ONKO VÄLINEELLÄ VÄLIÄ? Opetusteknologia oppimisen tukena

ONKO VÄLINEELLÄ VÄLIÄ? Opetusteknologia oppimisen tukena Riitta Juusenaho, Johanna Kurela (toimittajat) Merja Kuisma, Aino Ylinen (kirjoittajat) T I E T O T U O T A N N O N J A L A A D U N A R V I O I N N I N J U L K A I S U J A A / 3

Tampereeen kaupunki Talous- ja liiketoimintaryhmä Tietotuotanto ja laadunarviointi Aleksis Kiven katu 4 6 C PL 487 33 Tampere Puh. 3 565 6 www.tampere.fi Teoksen taloudelliset tekijänoikeudet kuuluvat Pirkanmaan liitolle. Aineistosta saa vapaasti valmistaa kappaleita ja saattaa se yleisön saataviin sekä sisällyttää muuhun aineistoon tai muulla tavoin kehittää sitä kuitenkin loukkaamatta tekijöiden moraalisia oikeuksia. Käyttöoikeuden ehtona on sitoutuminen näihin ehtoihin. Julkaisun rahoittajia ovat Euroopan aluekehitysrahasto, Pirkanmaan liitto ja Tampereen kaupunki. Kannen kuvat: Ari Järvelä Juvenes Print Tampereen Yliopistopaino Oy Tampere 3 ISBN 978-95-69-78-7 ISSN-L 797-857 ISSN 797-857 Painettu ISSN 798-88X Verkkojulkaisu Onko välineellä väliä? Opetusteknologia oppimisen tukena

Lukijalle TOP School -hanke (Tampereen kaupungin oppimisympäristöjen kehittämisen koordinaatiohanke) on yksi kaupungin strategisista hankkeista. Sen tehtävänä on koordinoida ja kehittää laajasti tamperelaisia oppimisympäristöjä niin fyysisten tilojen, teknologian kuin pedagogiikankin näkökulmasta. Tämän tavoitteen saavuttamisen kannalta on tärkeää luoda kiinteä keskusteluyhteys kunnan järjestämien koulutuspalvelujen sekä tutkimuksen välille. Tutkimusten avulla saadaan pätevää tietoa koulutuksen nykytilasta, suunnataan kehittämistoimenpiteitä ja resursseja oikeisiin kohteisiin ja todetaan kehittämistyön vaikuttavuus. Käsillä oleva julkaisu koostuu kahdesta erillisestä osasta, joista Merja Kuisman teksti käsittelee tieto- ja viestintäteknologian ja oppimisen välisiä yhteyksiä ajankohtaisen tutkimuksen valossa sekä kuvaa konkreettisia biologian ja maantiedon opetukseen soveltuvia opetusteknologian sovelluksia Tampereen Normaalikoulussa. Aino Ylisen teksti on hänen diplomityönsä Tampereen teknilliseltä yliopistolta, ja siinä tutkija paneutuu erityisesti lukioiden matematiikan opetukseen soveltuvan opetusteknologian käyttöön ja käyttökokemuksiin. Tutkimuksessa verrataan mielenkiintoisella tavalla opettajien ja opiskelijoiden kokemuksia. Eläminen ja työskentely tulevaisuuden yhteiskunnassa edellyttää kansalaisilta koko ajan kehittyviä ja uusiutuvia tietoteknisiä taitoja. Tämän vuoksi opettajat ovatkin keskeisessä asemassa varmistamassa suomalaislapsille ja -nuorille riittävät ja ajankohtaiset tiedot ja taidot, jotta he voivat aikanaan kilpailla menestyksellisesti kansallisilla ja kansainvälisillä markkinoilla niin opiskelu- kuin työpaikoistakin. Tällä hetkellä opetusteknologian hyödyntäminen oppitunneilla liittyy paljolti opettajan henkilökohtaisiin taitoihin ja kiinnostukseen. Koulutuksen järjestäjän, kunnan, on kuitenkin varmistettava kaikkien oppilaiden ja opiskelijoiden yhdenvertaiset mahdollisuudet saada pätevää tieto- ja viestintätekniikan (TVT) opetusta. Tämä tapahtuu yhteistyössä opettajien perus- ja täydennyskoulutuksen kanssa varmistamalla digitaalisen oppimateriaalin saatavuus, takaamalla kouluille ja oppilaitoksille toimivat varusteet ja tietoliikenneyhteydet sekä vahvistamalla TVT:n opetuskäytön tutkimusta. Tähän tavoitteeseen pääsemiseksi käsillä olevan julkaisu on yksi avaus. Riitta Juusenaho Hankejohtaja, KT TOP School -hanke Onko välineellä väliä? Opetusteknologia oppimisen tukena 3

4 Onko välineellä väliä? Opetusteknologia oppimisen tukena

Sisällys ONKO VÄLINEELLÄ VÄLIÄ? Opetusteknologia oppimisen tukena 3 Lukijalle 7 OSA I Merja Kuisma PARANTAAKO TEKNOLOGIA OPPIMISTA? 39 OSA II Aino Ylinen TEKNOLOGIA LUKION MATEMATIIKAN OPETUKSESSA Onko välineellä väliä? Opetusteknologia oppimisen tukena 5

6 Onko välineellä väliä? Opetusteknologia oppimisen tukena

OSA I Merja Kuisma PARANTAAKO TEKNOLOGIA OPPIMISTA?

8 Parantaako teknologia oppimista?

Sisällys Johdanto: Miksi tieto- ja viestintä-teknologiaa pitää käyttää opetuksessa? Teoreettinen viitekehys: Miten tieto- ja viestintäteknologian käyttö liittyy oppimiseen? 3. Konstruktivistinen oppimiskäsitys 3. Tutkiva oppiminen 3.3 Oppimisen kolme näkökulmaa 4.4 Navigointiapu ja signalointi: teoria multimedian avulla oppimisesta 5 3 Opetusteknologian vaikutukset oppimiseen tutkimusten valossa 7 3. Tulokset koskien opetusjärjestelyjä ja oppimisprosessin kuvausta 7 3.. TVT tutkivan oppimisen välineenä 7 3.. TVT innovatiivisen opetuksen ja oppimisen välineenä 9 3..3 Digitaalisen oppimisympäristön käytettävyys ja hyödyllisyys 3. Tulokset oppimistulosten osalta 4 3.. Kolmiulotteisten oppimateriaalien vaikutus oppimiseen 4 3.3 Kosketustaulun vaikutukset oppimiseen 5 3.4 Mobiililaitteiden sovellukset, wikit ja blogit oppimisen edistäjinä 7 4 Kokemuksia Tampereen yliopiston normaalikoulussa 9 4. Esimerkkejä TVT:n pedagogisesta käytöstä 9 4.. TVT tutkivan oppimisen apuvälineenä yläkoulun maantiedossa 9 4.. TVT tutkivan oppimisen välineenä yläkoulun biologiassa 3 4..3 Kosketustaulu ja oppimisen kolme näkökulmaa 3 4..4 Erilaisten oppijoiden palaute ja opettajan kokemukset 3 4. Opetusteknologia opetusharjoittelussa 3 5 Pohdinta: Opetus- ja oppimiskulttuurin muutoksen mahdollistaminen 33 Lähteet 34 Parantaako teknologia oppimista? 9

Parantaako teknologia oppimista?

Johdanto: Miksi tieto- ja viestintä-teknologiaa pitää käyttää opetuksessa? Johdanto: Miksi tieto- ja viestintäteknologiaa pitää käyttää opetuksessa? Opetustyötä tekevillä on haasteellinen tehtävä opettaa ja kasvattaa lapsia ja nuoria siten, että he omaksuvat yhteiskunnassamme tarvittavat tiedot ja taidot. Elämme tietoyhteiskunnassa (Anttiroiko, 998), joka usein käsitetään kovin insinöörivetoisesti yksinomaan tieto- ja viestintäteknologian (TVT) laitteiden ja ohjelmien käytön hallitsemiseksi. Tietoyhteiskunta merkitsee kuitenkin paljon muutakin. Siinä pärjäämiseen tarvitaan itseohjautuvuutta, kehittyneitä ongelmanratkaisutaitoja ja kykyä uusien innovaatioiden kehittelyyn sosiaalisessa vuorovaikutuksessa (Penttinen, 3). Koska tavoitteena on antaa oppilaille tietoyhteiskunnassa toimimiseen tarvittavat niin sanotut -luvun taidot ( st century skills), on syytä tarkastella näitä taitoja hieman lisää. Oheinen lista perustuu laajan kansainvälisen ATCS (Assessment & Teaching of st -Century Skills) -hankkeen tekemään selvitykseen -luvun taitojen määritelmistä (Binkley & al., ).. Luovuus ja innovatiivisuus. Kriittinen ajattelu ja ongelmanratkaisu 3. Oppimaan oppiminen 4. Kommunikaatio 5. Yhteistyö 6. Informaation lukutaito 7. TVT-taidot ja verkko-oppiminen 8. Globaali ja paikallinen kansalaisuus 9. Elämä ja työura. Kulttuuritietoisuus ja sosiaalinen vastuu Näistä kymmenestä taidosta kolme ensimmäistä liittyvät tapaan ajatella, taidot 4 5 tapaan tehdä työtä, taidot 6 7 työvälineiden hallintaan ja 8 oman elämän hallintaan niin paikallisesti kuin maailmanlaajuisesti (Ahonen, ). Kutakin taitoa voidaan arvioida Ksave-mallin mukaan. Ksave tulee termeistä Knowledge, Skills, Attitudes, Values, Ethics, joten näitä taitoja lähestytään ja arvioidaan tietojen, taitojen, asenteiden, arvojen ja etiikan näkökulmasta. Opetustapoja, jotka edistävät -luvun taitojen oppimista, kutsutaan innovatiivisiksi opetuskäytänteiksi (Norrena, Kankaanranta & Nieminen, ). Laaja kansainvälinen ITL (Innovative Teaching and Learning) -tutkimus, jossa Suomikin on mukana, osoittaa että tietynlaiset opetuskäytänteet edistävät oppilaiden -luvun taitojen oppimista (Shear, Gallagher & Patel, ). Innovatiiviset opetuskäytänteet perustuvat oppilaslähtöiseen pedagogiikkaan. Lisäksi siinä tietotekniikka integroidaan pedagogiikkaan oppimistavoitteiden mukaan, eikä tietotekniikan käyttö ole tavoite sinällään, vaan se on väline oppimismahdollisuuksien laajentamiseen ja syventämiseen. ITL-tutkimus liittää innovatiiviseen opetukseen myös Parantaako teknologia oppimista?

Johdanto: Miksi tieto- ja viestintä-teknologiaa pitää käyttää opetuksessa? opetuksen laajentamisen luokkahuoneen ulkopuolelle. Varsinaisista oppimisprosesseista kerrotaan tarkemmin teoreettisen viitekehyksen osiossa ja teknologian käytön vaikutuksista oppimiseen kappaleessa kolme. Teknologialla on suuri rooli yhteiskunnan muutoksessa (Wong & al., 8). Moni käyttää avointa sosiaalisen median foorumia, kuten Twitteriä tai Facebookia, päivittäin, ja niin lapset kuin aikuiset käyttävät yhteydenpitoon ja internetin selaamiseen mobiililaitteita. Kun teknologiaa on runsaasti saatavilla, eikö olisi luontevaa, että sitä käytettäisiin koulussakin? Koulut eivät kuitenkaan ole ottaneet käyttöönsä lapsille syntymästä saakka tuttuja teknologisia oppimisympäristöjä (Kankaanranta & Puhakka, 8; Law, Pelgrum & Plomp, ). Jotta tilanne saadaan muuttumaan, tarvitaan muutoksia koulutuksen ekosysteemin kaikilla eri tasoilla: luokka- ja koulutasolla sekä kansallisella koulutusjärjestelmän tasolla (Shear, Gallagher & Patel, ). Ekosysteemi-termi kuvaa osuvasti koulutusjärjestelmän eri osien riippuvuus- ja vuorovaikutussuhteita. Monelle tuntemalleni opettajalle on annettu opetuskäyttöä varten tietokone internetyhteyksineen, demokamera, dataprojektori ja osalle myös interaktiivinen valkotaulu, mutta he ovat epävarmoja niiden käyttötavoista. Opettajat ovat ihmetelleet laitteisiin kohdistuvia kiitoksen sanoja niiden oppimisen mullistavista vaikutuksista ja kokeneet, että pedagogiikka on pysynyt entisellään uusista laitteista huolimatta. Millaisin pedagogisin menetelmin näitä välineitä siis voisi hyödyntää niin, että ne edistäisivät oppilaiden oppimista? Parantaako teknologia oppimista?

Teoreettinen viitekehys: Miten tieto- ja viestintäteknologian käyttö liittyy oppimiseen? Teoreettinen viitekehys: Miten tietoja viestintäteknologian käyttö liittyy oppimiseen?. Konstruktivistinen oppimiskäsitys Ennen kuin aloittaa tieto- ja viestintäteknologian (TVT) käyttämisen opetustyössään, kannattaa perehtyä konstruktivistiseen oppimiskäsitykseen ja tutkivaan oppimiseen. Konstruktivistisen oppimiskäsityksen mukaan oppimisprosessiin liittyy kuusi eri ominaisuutta (Falk, Krüger & Welz, ). Ensinnäkin oppiminen on konstruktivistinen prosessi eli oppija yhdistää ja jäsentää uusia asioita aikaisempien kokemusten sekä näkemysten ja mielikuvituksen avulla. Oppija antaa uusille asioille merkityksiä oman kokemusmaailmansa ja oletustensa mukaisesti, eivätkä merkitykset siirry sellaisenaan opettajalta oppijalle. Toiseksi oppiminen on aktiivinen prosessi, eikä oppimista tapahdu ilman oppijan aktiivista työskentelyä. Lisäksi oppimisen kannalta on tuloksellisinta, mikäli opettaja ohjaa oppimisprosessin alkuun, mutta oppija ohjaa prosessia itse tehden itse prosessin etenemiseen liittyvät päätökset. Oppimisprosessit kytkeytyvät henkilön yksilöllisiin kognitioihin, siihen miten hän prosessoi tietoa. Kognitioihin liittyy myös tunteet, kuten kiinnostuminen ja motivoituminen. Yksilöllisistä kognitiosysteemeistä huolimatta oppiminen on myös sosiaalinen prosessi. Oppimista tapahtuu, kun yksilöt jakavat ideoitaan ja oletuksiaan toisilleen, testaavat niitä ja neuvottelevat niistä. Vuorovaikutustilanteiden luominen on siis oppimisen kannalta tärkeää. Viimeisenä konstruktivistisen oppimiskäsityksen piirteenä on oppimisen kontekstuaalisuus. Relevantti konteksti antaa oppijalle mahdollisuuden tulkita tiedon merkitystä. Tämä puolestaan mahdollistaa oppimisprosessin ja tiedon tallentumisen pitkäaikaiseen muistiin.. Tutkiva oppiminen Tutkiva oppiminen liittyy konstruktivistiseen oppimiskäsitykseen ja pohjautuu ajatukseen, että aikaisemmin luodun tiedon ymmärtäminen on psykologisella tasolla olennaisesti samanlainen prosessi kuin uuden tiedon luominen tieteessä tai keksimisessä. Tutkivan oppimisen prosessi voidaan jakaa kuvan mukaisesti yhdeksään eri osatekijään: kontekstin luominen, ongelmien asettaminen, oppilaiden työskentelyteorioiden luominen, kriittinen arviointi, uuden syventävän tiedon hankkiminen, tarkentuvien kysymysten kehitteleminen, asteittain tarkentuvien teorioiden luominen, prosessin jakaminen ja tulosten julkistaminen. Oppilaat etenevät näitä vaiheita syklisesti laatien uusia kysymyksiä jo opittujen asioiden pohjalta. (Hakkarainen, Lonka & Lipponen,.) Parantaako teknologia oppimista? 3

Teoreettinen viitekehys: Miten tieto- ja viestintäteknologian käyttö liittyy oppimiseen? Kuva. Tutkivan oppimisen vaiheet. Kuvio on alkuperäisessä yhteydessään Verkko-oppimisen ja tiedonrakentelun tutkimuskeskuksen sivustolla osoitteessa www.helsinki.fi/science/networkedlearning/fi/tutkivaoppiminenmain.html. Tutkiva oppiminen on oppimista, jossa tietoja ei omaksuta valmiina opettajalta tai oppimateriaaleista, vaan oppija ohjaa omaa oppimistaan asettamalla kysymyksiä, muodostamalla omia käsityksiään ja selityksiään sekä hakemalla tietoa itsenäisesti ja rakentamalla näin syntyneestä tiedosta laajempia kokonaisuuksia. Tutkimusprosessin jakaminen ryhmän jäsenten kesken ja ryhmän jäsenten intensiivinen vuorovaikutus tukevat korkeatasoisten oppimistulosten saavuttamista. Opettajalla on tärkeä tehtävä toimia tämän prosessin ohjaajana. Tutkivan oppimisen prosessi johtaa oppimisen laadun olennaiseen paranemiseen vain opettajan ohjauksen ja tuen avulla. Tutkivaa oppimista voi toteuttaa myös ilman TVT:n käyttöä, mutta TVT tarjoaa erinomaisia apuvälineitä tiedonrakentelun ja yhteisöllisen oppimisen tueksi. Se myös mahdollistaa monimutkaisten ilmiöiden mallintamisen ja visualisoinnin. Verkostopohjaiset oppimisympäristöt luovat yhteisen työskentelyavaruuden, jossa oppijat voivat ajasta ja paikasta riippumatta työskennellä tiedonrakentelemiseksi ja tutkimustehtäviensä toteuttamiseksi. (Hakkarainen et al., 999.).3 Oppimisen kolme näkökulmaa Paavola ja Hakkarainen (5) esittävät tiedonrakentelun kolme näkökulmaa, jotka pohjautuvat Bereiterin () näkemykseen tiedonrakentelusta (knowledge-building), Engeströmin (987; 999) teoriaan ekspansiivisesta oppimisesta (learning by expanding) ja Nonakan ja Takeuchin (995) näkemykseen tietoa luovasta organisaatiosta (knowledge-creating company). Paavola ja Hakkarainen ovat vakuuttuneita, että nämä näkemykset valottavat oppimisen prosesseja tavalla, joka on välttämätöntä nykyisen tietoyhteis- 4 Parantaako teknologia oppimista?

Teoreettinen viitekehys: Miten tieto- ja viestintäteknologian käyttö liittyy oppimiseen? kunnan edellyttämien oppimisprosessien ymmärtämiseksi ja mahdollistamiseksi. He esittävät, että oppimiseen sisältyy kolme metaforaa. Ensimmäisen mukaan yksilöt hankkivat konstruktivistisesti itselleen jo olemassa olevaa tietoa. Tätä kutsutaan myös monologiseksi näkökulmaksi. Sen lisäksi on olemassa niin sanottu dialoginen näkökulma, jonka mukaan oppimisprosessissa sosiaaliset vuorovaikutussuhteet ja yksilön yhteisten arvojen omaksuminen ovat erityisen tärkeitä. Anna Sfard (998) jakaa oppimiskäsitteen vain näihin kahteen edellä mainittuun osaan: tiedonhankintametaforaan ja osallistumismetaforaan. Tiedonhankintametaforan mukaan tieto on jokaisen yksilön henkilökohtaista mielen omaisuutta ja mieli toimii tiedon varastona. Tämä metafora painottaa individualistista konstruktivismia. Loogisesti järjestyneet tietorakenteet ja yleistettävissä oleva tieto nähdään älykkään toimimisen ihanteena. Osallistumismetaforan mukaan oppiminen on vuorovaikutteinen prosessi, jossa yhdessä tehdyt oppimistehtävät muovaavat kognitiivista toimintaa monella tavalla. Painopiste on tällöin itse toiminnassa ja sen vaikutuksissa yksilöön, ei niinkään yksittäisten henkilöiden saavuttaman tiedon määrässä. Tutkiva oppiminen (progressive-inquiry) perustuu edellä mainittuihin tiedonhankinta- ja osallistumismetaforiin. Näiden metaforien mukaisia TVT-sovelluksia ovat muun muassa CSILE, Knowledge Forum ja Future Learning Environment (Leinonen et al., 999; Scardamalia, 4). Kolmas Paavolan ja Hakkaraisen (5) esittämä näkökulma oppimiseen on trialoginen. Se on niin kutsuttu tiedon luomisen metafora. Siinä yksilöt kehittävät yhdessä uusia toimintoja. Painopiste on yksilöiden ja yhteisöjen lisäksi siinä, miten yksilöt yhteistoiminnallisesti kehittävät uusia asioita ja tuotteita. Tällöin yhteisöllisesti luodaan uusia innovaatioita ja tuotetaan uutta tietoa. Tieto-objekti tarkoittaa yhteisöllisen tiedonrakentelun kohteena olevia ongelmia, tietoa tai teorioita. Myös kirjallisuuden tai muiden taiteen tuotteiden tulkinnat ovat tieto-objekteja samoin kuin erilaiset suunnitelmat ja designit, joiden kanssa voidaan työskennellä. Tieto-objektille on luonteenomaista se, että ne ovat käsityksiä ja ajatuksia, jotka ovat saaneet kirjallisen tai visuaalisen muodon ja voidaan siten ottaa koko yhteisön työskentelyn ja edelleenkehittelyn kohteiksi. (Hakkarainen et al., 999.).4 Navigointiapu ja signalointi: teoria multimedian avulla oppimisesta Mayerin (9) kognitiivinen teoria oppimisesta multimedian avulla esittää, että multimedian sanat ja kuvat siirtyvät valikoituina kuulo- ja näköhavaintoina aistimuistin kautta työmuistiin. Siellä kuvat jäsentyvät omana ja sanat omana prosessinaan ja niiden informaatio yhdistyy. Tähän jäsentymiseen vaikuttaa pitkäkestoinen muisti, jonne aiemmin omaksutut tiedot ovat tallentuneet. Kuvat voivat olla liikkumattomia tai liikkuvia ja sanat kirjoitettuja tai ääneen lausuttuja. Ihmisellä on siis eri kanavat visuaalisen ja verbaalisen materiaalin prosessointiin. Yksilön kapasiteetti käsitellä visuaalista ja verbaalista materiaalia on rajallinen, koska kumpikin kanava pystyy käsittelemään samanaikaisesti vain pienen määrän materiaalia. Parantaako teknologia oppimista? 5

Teoreettinen viitekehys: Miten tieto- ja viestintäteknologian käyttö liittyy oppimiseen? Lisäksi oppiminen edellyttää oppijalta kognitiivisia prosesseja oppimistapahtuman ajan: ydinkohtien hahmottamista, tiedon jäsentelyä ja yhdistämistä aiemmin opittuun tietoon. Mikäli oppija ei pysty hahmottamaan oppimateriaalista sen ydinkohtia, ei tiedä kuinka laaja aineisto hänellä on käytettävissään ja häntä rasittavat muutkin oppimisen kannalta epäoleelliset ja ylimääräiset häiriötekijät, hänen kognitiivinen prosessointikapasiteettinsa kuluu epäoleellisiin asioihin eikä kapasiteettia jää käytettäväksi oppimisen prosesseihin. Mikäli tällainen kognitiivinen ylikuormittuminen kyetään välttämään, jää vielä jäljelle kysymys, miten saada vapaana oleva kapasiteetti suuntautumaan generatiiviseen eli tuottavaan prosessointiin. Mayer (9) antaa tähän seuraavan vastauksen: a) Ihmiset oppivat ja ymmärtävät asian paremmin sanoista ja kuvista kuin pelkistä sanoista. Kuva voi olla valokuva, liikkuva kuva tai jokin diagrammi. b) Ihmiset oppivat asian paremmin, jos sanat ilmaistaan persoonallisesti ja vältetään virallista tyyliä. Tämä perustuu siihen, että kun sanat ilmaistaan keskustelevaan tyyliin, oppijalle muodostuu sosiaalinen side kertojaan ja hän ponnistelee enemmän ymmärtääkseen mitä hänelle sanotaan. Tämän lisäksi oppijoita voidaan ohjata käyttämään oppimiseen tarvittavien kognitiivisten prosessien kapasiteettia lisäämällä motivaatiota oppimateriaalin helppokäyttöisyydellä ja käyttömukavuudella (Sung & Mayer, ). Olosuhteisiin sidoksissa oleva kiinnostus (situational interest) tarkoittaa lyhytaikaista psykologista tilaa, johon liittyy huomion keskittyminen, lisääntynyt kognitiivinen toiminta, sinnikkyys, uteliaisuus, voimakas tunnetason mukanaolo tai nautinto (Hidi, ; Renninger, Hidi & Krapp, 99; Silvia, 6). Tämä merkitsee sitä, että miellyttävät oppimiskokemukset tuottavat tunnetilan, joka lisää kognitiivisiin prosesseihin sitoutumista. Sungin ja Mayerin () mukaan antamalla oppijalle navigointiapua ja korostamalla materiaalin keskeisiä asioita signaloinnin avulla saadaan oppija tuntemaan mielihyvää, joka vaikuttaa positiivisesti hänen haluunsa tehdä lujasti töitä oppimisen hyväksi. Näin oppimistulokset paranevat. 6 Parantaako teknologia oppimista?

Opetusteknologian vaikutukset oppimiseen tutkimusten valossa 3 Opetusteknologian vaikutukset oppimiseen tutkimusten valossa 3. Tulokset koskien opetusjärjestelyjä ja oppimisprosessin kuvausta 3.. TVT tutkivan oppimisen välineenä Hakkarainen ja kumppanit (999) toteavat mainiossa oppaassa Tieto- ja viestintätekniikka tutkivan oppimisen välineenä, että siihen mennessä tehdyt tutkimukset TVT:n käytöstä opetuksessa keskittyvät tiedonhankintataitoihin ja korostavat erilaisten projektioppimisen muotojen toteuttamista. Teoksessa aivan aiheellisesti pahoitellaan sitä, että tutkimuksista puuttuu yleensä analyysi siitä, miten projekti tukee oppilaiden käsitteellisen ymmärryksen syvenemistä. Siinä todetaan muun muassa, että perinteinen projekti toteutetaan koulussa siten, että kukin oppilas saa tehtäväkseen perehtyä johonkin ilmiöön tai asiaan, kuten henkilöön, eläinlajiin tai valtioon. Aiheesta haetaan tietoa internetistä, kirjastosta ja toisinaan tehdään myös haastatteluja tai omia havaintoja. Tällöin heikkoutena tutkivan oppimisen näkökulmasta on se, ettei lähtökohtana ole varsinaista ongelmaa tai sitten se on valmiiksi annettu. Oppilasta ei siis yleensä systemaattisesti ohjata asettamaan tutkimusongelmaa tai opeteta tunnistamaan ongelmia. Tämä johtaa helposti siihen, että oppija tyytyy ensimmäisen tietolähteen tiedon toistamiseen eikä sitoudu omakohtaiseen tutkimusprosessiin. Toinen teoksessa mainittu ja tutkimuksissa havaittu ongelma on se, että projektien aiheeksi usein valitaan oppilaan käsitteellisen oppimisen kannalta vähäpätöisiä aiheita. Kun opetellaan tiedonalueen ydinasioita, käytetään perinteistä opettajakeskeistä opetusta, ja projektioppimista käytetään oppilaita motivoivana lisäkkeenä vähemmän tärkeillä sisältöalueilla. Projektin kohdistaminen yksinkertaisiin ja konkreettisiin kohteisiin johtaa helposti siihen, että oppilaiden kysymykset ovat luonteeltaan tosiasioita etsiviä mitä, missä ja milloin -kysymyksiä ja oppilaiden tuottama tieto on vain kuvailevaa. Tällöin oppilaan omat ajatukset eivät pääse esiin, vaan lopputulos on tietolähteen tiedon toistamista. Yhtenä ongelmana nousee esiin myös se, että perinteinen projektioppiminen ei vaadi oppilaiden välistä yhteistoimintaa eikä ponnistusten jakamista. Parantaako teknologia oppimista? 7

Opetusteknologian vaikutukset oppimiseen tutkimusten valossa Perinteisen projektioppimisen ja tutkivan oppimisen väliset erot on koottu seuraavaan taulukkoon: Taulukko. Perinteisen ja tutkivan oppimisen vertailua (Hakkarainen et al., 999, s. ). Perinteinen projekti Tutkiva oppiminen Aihepiiri: yksinkertainen ja erillinen Kohde: suuri irrallisen tietojoukon läpikäynti Oppimistehtävä: yksittäisten tehtävien antaminen, jotka eivät edellytä oppilaiden yhteistoimintaa Tuki: oppilaiden spontaaniin taitoon ja yksilöllisiin valmiuksiin luottaminen Arviointi: oppilaiden synnyttämän tuotoksen arviointi perinteiseen arviointikäytäntöön sopivasti Tavoite: päähuomion kiinnittäminen näyttävään lopputulokseen Aihepiiri: käsitteellisesti haastava ja kompleksinen Kohde: harvojen käsitteellisten keskeisten ilmiöiden tutkiminen Oppimistehtävä: yhteisen tehtävän asettaminen, joka edellyttää oppilaiden välistä tiivistä yhteistyötä ja vuorovaikutusta Tuki: tikapuiden rakentaminen korkeatasoisen suorituksen tukemiseksi kaikilla oppilailla Arviointi: kehittävä arviointi, joka tähtää oppilaiden suorituksen parantamiseen Tavoite: päähuomio ajattelun kehitystä tukevaan prosessiin Kanadassa on jo usean vuosikymmenen ajan tutkittu TVT:n käyttöä apuvälineenä yhteistoiminnallisessa oppimisessa, jota kutsutaan yhteisölliseksi oppimiseksi kognitiivisen merkityksen korostamiseksi. Bereiter ja Scardamalia kehittivät jo 98-luvulla oppimis- ja opetuskäytänteiden tutkimusten pohjalta CSILE (Computer Supported Intentional Learning Environments) -oppimisympäristön. CSILE:n pohjalta kehitettiin internetissä toimiva oppimisympäristö nimeltään Knowledge Forum (http://www.knowledgeforum.com). Keskeisenä lähtökohtana heidän työssään on ollut intentionaalisen oppimisen käsite. Intentionaalinen oppiminen tarkoittaa sitä, että oppija on tietoisesti asettanut oppimisen toimintansa päämääräksi ja pyrkii aktiivisesti käyttämään mahdollisimman tarkoituksenmukaisia strategioita tämän tavoitteen saavuttamiseksi. Tärkeää on se, millaisia päämääriä yksilöt asettavat toiminnalleen ja millaisin kognitiivisin strategioin he pyrkivät näitä päämääriä saavuttamaan. Päämääränä on myös aikaansaada muutoksia yksittäisten oppilaiden ajattelussa, tiedonrakenteissa ja erityisesti tietoa koskevissa uskomuksissa. Oppilaiden kokemuksen tasolla intentionaalisen ja yhteisöllisen oppimisen malli tarkoittaa sitä, että heidän suhteensa tietoon ja tiedonmuodostusprosessiin kehittyy. Yhteisölliseen oppimisprosessiin osallistumisen pitäisi antaa oppilaalle kokemus uutta yhteisesti jaettua tietoa tuottavasta prosessista. (Scardamalia, 4.) CSILE:n ja Knowledge Forumin käytöstä opetuksessa on tehty useita tutkimuksia, etenkin peruskoulun alemmilla luokilla opiskelevien 9 -vuotiaiden oppimiseen liittyen. Tutkivan oppimisen aiheina ovat olleet optiikka, painovoima ja aurinkokunta sekä ihmisen biologia. Tutkimuksista käy ilmi, että lapset pystyvät syventämään oppimistaan tekemällä itse kysymyksiä aihealueesta ja ohjaamalla itse oppimisprosessiaan. He ovat myös sitoutuneet yhteisölliseen oppimiseen hyvin. Oppimisyhteisön jäsenten välinen vuorovaikutus on saanut oppilaat laajentamaan omia näkemyksiään ja kehittämään niitä tieteellisten teorioiden suuntaan. Opettajan rooli prosessin ohjaajana on osoittautunut erittäin tärkeäksi. (Cohen & Scardamalia, 998; Hakkarainen, 3; Zhang et al., 9; Zhang et al., 7.) 8 Parantaako teknologia oppimista?

Opetusteknologian vaikutukset oppimiseen tutkimusten valossa Eräs tutkimus selvitti tutkivan oppimisen onnistumista yläkoulun seitsemännellä luokalla kemian kurssilla (Hakkarainen et al., 999). Ensimmäisen vaiheen aikana oppilaat perehtyivät CSILE-työskentelyyn ja kemian peruskäsitteisiin. Toisen vaiheen aikana he opiskelivat aihetta vesi kemiallisena elinympäristönä tutkivan oppimisen periaatteita noudattaen. Tutkimuksessa kävi selvästi ilmi, että opettajalla oli merkittävä rooli oppilaiden tutkimuksellisen toiminnan ja käsitteellisen ymmärryksen jäsentäjänä. Luokan vuorovaikutuskulttuuri muuttui selvästi, ja projekti sai aikaan toimintaa, keskusteluja ja vuorovaikutusta, joka vaikutti aluksi kaaosmaiselta. Tutkijat toteavatkin, että kyseinen työskentelytapa edellyttää toimiakseen näennäisesti kaaosmaisen vuorovaikutuskulttuurin hyväksymistä. Tutkiva ja avoin ote oppimiseen ohjaa oppilaita rikkomaan perinteisiä kouluoppimisen muotoja, jossa opettaja on auktoriteetin asemassa. Kokeilu ohjasi oppilaita itse kysymään, havainnoimaan ja epäilemään. Tavoitteena oli myös se, että oppilaat olisivat paitsi raportoineet kokeellisia havaintojaan CSILE-ympäristöön, myös problematisoineet niitä ja kehitelleet omia teorioita yhteisön kommenttien pohjalta. CSILE-keskustelu kuitenkin jäi lähinnä empiiristen havaintojen raportointiin. Tutkimuksessa tuli selvästi ilmi yläkoulun oppiaineittaisen opiskeluaikataulun ongelmallisuus tutkivan oppimisen onnistumisen kannalta. 3.. TVT innovatiivisen opetuksen ja oppimisen välineenä Kansainvälinen Innovatiivinen opetus ja oppiminen -tutkimus (ITL-tutkimus) on selvittänyt innovatiivisten opetuskäytänteiden vaikutuksia -luvun taitojen oppimiseen seitsemässä eri maassa. Innovatiivinen opetus on opettajan toimintaa, jossa hän hyödyntää innovatiivisia opetuskäytänteitä: oppilaslähtöistä pedagogiikkaa, opetuksen laajentamista luokkahuoneen ulkopuolelle sekä tietotekniikan korkeatasoista käyttöä. Käytän tutkimuksessa mainitun tietotekniikka-termin sijaan termiä tieto- ja viestintäteknologia (TVT) johdonmukaisuuden säilymiseksi. Ensimmäisen, vuosina 9 tehdyn tutkimuksen pääasiallisena tavoitteena oli tunnistaa innovatiivisia opetuskäytänteitä edistäviä koulutason tekijöitä sekä lisätä ymmärrystä niistä tekijöistä, jotka edistävät tieto- ja viestintäteknologian tukemia innovatiivisia opetuskäytänteitä. Tutkimuksessa TVT:n käyttö nähdään tärkeänä mahdollistajana oppilaslähtöiselle oppimisympäristölle ja sitä pidetään apuna oppilaiden syvällisen sisältöosaamisen sekä -luvun taitojen kuten yhteisöllisyyden, kommunikoinnin, ongelmanratkaisun, tiedonrakentelun ja itsesäätelyn rakentamisessa. (Norrena, Kankaanranta & Nieminen,.) Tutkimuksen tulokset Suomen osalta eivät olleet imartelevia: koulujärjestelmämme eri tasoilla ei ollut yhtenäistä kuvaa siitä, mitä -luvun taidot ovat. Sama todettiin muissakin tutkimukseen osallistuneissa maissa. Kouluissa ei myöskään tiedetty, miten suunnitella -luvun taitoja edistäviä oppimistehtäviä. Suomen kouluista kerätyt oppimistehtävät osoittivat, että alle puolet niistä edellytti minkäänlaista yhteistoiminnallisuutta, vain 5 % tehtävistä edellytti jonkinasteista TVT:n käyttöä, alle puolet niistä oli suunniteltu parantamaan oppilaan ongelmanratkaisukykyä ja vain vaivaiset kuusi prosenttia oppimistehtävistä kehitti oppilaan itsesäätelykykyä. Ainoa -luvun taitojen osa-alue, joka huomioitiin yli puolessa oppimistehtävistä, oli tiedonrakentelu. Oppimistehtävien ja oppilastöiden analysointi osoitti, että opettajan antaman oppimistehtävän laatu ennustaa vahvasti oppilaan työskentelyn laatua. Myös Bryk, Nagaoka ja Parantaako teknologia oppimista? 9

Opetusteknologian vaikutukset oppimiseen tutkimusten valossa Newmann () sekä Mitchell ja kumppanit (5) toteavat, että oppilaille on annettava haastavia oppimistehtäviä, jos halutaan heidän tekevän korkealaatuista työtä. Opettajakyselyssä selvisi, että oppilaat vain harvoin arvioivat omaa työtään, valitsivat itse opiskeltavia aiheita, tekivät yli viikon kestäviä projekteja tai käyttivät tietokonesimulaatioita. Nämä kaikki kuitenkin kuuluisivat -luvun taitoihin (Shear et al., 9). (Norrena et al.,.) Norrena ja kumppanit () toteavat tutkimuksessaan myös, että tieto- ja viestintäteknologiaa käytetään selvästi enemmän, jos se sijaitsee opetusryhmän luokkahuoneessa eikä erillisessä atk-luokassa. Suomalaisluokissa internetyhteyksien määrä oli sama kuin pöytätietokoneiden määrä. Kosketustaulut olivat tietokoneisiin verrattuna suhteellisen harvinaisia kouluissa ja luokissa. Tutkimuksessa selvisi, että hyvistä resursseista huolimatta tieto- ja viestintäteknologian käyttö oli suomalaisissa kouluissa harvinaista ja innovatiivinen käyttö lähes olematonta. Luokkahuonehavainnointien mukaan TVT:aa käytettiin enemmän kuin oppimistehtävien analyysi osoitti. Niiden mukaan TVT:aa käytettiin noin 5 %:ssa oppitunneista, mutta sitä käytti ainoastaan opettaja. Lisäksi tieto- ja viestintäteknologiaa käytettiin toimintoihin, jotka olisivat onnistuneet ilman käytettyä teknologiaakin. Luokkahuoneissa, joissa TVT:n käyttö oli peruskäyttöä vaativampaa, esiintyi myös enemmän innovatiivisia opetuskäytänteitä kuin luokissa, joissa TVT:aa ei käytetty lainkaan tai joissa tapahtui vain peruskäyttöä. TVT:n peruskäytöllä tarkoitetaan esimerkiksi sitä, että opettaja valmistelee perinteisen opetuksen mukaisia oppimateriaaleja tai käyttää TVT:aa poissaolojen merkitsemiseen ja oppilaat hakevat internetistä tietoa jollakin hakukoneella tai käyttävät tekstinkäsittelyohjelmaa. Taulukko. Esimerkkejä tieto- ja viestintätekniikan peruskäytöstä ja korkeamman tasoisesta käytöstä (Norrena et al., s. 96). Esimerkkejä tieto- ja viestintäteknologian peruskäytöstä Monivalintatestit, -tehtävät tai lyhyet vastaukset tietokoneella Tiedonhaku internetistä tai muusta elektronisesta lähteestä Tarinoiden, raporttien tai esseiden kirjoitus/ muokkaus tekstinkäsittelyohjelmalla Taitojen tai toimintamallien harjoittelu Kotitehtävän tai muun koulutyön sähköinen palauttaminen Esimerkkejä korkeamman tasoisesta tietoja viestintäteknologian käytöstä Testit tai tietokilpailut innovatiivisessa ympäristössä Tiedon analysointi ja yhdistely Esitysten tai multimediatuotteiden luominen Simulaatioiden ja animaatioiden käyttäminen tutkittaessa uutta asiaa tai abstraktia käsitettä Yhteydenpito koulun ulkopuolisten ihmisten kanssa opiskeluun liittyvissä aiheissa Parantaako teknologia oppimista?