Teknologiakasvatus tiedekeskuksissa ja tiedefestivaaleilla

Teknologiakasvatus tiedekeskuksissa ja tiedefestivaaleilla Sonja Pyykkönen 9. toukokuuta 2006 Joensuun yliopisto Tietojenkäsittelytiede Pro gradu tutkielma

TIIVISTELMÄ Teknologiakasvatuksen päätavoitteena on saada ihmiset ymmärtämään, kehittämään ja käyttämään hyväksi teknologiaa. Suomessa teknologiakasvatus sulautuu osaksi muita aineita, mutta maailmalla se on usein liitetty osaksi opetussuunnitelmaa ja mielletään tärkeäksi osaksi ihmisten yleissivistystä. Tässä tutkimuksessa perehdytään siihen kuinka teknologiakasvatus ja erityisesti tieto ja viestintätekniikka näkyvät tiedekeskuksissa ja festivaaleilla, joiden pääasiallisena tarkoituksena on herättää ihmisissä kiinnostus tiedettä ja teknologiaa kohtaan ja näin ollen saada nuoria kiinnostumaan alasta myös tulevaisuuden urana. Lisäksi selvitetään näkyykö ohjelmissa yhteyttä kansallisiin opetussuunnitelmiin ja löydetään uusia kehitysideoita Suomessa 2007 järjestettävää tiedefestivaalia silmällä pitäen. Tutkimuksessa tutkittiin sisällönanalyysia hyväksi käyttäen tiedekeskusten ja festivaalien internetsivuilla olevia ohjelmakuvauksia. Suosituimmaksi aiheeksi kaiken kaikkiaan osoittautui robotiikka ja tekoäly ja erityisesti toimintapisteet, joissa vierailijat saivat rakentaa oman robotin ja ohjelmoida sen toimimaan. Lisäksi ohjelmaa löytyi esimerkiksi Internetistä, verkkojulkaisemisesta ja satelliittipaikannuksesta. Kaiken kaikkiaan tietotekniikkaan liittyvää ohjelmaa oli aika vähän suhteessa kaikkeen ohjelmatarjontaan. Tiedekeskukset olivat linkittäneet paikalliset opetussuunnitelmat ohjelmatarjontaansa huomattavasti tiedefestivaaleja paremmin. Tiedekeskuksissa ohjelma oli suunnattu pääsääntöisesti alle 16 vuotiaille, kun taas festivaaleilla tarjontaa oli enemmän myös aikuisille. Tiedefestivaaliohjelman linkittäminen kansalliseen opetussuunnitelmaan voisi olla yksi tulevan tiedefestivaalin tavoitteista. Aineistosta ei löytynyt viitteitä myöskään tehokkaaseen ohjelmatasolla tapahtuvaan yhteistyöhön niin tiedefestivaalien kesken kuin tiedekeskusten ja festivaalien välillä. Yhteistyö on toinen tarttumisen ja kehittämisen arvoinen asia tulevilla tiedefestivaaleilla. ACM luokat (ACM Computing Classification System, 1998, version): K.3 Computers and Education, K.4 Computers and Society Avainsanat: teknologiakasvatus, tieto ja viestintätekniikka, tiedekasvatus, tiedekeskus, tiedefestivaali, opetussuunnitelma ii

LYHENTEET 3D 3G ASTC BSE CAD CAVE CD ROM CSI DAISY EUSCEA GIS GPS ICT LEGO LLL NASA PDA RLE TRAC TVT Three dimensional 3th Generation. Matkapuhelinteknologia Association of Science Technology Centers Bovine Spongiform Encephalopathy. (Naudoilla esiintyvä aivosairaus) Computer Aided Design Cave Automated Virtual Environment Compact Disc Read Only Memory Crime Scene Investigations Digital Accessible to Information System European Science Events Association Geographical Information Systems Global Positioning System Information and Communication Technology Leg godt. (suomeksi leiki hyvin ) Life Long Learning National Aeronautics and Space Administration Personal Digital Assistant Rich Learning Environment Transport Research Activity Centre, Civil Engineering Tieto ja viestintätekniikka iii

SISÄLLYSLUETTELO 1 JOHDANTO 1 2 TUTKIMUSKYSYMYKSET JA METODIT 4 2.1 Tutkimusasetelma 4 2.2 Tutkimusongelma 4 2.3 Tutkimusmenetelmä 5 3 TIEDE JA TEKNOLOGIAKASVATUS 10 3.1 Teknologinen perussivistys 10 3.2 Tieteen ja teknologian yhteistyö 12 3.3 Tieto ja viestintätekniikan rooli tiede ja teknologiakasvatuksessa 14 3.4 Tiede ja teknologiakasvatus Suomessa 19 3.5 Teknologiakasvatus maailmalla 23 4 TIEDEKESKUKSET JA FESTIVAALIT 27 4.1 Tiedekeskukset 27 4.2 Tiedefestivaalit 31 5 TUTKIMUKSEN TULOKSET 34 5.1 Aineiston luokittelu 34 5.2 Tulokset aiheen ja sisällön mukaisesta luokittelusta 37 5.3 Tulokset ACM:n K 12 opetussuunnitelmamallin mukaisesta luokittelusta 50 6 POHDINTA 55 6.1 Aihealueet 56 6.2 Opetussuunnitelmien seuraaminen ja tavoitteiden saavuttaminen 58 6.3 Kohderyhmät 60 6.4 Yhteistyö 61 6.5 Tutkimuksen luotettavuus 62 7 YHTEENVETO 65 LÄHTEET 69 LIITE 1: Yhteenveto tarkastelluista tiedekeskuksista LIITE 2: Yhteenveto tarkastelluista tiedefestivaaleista iv

1 JOHDANTO Monissa suurissa kaupungeissa niin Euroopassa kuin Yhdysvalloissakin on nykyään jonkinlainen tiedekeskus tai säännöllisesti järjestettävä tiedefestivaali (Bell, 2000). Rydmanin (2002) mukaan tiedekeskukset ovat kiinteitä instituutioita, jotka järjestävät monipuolisia näyttelyitä tieteen eri aloilta. Tiedekeskusten pääyleisöä ovat lapset ja nuoret, joten näyttelyiden sisältö ja muoto määräytyvät sen mukaan. Tiedefestivaalit puolestaan ovat päivästä aina yli viikkoon kestäviä tapahtumia, joiden ohjelma koostuu muun muassa erilaisista työpajoista, näyttelyistä ja luennoista. Vanhimmat festivaalit perustettiin jo 1800 luvun puolella alun perin tieteen tekijöiden kohtauspaikaksi, mutta varsinaisesti festivaalien suosio alkoi kasvaa 1990 luvun puolivälissä, jolloin suurin osa nykyisin vuosittain ilmestyvistä festivaaleista sai alkunsa. Sekä tiedekeskusten että tiedefestivaalien tavoitteena on herättää ihmisissä kiinnostusta tiedettä kohtaan. Ne vastaavat tarpeeseen, jonka tiedealojen inflaatio on nostanut esiin. Yleinen tieteen tuntemus on tärkeää sillä nuoria halutaan rohkaista enemmän tieteelliselle uralle ja tieteen tutkimuksen rahoitus tulee viimekädessä veronmaksajilta, joiden täytyy ymmärtää tutkimuksen tärkeys. Lisäksi yhteiskunta tarvitsee tieteestä ja teknologiasta kiinnostuneita ihmisiä, sillä sen toiminta ja kehittyminen perustuu näihin aloihin. Ehkä juuri tämän takia tieteestä tehdään enenevässä määrin viihdettä tiedekeskusten, festivaalien ja liikkuvien näytösten kautta, joilla toki on myös kasvatuksellinen tavoite yhteiskunnassa (Bell, 2000). Tämän tutkimuksen tehtävänä on koota tietoa Joensuussa keväällä 2007 järjestettävää tiedefestivaalia varten. Joensuun yliopiston (2005) tiedotteen mukaan SciFest tulee olemaan tiede, ympäristö ja teknologiatapahtuma, joka on suunnattu lapsille ja nuorille. Tapahtuman tavoitteena on lisätä osallistujien kiinnostusta tiedettä kohtaan ja tuoda samalla Joensuun alueen osaamista laajempaan käyttöön. Sisältönä tapahtumalla tulevat olemaan erilaiset työpajat, luennot, kilpailut ja näyttelyt eri puolilla Pohjois Karjalaa Joensuun toimiessa keskuspaikkana. Hankkeelle on saatu myös Opetushallituksen tuki ja osallistujia odotetaankin olevan noin 5000. Tutkimuksessa tiedefestivaaleja ja tiedekeskuksia tarkastellaan teknologiakasvatuksen näkökulmasta. Teknologiakasvatus (technology education) on Rasisen (2000) mukaan yhdistelmä käsillä tekemistä, luonnontieteitä ja informaatioteknologiaa. Sen tavoitteena on saada oppilas ymmärtämään teknologiaa ja luoda hänelle taitoja, joiden avulla teknologiaa voidaan kehittää 1

ja käyttää hyväksi (Bell & Rabkin, 2002; Rasinen, 2003). Tieto ja viestintätekniikka (TVT, Information and Communication Technology, ICT) voidaan nähdä yhtenä, joskaan ei ainoana, teknologiakasvatuksen osa alueena. Tieto ja viestintätekniikka tarkoittaa Meisalon et al. (2003) mukaan paitsi teknisiä laitteita ja menetelmiä, joilla tietoa käsitellään, myös välineitä, joilla tietoa siirretään ihmiseltä toiselle. Näin ollen esimerkiksi matkapuhelimet ja Internet voidaan lukea kuuluvaksi tieto ja viestintätekniikkaan. Tutkimuksen päätavoitteena on selvittää kuinka teknologiakasvatus ja erityisesti tieto ja viestintätekniikka näkyvät tiedefestivaaleilla ja keskuksissa ja kuinka niitä opetetaan tämänkaltaisissa tapahtumissa. Samalla kartoitetaan millaisia festivaaleja ja tiedekeskuksia maailmalla jo on ja mitä niiden ohjelmatarjonta ylipäätään pitää sisällään yleisellä tasolla. Etenkin tiedefestivaalien tutkiminen kokonaisvaltaisesti on jäänyt aika vähäiseksi, pikemminkin aikaisempaa tutkimusta on tehty festivaalien yksittäisistä ohjelmapisteistä koko festivaaliympäristöstä irrallisina asioina. Tiedekeskukset otettiin mukaan tutkimukseen niiden ja tiedefestivaalien yhteneväisen luonteen takia. Molemmissa ajetaan takaa samoja päätavoitteita lähes samankaltaisin menetelmin. Tutkimuksen avulla pyritään myös löytämään uusia, toteuttamiskelpoisia ideoita tulevan tiedefestivaalin ohjelmaan. Seuraavassa luvussa kuvaillaan tutkimuksen taustaa, esitellään tutkimusongelma alaongelmineen ja tutkaillaan millaisin menetelmin tuloksia lähdettiin etsimään. Kolmannessa luvussa lähestytään tutkittavaa ongelmaa teknologiakasvatuksen näkökulmasta ja selvitetään miten teknologiakasvatus nähdään toisaalta Suomessa ja muissa maissa. Suomessa teknologiakasvatusta ei ole nimetty sellaisenaan lainkaan esimerkiksi opetussuunnitelmaan, vaan se sulautuu osaksi muita aineita (Rasinen, 2000; Järvinen, 2001a). Toisin on esimerkiksi Englannissa, jossa on teknologiakasvatuksen osalta määritelty hyvinkin tarkkaan mitä tulisi opettaa ja millaisin tavoin (Rasinen, 2003). Toisaalta teknologiakasvatusta edistää Suomessa opetusministeriön käynnistämä tietoyhteiskuntaohjelma, jonka avulla kehitetään kokonaisvaltaisesti kansalaisten tietoyhteiskuntataitoja sekä tieto ja viestintäteknisiä taitoja (OPM, 2004). Luvussa neljä tarkastellaan tiedekeskuksia ja festivaaleja erityisesti oppimisen näkökulmasta. Etenkin tiedekeskuksissa panostetaan alueen oppilaitosten opetussuunnitelmien linkittämiseen keskuksen näyttelyihin, mutta myös joillain tiedefestivaaleilla on havahduttu huomaamaan tapahtuman opetukselliset tavoitteet (Hawkey, 2004; WSF, 2005). Viidennessä luvussa esitellään tutkimuksen tulokset ja seuraavassa, kuudennessa luvussa pohditaan tulosten merkitystä 2

ja nostetaan esiin niiden pohjalta heränneitä ideoita ja ajatuksia. Viimeisessä luvussa kootaan yhteen koko tutkimus ja esitetään muutamia ideoita mahdollisia jatkotutkimuksia ajatellen. 3

2 TUTKIMUSKYSYMYKSET JA METODIT Tutkimuksen kohteena oli eripuolella maailmaa järjestettävät tiedefestivaalit ja tiedekeskukset ja teknologiakasvatuksen näkyminen niiden ohjelmatarjonnassa. Kohdassa 2.1 kerrotaan tutkimuksen lähtökohtia ja asetelmaa, kohdassa 2.2. tarkennetaan tutkimusongelma ja kohdassa 2.3 kuvataan käytettävä tutkimusmenetelmä. 2.1 Tutkimusasetelma Tutkimuksen aihe on lähtöisin Joensuussa maaliskuussa 2007 järjestettävästä tiedefestivaalista. SciFest tulee olemaan mittaluokassaan ensimmäinen laatuaan Suomessa ja siksi on aiheellista tehdä kattava katsaus muualla järjestettyihin tiedefestivaaleihin ja lisäksi tutkia tiedekeskusten ohjelmatarjontaa ideoiden ja uusien näkökulmien löytämiseksi tiedefestivaalin ohjelmaan. Aiheella on enemmän käytännöllistä kuin tieteellistä merkitystä, mutta siitä huolimatta se on tuore myös tiedemaailmassa, sillä vastaavaa kartoitusta ei ole tullut vastaan ainakaan englanninkielisissä tutkimusraporteissa. Aiheen tieteellinen tavoite on selvittää kuinka tietotekniikkaa ja tietojenkäsittelytieteeseen liittyviä teemoja opetetaan maailmalla epäformaaleissa oppimisympäristöissä kuten tiedefestivaaleilla ja tiedekeskuksissa. Tutkimuksen kohderyhmänä ovat siis erityisesti peruskouluikäisille suunnattu ohjelmatarjonta, joskin katsaus luodaan myös aikuisten ohjelmiin, mikäli niitä esitellään. Tutkimuksen aineisto on kerätty tiedefestivaalien ja keskusten verkkosivuilta ja erityisesti niiden ohjelmatarjonnasta luokittelemalla aineisto ja poimimalla esiin erityisesti tietojenkäsittelytiedettä ja tietotekniikkaa koskevat ohjelmapisteet. 2.2 Tutkimusongelma Tutkimusongelma tarkentui tutkimuksen edetessä kolmeen pääkysymykseen, joihin vastataan teoriassa ja empiirisessä osassa. Teorian osalta tutkimusongelmana on selvittää: 1) Mitä on teknologiakasvatus? 2) Mikä on sen opetuksen tilanne niin Suomessa kuin muualla maailmassa? Teoriassa luodaan katsaus myös siihen mitä tiedekeskukset ja tiedefestivaalit ovat, mitkä ovat niiden pääasialliset tavoitteet ja millaiselle idealle niiden opetustoiminta perustuu. 4

Aineiston puolesta tutkimuksessa pyritään selvittämään: 3) Kuinka teknologiakasvatus ja erityisesti tietotekniikan opettaminen näkyy a) tiedekeskuksissa ja b) tiedefestivaaleilla? Millaista ohjelmaa kyseisissä tapauksissa esiintyy ja miten tietotekniikan opettaminen näkyy näiden ohjelmien sisällöissä? Millaisille ikäluokille ohjelma on suunnattu ja miten eri ikäluokkien ohjelmat eroavat toisistaan? Koska tiedefestivaaleilla ja eritoten keskuksilla on myös kasvatuksellinen tavoite, niin pyritään myös selvittämään näkyvätkö valtakunnalliset opetussuunnitelmat tiede ja teknologia aineissa näyttelyjen sisällöissä. Aineistosta on tarkoitus nostaa esiin erityisesti uusia innovatiivisia lähestymistapoja tietotekniikkaan ja tietojenkäsittelytieteeseen mikäli niitä ylipäätään löytyy. Lisäksi huomioidaan kuinka teknologiset apuvälineet ovat opetuksen tukena ja apuna, mikäli niiden rooli nousee merkittävästi esiin. 2.3 Tutkimusmenetelmä Tutkimus on pääosiltaan laadullinen sisällönanalyysi, sillä tutkimuksen aineisto koostuu lähinnä festivaalien ja tiedekeskusten verkkosivuilta kerätystä tekstipohjaisesta tiedosta. Jotta aineistosta saataisiin irti se mitä haetaan eli ideoita ja esimerkkejä tietojenkäsittelytieteen opettamiseen, on sisältöanalyysi paras tapa lähestyä asiaa. Teorian ja tutkimusongelman kohtien 1 ja 2 osalta tutkimuksessa käytetään kirjallisuusanalyysia, jossa etsitään pohjatiedon ohella tieto ja viestintätekniikkaan sekä teknologiakasvatukseen liittyviä tapauksia tiedefestivaalien ja keskusten kontekstissa. Sisällönanalyysi Tuomen & Sarajärven (2002) mukaan laadullisen sisällönanalyysin tavoitteena on kuvata tutkittavana oleva ilmiö tai tapahtuma ja ymmärtää sen toimintaa. Sisällönanalyysin avulla voidaan tiivistää suurenkin aineistomäärän sisältämä informaatio hyväksi kuvaukseksi tutkittavasta ilmiöstä hukkaamatta aineiston sisältämää informaatiota. Aineisto tavallaan järjestetään uudelleen siinä piilevän tiedon esiin tuomiseksi ja uusien johtopäätösten teon helpottamiseksi. Krippendorffin (1980) mukaan sisällönanalyysi on tutkimusmetodina objektiivinen ja systemaattinen, mikä osaltaan tukee sen validiutta toistettavissa olevana työmenetelmänä. 5

Käytettävä sisällönanalyysi on tässä tapauksessa teoriasidonnaista, sillä, vaikka tutkimusyksiköt ja luokitteluperiaatteet valitaan aineiston mukaan, myös taustateoria ohjaa analyysin etenemistä. Analyysissä siis näkyy aiemman tiedon vaikutus, mutta silti analyysin tavoitteena on löytää uusia näkökantoja ja ideoita aiheeseen teorian testaamisen sijaan. Tässä tapauksessa aineistosta voi myös nousta esiin uusia, teoriassa näkymättömiä luokitteluperiaatteita, joten tällöin analyysia ei kannata kokonaan sitoa teoriaan. Aineiston analysoinnissa myös edetään aineistolähtöisyydelle tyypillisesti yksittäisistä kohdista yleisempään luokitteluun (Tuomi & Sarajärvi, 2002). Sisällönanalyysissä ei erotella tekijöitä, vaikka analysoitavien kohteiden määrä olisikin suppea. Tässäkään tapauksessa, missä analysoitavia kohteita on paljon, ei varsinaisessa tutkimusongelmassa tuoda esiin järjestäviä tahoja ellei kyseinen tieto liity olennaisesti tehtäväpisteen luonteeseen. Analyysikohteet on valittu niin, että analyysissä saadaan tälle tutkimukselle asetettujen resurssi ja aikarajoitteiden puitteissa mahdollisimman tarkkaa tietoa. Laadulliseen tutkimukseen voi sisältyä myös määrällistä analyysia. Yksinkertaisimmillaan se tarkoittaa sanojen tai ilmauksien esiintymisen laskemista ja luokittelemista (Eskola & Suoranta, 1998). Myös laadullista aineistoa analysoidessa voidaan argumentoida määrällisillä suhteilla kuten prosenttiosuuksilla. Yleensä, kuten tässäkin tutkimuksessa, aineiston suppeuden takia kattava kvantitatiivinen eli määrällinen tutkimus ei ole mahdollista (Alasuutari, 1999). Analyysissä lähdetään liikkeelle aineiston redusoinnista eli pelkistämisestä (Alasuutari, 1999; Tuomi & Sarajärvi, 2002). Pelkistämisessä aineistosta karsitaan kaikki tutkimukselle epäolennainen pois. Samalla näennäisesti erilaisilta näyttäville piirteille halutaan löytää yksi yhteinen tekijä todistamaan sitä että ne ovat vain saman asian eri puolia tai näkökulmia. Pelkistämistä ohjaa tutkimistehtävä. Pelkistäminen tapahtuu siten, että aineistolle esitetään tutkimusongelman mukaisia kysymyksiä joiden avulla tunnistetaan ne elementit, joista tässä tutkimuksessa ollaan kiinnostuneita. Näitä ilmaisevat lauseet puolestaan pelkistetään yksinkertaisiksi ilmaisuiksi (Alasuutari, 1999).. Seuraavaksi aineisto klusteroidaan eli ryhmitellään, jolloin aineiston pelkistetyt ilmaukset käydään läpi ja etsitään niistä samankaltaisuuksia. Samankaltaiset ilmaukset ryhmitellään yhdeksi luokaksi. Luokittelu samalla tiivistää aineistoa yksityiskohtaisten kuvauksien sisältyessä yleisemmän tason luokkiin. Analyysiä jatketaan yhdistelemällä samansisältöisiä alaluokkia toisiinsa muodostaen niistä yläluokkia. Tavoitteena tällä kaikella on merkityksellisten kokonaisuuksien esiin nostaminen aineistosta ja sirpaletiedon kerääminen järkeviksi kokonai 6

suuksiksi (Tuomi & Sarajärvi, 2002). Ryhmittelyä voidaan tehdä myös teemoittelemalla aineisto poimimalla aineistosta vain ne kohdat, joissa on käsitelty tiettyjä teemoja. Ryhmittelyn painopiste on sillä mitä kustakin teemasta on sanottu. Aineistosta voidaan poimia sen sisältämät keskeiset aiheet ja esittää ne sitten kysymyksinä. Vastaukset kootaan ympäristöstään irrotetuiksi sitaattikokoelmaksi, joilla voidaan niin ikään havainnollistaa aineiston sisältöä. Teemoittelua käytetään erityisesti käytännöllisten ongelmien ratkaisemiseen (Eskola & Suoranta, 1998). Viimeisenä aineisto abstrahoidaan eli siitä erotetaan tutkimuksen kannalta oleellinen tieto, josta voidaan muodostaa teoreettisia käsitteitä ja kirjoittaa yhteenveto. Abstrahoinnissa eli käsitteellistämisessä on siis kyse alkuperäisinformaation kielellisistä ilmaisuista teoreettisiin käsitteisiin ja johtopäätöksiin (Tuomi & Sarajärvi, 2002). Tutkimuksen luotettavuuden arvioiminen Tutkimusmenetelmien ja näin ollen tutkimuksen luotettavuutta käsitellään yleensä validiteetin ja reliabiliteetin avulla. Validiteetti tarkoittaa, että tutkimuksessa on tutkittu sitä mitä on luvattu. Sisäinen validiteetti määrittää teoreettisen ja käsitteellisen sisällön sopusointua. Ulkoinen validiteetti puolestaan viittaa tutkimuksessa tehtyjen tulkintojen ja johtopäätösten suhdetta aineistoon ja tutkittavaan ilmiöön. Ollakseen validi tutkimuksen tulosten tulisi siis täsmätä siihen, mitä aiemmin on todettu validiksi tieteelliseksi tiedoksi aiheesta (Eskola & Suoranta, 1998; Krippendorff, 1980). Reliabiliteetti puolestaan tarkoittaa tutkimuksen toistettavuutta. Reliaabeliutta voidaan parantaa esimerkiksi käyttämällä useampia itsenäisiä havainnoitsijoita tai havainnointikertoja (Eskola & Suoranta, 1998). Molemmat käsitteet ovat alkujaan lähtöisin määrällisen tutkimuksen luotettavuuden arvioimisesta, mutta niitä käytetään paljon myös laadullisten tutkimusten arvioinnissa, huolimatta niiden soveltuvuuteen kohdistuneesta arvostelusta (Tuomi & Sarajärvi, 2002) Laadullista tutkimusta arvioidaan kokonaisuutena. Arvioinnin kohteet Tuomi & Sarajärven (2002) mukaan ovat: tutkimuksen kohde tutkijan oma sitoutuminen, ennakko oletukset ja käsitysten muuttuminen tutkimuksen edetessä 7

aineiston keruu menetelmän kannalta aineiston keräämiseen liittyvät erityispiirteet aineiston riittävyys ja kattavuus analysointi ja tulkintasäännöt tutkimuksen luotettavuus ja eettinen taso Näiden kohtien toteutumista arvioidaan pohdintaosuudessa. Lisäksi arvioinnissa huomioidaan triangulaation merkitys. Triangulaatio tarkoittaa Tuomi & Sarajärven (2002) mukaan useampien erilaisten tutkimusmenetelmien, aineistojen tai teorioiden käyttöä samassa tutkimuksessa. Triangulaation tavoitteena on tutkimuksen kohteen kuvaaminen mahdollisimman monipuolisesti. Tässä tutkimuksessa käytetään osittain teoriaan liittyvää triangulaatiota, jossa aineistoa lähestytään erilaisten teoreettisten näkökulmien kautta ja toisaalta analyysimenetelmien triangulaatiota, jolloin aineistoon käytetään erilaisia analyysimenetelmiä eli tässä tapauksessa kahdenlaista luokittelua. Aineiston muodostaminen Tutkimuksessa päädyttiin perehtymään tiedefestivaalien ja keskusten nettisivuihin, koska ne antavat kohtuullisen hyvän ja kattavan kuvan kyseisten tapahtumien ja paikkojen sisältötarjonnasta. Toisinaan kuvailu tosin oli kovin suppeaa, mutta useimmiten perusasiat tulivat kohtuullisen selvästi esiin. Vaihtoehtona olisi ollut pienemmän kohdejoukon valitseminen ja täydentävän materiaalin pyytäminen suoraan organisaattoreilta. Tutkimuksen tavoitteen ollessa määrällisesti kattava, on kuitenkin perusteltua perehtyä pinnallisemmin useampaan kuin syvällisesti vain muutamaan. Tiedekeskuksia on maailmassa satoja, joten niiden kaikkien läpikäyminen oli silkka mahdottomuus. Joukosta poimittiin maanosittain ja kielialueittain sopivia keskuksia, joiden ohjelmatarjonta oli esitetty riittävän tarkasti sivuilla. Kohteiden valintaa rajoitti myös kielitaito. Tarkastelun alle päätyivät vain ne sivut, jotka olivat saatavilla englanniksi tai suomeksi. Kielikysymysten takia Etelä Amerikasta ja Afrikasta ei ole mukana yhtään tiedekeskusta, sillä niiden esittelykielenä näytti olevan tyypillisimmin espanja. Analyysiin valitut tiedekeskukset on lueteltu liitteessä 1. Tiedefestivaalien osalta kartoitettiin suuri osa Internetistä löytyvistä tapahtumista ja niistä valittiin sen jälkeen ne, jotka olivat sisällöltään ja tarkoitukseltaan lähinnä Suomessa järjestet 8

täväksi kaavailtua festivaalia. Näin ollen tarkastelun ulkopuolelle jäivät esimerkiksi kansalliset tiedeviikot, jotka jakautuvat maantieteellisesti verrattain suurelle alueelle (vrt. Science Week Ireland), pääsääntöisesti aikuisille suunnatut tapahtumat (vrt. Tieteen päivät, Suomi) sekä yksittäisissä kouluissa järjestetyt tiedefestivaalit. Tiedefestivaali termin alla kulkee monenlaista tapahtumaa, eivätkä kaikki niistä vastaa tässä tutkimuksessa tarkoitettua tapahtumaa. Toisaalta tiedeviikot tai muut tiedetapahtumat istuvat usein hyvin tiedefestivaalin kategoriaan. Analyysissä mukana olevat tiedefestivaalit on listattu liitteessä 2. 9

3 TIEDE JA TEKNOLOGIAKASVATUS Teknologiakasvatus on Rasisen (2000) mukaan kehitetty käsityön ja erityisesti teknisen käsityön ajatuksen pohjalta ja sen tulisi pitää sisällään opintoja nykyaikaisen teknologian yleissivistykseen kuuluvia taitoja ja tietoja. Teknologiakasvatuksessa käytetään pääasiallisena oppimismenetelmänä itse tekemistä (learning by doing) ja siihen tulisi ottaa mukaan kyseisen ajan korkeinta teknologiaa edustavia asioita. Nykypäivänä digitaaliseen teknologiaan sekä tieto ja viestintätekniikkaan pohjautuvat ratkaisut ovat tulleet osaksi teknologiakasvatusta perinteisempien sisältöjen ja työvälineiden rinnalle (Lehtonen, 2003). Hirvosen (2003) mukaan nykyään perinteiseksi katsottu käsityö, etenkin sen suuntautuessa pelkkään töiden valmistamiseen, ei enää riitä riittävien valmiuksien hankkimiseen informaatioyhteiskunnassa toimimisen kannalta vaan teknologiakasvatuksen tavoitteena on myös teknologiseen tuotekehittelyyn, luovuuteen, ymmärtämiseen ja soveltamiseen panostaminen. Teknologiakasvatus voidaan jakaa kahteen pääsuuntaukseen: muodolliseen (formaaliin) ja epämuodolliseen (epäformaaliin) kasvatukseen. Muodollinen kasvatus ilmenee lähinnä kouluissa. Sille tunnusomaista ovat tarkat opetussuunnitelmat ja luokkahuoneympäristö. Whitmarsh n et al., (2005) mukaan muodollisen opetuksen tavoitteena on valmistaa tiedeaineissa lahjakkaat oppilaat yliopistoa varten ja antaa lopuille hyvät perustiedot aiheesta. Epämuodollista oppimista tapahtuu silloin, kun oppimisen laatu ja järjestys eivät ole ennalta suunniteltua ja ohjattua. Epäformaalissa oppimisessa oppija liikkuu vapaasti oppimisympäristössä ja tarkastelee itselleen mielenkiintoisimpia asioita (Hawkey, 2004). Epäformaali oppimisympäristö kiinnittää huomion ajankohtaisiin aiheisiin ja rohkaisee oppilaita kiinnostumaan aiheesta formaalin oppimisen käsitellessä enemmänkin perusasioita (Whitmarsh et al., 2005). Tiedekeskukset ja tiedefestivaalit ovat tyypillisiä epämuodollisen oppimisen paikkoja, joskin oppimista tapahtuu kaikkialla kuten vaikkapa Internetissä. 3.1 Teknologinen perussivistys Teknologiakasvatuksen päätavoitteena on oppilaiden teknologisen perussivistyksen (technology literacy) parantaminen. Teknologinen perussivistys tarkoittaa kykyä käyttää, kontrolloida ja ymmärtää teknologiaa (Rasinen, 2003; Bell & Rabkin, 2002). Teknologiseen perussivistykseen kuuluu niin ikään tietoisuus tieteen pääaloista sekä niiden perusteista ainakin yleisellä 10

tasolla, teknologian käytöstä ja väärinkäytöstä (Osborne & Hennessy, 2003). Kuvassa 1 kuva taan teknologisesti perussivistyneen oppilaan perustaidot. analysoi teknologian käytön hyötyjä ja haittoja tekee perusteltuja valintoja hakuja ja käyttää teknologisia työkaluja ja resursseja hyödykseen noudattaa ja kannattaa laillista ja eettistä käyttäytymistä käyttää rutiinilla ja tehokkaasti on line informaatiolähteitä arvioi teknologian suomia mahdollisuuksia elämänmittaiseen oppimiseen [life long learning] Teknologisesti perussivistynyt oppilas tutkii ja hakee teknologiaa tosielämän tilanteissa on aktiivinen ja itsenäinen haluaa tehdä yhteistyötä identifioi teknologian kykyjä ja toisaalta rajoituksia Kuva 1: Teknologisesti sivistyneen oppilaan perustaidot (Lavonen et al., 2001). Lisäksi Järvisen (2001b) mukaan teknologiakasvatuksen tulisi tähdätä innovatiivisen ja luovan ongelmanratkaisukyvyn kehittämiseen. Se on perustaito, josta on pitkän tähtäimen hyötyä muun muassa teknologiayrityksiin sijoittuvalle työvoimalle. Teknologiakasvatuksen tavoitteena on, että oppilas oppii havaitsemaan, käyttämään ja kokeilemaan teknologiaa havainnoimaan teknologian vaikutukset yhteiskunnassa arvostamaan ja arvioimaan teknologiaa elämistä helpottavana ja turvallisemmaksi tekevänä ilmiönä ymmärtämään teknologian perusperiaatteita ja eri aihealueiden välisiä yhteyksiä suunnittelemaan, kehittämään ja tuottamaan teknologisia ratkaisuja arkielämän ongelmiin ja tarpeisiin suhtautumaan vastuullisesti ja eettisesti teknologiaan tiedostamaan teknologiasta johtuvia ongelmia olemaan tarvittaessa kriittinen teknologiaa kohtaan 11

Järvisen (2001b) mukaan teknologiakasvatuksen luullaan usein tarkoittavan ainoastaan tietokoneisiin suoranaisesti liittyvää kasvatusta. Toinen harhaluulo on, että se koskettaa vain poikia teknisen käsityön merkeissä eikä niin ollen tyttöjen tarvitsisi opetella teknologiataitoja lainkaan. Käytännössä teknologiaa ilmenee kaikkialla ja niinpä teknologiakasvatuskin pitää sisällään paljon enemmän kuin tietokoneet. Esimerkiksi tekstiilikäsityö on tulvillaan teknologiaa uusien, pitkälle kehitettyjen kangaslaatujen ja kaavaohjelmien kautta, jolloin perinteiseksi tyttöjen aineeksi mielletty tekstiilityö onkin yhtäkkiä hyvin teknologinen aine. Teknologian laaja alaisen ilmenemisen takia teknologiakasvatus olisikin tavalla tai toisella hyvä sisällyttää integroituna useampiin aineisiin yhden erillisen ainekokonaisuuden sijaan. Teknologiakasvatuksen tavoitteena on niin ikään yleisen kiinnostuksen lisääminen teknologisia aineita kohtaan. Tytöt ovat teknologiakasvatuksen erityinen kohderyhmä, joka on huomioitu muun muassa järjestämällä heille omia opintoryhmiään tai peräti kokonaan oma tiedefestivaalisarja Yhdysvalloissa (Sally Ride Science, 2005b). Kuitenkaan viimeisinkään teknologia luokkahuoneessa ei välttämättä takaa sitä että lapset saavuttavat teknologisen perussivistyksen. Oppilaita tulisi rohkaista toimimaan teknologian kanssa, kehittämään teknologista ajatteluaan sekä löytämään omia arkielämän ongelmiaan ja etsimään teknologian antamia ratkaisuja niihin (Järvinen, 2001a). Tämä vaatii aika paljon uusia valmiuksia myös opettajilta. 3.2 Tieteen ja teknologian yhteistyö Puhuttaessa tiedefestivaaleista ja tiedekeskuksista tulee tieteen opetus ajankohtaiseksi. Kuinka tiede sitten liittyy teknologiaan? Williams n (2001) mukaan termi tiede tavallaan sisältää teknologian käsitteen, mutta mikäli tieteen ajatellaan koskevan ainoastaan luonnontieteitä, on se selkeästi erillinen osa teknologian kanssa. Teknologia ja tiede ovat sinällään siis itsenäisiä aineita, mutta niillä on paljon yhteisiä tekijöitä. Molempia esimerkiksi opetetaan samanlaisilla tavoilla. Teknologia käyttää lisäksi hyväkseen tieteellistä tietoa ja tutkimusta tuotekehittelyssään. Teknologian kehitys on parantanut tieteellistä tutkimusta ja antanut tieteelle mahdollisuuksia kehittymiseen. Toisinaan esimerkiksi luonnontieteitä ja teknologiaa on lähes mahdoton erottaa toisistaan. Niinpä on luontevaa esimerkiksi tiedefestivaaleilla esitellä tiedettä ja sen saavutuksia teknologian sävyttämänä. Siksi tiede ja teknologiakasvatus linkittyvät sujuvasti toisiinsa. 12

Osbornen & Hennessyn (2003) mukaan tieteen opettamisella jo peruskoulutasolla on neljä tavoitetta ja merkityksellistä näkökantaa. Tieteen opettaminen on käytännöllistä, sillä tieto sen käsittelemistä asioista on tarpeellista ja käytännöllistä kaikille. Tieteen opetuksella on myös taloudellista merkitystä. Yhteiskuntaan halutaan kouluttaa riittävä määrä tieteen tuntevia ihmisiä, jotta talouden kasvu ja kehittyminen jatkuisivat. Tieteellä on asema kulttuurissa. Tiede ja teknologia ovat yksi ihmiskunnan suurimpia saavutuksia, joten ihmisten tulee olla tietoisia niiden mahdollisuuksista. Lisäksi tieteen tunteminen on edellytys demokratialle. Monet poliittiset ongelmat perustuvat tieteellisiin asioihin ja niinpä on tärkeää kouluttaa kansalaisia tekemään päätöksiä hyvinvointiyhteiskunnan puolesta. Tieteen asema yhteiskunnassa on muuttunut vähitellen. Toisaalta tiede ja teknologia sen osana on mahdollistanut suuria saavutuksia kuten vaikkapa ihmisen kävelemisen kuun pinnalla mutta se on tuonut mukanaan myös ongelmia ja katastrofeja kuten Tshernobylin ydinvoimalaonnettomuuden, ilmaston lämpenemisen tai BSE taudin (Osborne & Hennessy, 2003). Juuri tällaisten teknologian ja tieteen aiheuttamien erilaisten uhkakuvien takia tiede on menettänyt viimeaikoina statustaan. Korkeakouluopiskelijoiden määrä on laskenut tasaisesti ja tulevaisuudesta ei ole tietoa. Alan palkkaus on niin ikään huono, joten senkään takia alasta kiinnostuneita ei ole tarpeeksi (Baggot la Velle et al., 2003). Yksi syy tähän Baggot la Vellen et al. (2003) mukaan on tieteen opetuksen heikko taso kouluissa. Tieteestä ei anneta oppilaille kuvaa innostavana ja kiinnostavana alana. Baggot la Velle et al. (2003) myös ihmettelevät, miksei tieteen tutkimuksessa jo elintärkeäksi tukivälineeksi noussutta tieto ja viestintätekniikkaa käytetä enemmän hyväksi myös tieteen opetuksessa koulussa etenkin kun on havaittu sen motivoivan ja innostavan oppilaita. Kuvassa 2 McFarlane & Sakellariou (2002) osoittavat kuinka tieto ja viestintätekniikkaa voidaan käyttää tehostamassa tieteenoppimisen prosessia. McFarlane perustaa syklikaavion Ison Britannian koulujärjestelmään ja tieteenopetukseen siellä. Myös Flick & Bell (2000) esittävät ideoita miten teknologia ja tiede voidaan yhdistää. Koska tieteen saavutuksiin liittyy yleensä myös teknologiset saavutukset tai laitteet, ei tieteen opettaminen ole täydellistä ellei huomioon oteta myös teknologiaa. Heidän mukaansa useimmiten lähdetään liikkeelle siitä, että on olemassa jokin teknologinen osaaminen, jota sitten yritetään liittää erilaisiin tieteen opetuksen yhteyksiin. Parempi lähtökohta olisi ohjata opettajat etsimään teknologisia apuvälineitä kuhunkin tieteen aihekokonaisuuteen istuvasti. Teknologian valitsemisen tulisi olla tiedelähtöistä eikä toisin päin. Niin ikään teknologian tulisi antaa todellista hyötyä tieteen opetukseen ja toisaalta opetuksessa tulisi osata käyttää hyväksi teknologian uniikkeja ominaisuuksia. Tekno 13

logian avulla tiede tulee näkyvämmäksi ja saavutettavammaksi. Teknologiaohjauksen tulisi tehdä teknologian ja tieteen yhteys selväksi oppilaille. Ilman edistynyttä teknologiaa moni tieteellinen saavutus olisi jäänyt tekemättä. Kuva 2: Tieteen opettamisen syklinen prosessi ja tieto ja viestintätekniikan liittyminen sen eri osiin (McFarlane & Sakellariou, 2002). 3.3 Tieto ja viestintätekniikan rooli tiede ja teknologiakasvatuksessa Koska tämän päivän teknologiset innovaatiot kuten esimerkiksi digitaaliset televisiot, PDA laitteet ja tietoverkot liittyvät pitkälti digitaalisiin järjestelmiin ja tieto ja viestintätekniikkaan, ovat ne päätyneet teknologiakasvatuksen keskusteemoiksi kouluissa. Samalla kuitenkin unohtuu, että ne eivät kuvaa lähellekään koko teknologiakasvatuksen sisältöä, vaan raapaisevat ainoastaan pintaa (Lehtonen, 2003). On hyvä tehdä eroa kahden lähekkäisen termin, teknologiakasvatuksen (teknologiaopetuksen) ja opetusteknologian, välille, sillä usein pelkkä uusimman opetusteknologian käyttö sellaisenaan mielletään teknologiakasvatukseksi. Petrinan (2003) mukaan teknologiakasvatus (technology education) tarkoittaa opintoja, joiden kautta oppilaalla on mahdollisuus oppia teknologiasta ja sen ongelmanratkaisuprosesseista. Opetusteknologia (educational technology) puolestaan on teknologiaa, jota käytetään täydentämään opetusta ja tuottamaan siihen lisäarvoa. 14

Teknologiaopetuksessakin siis voidaan käyttää opetusteknologiaa apuna. Opetusteknologian käyttö itsessään ei kuitenkaan vielä ole teknologiakasvatusta, vaan myös oppimisen kohteena tulisi olla teknologia. Teknologisen perussivistyksen kannalta taas on olennaista oppia käyttämään teknologiaa, tieto ja viestintätekniikkaa, teknologiakasvatuksen ohessa, joten tämä puoltaa osaltaan tieto ja viestintätekniikan käyttöä opetuksessa (Petrina, 2003; Lehtonen, 2003). Tieto ja viestintätekniikalla voidaan nähdä erilaisia rooleja oppimisessa ja opetuksessa. Tyypillisimmillään se nähdään työkaluna (Lehtonen, 2003; Lavonen et al., 2001, Meisalo et al., 2003), jolloin se toimii apuvälineenä varsinaisen opittavan aiheen ohella ja auttaa ihmistä ratkaisemaan arkipäivän ongelmat ja oppimistilanteet tehokkaammin. Useimmiten työkalut kuten vaikkapa tekstinkäsittely, taulukkolaskenta tai digitaalinen videokamera on kehitetty monenmoisiin tarkoituksiin ja niiden käyttö oppimisen apuvälineenä on vain yksi mahdollisuuksista (Lavonen et al., 2001). Osbornen & Hennessyn (2003) mukaan työkalut voidaan edelleen jakaa karkeasti neljään ryhmään, jotka ovat tiedon keräämiseen, käsittelyyn ja tulkitsemiseen käytettävät työkalut, multimediaohjelmistot, tietojärjestelmät sekä tietokoneelliset heijastusvälineet. Seuraavissa kappaleissa kuvataan lyhyesti mitä kukin ryhmä pitää sisällään. Tiedon keräämiseen, käsittelyyn ja tulkitsemiseen käytettävät työkalut Tietoa kerätään tiedon louhintamenetelmien avulla. Näitä ovat muun muassa sensorit, käyttöliittymät sensoreiden ja tietokoneen välillä sekä ohjelmistot, joilla välitetty tieto saavutetaan, käsitellään ja esitetään. Tiedonkeräämisen automatisointi nopeuttaa työskentelyä eikä vaadi opiskelijalta erityisiä taitoja. Lisäksi tiedon käsittelyssä, jäsentämisessä ja välineestä riippuen myös esittämisessä voidaan käyttää esimerkiksi tekstinkäsittelyä, tietokantoja ja taulukkolaskentaohjelmia, laskimia, grafiikkaohjelmia sekä mallinnusympäristöjä, jotka auttavat oppilasta hahmottamaan ilmiön ja testaamaan teoriaa erilaisilla syötteillä. Parhaat mallinnusvälineet auttavat käyttäjää muodostamaan yhteyksiä aiemmin opitun ja uuden tiedon välille (Newton & Rogers, 2001; Lehtonen, 2003; Meisalo et al., 2003). Oppilaat voivat näiden välineiden avulla myös itse rakentaa omia teorioitaan ja testata niitä sekä raportoida löytämänsä tulokset (Osborne & Hennessy, 2003; Newton & Rogers, 2001). 15

Multimediaohjelmistot Multimediaohjelmistot toimivat paitsi simuloinnissa ja virtuaalisten kokemusten tuottamisessa myös julkaisemisen ja tulosten esittämisen apuvälineenä samalla tavoin kun edellisen ryhmän tekstinkäsittely ja taulukkolaskenta. Multimediaohjelmistoja ovat video ja audiosovellukset, animoitu grafiikka, tutoriaalit, interaktiiviset tehtävät, diaesitykset, interaktiiviset tietokannat ja tietosanakirjat sekä web sivujen hallinnointityökalut. Erityisesti web sivuille tyypillisenä ominaisuutena ovat hyperlinkit, joilla tietoa voidaan linkittää keskenään. Myös tietokannoissa on saatettu näyttää linkitystä (Newton & Rogers, 2001; Osborne & Hennessy, 2003). Tietojärjestelmät Tietojärjestelmille on tyypillistä tiedon esittäminen tekstimuodossa, joskin multimediaominaisuudet, kuten video ja ääni, lisäävät tiedon havainnollisuutta ja monipuolisuutta. Suuri muistikapasiteetti ja tallennusvälineiden tilaresurssit mahdollistavat isotkin multimediaesitykset. Tiedonhaun nopeus puolestaan tehostaa käyttöä. Tyypillistä näille ohjelmistoille on interaktiivisuus. Tietojärjestelmiä suositellaan käytettäväksi tiedon hankkimiseen ja uusien ideoiden etsimiseen (Newton & Rogers, 2001). Tietojärjestelmiä ovat CD ROM levyt, intranetit, Internet, julkaisu ja esitysvälineet kuten esimerkiksi Word ja PowerPoint, digitaaliset nauhoitusvälineet kuten video ja stillkamerat, joilla voidaan tallentaa kuvaa vaikkapa esityksen tai havainnollistamisen osaksi sekä tietokoneohjatut mikroskoopit, joista voidaan poimia yksittäisiä kuvia, videokuvaa ja aikaohjattua kuvaa (Osborne & Hennessy, 2003; Meisalo et al., 2003). Tietokoneelliset heijastusvälineet Heijastusvälineet auttavat lähinnä tiedon esittämisessä muille. Tämä ryhmä on kuitenkin noussut keskeiseksi osa alueeksi kaikessa opettamisessa, sillä sitä voidaan käyttää sujuvasti yhdessä kaikkien muiden ryhmien ja välineiden kanssa. Heijastusvälineitä ovat dataprojektori yhdistettynä valkokankaaseen, erilliset monitorit, televisio sekä interaktiivinen taulu, joita kaikkia käytetään esimerkiksi tietokoneen näytön näkymän heijastamiseen (Osborne & Hennessy, 2003). Työvälineen ohella tieto ja viestintätekniikka toimii myös opiskelun kohteena tai sen osana (learning about ICT). Tällöin tarkoitetaan tietotekniikkaan itseensä ja siihen liittyvien aiheiden kuten vaikkapa ohjelmistojen oppimista. Pystyäkseen hyödyntämään informaatioteknologian tarjoamia mahdollisuuksia on tunnettava ainakin perusperiaatteet tietojenkäsittelytietees 16

tä. Esimerkiksi ohjelmistotuotannon ymmärtäminen ohjelmistojen käytön ohessa palvelee teknologiakasvatuksen periaatteita pelkkää käyttämistä paremmin (Lehtonen, 2003; Lavonen et al., 2001). Näistä kahdesta voidaan vielä erotella tietokoneavusteinen oppiminen, jolloin tietotekniikka toimii opetuksen tukena ja apuna esimerkiksi verkko oppimisessa, tiedonhaussa ja etäoppimisessa milloin se tapahtuu sähköpostin, videoneuvottelun, chatin tai muiden sähköisten kommunikointivälineiden avulla (Lavonen et al., 2001; Barujel et al., 2004). Esimerkkinä kaikkien tieto ja viestintätekniikan kolmen roolin työkaluna olemisen, oppimisen kohteena olemisen ja tietokoneavusteisen oppimisen yhdistämisestä on rikas oppimisympäristö, jonka Lavonen et al. (2001) on kehittänyt tieteen ja teknologian opetusta ajatellen. Rikas oppimisympäristö (rich learning environment, RLE) tarkoittaa oppimiseen suunnattua ympäristöä, jossa on saatavilla tietokoneita tai muuta tieto ja viestintätekniikkaa. Oppiminen ja opiskelija eivät ole sidottuja pelkästään tietokoneisiin tai luokkaan vaan ajatuksena on tukea oppimista ilmiöiden luonnollisessa ympäristössä käytännön kautta. Oppilas siis voi käyttää hyväkseen erilaisia informaatioteknologian avaamia mahdollisuuksia kuten esimerkiksi Internetiä, tekstinkäsittelyä ja tietokantoja luovasti ja tehdä niiden avulla päätelmiä ilmiöistä, joita havaitsee eri ympäristöissä. Oppiminen on oppijakeskeistä opettajakeskeisyyden sijaan. Opettajan roolina on olla ohjaajana oppimisprosessissa. Rikas oppimisympäristö myös tukee teknologiakasvatuksen tavoitteita vaatimalla ja opettamalla tiettyjä perustaitoja ja tietoja erilaisilta sektoreilta, sillä erilaisiin teknisiin välineisiin tarvitaan erilaisia taitoja, joten oppilas, joka on toisessa hyvä, ei välttämättä pärjääkään toisessa. Nuo taidot voidaan ryhmitellä kuuteen ryhmään, jotka ovat sosiaaliset, eettiset ja moraaliset taidot, perustiedot ja operaatiot, tuottavuustaidot, kommunikointitaidot, tutkimuksen tekotaidot sekä ongelmanratkaisu ja päättelytaidot (Lavonen et al., 2001). Hyvä oppimisympäristö tukee näiden taitojen kehittymistä. Rikkaan oppimisympäristön käsite sopii erityisen hyvin myös oppimiseen esimerkiksi tiedekeskuksessa, jossa tarjolla on RLE:n perusajatuksen mukaisesti monenlaisia virikkeitä ja oppijan ohjautuminen on hänen oman toimintansa varassa. Opettaja tai vanhempi voi toki ohjatulla tutustumiskäynnillä toimia tukihenkilönä, mutta oppija itse muodostaa käsityksen opittavasta asiasta. 17

Kaiken kaikkiaan opetuksen avuksi otettavat tekniset elementit voivat parantaa sekä käytännöllisiä että teoreettisia puolia tieteen opetuksessa ja teknologiakasvatuksessa. Tietokoneperusteiset tehtävät tarjoavat monin aistein havaittavan oppimiskokemuksen visuaalisuuden, auditiivisuuden ja kosketettavuuden kautta (Newton & Rogers, 2001). Ne myös tehostavat ja nopeuttavat työskentelyä esimerkiksi automatisoimalla aikaa vievää manuaalista työtä kuten kaavioiden piirtämistä ja suorittamalla hankalia laskelmia. Koneet tekevät myös vähemmän virheitä kuin ihmiset hankalissa laskutoimituksissa. Näin oppilaille jää enemmän aikaa havainnoida, pohtia ja analysoida ilmiöitä ja niiden syitä (Osborne & Hennessy, 2003). Muita tieto ja viestintätekniikan luovan opetuskäytön sovellusympäristöjä ovat erilaiset teknologiakerhot, joissa kannustetaan osallistujia luovaan ongelmanratkaisuun tieto ja viestintätekniikkapainotteisessa ympäristössä, rohkaistaan heitä kehittelemään uusia tapoja teknologian ja tieteen lähestymiseen ja ymmärtämiseen sekä ennen kaikkea rohkaistaan heitä tieteelliselle uralle. Tällaisia kerhoja ovat esimerkiksi Yhdysvaltojen K 12 ohjelman ympärille kehitetyt teknologiakerhot kuten NASA:n Rover Ranch projekti (Smith, 2003) ja Suomessa Joensuun yliopiston tietojenkäsittelytieteen laitoksella toimiva Kids Club (Eronen et al., 2005; Eronen et al., 2002). Tieto ja viestintätekniikan käytön erityinen arvo ilmenee muun muassa mallinnettaessa erilaisia ilmiöitä esimerkiksi fysiikassa ja lasketaan niissä tarvittavaa voimaa, talletettaessa suuria määriä tekstiä ja numeerista tietoa, tiedon käsittelyn monipuolisuudessa, esitysten tekemisessä, tieteellisen tiedon louhinnassa, kuvien, äänen ja videon tallennuksessa sekä kommunikoinnissa (Osborne & Hennessy, 2003). Lisäksi hyötyä saadaan graafien piirtämisestä, sillä niiden avulla voidaan helposti tiivistää aineiston tuottama informaatio muutamaan kuvaan. Graafien kautta voidaan myös havainnoida informaatiossa tapahtuvia muutoksia (Newton & Rogers, 2001). Tieto ja viestintätekniikka lisää opetukseen ajankohtaisuutta ja paikkansapitävyyttä linkittämällä kouluopetuksen kullakin hetkellä ajankohtaisiin tutkittaviin asioihin. Ajankohtaisen tiedon saavutettavuus paranee. Nopeasti etenevillä tutkimusalueilla oppikirjat vanhenevat varsin pian. Oppilaat voivat olla jopa suorassa yhteydessä tutkijoihin. Tieto ja viestintätekniikka helpottaa myös sellaisten asioiden havainnoimista, jotka normaalisti olisivat vaarallisia tai muuten vaikeasti saavutettavissa. Esimerkiksi digitaalisella videokameralla voidaan nopeuttaa äärimmäisen hitaita tapahtumia kuten kasvien kasvamista ja toisaalta myös hidastaa nopeita tapahtumia. Simulaatioilla voidaan havainnollistaa vaikkapa jonkin teknologian toi 18

mintaa tai kokoluokassaan hyvin suuria (maapallo) tai pieniä (atomi) asioita. Simulaatioista ja mallinnuksista voidaan myös poistaa ylimääräiset, havainnointia haittaavat häiriötekijät, joita luonnollisissa ilmiöissä yleensä on (Newton & Rogers, 2001; Lehtonen, 2003; Meisalo et al., 2003). Tieto ja viestintätekniikan käyttö kehittää toisaalta itsenäistä ja itseohjautuvaa oppimista ja toisaalta yhteistyötaitoja. Vastuu oppimisesta siirtyy tavallaan oppijalle, jonka rooli muuttuu kuuntelijasta tekijäksi. Tietotekniikka mahdollistaa itsenäisen oppimisen ilman ohjaajan tai opettajan jatkuvaa läsnäoloa, mikä näkyy esimerkiksi nykyaikaisten opetusohjelmien ohjauksen suunnittelussa. Opettajan on kuitenkin tuettava kokonaisoppimisprosessia tavalla tai toisella, esimerkiksi ohjeistaen fyysisesti oppilaita tai vaikkapa verkon kautta ohjaamalla (Osborne & Hennessy, 2003; Newton & Rogers, 2001; Silander & Koli, 2003). Lisäksi tietokoneavusteista opetusta käytetään motivointikeinona (Newton & Rogers, 2001). 3.4 Tiede ja teknologiakasvatus Suomessa Rasisen (2000) mukaan mikäli Suomi haluaa saavuttaa ja säilyttää asemansa korkean teknologian kehittäjänä ja samalla ympäristöasioiden maana, tulisi teknologiakasvatuksen olla kiinteä osa koulutusta kaikilla luokkatasoilla. Tällä hetkellä Suomessa ei kuitenkaan ole olemassa erillistä ainetta teknologiakasvatukselle, eikä opetussuunnitelmassa korosteta teknologiakasvatuksen merkitystä. Tästä on vaarana se että teknologiakasvattaminen voi hukkua tai pelkistyä joko tekniseen käsityöhön tai tieteiden opettamiseen (Järvinen, 2001a). Tämä ei kuitenkaan takaa riittäviä valmiuksia informaatioyhteiskunnassa selviytymiseen. Toisaalta varsinaisen teknologiakasvatuksen puuttuminen opetettavien aineiden luettelosta antaa kouluille vapauden integroida sen osaksi muiden aineiden opetusta, mikä puolestaan antaa luovan vapauden sen opettamiseen. Tässäkin ongelmaksi nousee kuinka taataan oppilaille riittävä taso opetuksen vaihdellessa koulukohtaisesti teknologiakasvatuksen keskittämisestä teknisen työn opettajille ja ylemmillä luokkatasoilla myös tietotekniikan opettajille aina erittäin hyvään ja monipuoliseen opetukseen. Osaltaan suomalaista teknologiakasvatusta etenkin tietotekniikan osalta edistää opetusministeriön kansallinen tietoyhteiskuntaohjelma (Lehtonen, 2003). Ohjelman avulla kehitetään kansalaisten tietoyhteiskuntatietoja ja taitoja, vahvistetaan ja tuetaan oppilaitosten mahdollisuuk 19

sia käyttää tieto ja viestintätekniikkaa hyväkseen opetuksessa ja muussa toiminnassa, vakiinnutetaan tieto ja viestintätekniikkaa hyödyntävät toimintatavat kouluissa ja edistetään sen hyödyntämistä sosiaalisissa innovaatioissa. Oppilaitosten piti muun muassa laatia tieto ja viestintätekniikan opetuskäytön strategia koulukohtaisesti ja vuoden 2003 loppuun mennessä tämä strategia oli jo noin 80 prosentilla kouluista. Strategian avulla kehitetään tieto ja viestintätekniikan käyttöä kouluissa. Strategioiden toteutumista seurataan seuraavalla strategiakaudella 2004 2006. Lisäksi opettajien valmiuksia tietoyhteiskuntataitojen opettamiseen parannetaan jatkuvasti OPE.FI koulutuksilla ja opettamisen tueksi on valmistettu digitaalista oppimateriaalia. Tietoyhteiskunnan kehittäminen näkyy myös oppilaitoksien ulkopuolella. Esimerkiksi kirjastojen tieto ja viestintäteknisiä valmiuksia on parannettu ja parannetaan edelleen (OPM, 2004). Myös Kids Club on tässä esimerkillinen. Se on Joensuun yliopiston tietojenkäsittelytieteen laitoksen alaisuudessa toimiva 10 17 vuotiaille suunnattu teknologiakerho, jonka ideana on paitsi kehittää lasten ja nuorten teknologiataitoja avoimemmassa tieto ja viestintätekniikkapainotteisessa oppimisympäristössä myös toimia yhteistyössä paikallisten koulujen kanssa. Eri kouluilta käy oppilasryhmiä osallistumassa Kids Clubin toimintaan ja samalla Clubin ohjaajat jakavat omaa tietotaitoaan ryhmien opettajien kanssa kehittäen näin ollen omalta osaltaan tietoyhteiskuntaa (Eronen et al., 2002 ja 2005). Opetusministeriön koulutuksen ja tutkimuksen tietoyhteiskuntaohjelman (OPM, 2004) mukaan tietoyhteiskuntavalmiuksien kehittämistä jatketaan strategiakaudella 2004 2006. Ohjelman tavoitteena on muun muassa tieto ja viestintätekniikan opetuskäytön saaminen luontevaksi osaksi oppilaitosten arkea ja sähköisen oppimateriaalin laadukkuuden ja pedagogisuuden takaaminen. Perusopetuksessa oppilaiden tulisi saada tieto ja viestintätekniikan perustaidot ja syventää niitä toisella asteella. Korkeakouluissa puolestaan tuotetaan alan ammattilaisia. Opettajien kouluttamisessa tavoitteena on, että vuoteen 2007 mennessä vähintään 75 % opettajista pystyy käyttämään tieto ja viestintätekniikkaa sujuvasti opetuksen apuna ja näin ollen hallitsee tarvittavat taidot (OPM, 2004). Varsinaisia ohjeita tieto ja viestintätekniikan käyttöön opetuksessa tietoyhteiskuntaohjelma ei sisällä, vaan ne ovat edelleenkin päätettävissä koulukohtaisesti. Sen sijaan tieto ja viestintätekniikan opetuskäytön kehittämistyöryhmä on tehnyt ehdotuksen, jossa määritellään taitotasot peruskoulun kuudennen ja yhdeksännen luokan päättäville oppilaille. Aluksi nämä tasot ovat vain suosituksia, mutta myöhemmin ne olisi tarkoitus liittää osaksi peruskoulun opetussuunnitelmaa. Taitotasot määritellään osaamisen kuvauksina ja ne määritellään neljän osaalueen mukaisesti käytännön työtaitoihin, tiedonhallintataitoihin, yhteistyö ja vuorovaikutus 20

taitoihin ja tietoturvaan ja etiikkaan. Tasot on kuvattu taulukossa 1. Peruskouluopetuksen tulee tähdätä näiden taitotasojen täyttämiseen siten, että jokaisessa oppiaineessa otetaan huomioon tieto ja viestintätekniikka jopa aineen opetussuunnitelmaan myöten ja käytettävät työtavat opetuksessa edistävät tavoitteiden saavuttamista. Tämän mahdollistaakseen työryhmä esittää, että esimerkiksi opettajien koulutusta lisättäisiin laajentamalla OPE.FI koulutuksen kattavuutta, koulujen varustetasolle asetettaisiin minimivaatimukset ja nyt jo olemassa olevien digitaalisten oppimateriaalien käyttöä tehostettaisiin (Iivonen, 2005). Tietoyhteiskuntaohjelma ei myöskään takaa teknologiakasvatuksen tulevaisuutta Suomessa. Sen Opetushallitus on huomioinut lisäämällä ensimmäistä kertaa vuonna 2003 perusopetuksen opetussuunnitelmaan oppimistavoitteisiin aihekokonaisuuden nimeltä Ihminen ja teknologia, missä määritellään tavoitteet ja keskeiset sisällöt teknologian opetukselle kouluissa. Lisäksi eri oppiaineiden kuten käsitöiden, luonnontieteiden ja ympäristöopin yhteydessä mainitaan teknologiakasvatukseen liittyviä tavoitteita, mutta ei kuitenkaan erityisen merkittävässä mittakaavassa. Valinnaisaineina oppilaat voivat koulukohtaisesti valita tietotekniikkaan liittyviä kursseja, mutta niitäkin on vain rajoitettu määrä eikä opetus saavuta kaikkia oppilaita (OPH, 2003). Toisaalta tietoyhteiskuntaohjelman tavoitteisiin pääseminen edellyttää teknologiakasvatusta, sillä teknologinen perussivistys ja tietokoneen käyttötaidot sekä toiminnan ymmärtäminen ovat edellytykset pidemmälle menevään oppimiseen (Barujel et al., 2004). Whitmarsh et al., (2005) näkee tietoyhteiskuntavision toisaalta sekä uhkana että tukevana piirteenä tiedekasvatukselle, sillä se antaa tieteelle paremman aseman mutta myös rajoittaa käsityksiä tieteen arvoista ja roolista. 21