Aktiiviset oppimistilat –moniaistisen vuorovaikutusteknologiansoveltaminen oppimiseen (Active LearningSpaces)Hankkeen johtaja professori Roope RaisamoYhteyspäällikkö Arto HippulaInformaatiotieteiden yksikkö, TAUCHI tutkimuskeskusTampereen yliopisto

11.1.2012

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

TAUCHI – Tampere Unit for Computer­Human InteractionTAUCHI – Tampere Unit for Computer­Human Interaction

TAUCHI­tutkimuskeskus

50 monitieteistä tutkijaa– Opetusta 1986 lähtien, tutkimusyksikkö 1997– Suomen Akatemian arvioimana Suomen suurin

ja merkittävin vuorovaikutusteknologioidentutkimusyksikkö

– TAUCHI tekee vuorovaikutustapojenperustutkimusta ja kehittää sovelluksiakäyttäjä­ ja tarvekeskeisesti

TAUCHI – Tampere Unit for Computer­Human InteractionTAUCHI – Tampere Unit for Computer­Human Interaction

TAUCHIn missio

TAUCHI tutkii ja kehittää ihmisen jateknologian vuorovaikutusta monitieteisesti.

Ihmisten kyvyt, tarpeet ja rajoitteet sekäteknologian mahdollisuudet sovitetaanmahdollisimman hyvin yhteen.

Haetaan alueita, joilla vuorovaikutteisenteknologian soveltamisesta on isoja hyötyjä.

TAUCHI – Tampere Unit for Computer­Human InteractionTAUCHI – Tampere Unit for Computer­Human 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 jamobiilit sovellukset

TAUCHI – Tampere Unit for Computer­Human InteractionTAUCHI – Tampere Unit for Computer­Human 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

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 voiassosioida, yhdistellä, rakentaa, mitä syntyy tuloksena

• Miten näitä tuetaan oppimisympäristössä?

Miten opimme = vuorovaikutus sisällön kanssaAistit

Emootio,kognitio

Kokeilu,tutkiminen

Leikki Draama

Aistit

• Aistimisen tarve on vahva• Aistiton tila = deprivaatio, ei voi

kestää pitkään sekoamatta• Yksilöillä eri painotus ja aistitarpeet• Visuaaliset, auditiiviset, kinesteettiset• Puutteellinen aisti­informaatio haittaa

ymmärtämistä• Esimerkiksi simulaatioefekti –

tuloksena aivojen hämmennystila• Aistiminen on vuorovaikutusta =

palautetta ja tiedon varmentamista

Kognitio ja emootio (esim. Thurman Fleet)

• Kognition ja alitajunnan (tunteen) välilläon yhteys, kognitio ei toimi yksin

• Kognitio valitsee alitajunnalle järkevätasiat; alitajunta muodostaa uskomuksia

• Tämän jälkeen emootio vaikuttaatoimintaan, siis opitun toteutukseen

• Negatiivinen emootio estää oppimistaja opitun soveltamista –positiivinenedistää

• Oppimisen pitäisi tuottaa positiivisiaemootioita, jotka vahvistavattoimintaa ja kognitiivista valintaa

Leikki

• Leikki on olennainen osa ihmisenkehitystä ja oppimista

• Leikin avulla ihminen voisimuloida tapahtumia ja tilanteitasekä kokeilla rajoja ja rajoituksia

• Mahdollisesti syvällistäoppimista ei tapahdu ilmanleikkiä

Kokeilu ja tutkiminen

• Halu kokeilemiseen ja tutkimiseen on merkkikiinnostuksesta ja motivaatiosta

• Ihmisellä on tarve toteuttaa uteliaisuuttaankokeilemalla ja tutkimalla

• Syventävät ymmärrystä, laajentavat tietojensovellettavuutta, myös uskottavuutta

Draama

• Tapahtumallisuutta, kerronnallisuutta

• Tapahtumat koskettavat oppijan omaaelämää tai rinnastuvat hänenkokemuksiinsa, siksi ne muistetaan

• Draamallisuutta voi syntyävuorovaikutuksesta muiden kanssa,tai se voidaan tuottaa pienin keinoin

• Oppija tuntee olevansa osallinen

Vuorovaikutusteknologiat ­ vuorovaikutustavat

• Visualisointi ja tilaääni• Projisoidaan seinälle kuvia, videota, web­kamerakuvaa• 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

Vuorovaikutusteknologioiden tausta

Fysiologia, psykologia, kognitiotiede, oppimis­ ja kommunikaatiotieteet

Oppiminen

Ihmisen aistit, fysiologia, kognitio ja emootio, tiedonkäsittely

Tieto informaation syöttämisestä ja palautteesta

Vuorovaikutuslaitteet + ohjelmistot

Vuorovaikutusteknologiat

Vuorovaikutustavat eli modaliteetit

Käyttöliittymätiede,käytettävyys

Informaation ymmärtäminen javuorovaikutteinen hyödyntäminen

Tietoteknisten laitteiden ja järjestelmienvuorovaikutteinen käyttäminen

Ohjelmistotiede, insinööritieteet

Pedagogiikka, didaktiikka, käytäntö

Käyttäjäkokemuksen suunnittelu

Aktiivinen oppimistila

• Perinteinen luokkahuone on passiivinen tila• Tilan rajat, valaistus, lämpötila, kalusteet jne.• Tilaan on tuotu fyysisiä materiaaleja ja laitteita

• Aktiiviseen oppimistilaan on sulautettuvuorovaikutusteknologioita

• Tila havaitsee oppijat, reagoi heidän toimintaansa jatuottaa 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

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, ohjelmistokehitetään hankkeessatarvelähtöisesti

Aktiivinen oppimistila

katsekuulo

kosketus

läsnäolotunnistus

virtuaalinen

puhe eleet

liikkuminenvoima

Tutkimushanke:Aktiiviset oppimistilat –moniaistisenvuorovaikutusteknologian soveltaminenoppimiseen(Active Learning Spaces)

Tutkimusbudjetti noin 1,4 M€, Tekes n. 0,86 M€ / 2vYrityshankkeet noin 2 M€/ 2vHanke kehittää vuorovaikutusteknologioita oppimista varten

13.6.2011

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

Active Learning Spaces, tutkimuskonsortio

• Tampereen yliopisto (TaY)• Informaatiotieteiden yksikkö, TAUCHI­tutkimuskeskus• Informaatiotieteiden yksikkö, TRIM­tutkimuskeskus• 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

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

Arvoverkko ­ ekosysteemi

Oppimisympäristö, Infra

Aktiivinen moniaistinenvuorovaikutus

Oppimisalustat ja ­sovellukset

OppimissisällötOppisisällöt•

eoxen, MS alusta•ontext Learning Finland

TeknologiatInfra•

ähkötaso, fyysinenlaiteympäristö•anphonics,ääniteknologia

Kieli­ ja puheteknologia•Lingsoft•Sanako

Oppijoiden profilointi, sisältöjenja vuorovaikutuksen validointi•Tribe Versum

Oppimisalustat•eoxen, MS,pilvipohjainen•irtuaalipotilas

Pilotointi•ampere, Ylöjärvi,Hämeenlinna, Oulu, Naantali,Joensuu ym. Neoxenin kansall.verkosto (400 koulua)

Teknologian soveltaminen•AUCHI moniaistisen vuorovaikutuksenohjelmistoteknologia•LURAL, OKL pedagoginen tutkimus•RIM pelitutkimus•ED lääketieteen opetus

Tutkimus, sovelluskehitys

Oppijoiden ja käytön anturointi•OffCode

KOULUSisällöt

Kv yhteistyö•niversity of Santa Barbara•apa Valley School

Pilotointikohteet

Moniaistinenteknologia

Simulointi

Lääke­tieteellinensimulaatio

Liikunta jaterveyden

edistäminen

Sosiaalinenmedia kieltenopetuksessa

Luonnon­tieteidenopetus

Yleisestihyödynnettävät

teknologiatsovellettuina

opetusaiheidentarpeisiin

yläkoululukio

yläkoululukio

yliopistolääkäreiden erikoistumiskoulutus

alakouluyläkoulu

Työpaketit1. Tarvekartoitus ja oppimisympäristön suunnittelu 3 htk

• EDU, Prof. Eero Ropo2. Oppimisratkaisujen ketterä kehitys ja testaus 24 htk

• TAUCHI, Tutkimusprof. Markku Turunen3. Sosiaalinen media kielten opetuksessa 24 htk

• TRIM, Tutkimusjohtaja Jarmo Viteli4. Luonnontieteiden opetus, 24 htk

• TAUCHI, Prof. Roope Raisamo5. Liikunta­ ja terveyspelit 24 htk

• TRIM, Prof. Frans Mäyrä6. Lääketieteen opetus 24 htk

• MED, Koulutusjohtaja Kati Hakkarainen7. Vaikutukset opetukseen ja oppimiseen 24 htk

• EDU, Lehtori Sari Yrjänäinen)8. Arvoverkkohankkeen yhteistyön johtaminen 12 htk

• TAUCHI, Prof. Roope Raisamo

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

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 ylläpitoinvestointi ja lisenssit sekä materiaalikulut)

• Output (opetuksesta osallisten määrä, hyödyntävien opettajien määrä)• Outcomes (käyttö­ ja hyödyntämisaika myös suhteessa opettajan

toimintaan)• Impact (oppimistulokset)

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 vuorovaikutus­

teknologioita 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

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 e­Varikon ja remontoitavien/ uusien koulujen kanssa

• Tammerkoski, Klasu, Ylöjärvi, integrointi tilamuutoksiin• Laiteympäristön kartoitus ja määrittely• Sähkötaso tekee AV­suunnitelman 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

Kiitos!

Yhteystiedot:Arto Hippula, yhteyspäällikkö

arto@cs.uta.fi040 846 8024