Kvanttitietokoneet ja tietotekniikan tulevaisuus: I SEE -opetusmoduuli

Elina Palmgren; Antti Laherto; Kimmo Tuominen; Tuomas Puranen; Tiina Ranta-aho; Johanna Jauhiainen; Timo Kärkkäinen

Kvanttitietokoneet ja tietotekniikan tulevaisuus: I SEE -opetusmoduuli

Elina Palmgren, Antti Laherto, Kimmo Tuominen, Tuomas Puranen, Tiina Ranta-aho, Johanna Jauhiainen, Timo Kärkkäinen

Research output: Book/Report › Book › Professional

Abstract

Tämän moduulin tavoitteena on kehittää toisen asteen opiskelijoiden tulevaisuusajattelun taitoja, mielikuvitusta ja yhteiskunnallista toimijuutta kvanttilaskennan ja tietotekniikan tulevaisuuden konteksteissa. Koko moduulin kesto on noin 20 opetustuntia, mutta se sisältää yksittäisiä aktiviteetteja, joita voidaan käyttää yksittäin tietokoneisiin, kvanttimekaniikkaan, systeemiajatteluun ja skenaarioiden kehittämiseen liittyvän opetuksen järjestämisessä.

Opiskelijat oppivat tietotekniikan historiallisesta kehityksestä, sen yhteydestä yhteiskunnalliseen kehitykseen sekä teknologisen tulevaisuuden ennustamisen kompleksisuudesta. Opiskelemalla eri kantalukujärjestelmiä, loogisia operaatioita, algoritmeja ja tietokoneen komponentteja opiskelijat valmistautuvat siirtymään laskentaparadigmasta toiseen ja korvaamaan bitit kubiteilla, eli kvanttibiteillä.
Kvanttiominaisuuksiin tutustuminen "spin first" -lähestymistapaa käyttäen tasoittaa tietä kvanttialgoritmien ymmärtämiselle ja kvanttitietokoneiden ylivoimaiseen laskentatehoon sekä niiden tarjoamiin tulevaisuuden mahdollisuuksiin perehtymiselle.

Moduulin aikana opiskelijat työstävät valitsemastaan kompleksisesta ongelmasta omia "tulevaisuusprojektejaan". Ongelmanratkaisun tukena he pääsevät tekemään luovaan ajatteluun, ongelman määrittelemiseen ja kartoittamiseen, systeemiajatteluun ja skenaarioiden laatimiseen liittyviä tehtäviä. Lisäksi he käyttävät kolmea erilaista tulevaisuusajattelun tapaa skenaarioiden kehittämiseen. Moduulin lopuksi opiskelijat esittelevät projektinsa – eli tietotekniikkaan pohjautuvan ratkaisunsa johonkin yhteiskunnalliseen ongelmaan – käyttämällä tehokasta "backcasting"-menetelmää.

Original language	Finnish

Publisher	ISEE, European Union
Number of pages	73
Publication status	Published - Aug 2019
MoE publication type	D5 Text book, professional manual or guide or a dictionary

Fields of Science

516 Educational sciences
114 Physical sciences

Access to Document

ISEE moduuli Kvanttilaskenta ja tietotekniikan tulevaisuusFinal published version, 4.78 MBLicence: CC BY-NC-SA

I SEE: Inclusive STEM Education to Enhance the capacity to aspire and imagine future careers
Laherto, A., Kärkkäinen, T., Jauhiainen, J., Palmgren, E. & Ranta-aho, T. J.
European Commission
01/09/2016 → 31/08/2019
Project: Other project

Cite this

@book{7113a8022da44d4aa44e4aeeb422cf2d,

title = "Kvanttitietokoneet ja tietotekniikan tulevaisuus: I SEE -opetusmoduuli",

abstract = "T{\"a}m{\"a}n moduulin tavoitteena on kehitt{\"a}{\"a} toisen asteen opiskelijoiden tulevaisuusajattelun taitoja, mielikuvitusta ja yhteiskunnallista toimijuutta kvanttilaskennan ja tietotekniikan tulevaisuuden konteksteissa. Koko moduulin kesto on noin 20 opetustuntia, mutta se sis{\"a}lt{\"a}{\"a} yksitt{\"a}isi{\"a} aktiviteetteja, joita voidaan k{\"a}ytt{\"a}{\"a} yksitt{\"a}in tietokoneisiin, kvanttimekaniikkaan, systeemiajatteluun ja skenaarioiden kehitt{\"a}miseen liittyv{\"a}n opetuksen j{\"a}rjest{\"a}misess{\"a}.Opiskelijat oppivat tietotekniikan historiallisesta kehityksest{\"a}, sen yhteydest{\"a} yhteiskunnalliseen kehitykseen sek{\"a} teknologisen tulevaisuuden ennustamisen kompleksisuudesta. Opiskelemalla eri kantalukuj{\"a}rjestelmi{\"a}, loogisia operaatioita, algoritmeja ja tietokoneen komponentteja opiskelijat valmistautuvat siirtym{\"a}{\"a}n laskentaparadigmasta toiseen ja korvaamaan bitit kubiteilla, eli kvanttibiteill{\"a}.Kvanttiominaisuuksiin tutustuminen {"}spin first{"} -l{\"a}hestymistapaa k{\"a}ytt{\"a}en tasoittaa tiet{\"a} kvanttialgoritmien ymm{\"a}rt{\"a}miselle ja kvanttitietokoneiden ylivoimaiseen laskentatehoon sek{\"a} niiden tarjoamiin tulevaisuuden mahdollisuuksiin perehtymiselle.Moduulin aikana opiskelijat ty{\"o}st{\"a}v{\"a}t valitsemastaan kompleksisesta ongelmasta omia {"}tulevaisuusprojektejaan{"}. Ongelmanratkaisun tukena he p{\"a}{\"a}sev{\"a}t tekem{\"a}{\"a}n luovaan ajatteluun, ongelman m{\"a}{\"a}rittelemiseen ja kartoittamiseen, systeemiajatteluun ja skenaarioiden laatimiseen liittyvi{\"a} teht{\"a}vi{\"a}. Lis{\"a}ksi he k{\"a}ytt{\"a}v{\"a}t kolmea erilaista tulevaisuusajattelun tapaa skenaarioiden kehitt{\"a}miseen. Moduulin lopuksi opiskelijat esittelev{\"a}t projektinsa – eli tietotekniikkaan pohjautuvan ratkaisunsa johonkin yhteiskunnalliseen ongelmaan – k{\"a}ytt{\"a}m{\"a}ll{\"a} tehokasta {"}backcasting{"}-menetelm{\"a}{\"a}.",

keywords = "516 Kasvatustieteet, 114 Fysiikka",

author = "Elina Palmgren and Antti Laherto and Kimmo Tuominen and Tuomas Puranen and Tiina Ranta-aho and Johanna Jauhiainen and Timo K{\"a}rkk{\"a}inen",

year = "2019",

month = aug,

language = "suomi",

publisher = "ISEE, European Union",

address = "Saksa",

}

TY - BOOK

T1 - Kvanttitietokoneet ja tietotekniikan tulevaisuus

T2 - I SEE -opetusmoduuli

AU - Palmgren, Elina

AU - Laherto, Antti

AU - Tuominen, Kimmo

AU - Puranen, Tuomas

AU - Ranta-aho, Tiina

AU - Jauhiainen, Johanna

AU - Kärkkäinen, Timo

PY - 2019/8

Y1 - 2019/8

N2 - Tämän moduulin tavoitteena on kehittää toisen asteen opiskelijoiden tulevaisuusajattelun taitoja, mielikuvitusta ja yhteiskunnallista toimijuutta kvanttilaskennan ja tietotekniikan tulevaisuuden konteksteissa. Koko moduulin kesto on noin 20 opetustuntia, mutta se sisältää yksittäisiä aktiviteetteja, joita voidaan käyttää yksittäin tietokoneisiin, kvanttimekaniikkaan, systeemiajatteluun ja skenaarioiden kehittämiseen liittyvän opetuksen järjestämisessä.Opiskelijat oppivat tietotekniikan historiallisesta kehityksestä, sen yhteydestä yhteiskunnalliseen kehitykseen sekä teknologisen tulevaisuuden ennustamisen kompleksisuudesta. Opiskelemalla eri kantalukujärjestelmiä, loogisia operaatioita, algoritmeja ja tietokoneen komponentteja opiskelijat valmistautuvat siirtymään laskentaparadigmasta toiseen ja korvaamaan bitit kubiteilla, eli kvanttibiteillä.Kvanttiominaisuuksiin tutustuminen "spin first" -lähestymistapaa käyttäen tasoittaa tietä kvanttialgoritmien ymmärtämiselle ja kvanttitietokoneiden ylivoimaiseen laskentatehoon sekä niiden tarjoamiin tulevaisuuden mahdollisuuksiin perehtymiselle.Moduulin aikana opiskelijat työstävät valitsemastaan kompleksisesta ongelmasta omia "tulevaisuusprojektejaan". Ongelmanratkaisun tukena he pääsevät tekemään luovaan ajatteluun, ongelman määrittelemiseen ja kartoittamiseen, systeemiajatteluun ja skenaarioiden laatimiseen liittyviä tehtäviä. Lisäksi he käyttävät kolmea erilaista tulevaisuusajattelun tapaa skenaarioiden kehittämiseen. Moduulin lopuksi opiskelijat esittelevät projektinsa – eli tietotekniikkaan pohjautuvan ratkaisunsa johonkin yhteiskunnalliseen ongelmaan – käyttämällä tehokasta "backcasting"-menetelmää.

AB - Tämän moduulin tavoitteena on kehittää toisen asteen opiskelijoiden tulevaisuusajattelun taitoja, mielikuvitusta ja yhteiskunnallista toimijuutta kvanttilaskennan ja tietotekniikan tulevaisuuden konteksteissa. Koko moduulin kesto on noin 20 opetustuntia, mutta se sisältää yksittäisiä aktiviteetteja, joita voidaan käyttää yksittäin tietokoneisiin, kvanttimekaniikkaan, systeemiajatteluun ja skenaarioiden kehittämiseen liittyvän opetuksen järjestämisessä.Opiskelijat oppivat tietotekniikan historiallisesta kehityksestä, sen yhteydestä yhteiskunnalliseen kehitykseen sekä teknologisen tulevaisuuden ennustamisen kompleksisuudesta. Opiskelemalla eri kantalukujärjestelmiä, loogisia operaatioita, algoritmeja ja tietokoneen komponentteja opiskelijat valmistautuvat siirtymään laskentaparadigmasta toiseen ja korvaamaan bitit kubiteilla, eli kvanttibiteillä.Kvanttiominaisuuksiin tutustuminen "spin first" -lähestymistapaa käyttäen tasoittaa tietä kvanttialgoritmien ymmärtämiselle ja kvanttitietokoneiden ylivoimaiseen laskentatehoon sekä niiden tarjoamiin tulevaisuuden mahdollisuuksiin perehtymiselle.Moduulin aikana opiskelijat työstävät valitsemastaan kompleksisesta ongelmasta omia "tulevaisuusprojektejaan". Ongelmanratkaisun tukena he pääsevät tekemään luovaan ajatteluun, ongelman määrittelemiseen ja kartoittamiseen, systeemiajatteluun ja skenaarioiden laatimiseen liittyviä tehtäviä. Lisäksi he käyttävät kolmea erilaista tulevaisuusajattelun tapaa skenaarioiden kehittämiseen. Moduulin lopuksi opiskelijat esittelevät projektinsa – eli tietotekniikkaan pohjautuvan ratkaisunsa johonkin yhteiskunnalliseen ongelmaan – käyttämällä tehokasta "backcasting"-menetelmää.

KW - 516 Kasvatustieteet

KW - 114 Fysiikka

M3 - Kirja

BT - Kvanttitietokoneet ja tietotekniikan tulevaisuus

PB - ISEE, European Union

ER -

Kvanttitietokoneet ja tietotekniikan tulevaisuus: I SEE -opetusmoduuli

Abstract

Fields of Science

Access to Document

Projects

I SEE: Inclusive STEM Education to Enhance the capacity to aspire and imagine future careers

Cite this