Petja Pyykkönen: Ohjelmointi kehittää ajattelua

Koulutus, Yleinen

Ilona IT -vieraskynäblogiteksti 1.9.2018

Yhteiskunnassamme tarvitaan yhä enemmän itsenäisesti ajattelevia luovia ongelmanratkaisijoita. Lapset ja nuoret ovat luontaisia ongelmanratkaisijoita ja pitävät heille merkityksellisten asioiden ratkaisemisesta. Ohjelmointi on luovaa ongelmanratkaisua, joka harjoittaa ajattelun taitojamme.

Suomi tunnetaan osaamisesta ja koulutuksesta. Tuotannon sijasta työtehtävissä tarvitaan yhä enemmän ajatustyötä ja kehittämistä. Tähän yhteiskunnan muutokseen uusi perusopetuksen opetussuunnitelma vastaa todella hyvin. Suunnitelmassa on tärkeässä roolissa laaja-alainen osaaminen, jossa ajattelun taidot pureutuvat oppijoiden ongelmanratkaisutaitoihin entistä tarkemmin. Koulun työskentelyssä korostuu yhä enemmän oppijoiden itsenäinen ja yhteisöllinen ilmiöpohjainen ongelmanratkaisu.

Opetussuunnitelmaan tuli uutena asiana ohjelmointi. Se on mitä parhain tapa kehittää ajattelun taitoja, sillä ohjelmointi kehittää loogista ajattelua. Oppimisen kannalta ohjelmoinnilla on ainakin kolme aspektia:

  1. Ohjelmointi voi olla itsessään oppimisen kohde eli opetellaan ohjelmoinnin käsitteitä, rakenteita ja ympäristöjä.
  2. Ohjelmointia voidaan käyttää työvälineenä ajattelun taitojen kehittämisessä.
  3. Ohjelmointi voi olla oppimisen työkalu eli sen avulla voidaan oppia muita asioita. Tätä voisi verrata 90-luvun tilanteeseen, jolloin tietokoneet yleistyivät kouluissa. Silloin panostettiin paljon itse tietokonetaitojen kehittämiseen ATK-tunneilla, mutta nykyään tietokoneet ovat luonnollinen oppimisen työkalu kaikilla oppitunneilla.

Kaikki alkaa ohjelmoinnillisesta ajattelusta

Ennen varsinaista ohjelmointia on hyvä vahvistaa oppijoiden ajattelun taitoja. Ohjelmoinnillisen ajattelun taidot kehittävät valmiuksia ottaa ohjelmointi haltuun laajemmin. Ohjelmoinnillista ajattelua voi harjoittaa jo päiväkoti-ikäisistä lähtien erilaisilla peleillä, leikeillä ja harjoitteilla avaamatta minkäänlaista tietokonetta. Toimin opettajien kouluttajana ja oppijoille pidettävien pajojen pitäjänä erilaisissa teknologisissa aiheissa, esimerkiksi ohjelmoinnissa. Hymyilen aina, kun esikoululainen ottaa sanavarastoonsa arkikäyttöön muuttujan ja funktion käsitteet, vaikka emme ole käyttäneet tietokoneita. Ne voi heille opettaa esimerkiksi CS Unplugged -sivuston harjoitteilla tai Robogem-lautapelillä.

Olemme testanneet Helsingin yliopiston vetämässä Innokas-verkostossa erilaisia tapoja ohjelmoinnin ja ohjelmoinnillisen ajattelun oppimiseen. Yhtä ainoaa tapaa ohjelmoinnin opetteluun ei ole, vaan hyviin tuloksiin pääsee eri tavoin. Kouluissa kannattaa aina hyödyntää paikallista osaamista ja olemassa olevaa laitteistoa. Internetistä löytyy paljon ilmaisia laadukkaita resursseja ohjelmoinnin oppimisen tueksi.

Millä pääsee alkuun ohjelmoinnissa?

Tablet-tietokoneille löytyy paljon erilaisia sovelluksia, joilla taitoja voi harjoittaa. Osa on kertakäyttöisiä, mutta parhailla voi työskennellä uudestaan ja uudestaan. Yksi parhaista sovelluksista on MIT:n kehittämä Scratch Jr., joka sopii varhaiskasvatukseen niillekin, jotka eivät vielä osaa lukea. Ajattelemaan voi oppia ennen kuin oppii lukemaan. Tästä sovelluksesta on helppo siirtyä peruskoululaisille suunnattuun varsinaiseen Scratch-sovellukseen, joka toimii Internet-selaimella. Molemmilla Scratch-versioilla voi esimerkiksi toteuttaa oman pelin, joka yhdistettynä pelipedagogiikkaan luo uudenlaisen tavan oppia. Esimerkkinä tästä voisi olla tilanne, jossa oppija itse ohjelmoi kertotaulupelin ja harjoittelee sillä sitten kertolaskuja.

Koulun välineistöön kannattaa hankkia mahdollisuuksien mukaan ohjelmoitavia robotteja, robottirakennussarjoja ja mikrokontrollereita. Ne motivoivat ohjelmointiin Internet-resursseja huomattavasti paremmin. Markkinoilta löytyy paljon robotteja ja robottirakennussarjoja, joista perusopetuksessa toimiviksi olemme todenneet esimerkiksi Bee-bot- ja Sphero-robotit, sekä Lego Mindstorms - ja VEX-robotiikkasarjat. Rakennussarjojen etuna on, että niitä voidaan käyttää robotteja monipuolisemmin erilaisiin projekteihin. Niillä päästää toteuttamaan oppilaiden luovia projekteja ja ne voidaan ottaa osaksi maker-toimintaa. Valmiiden robottien etuna on käyttöönoton helppous ja nopeus.

Ohjelmointi osana maker-kulttuuria

Kun ohjelmoinnin ja ohjelmoinnillisen ajattelun perusteet ovat tulleet tutuiksi, oppimisen tueksi tarvitaan mielekkäitä ja monipuolisia tehtäviä. Maker-toiminta on tällöin erinomainen tapa lähteä kehittämään oppijoiden luovuutta, ongelmanratkaisu- ja ryhmätyötaitoja. Innokas-verkostossa maker-toiminta on otettu innovaatiokasvatuksena osaksi käsityökasvatusta. Innovaatiokasvatuksessa oppijat suunnittelevat ryhmissä keksinnön, joka ratkaisee jonkin arkipäivän ongelman.

Suunnitelma ratkaisusta on jo itsessään tärkeä, sillä siinä opitaan löytämään arjesta ongelmakohtia, joihin voidaan innovoida yhdessä ratkaisu. Suunnitelman voi myös toteuttaa prototyypiksi. Silloin keksinnön toteutuksen keskiössä voi olla jokin mikrokontrolleri, esimerkiksi Micro:bit, Arduino tai Rasperry Pi. Mikrokontrolleri toimii keksinnön aivoina, joka ohjelmoidaan ohjaamaan artefaktin toimintoja. Toteutusta tuetaan tarjoamalla oppijoille laaja valikoima erilaisia materiaaleja. Innovaatioprosessin voi toteuttaa myös ilman ohjelmointia, jolloin voi harjoitella ongelman ratkaisemista, innovointitaitoja ja artefaktin työstämistä.

Mikrokontrollereista helpoiten käyttöön otettava on Micro:bit, jota voi ohjelmoida myös graafisessa ohjelmointiympäristössä, eikä siten välttämättä vaadi ohjelmointikielen osaamista. Myös pedagogista tukimateriaalia löytyy paljon niin suomeksi kuin englanniksi. Ohjelmointivälineissä usein ongelmaksi tulee se, että on tehtävä jonkinlainen kompromissi käytön helppouden ja jatkokehittelyn monipuolisuuden suhteen. Nuoremmille tarkoitetuilla ohjelmointiympäristöillä ja -välineillä tulee jossain vaiheessa raja vastaan. Silloin on hyvä siirtyä käyttämään vaikeampia, mutta myös kehittyneempiä välineitä. Esimerkiksi Micro:bitin rajojen tullessa vastaan, voi siirtyä Arduino tai Rasperry Pi -mikrokontrollereihin, jotka ovat käytännössä jo pieniä tietokoneita. Niitä ohjelmoidaan yleensä ohjelmointikielellä, joten ne sopivat hyvin perusopetuksen yläkoulusta ylöspäin oleville oppijoille.

Innovatiivinen koulu on yhteisöllinen

Mitään tarkkoja rajoja siitä, mikä sopii minkäkin ikäiselle ei voi tehdä, sillä oppijoiden taidot vaihtelevat vielä maassamme paljon. Opettajan ryhmäntuntemus ja omat vahvuudet ovat tässä avainasemassa. Ohjelmoinnin oppimisessa olemme todenneet hyväksi niin sanotun tutor- tai agenttioppilasmallin, joissa molemmissa on kyse samasta asiasta. Ohjelmoinnin tutoroppilaat koulutetaan huippuosaajiksi, jotka osaavat sen jälkeen auttaa muita koulussa ohjelmointiasioissa. Tätä menetelmää voi hyödyntää ohjelmoinnin oppimisen lisäksi myös muissa asioissa koulussa ja erityisen hyvin tutor/agenttitoiminta sopii teknologisiin aiheisiin.

Olemme testanneet ohjelmoinnin tutoroppilastoimintaa Espoossa ja Lappeenrannassa ja saaneet siitä erittäin positiivisia kokemuksia. Hyvien oppimistulosten lisäksi tutorit ovat löytäneet omat vahvuutensa ja heidän minäpystyvyys on kasvanut silmissä. Näin käy erityisesti silloin, jos oppilaat ovat päässeet neuvomaan vertaistensa lisäksi vanhempia oppijoita, esimerkiksi opettajia. Oppilas ei koskaan korvaa opettajaa, mutta yhdessä toimimisen ja oman osaamisen jakamisen taitoja ei voi nykyään liiaksi korostaa. Ohjelmoinnin oppimäärä on niin valtava, ettei sitä kukaan maailmassa hallitse yksin ja siksi on hyvä heittäytyä yhdessä oppimiseen koko kouluyhteisön voimin. Tästä Innokas-verkosto on luonut niin sanotun innovatiivisen koulun mallin, jota kaikki toimintamme tukee.

Yllä olevassa tekstissä olen kuvannut lyhyesti luomaamme ohjelmoinnin polkua ja Helsingin yliopiston kehittämää innovaatiokasvatuksen prosessia, jotka toimivat varhaiskasvatuksessa, perusopetuksessa ja toisen asteen koulutuksessa. Olemme kehittäneet ja kouluttaneet näitä eri puolilla Suomea Opetushallituksen rahoittamissa hankkeissa. Ohjelmointipolusta ja innovaatioprosessista löytyy koulujen tueksi selkeät visualisoinnit Innokas-verkoston Internet-sivuilta. Ohjelmointi ja innovaatiokasvatus avautuvat nopeammin, kun osallistuu koulutuksiin. Niihin kannattaa aina osallistua vähintään yhden kollegan kanssa. Silloin asioita on helpompi viedä eteenpäin omassa koulussa, kun on joku vierellä kulkemassa samaan tavoitteeseen.

Kirjoittaja toimii täyspäiväisesti pedagogisena kehittäjänä, teknologiahankkeiden vetäjänä ja opettajakouluttajana. Hän on koulutukseltaan luokanopettaja. Petja on vetänyt esimerkiksi valtakunnallisia ohjelmoinnin, maker-kulttuurin, virtuaalitodellisuuden, esineiden internetin, teknoluokkatoiminnan, yksilöllisen oppimisen, pelikehittämisen ja innovaatiokasvatuksen kouluhankkeita. Hän toimii Innokas-verkoston koordinaattorina Lappeenrannassa.

Kuvat © Petja Pyykkönen:

Artikkelikuva: Jätejänis

Jätejänistä ohjaava Micro:bit kiittää roskan sisään laittamisesta musiikilla ja kiitostekstillä, kun mikrokontrollerin gyrosensori havaitsee kannen liikkeen. Työ on opettajaryhmän Micro:bit-koulutuksessa tekemä innovaatio.

Kuva 2: Hyvis

Hyvis-rannetietokone on opettajien suunnittelema ja toteuttama. Sen sisältämä Micro:bit kehuu ja piristää opettajaa työpäivän aikana rohkaisevin tekstein ja kauniilla musiikilla.

Kuva 3: Moose Loose

Moose Loose on opettajien suunnittelema prototyyppi, joka varoittaa autoilijoita lähestyvistä hirvistä. Hirvi katkaisee valonsäteen, jonka Micro:bit havaitsee ja antaa varoitusäänen.

 

Avainsanat: , , ,

Nämä saattavat kiinnostaa

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista. Pakolliset kentät on merkitty *