Aktiiviset oppimistilat moniaistisen vuorovaikutusteknologian soveltaminen oppimiseen (Active Learning Spaces)

Transkriptio

1 Aktiiviset oppimistilat moniaistisen vuorovaikutusteknologian soveltaminen oppimiseen (Active Learning Spaces) Hankkeen johtaja professori Roope Raisamo Yhteyspäällikkö Arto Hippula Informaatiotieteiden yksikkö, TAUCHI tutkimuskeskus Tampereen yliopisto

2 Esityksen sisältö TAUCHI esittely Oppimisen peruslähtökohdat Mitä ovat vuorovaikutusteknologiat Mikä on aktiivinen oppimistila Active Learning Spaces hanke Konkreettinen esimerkki: eoppimisasema Missä hanke on menossa

3 TAUCHI Tampere Unit for Computer Human Interaction TAUCHI tutkimuskeskus 50 monitieteistä tutkijaa Opetusta 1986 lähtien, tutkimusyksikkö 1997 Suomen Akatemian arvioimana Suomen suurin ja merkittävin vuorovaikutusteknologioiden tutkimusyksikkö TAUCHI tekee vuorovaikutustapojen perustutkimusta ja kehittää sovelluksia käyttäjä ja tarvekeskeisesti

4 TAUCHI Tampere Unit for Computer Human Interaction TAUCHIn missio TAUCHI tutkii ja kehittää ihmisen ja teknologian vuorovaikutusta monitieteisesti. Ihmisten kyvyt, tarpeet ja rajoitteet sekä teknologian mahdollisuudet sovitetaan mahdollisimman hyvin yhteen. Haetaan alueita, joilla vuorovaikutteisen teknologian soveltamisesta on isoja hyötyjä.

5 TAUCHI Tampere Unit for Computer Human Interaction Professorit ja tutkimusryhmät Visuaalinen vuorovaikutus (VIRG) Prof. Poika Isokoski, informaation visualisointi, katsesovellukset Multimodaalinen vuorovaikutus (MMIG) Prof. Roope Raisamo, moniaistiset sovellukset, haptiikka Tunne ja sosiaalinen vuorovaikutus (ESC) Prof. Veikko Surakka, psykofysiologia, tunteet, kasvojen ilmeet Läsnäoleva ja kehollinen vuorovaikutus (SPI) Prof. Markku Turunen, puhe ja elesovellukset, tilalliset ja mobiilit sovellukset

6 TAUCHI Tampere Unit for Computer Human Interaction TAUCHI:n tausta oppimissovellusten suhteen Katsekäyttöliittymät 10 v aikana mm. koordinoitu Cogain NoE, EU 6 fp IST, useita muita vaikeavammaisten ratkaisuja Katseen käyttö esimerkiksi käännössovelluksissa Tilallisia ratkaisuja 10 v aikana mm. DiYSE, EU Itea2 vammaisasunnon ohjaus, symbolichat, käyttäjien tunnistus ja seuraaminen tiloissa Puhekäyttöliittymiä 10 v aikana useita puhesovelluksia Puheella ja eleillä ohjattava digiboksi Mobiileja puheeseen perustuvia palvelusovelluksia kaikille käyttäjille Haptiikka 10 v aikana haptiikkasovelluksia nv. oppimiseen mm. Micole koordinoitu Strep, EU 6 fp IST, nv. pelejä, mobiililaitteen Braille Haptinen simulaatio työpöytäympäristössä, voi olla myös mobiili Kasvoeleiden tunnistus Face Interface kehitystä 4v

7 Oppimisen oppijakeskeiset lähtökohdat (Hakkarainen) Oppijan sisäinen, tiedon hankinta, tutkiminen Miten tietoa voi vastaanottaa, ymmärtää, käsitellä, soveltaa, miten se tarttuu mieleen Mukana kognition lisäksi myös emootio Oppijoiden välinen, osallistuva Miten sosiaalinen vuorovaikutus toimii, onko se formaalia vai informaalia Mitä ja miten kanavia käytetään, miten helppoa viestiminen on, mitä se herättää, millä nopeudella Rakentava, uutta luova Miten asioita voidaan esittää yhdessä ja miten niitä voi assosioida, yhdistellä, rakentaa, mitä syntyy tuloksena Miten näitä tuetaan oppimisympäristössä?

8 Miten opimme = vuorovaikutus sisällön kanssa Aistit Emootio, kognitio Leikki Draama Kokeilu, tutkiminen

9 Aistit Aistimisen tarve on vahva Aistiton tila = deprivaatio, ei voi kestää pitkään sekoamatta Yksilöillä eri painotus ja aistitarpeet Visuaaliset, auditiiviset, kinesteettiset Puutteellinen aisti informaatio haittaa ymmärtämistä Esimerkiksi simulaatioefekti tuloksena aivojen hämmennystila Aistiminen on vuorovaikutusta = palautetta ja tiedon varmentamista

10 Kognitio ja emootio (esim. Thurman Fleet) Kognition ja alitajunnan (tunteen) välillä on yhteys, kognitio ei toimi yksin Kognitio valitsee alitajunnalle järkevät asiat; alitajunta muodostaa uskomuksia Tämän jälkeen emootio vaikuttaa toimintaan, siis opitun toteutukseen Negatiivinen emootio estää oppimista ja opitun soveltamista positiivinen edistää Oppimisen pitäisi tuottaa positiivisia emootioita, jotka vahvistavat toimintaa ja kognitiivista valintaa

11 Leikki Leikki on olennainen osa ihmisen kehitystä ja oppimista Leikin avulla ihminen voi simuloida tapahtumia ja tilanteita sekä kokeilla rajoja ja rajoituksia Mahdollisesti syvällistä oppimista ei tapahdu ilman leikkiä

12 Kokeilu ja tutkiminen Halu kokeilemiseen ja tutkimiseen on merkki kiinnostuksesta ja motivaatiosta Ihmisellä on tarve toteuttaa uteliaisuuttaan kokeilemalla ja tutkimalla Syventävät ymmärrystä, laajentavat tietojen sovellettavuutta, myös uskottavuutta

13 Draama Tapahtumallisuutta, kerronnallisuutta Tapahtumat koskettavat oppijan omaa elämää tai rinnastuvat hänen kokemuksiinsa, siksi ne muistetaan Draamallisuutta voi syntyä vuorovaikutuksesta muiden kanssa, tai se voidaan tuottaa pienin keinoin Oppija tuntee olevansa osallinen

14 Vuorovaikutusteknologiat vuorovaikutustavat Visualisointi ja tilaääni Projisoidaan seinälle kuvia, videota, web kamerakuvaa Tuodaan kuvaan liittyvä ääni tilallisena Puhe Esitetään puheen avulla tietoa, tunnistetaan oppijan puhetta Oppijan tunnistus Seurataan ja tunnistetaan oppijoita ja heidän liikkeitään Eleet, pinnan kosketus, kasvojen ilmeet Katse Katseen suuntaa ja kohdetta tunnistetaan Valaistus Käytetään tunnelmiin tai tilanteisiin mukautuvaa valaistusta Haptiikka Dynaaminen tuntopalaute, muuttuvia pintoja, muotoja, materiaaleja 3D tai 2,5D

15 Vuorovaikutusteknologioiden tausta Oppiminen Pedagogiikka, didaktiikka, käytäntö Vuorovaikutustavat eli modaliteetit Vuorovaikutusteknologiat Informaation ymmärtäminen ja vuorovaikutteinen hyödyntäminen Tietoteknisten laitteiden ja järjestelmien vuorovaikutteinen käyttäminen Käyttäjäkokemuksen suunnittelu Ohjelmistotiede, insinööritieteet Vuorovaikutuslaitteet + ohjelmistot Käyttöliittymätiede, käytettävyys Tieto informaation syöttämisestä ja palautteesta Ihmisen aistit, fysiologia, kognitio ja emootio, tiedonkäsittely Fysiologia, psykologia, kognitiotiede, oppimis ja kommunikaatiotieteet

16 Aktiivinen oppimistila Perinteinen luokkahuone on passiivinen tila Tilan rajat, valaistus, lämpötila, kalusteet jne. Tilaan on tuotu fyysisiä materiaaleja ja laitteita Aktiiviseen oppimistilaan on sulautettu vuorovaikutusteknologioita Tila havaitsee oppijat, reagoi heidän toimintaansa ja tuottaa siihen sovitettuja sisältöjä Moniaistinen vuorovaikutus sisältöjen kanssa Sisällöt voivat olla mitä tahansa oppimista tukevaa Oppijat ja opettajat voivat liikkua vapaasti tilassa Tilassa voidaan käyttää myös virtuaalisovelluksia

17 Vuorovaikutusteknologioiden hyödyntäminen Käyttäjälle/ oppijalle esitetään tietoa Oppijalta vastaanotetaan syötteitä Ohjelmisto tulkitsee syötteitä, havaitsee ja ymmärtää mielenkiinnon kohteita Ohjelmisto tuo tietoa ja sisältöjä sen mukaan miten oppija toimii Laitteita löytyy kaupasta, ohjelmisto kehitetään hankkeessa tarvelähtöisesti

18 Aktiivinen oppimistila virtuaalinen puhe kosketus eleet katse kuulo voima liikkuminen läsnäolo tunnistus

19 Tutkimushanke: Aktiiviset oppimistilat moniaistisen vuorovaikutusteknologian soveltaminen oppimiseen (Active Learning Spaces) Tutkimusbudjetti noin 1,4 M, Tekes n. 0,86 M / 2v Yrityshankkeet noin 2 M / 2v Hanke kehittää vuorovaikutusteknologioita oppimista varten

20 Keskeiset ideat Tarvelähtöisyys Oppijakeskeinen, opettajaa tukeva Teknologiaa kehitetään, muokataan oppimista varten Vuorovaikutteisuus, moniaistisuus Tukee oppimista aktivoivia yksilöllisiä prosesseja Mahdollistaa oppijoiden seuraamisen Tila ohjaa oppijan tilaa DREX, stage space state of mind Oppimistila on aktiivinen, oppiminen tilallista ja kehollista Uudet roolit, opettaja, oppijat, sisällöntuottajat Mahdollistaa monenlaisten materiaalien ja sisältöjen hyödyntämistä

21 Active Learning Spaces, tutkimuskonsortio Tampereen yliopisto (TaY) Informaatiotieteiden yksikkö, TAUCHI tutkimuskeskus Informaatiotieteiden yksikkö, TRIM tutkimuskeskus Kasvatustieteiden yksikkö (EDU) Kieli, käännös ja kirjallisuustieteiden yksikkö (PLURAL) Terveystieteiden yksikkö (HES) Lääketieteen yksikkö (MED) Yhteiskunta ja kulttuuritieteiden yksikkö (YKY) Oulun yliopisto (OY) Tietotekniikan osasto Kasvatustieteiden tiedekunta University of Santa Barbara, CA, USA (eri rahoitus) Prof. Matthew Turk

22 Active Learning Spaces, yritykset ja kaupungit Neoxen Tribal Learning Lingsoft Sanako OffCode Context Learning Finland Sähkötaso Panphonics Tampereen koulutoimi (ulkopuolinen rahoitus) Ylöjärven koulutoimi (ulkopuolinen rahoitus) Oulun kaupunki (ulkopuolinen rahoitus) Neoxenin kouluverkosto (tiedon levitys) Kasavuoren koulu (tiedon levitys) Napa Valley High School CA, USA

23 Arvoverkko ekosysteemi Sisällöt KOULU Oppimisympäristö, Infra Teknologiat Infra ähkötaso, fyysinen Oppisisällöt eoxen, MS alusta ontext Learning Finland Oppimissisällöt laiteympäristö anphonics, Oppimisalustat ja sovellukset Tutkimus, sovelluskehitys Aktiivinen moniaistinen vuorovaikutus Teknologian soveltaminen AUCHI moniaistisen vuorovaikutuksen ääniteknologia Oppimisalustat eoxen, MS, pilvipohjainen irtuaalipotilas Kieli ja puheteknologia Lingsoft Sanako ohjelmistoteknologia LURAL, OKL pedagoginen tutkimus RIM pelitutkimus ED lääketieteen opetus Kv yhteistyö niversity of Santa Barbara apa Valley School Oppijoiden ja käytön anturointi OffCode Pilotointi ampere, Ylöjärvi, Hämeenlinna, Oulu, Naantali, Joensuu ym. Neoxenin kansall. verkosto (400 koulua) Oppijoiden profilointi, sisältöjen ja vuorovaikutuksen validointi Tribe Versum

24 Pilotointikohteet Luonnontieteiden opetus Lääketieteellinen simulaatio yläkoulu lukio Sosiaalinen media kielten opetuksessa yläkoulu lukio Moniaistinen teknologia Simulointi Yleisesti hyödynnettävät teknologiat sovellettuina opetusaiheiden tarpeisiin yliopisto lääkäreiden erikoistumiskoulutus Liikunta ja terveyden edistäminen alakoulu yläkoulu

25 Työpaketit 1. Tarvekartoitus ja oppimisympäristön suunnittelu 3 htk EDU, Prof. Eero Ropo 2. Oppimisratkaisujen ketterä kehitys ja testaus 24 htk TAUCHI, Tutkimusprof. Markku Turunen 3. Sosiaalinen media kielten opetuksessa 24 htk TRIM, Tutkimusjohtaja Jarmo Viteli 4. Luonnontieteiden opetus, 24 htk TAUCHI, Prof. Roope Raisamo 5. Liikunta ja terveyspelit 24 htk TRIM, Prof. Frans Mäyrä 6. Lääketieteen opetus 24 htk MED, Koulutusjohtaja Kati Hakkarainen 7. Vaikutukset opetukseen ja oppimiseen 24 htk EDU, Lehtori Sari Yrjänäinen) 8. Arvoverkkohankkeen yhteistyön johtaminen 12 htk TAUCHI, Prof. Roope Raisamo

26 Miten toteutetaan hankkeessa Learning by Piloting Laitteet investointeina kaupasta kouluille Ideoidaan koulujen kanssa sovellukset TAUCHI kehittää ohjelmistot Integroidaan tutkimustieto teknologian kehitykseen Nopea sovellusten pilotointi kouluissa Pilottien ja teknologian kehitys ja integrointi opetukseen Opettajat ja oppilaat tuottavat sovellustietoa

27 Vaikuttavuuden arviointi Lisääkö teknologian integroinnin lisäys oppimista? Miten hankkeen teknologia muuttaa opettajan ja oppilaan oppimiskäsityksiä, prosesseja, opiskelua ja ympäristöä? Opettajuus ja oppijuus? TVT:n soveltaminen osoittaa monipuolisesti positiivisia vaikutuksia, tässä erotetaan pidemmälle viedyn järjestelyn vaikutukset Osoitetaan myös vaikutuksia opettajan työhön Mitataan esimerkiksi: Input (tässä laite ja kehitysinvestointi sekä perehtymis ja ylläpito investointi ja lisenssit sekä materiaalikulut) Output (opetuksesta osallisten määrä, hyödyntävien opettajien määrä) Outcomes (käyttö ja hyödyntämisaika myös suhteessa opettajan toimintaan) Impact (oppimistulokset)

28 Konkreettinen toteutusesimerkki, eoppiasema Tarkoituksena eriyttää lyhytaikaisesti erityisen tuen tarpeita (..10 min 45 min) Oppimisongelmat huippuedistyvät oppilaat Voidaan tuoda yleisopetuksesta erityisopetukseen ja takaisin Eriytetyt tilat pienempiä, intensiivisempää opetusta Active Learning Spaces soveltaa vuorovaikutusteknologioita eoppiaseman käyttöön (Tammerkoski) Järjestetään erimuotoisia uusia oppimismahdollisuuksia Yhteistyö ja verkko erityiskoulujen kanssa, oppituntien vaihto/ siirto verkon kautta etänä Tampereen kaupungin hanke, OPH:n rahoittama OPH:n rahoituksella kehitetään tilat ja opettajien valmiudet

29 Missä hanke on menossa? Aloitus vuoden 2012 alusta Useita palavereita ja esittelyjä kaupungin kanssa Haptiikkasessio rehtoreiden kanssa, lähitulevaisuudessa tilallisten vuorovaikutustapojen esittely ja demoilu Tekniset palaverit e Varikon ja remontoitavien/ uusien koulujen kanssa Tammerkoski, Klasu, Ylöjärvi, integrointi tilamuutoksiin Laiteympäristön kartoitus ja määrittely Sähkötaso tekee AV suunnitelman hankkeen sisäisesti WP1 selvitykset ovat käynnissä koulukohtaisesti Sanna Järvinen (TRIM) Annala/ Karonen (matematiikka, kielet), Liisanpuisto (liikunta), Ammattiopisto Lehdistötiedote, varaudutaan siihen että lehdistö voi kiinnostua tuloksista jo aikaisin; osin yrityshankkeet vielä ilman päätöksiä

30 Kiitos! Yhteystiedot: Arto Hippula, yhteyspäällikkö