Design-­‐tutkimus  ja    Design-­‐suuntautunut  pedagogiikka  H e n r i i k k a Va r t i a i n e n

Perinteisesti kvalitatiivinen ja kvantitatiivinen tutkimus on erotettu toisistaan. Erotteluun on myös liittynyt ajatus, että kvalitatiivisen ja kvantitatiivisen tutkimuksen paradigmoja ei voida eikä tule sekoittaa �(Johnson & Onwuegbuzie, 2004)

Design-tutkimus luotiin vastaamaan oppimisen tutkimisen moniin haasteisiin, kuten tarpeeseen vastata teoreettisiin

kysymyksiin oppimisen luonteesta tietyssä kontekstissa (Collins, Joseph & Bielaczyc, 2004)

Tavoitteena tuottaa uusia teorioita, tuotteita ja käytänteitä, joilla on

potentiaalisesti vaikutusta oppimiseen sekä opettamiseen

luonnollisissa olosuhteissa (Barab & Squire, 2004)

Käytännön ja teorian kehittäminen

Tutkijoiden ja toimijoiden kollaboraatio

(Design-Based Research Collective, 2003)    

Design-tutkimuksen rakenne Reeves  (2006)  

(Illich,  1971)  

(Illich,  1971)  

•  Monisteiden täyttäminen •  Samatahtinen ja samassa toimintojen

seuraannosa tapahtuva työskentely •  Osallistuminen lopussa kokeeseen

(Law, Pilgrum & Plomp, 2008)

Riippumatta siitä, mistä maasta tai maanosasta oli kysymys, kolme yleisintä pedagogista

käytäntöä olivat:

•  Ryhmissä opiskelu (55 %) •  Käytännön asioiden tekeminen (39 %) •  Ystävien kanssa opiskelu (35 %) •  Tietokoneen käyttö (31 %) •  Yksin työskentely (21 %) •  …. •  Opettajan opettaminen (20 %)

Englannissa  (v.  2008)  15-­‐vuo>aita  pyydeCin  nimeämään  kolme  heidän  toiveitaan  parhaiten  vastaavaa  oppimistapaa  

•  Kirjasta ja taululta kopiointi (52 %)

•  Opettajan puheen kuuntelu (35 %)

•  Luokkakeskustelu (29 %) •  Muistiinpanojen tekeminen

opettajan selittämisen pohjalta (25 %)

•  Työskentely tietokoneympäristössä (16 %)

•  …

Vastaavasti kouluissa yleisimmin esiintyviä oppimisen muotoja olivat:

Koulu epäonnistuu usein koska se ei luota lasten mahdollisuuksiin tai heidän kykyihinsä selviytyä monimutkaisista tilanteista (Enkenberg 2012).

”Everybody is a genius. But if you judge a fish by its ability to climb a tree, it will live out its whole life believing it is stupid”. (Albert Einstein)

•  Ways o f t h i n k i n g. luovuus, kriittinen ajattelu, ongelmanratkaisu, päätöksenteko ja oppiminen

•  Ways o f wo rk i n g. kommunikointi ja kollaboraatio •  Too l s f o r wo rk i n g. tieto- ja viestintätekniikka sekä 

informaation lukutaito •  Sk i l l s f o r l i v i n g i n t h e wo r l d . kansalaisuus, elämänura sekä

henkilökohtainen ja sosiaalinen vastuullisuus

ATC21S  21st-­‐century  skills:  

•  Mikäli hyväksytään tulkinta, jonka mukaan tulevaisuuden yhteiskunta on innovaatio- ja osaamisyhteiskunta, meidän tulee kehittää oppilaitoksia varten innovaatio- ja designsuuntautunut pedagogiikka

•  Mikäli hyväksytään tulkinta, jonka mukaan tulevaisuuden työhön ja arkeen liittyvät ongelmat ovat ennen muuta systeemisiä luonteeltaan, meidän tulee edistää opetuksessa ja kasvatuksessa kaikkia sellaisia toimintoja, joissa korostuvat kokonaiset ilmiöt, työryhmäkeskeinen toiminta sekä erilaiset asiantuntijuudet ja osaamiset ilmiön tarkastelussa

•  Mikäli nykyajan ja tulevaisuuden työ sekä eläminen arjessa perustuvat tieto- ja viestintätekniikan välittämiin toimintoihin, tulisi TVT:n olla osa myös formaalin koulutuksen oppimis- ja opetusprosesseja

(Enkenberg, 2012)

•  Vygotskyn (1978) ajatusten perustalle rakentunut teoria korostaa oppimisen sosiaalista ja kulttuurisidonnaista luonnetta

•  Oppimista tarkastellaan systeemisenä prosessina, jossa yksilö kasvaa osaksi toimijayhteisön kulttuuria, sen arvopohjaa ja välineistöä

Sos ioku l t tuur inen t eor i a opp imi se s ta

•  Osallistumisen kautta yksilö oppii myös yhteisölle tarkoituksenmukaisia ajattelun ja toiminnan välineitä

•  Oppiminen on riippuvainen myös siitä, mikä lapsia itseään kiinnostaa, minkälaisia oppimistavoitteita he itselleen asettavat sekä siitä, mitä resursseja heillä on käytettävissään tavoitteiden saavuttamiseksi

Learning by collaborative designing �

(Seitamaa-Hakkarainen, Viilo, & Hakkarainen, 2010; Roth, 1998; Pöllänen & Vartiainen, 2013)  

•  Oppimisprosessi ankkuroidaan oppijoiden ideoihin, ajattelutapoihin, käsityksiin ja tulkintoihin kysymyksessä olevasta ilmiöstä (epistemologinen prinsiippi)

•  Oppimiseen sitouttaminen tapahtuu kokonaisten tehtävien ja ns. ohjaavien kysymysten (driven questions) avulla (oppimisen prinsiippi)

•  Toiminta kohdistuu kysymyksessä olevaa ilmiötä edustaviin käsitteellisiin objekteihin tai artefakteihin ja toiminnassa hyödynnetään fysikaalisia ja kognitiivisia työvälineitä (ontologinen prinsiippi)

•  Tietämään tulemista ja oppimista edistetään ja tuetaan yhteisöllisellä työskentelyllä ja suunnittelulla (opetuksellinen prinsiippi)

•  Informaation kokoamisessa tutkittavana olevasta ilmiöstä sekä sen jakamisessa hyödynnetään oppijoiden omia välineitä ja teknologioita (teknologinen prinsiippi)

•  Opettajan ja muiden aikuisten/asiantuntijoiden tehtävänä on tarjota resursseja työskentelyyn sekä ohjata ja tukea sitä (toimijuuden prinsiippi)

Design-syklit

Liljeström, A., Enkenberg, J., & Pöllänen, S. (2013). Making learning whole: An instructional approach for mediating the practices of authentic science inquiries. Cultural Studies of Science Education, 8(1), 51–86.

Liljeström  et  all.  2012  

Kaipolan kyläkoulun 3.-6. yhdysluokan 17 oppilasta

Oppimisympäristön laajentaminen koululuokan ulkopuolelle

heterogeeninen ja monimuotoinen oppijayhteisö jakaa avoimen ja

strukturoimattoman oppimistehtävän

yhteisöllisen suunnittelun ja projektioppimisen periaatteet

Millaisia luonnontieteellisiä oppimisprosesseja, -toimintoja ja –käytänteitä ilmeni?

Millainen oppimisprojekti syntyi ja muodostui oppimisympäris-tössä?

Kuinka oppilaiden ymmärrys kehittyi projektin aikana?

Liljeström  et  all.  2012  

Oppimisprosessi haastoi eri-ikäiset oppilaat toimimaan luovasti ja kekseliäästi sekä tuottamaan useita erilaisia konseptuaalisia ja fyysisiä malleja jääkauden ilmiöistä

Toiminta toi oppilaiden työskentelyssä esiin luonnontieteellisen tutkijan kaltaisia prosesseja, toimintoja ja käytäntöjä

Oppimisympäristö, jossa heterogeeninen oppijayhteisö voi yhdessa ̈ ratkaista kokonaista, avointa ja haastavaa oppimistehtävää voi johtavaa laajenevaan ja monipuolisesti luonnontieteellisen asiantuntijan käytänteitä soveltavaan oppimiseen

Liljeström  et  all.  2012  

SuunniPelutyövälineen  ja  opetusmallin  kehiPäminen  

4

The museum objects in the Finnish Forest Museum Lusto and the objects in the Research Park of the

Finnish Forest Research Institute provide a variety of learning opportunities, supporting authentic and

inquiry-centered learning activities in particular. This is a model of learning which pays less attention to

learning the characteristics of the objects and instead, focuses on learning from and with museum

objects. Instead of a passive transfer of information, learning becomes an active process in which the

leaner’s constructs knowledge through investigation and research, experimenting and observation, in

interaction with other learners. The visit to the museum becomes a new and more comprehensive

experience, focusing on the learner’s communal activity. The learners design the visit together in

advance, and the learning process continues after the visit. Ample time should be reserved for the

process, so that the journey of discovery becomes a success.

INSTRUCTIONAL MODEL AND THE PROGRESS OF LEARNINGPROBLEM-BASED LEARNING / PROJECT-BASED LEARNING

The instructional model adopted in the learning environment is problem-based learning. In problem-

based learning, the learning is initiated by a challenging and topical problem which the learners start to

solve. In problem-based work, information is not transferred directly from books or the teacher, but the

learners themselves actively participate in constructing the information. The teacher’s role is to facilitate

the learning.

In problem-based work, the learners often work in small groups, The learners define their research

problem and formulate a research plan, after which they begin to find information to support the

problem-solving. When the information has been gathered, it is interpreted and processed and

conclusions are drawn.

Following is a more detailed description of each stage of the research process. L

EA

RN

ING

OB

JE

CT

S IN

US

E

PEDAGOGICAL MODEL OF THE LEARNING ENVIRONMENT

ORIENTATION ACTIVITIES

FORMULATION OF THE INQUIRY TASK

INQUIRY

GENERALIZATION

INQUIRY REPORTING

VIRTUAL DESIGN TOOL

INQUIRY TOOLS

ANALYSIS TOOLS

REPORTING TOOLS

• Topical discussion issues

• Expert perspectives

• Research narratives

• Learning objects

• Inquiry plan

• Physical tools

• Cognitive tools

• Reporting template

INSTRUCTIONAL MODEL TOOLS DESIGN RESOURCES

Tutkimuksen  mielenkiinnonkohteena  muodostuvat  oppimisprosessit    

Alakouluoppijat

ammatti- ja aikuisopisto- opiskelijat

luokanopettajaopiskelijat

Miten tämän tyyppiseen toimintaa sitoudutaan?

2  Teacher  educa>on  student  groups  (N=34)    

2 opetusmallin vertailu

emphasised deeper cognitive processing, but partly at the cost of the emotions [Fig. 4].

Figure 4: Engagement in learning projects. Source: [Vartiainen et al. 2009].

The model for constructing the learning objects was new for the students; hence, they faced difficulties in perceiving the learning task and experienced some anxiety in the course of the project. [Vartiainen et al. 2009]. The relationship between cognitive processes and emotions is complicated. The learning should be challenging enough for the learners but not to produce too large emotional load or negative impact on self-efficacy [see Phelps, 2006]. We found that the instructional model of the construction of the learning object highly interesting. It led to diverse learning experiences and deep cognitive processes, but it required more scaffolds to facilitate the learning process of some students. 3.3 Design experiment 3: The Winter Fishing project Based on the results of the previous design experiments, a more articulated procedural model for the learning object design [Fig. 2] and instructional model for the design-oriented pedagogy [Fig. 3] were developed. Since there seems to be a belief that this kind of authentic problem solving is only appropriate for students of a certain age or only for those who are already successful in school [see Kirschner et al. 2006], the focus of the third design experiment was to determine how a design-oriented pedagogy can work in a very heterogeneous group, where students of different ages and backgrounds study together. The Winter Fishing project was implemented in spring 2009 with multiage (6-12 year old) rural school students (N = 32). The students received an open-ended learning task to ‘design and implement study of winter fishing in small groups’ (see attachment

What kind of photographic data did the students collect for their object-oriented design process?

How did the tool-enhanced and object-oriented collaborative design process emerge in the museum?

70  luokanopePajaopiskelijaa  

hPp://www.youtube.com/watch?v=EQs-­‐r6hx9mw&list=PLB28E571734EB999C  

Siirtolohkareen tarina (ks.video)

Liljeström, A., Enkenberg, J., & Pöllänen, S. (2013). The case of design-oriented pedagogy: What students’ digital video stories say about emerging learning ecosystems. Education and Information Technologies. doi:10.1007/s10639-013 9284-6

Kyläkoulun oppilaat (N=32)

hPp://www.youtube.com/watch?v=frNQpRpp_Xc  

Kuinka syvällä kalat uivat talvella ? (ks.video)

What do the digital stories reveal about the emerged learning ecosystem and learning processes?

•  Kehitetyn designin ”laajennus”

Workshopit

What could be the problems, possibilities, and possible users of the design-oriented pedagogy according to the participating teachers?

How did the teachers of the project envision the possibilities of the design-oriented pedagogy?

Yhteenvetoa

/  

•  Kehittelytyössä on vuosien varrella ollut mukana –  Tutkijat (kasvatustiede, metsätiede) –  Eri alojen asiantuntijat (esim. museohenkilökunta,

teknologiasuunnittelijat, metsäalan asiantuntijat) –  Kymmeniä opettajia Suomesta ja muista Euroopan maista –  Oppimisprojekteihin on osallistunut satoja oppijoita

esikoulusta yliopistoon

•  Design-suuntaunut oppimistoiminta merkitsee yhdessä tapahtuvaa monimutkaisen ongelman ratkaisua tai luonto- ja kulttuuriympäristön todellisiin kohteisiin yhdistyvien ilmiöiden  tutkimista, kuvaamista sekä selittämistä valitusta tiedonaluenäkökulmasta

•  Oppimisen ekosysteemi muodostuu kuudesta pilarista: tutkittavasta ilmiöstä/ratkaistavana olevasta ongelmasta, artikuloidusta oppimistehtävästä, yhteisöllisistä resursseista, teknologisesta työvälineistä, informaatioresursseista sekä oppimisen kontekstista. Viimeksi mainitussa siltautuvat koulu sekä luonto- tai kulttuuriympäristö.

•  Oppimistehtävä on huonosti määritelty, semanttisesti rikas, mikä mahdollistaa erilaisten tulkintojen tekemisen siitä. Sen tulee myös olla eettisesti kestävä ja nousta todellisen maailman ilmiöstä. Oppimistehtävälle on ominaista myös, että siihen ei ole olemassa yhtä ainoaa vastausta tai lopullista ratkaisua.

•  Sosiaalinen ympäristö rakentuu yhteisöllisten toimintojen perustalle. Työskentely tapahtuu pienryhmissä, joiden jäsenet omaavat erilaisia osaamisia ja taitoja. Opettajan ja vastaavasti muiden aikuisten (esim. vanhemmat, asiantuntijat tai harrastajat) roolina on oppimisen tukeminen ja aktiivinen toiminta yhteisön jäsenenä.

•  Teknologisen ympäristön ytimen muodostavat internetin tarjoamat palvelut. Sen lisäksi hyödynnetään esitysohjelmia tiedon järjestämisessä ja jakamisessa. Ilmiön tutkimisessa hankittu aineisto kerätään digitaalikameroilla, nauhureilla sekä henkilökohtaisilla (tavallisesti) älypuhelimilla.

Design-­‐suuntautuneen  pedagogiikan  olemuksesta  (Enkenberg,  2014)  

Pragmaattista  (mikä  toimii)  

Teoreettisesti ankkuroitua (teoriasidonnaista)  

Interaktiivista (tutkijat,asiantun>jat,  opePajat,  opiskelijat,    oppilaat)  

Integratiivista ja kontekstuaalista (tulokset  siirrePävissä  design  periaaPeiden  muodossa)  

Design-­‐tutkimuksen  olemuksesta  (Enkenberg)  

•  Barab,  S.,  &  Squire,  K.  (2004).  Design-­‐Based  Research:  PuCng  a  stake  in  the  ground.  The  Journal  of  the  Learning  Sciences,  13(1),  1-­‐14  .  

•  Brown,  A.  L.  (1992).  Design  experiments:  Theore>cal  and  methodological  challenges  in  crea>ng  complex  interven>ons  in  classroom  seCngs.  Journal  of  the  Learning  Sciences  ,  2(2),  141-­‐178.    

•  Collins,  A.,  Joseph,  D.,  &  Bielaczyc,  K.  (2004).  Design  Research:  Theore>cal  and  Methodological  Issues.  The  Journal  of  the  Learning  Sciences,  13  (1),  p.  15-­‐42.  

•  Design-­‐Based  Research  Collec>ve.  (2003).  Design-­‐based  research:  An  emerging  paradigm  for  educa>onal  inquiry.  EducaAonal  Researcher,  32(1),  5–8.    

•  Enkenberg,  J.  (2014).  Oppimisen  tulevaisuus.  Saatavilla:    hPp://design-­‐oriented.blogspot.fi/  

•  Enkenberg,  J.  (2012).Design-­‐suuntautunut  pedagogiikka  -­‐  mistä  se  nousee  ja  mitä  se  on?  Saatavilla:    hPp://design-­‐oriented.blogspot.fi/  

•  Illich,  I.  (1972).  KouluDomaan  yhteiskuntaan.  (Deschooling  society,  1971.)  Suomentanut  Aarne  Valpola.  Delfiinikirjat.  Helsinki:  Otava.  

•  Johnson,  B.,  &  Onwuegbuzie,  A.  (2004).  Mixed  Methods  Research:  A  Research  Paradigm  Whose  Time  Has  Come.  EducaAonal  Researcher,  33(7),  14-­‐26.  

•  Law,  N.,  Pelgrum,  W.,  &  Plomp,  T.  (2008).  Pedagogy  and  ICT  use  in  schools  around  the  world:  Findings  from  the  IEA  SITES  2006  study.  Hong  Kong:  Springer.  

•  Pöllänen,  S.,  &  Var>ainen,  L.  (2013).  Forest-­‐themed  learning  games  as  a  context  for  learning  via  collabora>ve  designing  of  crans.  Techne  Series:  Research  in  Sloyd  EducaAon  and  CraT  Science,  20(3),  33-­‐49.  

•  Reeves,  T.  (2006).  Design  research  from  a  technology  perspec>ve.  In  J.  van  den  Akker,  K.  Gravemeijer,  S.  McKenney,  &  N.  Nieveen  (Eds.),  EducaAonal  design  research  (pp.  52-­‐66).  London:  Routledge.  

•  Roth,  W.-­‐M.  (1998).  Designing  communiAes.  Dordrecht:  Kluwer  Academic.  •  Seitamaa-­‐Hakkarainen,  P.,  Viilo,  M.,  &  Hakkarainen,  K.  (2010).  Learning  by  

collabora>ve  design:  Technology-­‐enhanced  knowledge  prac>ces.  InternaAonal  Journal  of  Technology  and  Design  EducaAon,  20(2),  109–136.        

•  Vygotsky,  L.  S.  (1978).  Thought  and  language.  Cambridge,  MA:  MIT  Press.