kohti, mikä jakautuu seuraavasti:
-Itsenäinen työskentely ja omaehtoinen ryhmissä työskentely (teoria ja laskuharjoitukset) 3 h.
-Opetustilaisuuteen osallistuminen 4 h.
-Ville 2 h.

Arviointimenetelmät ja arvioinnin perusteet

Arviointi perustuu pisteisiin, joita kerätään laskuharjoituksista (max 8 p.), sähköisistä Ville-harjoituksista (max 4 p.) ja osakokeista (max 2*14 p.). Kurssin läpäistääkseen opiskelijan pitää:
--kerätä Ville-järjestelmän pisteistä vähintään 40% ja
--saada kummastakin osakokeesta vähintään 4 pistettä ja
--saada osakokeista, laskuharjoituksista ja Villestä yhteensä vähintään 16 pistettä ja


LASKUHARJOITUKSISTA SAATAVIEN PISTEIDEN MÄÄRÄYTYMINEN
--Laskuharjoituksista saatavien hyvityspisteiden määrä = 8*palautettujen tehtävien osuus maksimista.

VILLE-TEHTÄVISTÄ SAATAVIEN PISTEIDEN MÄÄRÄYTYMINEN
--Hyvityspisteiden määrä = 4*kerättyjen Ville-pisteiden osuus maksimimäärästä.

ARVOSANAN MÄÄRÄYTYMINEN
Arvosana määräytyy pisteiden perusteella (osakokeiden, laskuharjoitusten ja Villen yhteispisteet) seuraavan taulukon mukaan:
Arvosana 1 vaatii 16 pistettä
Arvosana 2 vaatii 21 pistettä
Arvosana 3 vaatii 26 pistettä
Arvosana 4 vaatii 31 pistettä
Arvosana 5 vaatii 36 pistettä

Kokeissa mitataan opiskelijan omatoimista osaamista ilman muita teknisiä apuvälineitä kuin funktiolaskin. Laskuharjoituksien tavoitteena on kehittää tätä osaamista. Täten laskuharjoituksissa tekoälyä voi käyttää apuvälineenä oman ymmärryksen rakentamisessa, mutta ei suoraan oman ajattelun korvaajana harjoitusten ratkaisemisessa.

Hylätty (0)

Yllä listatut läpäisykriteerit eivät täyty.

Arviointikriteerit, tyydyttävä (1-2)

Yllä listatut läpäisykriteerit täyttyvät ja pisteitä on vähintään 16, jolloin arvosana on 1. Jos pisteitä on vähintään 21, on arvosana 2.

Arviointikriteerit, hyvä (3-4)

Yllä listatut läpäisykriteerit täyttyvät ja pisteitä on vähintään 26, jolloin arvosana on 3. Jos pisteitä on vähintään 31, on arvosana 4.

Arviointikriteerit, kiitettävä (5)

Yllä listatut läpäisykriteerit täyttyvät ja pisteitä on vähintään 36.

Esitietovaatimukset

Opintojakso "Matemaattisen aineiden perustaidot" tai vastaavat tiedot ja taidot.

Lisätiedot

Esitietona tarvitaan joko
---Opintojakso Matemaattisten aineiden perustaidot tai
---Lukion matematiikan lyhyt oppimäärä

Aiempien toteutusten kokemukset on huomioitu toteutustavan kehityksessä. Erityisesti opiskelijapalautteissa ja opetukseen liittyvissä keskusteluissa esiin nousseet puutteet on korjattu opintomateriaaleja täydennettäessä.