TEKNOLUOKKAPEDAGOGIA JA STEAM OVAT AJANKOHTAISEMPIA KUIN KOSKAAN AIEMMIN

Teknoluokkatoiminnalla pitkät perinteet Oulussa

“Millaisessa ympäristössä kasvaa suomalainen innovaatio ja teknologinen luovuus? Mummolan verstaalla, kerhotilan romukasassa, kesämökin puuvarastossa… Voisiko koulussa olla Pelle Pelottoman verstas tai Leonardon ateljee? “ – KM, Markus Packalen –

Tällä hetkellä eri puolella Suomea syntyy keskittymiä, joissa STEAM-opetus (Science, Technology, Engineering, Art, Math) ja/tai teknoluokkapedagogia on nostettu yhdeksi kehityksen kärjistä. STEAM:iin/teknologiakasvatukseen panostavia kaupunkeja ovat ainakin Oulu, Tampere, Espoo, Kuopio, Lappeenranta, Lapua, Kontiolahti, Turku, Larsmo ja Hämeenlinna. Teknoluokkatoiminnalla ja Innokas-verkoston pitkäjänteisellä työllä on eittämättä ollut oma merkittävä osansa tämän kehityssuunnan muodostumisessa. Muutama viikko sitten osallistuin STEAM Turku ja DigiOne hankkeiden Oppiva-verkoston seminaariin. Seminaariin oli kokoontunut asiasta kiinnostuneita ihmisiä ympäri Suomen.

Meillä Oulussa on tällä hetkellä parisen kymmentä STEAM-koulua, joista osa on jo pitkällä STEAM-toiminnan ollessa osa koulun vakiintunutta toimintakulttuuria, osa taas vasta kehittää toimintaansa innokkaiden opettajien voimin. Oulussa on tehty useita huikeita kansallisestikin uraauurtavia ratkaisuja, kuten esimerkiksi Suomen ensimmäinen kouluun rakennettu FabLab Vesalan koulussa sekä Hintan Design-koulun verkkokauppa. Yli-iin koulun STEAM-aktiivit ovat kirjoittaneet erinomaisen julkaisun heidän koulunsa uraauurtavasta työstä STEAM-toimintakulttuurin luomisessa (Different approaches to learning Science, Technology, Engineering, and Mathematics case studies from Thailand, the Republic of Korea, Singapore, and Finland). Paljon on myös kehitetty yhteistyötä eri koulujen ulkopuolisten tahojen kanssa, kuten paikallisten yritysten, kunnan toimialojen (esim. liikenteenhallinta ja kaupunkisuunnittelu), toisen asteen, yliopiston, ammattikorkeakoulujen, Tietomaan, LuMa-keskuksen ja Tiedepuutarhan kanssa. Tämän vuoden tavoitteena on saada levitettyä laajemmin STEAM-toimintaa varhaiskasvatukseen sekä saada houkuteltua ainakin yksi alueen lukio erikoistumaan STEAM-lukioksi. Suunnitteilla on myös osaamiskeskus SKY (Steam, Kestävä tulevaisuus ja Yrittäjyyskasvatus), jonka turvin voisimme taata jokaiselle kaupunkimme oppilaalle tietyt oppimiskokonaisuudet kustakin osa-alueesta perusopetuksen aikana.

Rajakylän teknologiapainotteisen luokan blogissa (https://rajakylatekno.wordpress.com/ ) on paljon materiaalia erilaisten pedagogisesti perusteltujen STEAM-kokonaisuuksien järjestämiseksi. Oulun STEAM-koulut ovat myös keränneet paljon oppimateriaalia sekä avanneet alueen maker-tilojen välineistöä ja syntyprosesseja. (Lue lisää https://www.steaminoulu.fi/.) Alan pioneeri Innokas-verkosto on vuosien saatossa kouluttanut tuhansia opettajia teknologian ja tulevaisuuden taitojen saralla. Innokkaan toiminnan keskiössä on innovatiivisen koulun malli, josta havainnekuva alla. Vuosittainen koululaisten Innokas-robotiikkaturnaus ja huikea Robomestarit -tv-formaatti ovat uskomattomia taidonnäytteitä suomalaisten opettajien osaamisesta, halusta ja sitoutumisesta. Innokkaalla on myös paljon opetusmateriaalia, tutustu tarkemmin: https://www.innokas.fi/

Lapuan kaupungissa on muutaman vuoden ollut FEGskills -hanke, jossa neljän koulun kaikki luokat ovat opiskelleet teknologiapedagogian keinoin energiaan ja sen kulutukseen, ilmastomuutokseen ja kestävään kehitykseen liittyviä asioita. Hankkeen myötä on tuotettu paljon materiaalia eri luokka-asteille. Kannattaa tutustua tarkemmin http://www.fegskills.com/ .

Miksi teknoluokkapedagogiaa ja/tai STEAM-opetusta?

Teknoluokkatoiminta ja STEAM ovat hyvin läheisestä sukua toisillensa. Tässä artikkelissa käytämmekin tuosta toiminnasta pääasiassa teknoluokka-käsitettä. Tekno-opettajamme Essi kertoo uunituoreella Oulun yliopiston täydentävien opintojen keskuksen (TOPIK) haastattelussa mitä STEAM on ja mikä siinä on tärkeää. Teknoluokkapedagogian kehittäjät Markus ja Jussi kuvaavat teknoluokkatoimintaa muutama vuosi sitten tehdyllä videolla. Molempien käsitteiden taustalla on teknologiakasvatus, josta voit katsoa lisää tästä.

Muutosten edessä on hyvä pysähtyä pohtimaan syitä, mihin muutosta tarvitaan ja miksi alun perin aloimme kehittää teknologiakasvatuspedagogiaa. Vuonna 2012 alkaessamme kehittää teknoluokkatoimintaa tähtäimenä oli irrallisten teknologiakasvatusprojektien systemaattinen nivominen jatkumoksi kolmen pääperiaatteen mukaisesti:

Halusimme parantaa oppilaiden teknologian ymmärtämistä, hyödyntämistä ja kehittämistä sekä teknologista lukutaitoa (miten rakennettu maailma toimii), jotta perusopetuksesta valmistuisi teknologisesti taitavampia ja teknologiasta kiinnostuneempia oppilaita.

Olimme keskustelleet useiden yritysten ja teknisen alan opinahjojen opettajien kanssa ja useilla heillä oli huoli siitä, että perusopetus ei vastaa sitä osaamistarvetta, joka nykyään tarvitaan opiskelu- ja työelämässä. Samaa viestiä olemme saaneet edelleen, joten teknologiakasvatuksen elementtien ottaminen yhä useamman luokan arkeen, on yhä tärkeä suuntaus.

Tyttöjen innostaminen teknologia-alan opintoihin.

Olemme osallistuneet sukupuolisegregaatiota koskeviin seminaareihin ja Jussi toimii parhaillaan ongelmaan ratkaisuja tuottavan, Sinä osaat! -hankkeen, ohjausryhmän jäsenenä. Olemme varmoja siitä, että Suomi olisi taloudellisesti kilpailukykyisempi, jos saisimme enemmän tyttöjä ja heidän osaamistaan teknologia-alalle. Tällä hetkellä 83% tekniikan aloilla työskentelevistä on miehiä.

Koulupudokasuhan alla olevien oppilaiden koulumotivaation nostaminen heitä kiinnostavan teknologian avulla. Viime vuosina koulupudokkaista on puhuttu todella paljon oppivelvollisuuden pidentämisen yhteydessä. Yleensä oppilaat saavat peruskoulun päättötodistuksen eikä nousevasta trendistä huolimatta ilman päättötodistusta jäänyt lukuvuonna 2017-18 kuin 438 oppilasta. Kuinka moni oppilas kuitenkin kipuilee mittavien motivaatio-ongelmien kanssa eikä saa itsestään esiin sitä potentiaalia, joka hänessä olisi, mikäli koulumotivaation saisi nousemaan?

Edelleen keskeisinä ajatuksia ovat nuo kolme alkuperäistä päätavoitetta. Näiden lisäksi olemme nostaneet yhteiskunnallisen vaikuttamispyrkimyksemme keskiöön yrittäjämäisen elämäntavan oppimisen ja sen myötä suomalaisen yrityspotentiaalin kasvattamisen. Oppilaan näkökulmasta teknoluokkaopetus tarjoaa valtavasti kompetensseja oman elämän rakennuspakkiin. Hiukan alempana olevassa teknologiapainotteisen luokan rakennuspalikoista on listattu nämä taidot.

Maailma muuttuu – Teknoluokkapedagogia vastaa tärkeiden tulevaisuuden taitojen oppimishaasteeseen

J.E. Auonin kirjassa Robot-Proof kuvataan mielenkiintoisesti tulevaisuuden työelämänmuutosta, joka väistämättä on edessä robotiikan ja tekoälyn valtavan kehittymisen myötä. Kirjassa on kaksi mielenkiintoista väitettä tulevaisuuden ammateista: 1) 40% nykyisistä ammateista häviää tekoälyn myötä jopa 15 vuodessa (Kai-Fu Lee). 2) 65% peruskoulun aloittajista valmistuu ammattiin, jota ei vielä ole (World Economic Forum, 2016). Kirjassa nostetaan esiin niitä taitoja, joita nykykoulun tulisi oppilailleen tarjota, jotta voisimme tulevaisuudessa pärjätä robotiikan ja tekoälyn yhdistämälle voimalle. Luonnollisesti tämä muutos koskee pääasiassa korkeakouluja ja toista astetta, mutta muutospainetta on eittämättä myös perusopetuksen saralla. Tärkeitä oppilaiden kanssa opiskeltavia robottivarmoja taitoja ovat mm. luovuus, ongelmaratkaisu, tiimityö, oppimaan oppiminen ja kriittinen ajattelu. Näissä taidoissa ihminen tulee päihittämään robotit vielä pitkään.

Tuoreimman opetussuunnitelman myötä suomalainen perusopetus on ottanut aimo harppauksia oikeaan suuntaan robottivarmojen taitojen opettamisessa. Näitä taitoja ovat erityisesti laaja-alaiset taidot L1 Ajattelu ja oppimaan oppiminen, L2 Kulttuurinen osaaminen, vuorovaikutus ja ilmaisu sekä L6 Työelämätaidot ja yrittäjyys. Teknoluokkapedagogiassa korostuu nämä kaikki kolme laaja-alaista taitoa, mutta erityisesti L1 ja L6.

Alusta alkaen teknoluokkapedagogian keskiössä ovat olleet toiminnallinen ja yhteisöllinen oppiminen, ongelmalähtöinen oppiminen ja luova ongelmanratkaisu, oppilaan aktiivinen rooli koko oppimisprosessin ajan (oppimisen säätely), yrittäjyyskasvatus, koulun ulkopuolisten tahojen kanssa tehtävä yhteistyö sekä teknologian monipuolinen hyödyntäminen. Teknoluokkien projekteissa (ks. kuvio alla) korostuu avoimien ja kompleksisten ongelmien ratkaiseminen, mikä edellyttää tiimityötä, neuvotteluita, muiden näkökulmien ymmärtämistä ja divergenttiä ajattelua (tästä hyvä esimerkki syksyllä 2020 toteutettu pakohuoneprojekti). Avointen ongelmien parissa työskentelyä ei voi etukäteen tarkasti vaiheistaa opettajan toimesta, koska ryhmä itse määrittelee tarkemman ongelman ja laatii siihen ratkaisun, ja näin työskentelyn suunnittelu on oppilaiden vastuulla – opettajan tukemana tietysti. Oppilaat ovat itse vastuussa myös ratkaisuprosessin etenemisen tarkkailusta ja arvioinnista – tärkeitä oppimisen ja työelämäntaitoja nämäkin. Avoimen ja aluksi epämääräiseläkin tuntuvan ongelman ratkaisu kasvattaa parhaimmillaan oppilaiden sinnikkyyttä, pitkäjänteisyyttä ja epävarmuuden sietokykyä. Lopputulos kuitenkin palkitsee yleensä sitä enemmän mitä kovemmin oppilas on joutunut ponnistelemaan ratkaisun saavuttamiseksi. Täytyy kuitenkin huomioida, että mitä paremmat perustaidot oppilailla on yleensäkin oppimiseen ja ongelmanratkaisuun, sitä mielekkäämpää avoimien ongelmien kanssa työskentely on. Opettajalta tämä vaatiikin hyvää oppilastuntemusta, jotta oppilaiden motivaatio säilyy eikä liian haastavat projektit tapa motivaatiota.

Alla on havainnekuvana teknologiapainotteisen luokan rakennuspalikoista. Teknoluokkatoiminta valittiin erääksi parhaista suomalaisista kouluinnovaatioista vuonna 2016 päästen ensimmäisten joukossa osaksi suomalaista kouluosaamista jakavaa HundrED-hanketta. Tällainen pedagogia yhdistettynä toimiviin ja muunneltaviin oppimisympäristöihin, kuten Rajakylän koulun uuteen Maker-tilaan, tarjoavat oivat puitteet tulevaisuuden tärkeiden taitojen oppimiseen. (TOPIK:n tekemä videotarina Maker-tilastamme)

World Economic Forumin tulevaisuuden työelämätaitoihin liittyvän tutkimuksen mukaan viisi tärkeintä työelämän kannalta olevaa taitoa ovat 1. ongelmanratkaisu, 2. kriittinen ajattelu, 3. luovuus, 4. ihmisten johtaminen ja 5. yhdessä tekeminen. Näistä ongelmanratkaisu, luovuus ja yhdessä tekeminen ovat teknoluokkapedagogian keskiössä. Uskallammekin siis väittää meidän olleen aallon harjalla jo ennen kuin aalto oli edes varsinaisesti syntynytkään.

Futuristi Perttu Pölönen on sparrannut kouluja miettimään niitä taitoja, joita tulevaisuuden työelämässä tarvitaan. Hän on avannut ajatustaan tiiviisti tulevaisuuden lukujärjestyksen muodossa. Teknoluokkatoiminta ja STEAM-opetus vastaavat suoraan erityisesti seitsemään kohtaan 12:sta, toki kaikkiin kohtiin väljemmin miettien.

Suunnitelmallisuus kaiken toiminnan lähtökohtana

Teknoluokissa toiminta on aina suunnitelmallista ja perustuu monipuoliselle yhteistyölle. Lukuvuoden alussa tutkitaan kulloinkin kyseessä olevien vuosiluokkien opetussuunnitelmaa ja rakennetaan tulevalle kouluvuodelle kokonaisuus, jossa oppiainesisällöt, teknologiaprojektit ja laaja-alaiset taidot muodostavat mielekkään kokonaisuuden. Jokaisen teknoluokan opettaja muodostaa omalle luokalleen lukuvuosisuunnitelman, jossa huomioidaan yhteistyö niin koulun ulkopuolisten tahojen kuin koulussa (tekno)luokkien kesken. Lukuvuosisuunnitelmaan kirjataan toteutettavat neljä teknologiaprojektia ja niihin liittyvät tärkeimmät sisällöt, yhteistyötahot sekä yhteydet oppiaineiden sisältöihin. Oppiaineiden osalta kirjataan keskeisimmät sisällöt samalla tavoin neljään eri sarakkeeseen siten, että ne parhaiten linkittyvät kulloinkin meneillään olevaan teknologiaprojektiin. Lukuvuosisuunnitelma toimii työkaluna opettajalle suunniteltaessa lukuvuotta ja tarkasteltaessa lukuvuoden aikana suunniteltujen aikataulujen toteutusta. Lukuvuosisuunnitelma esitellään myös oppilaille ja huoltajille lukuvuoden alussa. Oppilaiden kanssa lukuvuosisuunnitelmaan palataan vähintään jokaisen lukuvuosineljänneksen vaihtuessa. Tällöin tarkastellaan, miten kuluneen neljänneksen asioita on opittu ja mitä voisi vielä kehittää. Samalla asetetaan tavoitteita tulevalle neljännekselle sisältöihin ja/tai taitoihin liittyen.

Lukuvuositason suunnittelun lisäksi jokainen teknologiaprojekti vaatii oman tarkemman suunnittelunsa. Ennen projektin alkua on tarpeen laatia projektille karkea aikataulu ja lisäksi miettiä, millaista yhteistyötä projektiin liittyy, mitä oppisisältöjä projektissa opitaan, mitä laaja-alaisia ja työskentelyn taitoja opitaan tai kehitetään, mitä välineitä ja materiaaleja tarvitaan ja miten projektia arvioidaan. Näitä suunnitteluvaiheessa kirjattuja asioita sisällytetään myös projektin jälkeen tehtävään projektikorttiin, jonka ideana on toimia apuna opettajalle, joka haluaa toteuttaa samanlaisen projektin oman luokkansa tai oppilasryhmänsä kanssa.

Teknologiapainotuksen toteuttaminen Rajakylän koulussa

Teknopainotus voi tarjota vähemmän akateemisesti suuntautuneelle mahdollisuuden kokea onnistumisia ja toteuttaa itseään konkreettisen tekemisen kautta. Toisaalta painotus mahdollistaa samalla laajemmat resurssit lahjakkaammille oppilaille omiin projekteihin syventymiseen. Tavoitteena on, että jokainen oppilas voisi kehittyä omien vahvuuksiensa kautta.

Koulussamme teknologiapainotteiselle luokalle haetaan 3.luokalle siirryttäessä. Halukkaista oppilaista arvotaan tulevan teknoluokan kokoonpano. Luokanopettajajärjestelmässä teknologiapainotus on helppo toteuttaa oppiaineita eheyttäen ja teknologiaa hyödyntäen monipuolisesti kouluarjessa. Teknoluokat tekevät neljä laajempaa teknologiaprojektia lukuvuosittain (aihealueet yllä olevassa kuvassa). Tämän lisäksi teknoluokkalaisilla on toinen 5. ja 6.luokan valinnaisaine sidottuna teknologiakasvatukseen.

Oppilaiden siirtyessä yläkouluun, haetaan teknoluokalle uudelleen. Suurin muutos on siirtyminen luokanopettajajärjestelmästä aineenopettaja järjestelmään. Tästä syystä yläkoulun teknologiapainotus toteutetaan luokkamuotoisuuden sijasta valinnaisaineryhmänä, joka aloittaa jo seitsemännellä luokalla. Painopiste siirtyykin yläkoulussa henkilökohtaisempiin projekteihin, jotka nousevat mahdollisimman paljon oppilaiden omista kiinnostuksen kohteista. Tavoitteena on, että 2/3 vuodesta voitaisiin käyttää omiin projekteihin. Näin osaamisessa voidaan päästä jo hyvinkin syvälliselle tasolle, kuten näissä 9.-luokan projekteissa. Oma kokonaisuutensa on myös 9.-luokan yrittäjyyskurssi, jossa oppilaat perustavat ryhmissä oman yrityksen ja suunnittelevat omat tuotteet. Tuotteiden markkinointi tehdään yhdessä ja hankitut varat käytetään johonkin yhteiseen kivaan tekemiseen.

Teknopainotuksessa sovelletaan muissa oppiaineissa opittuja tietoja ja taitoja erilaisten ongelmien ratkaisemiseen. Esimerkkeinä kuvataiteen sisällöt muotoilussa ja suunnittelussa, fysiikan, kemian ja matematiikan sisällöt projektituotteiden valmistuksessa sekä esim. äidinkielen ja muiden kielten soveltaminen tiedon hankinnassa, dokumentoinnissa ja esitelmissä. Yhteistyötä tehdään eri aineenopettajien kesken silloin kuin se on luontevaa ja mm. yritysvierailuja järjestetään yhteistyössä opon kanssa. Lue lisää Teknologiapainotus yläkoulussa.

Teknoluokka ei ole erikois- vaan painotusluokka, mikä tarkoittaa, että oppimisen tavoitteet ja niiden arviointi noudattavat paikallisen opetussuunnitelman asettamia askelmerkkejä. Käytännössä teknoluokan projekteissa arvioinnin tehtävä on kaksijakoinen: antaa oppimista tukevaa ja itsearviointiin kannustavaa palautetta (formatiivinen) sekä seurata kulloiseenkin projektiin liittyvien oppiaineiden tavoitteiden mukaisen osaamisen kehittymistä (summatiivinen). Formatiivinen, opettajan ja vertaisten antama palaute ohjaa oppilasta säätelemään työskentelyään ja kehittymään oppimaan oppimisen taidoissa, kun taas summatiivinen arviointi tuottaa opettajalle tietoa oppilaan osaamisesta. Summatiivinen arviointi perustuu osaamiseen, jota oppilas osoittaa projektin aikana. Laaja-alaista osaamista ei arvioida erikseen, mutta sitä pidetään esillä projektien yhteydessä ja oppilaan toimintaa pyritään suuntaamaan L-taitojen tavoitteiden suuntaan.

Mitä teknoluokan tai STEAM-opetuksen aloittaminen vaatii?

Usein ajatellaan teknoluokkatoiminnan vaativan paljon kallista huipputeknologiaa toimiakseen. Tämä on kuitenkin täysin väärä tulkinta. Toiminnan lähtökohtana on halua kehittää opettajuutta ja muuttaa koulun toimintakulttuuria pitkällä aikavälillä. Apulaisjohtajamme Jussi kertoo TOPIK:n haastattelussa millaisia asioita on hyvä ottaa huomioon, kun haluaa koulun ottavan yhdeksi painopistealueeksi STEAM:n tai teknoluokkatoiminnan. Kaiken keskiössä tulee olla pedagogiikka eikä onnistunut teknoluokkatoiminta vaadi koululta kuin muutaman tuhannen euron väline- ja materiaalihankinnat. Eri puolelta Suomea on myös kannustavia esimerkkejä siitä, kuinka paikalliset yritykset ovat sponsoroineet välinehankinnoista, jotta haluttua pedagogiaa on voitu täysipainoisemmin toteuttaa. Kannattaa siis olla aktiivinen ja ottaa reippaasti yhteyttä mahdollisiin yhteistyötahoihin.

Teknoluokkatoiminnan keskiössä on yhdessä tekemällä oppiminen. Usein ajatellaan arjen olevan pelkkää huipputeknologian kuten tietokoneiden, robottien, 3d-tulostimien ja laserleikkureiden kanssa toimimista. Meillä on ollut koko ajan ideana, että teknologinen osuus luokan toiminnasta sisältää kutakuinkin yhtä paljon perinteistä käsityötä, askartelua ja värkkäystä kuin (huippu)teknologian hyödyntämistä. Kokemuksemme mukaan oppimisessa oikea suunta on Jari Sarasvuota lainataksemme käsi – sydän ja pää eikä toisin päin. Nimittäin tekemällä oppien (käsi) oppilaat saavat oppimisen palon syttymään (sydän), jonka jälkeen teorian opiskelukin (pää) kiinnostaa enemmän. Tutkitusti alakouluikäisten oppilaiden on usein mahdollista oppia abstraktit asiat ainoastaan toiminnallisia menetelmiä hyödyntäen. Isompienkin oppilaiden kohdalla toiminnallisuus syventää oppimista ja auttaa linkittämään teoriatiedon tosielämän tilanteisiin.

“Näytä suunta, puhalla henki ja pidä homma yksinkertaisena!”
– KM, Jaakko Holma –

Lähde mukaan innokkaaseen joukkoon opettamaan tulevaisuuden osaajia ja ota yhteyttä allekirjoittaneeseen Autamme mielellämme toiminnan käynnistämisessä ja kehittämisessä.

Yhdessä olemme enemmän!
Rajakylän teknotiimi Jussi, Essi, Arto, Jouni ja etätekno Markus