Me tehtiin se – Suomen paras ohjelmointi- ja robotiikkaturnaus!

Lähes viikko turnaustapahtumasta ja konfettisade alkaa olla laskeutunut. Haluan tässä kohtaa jakaa pienen yhteenvedon kuluneen vuoden turnaustaipaleesta.

Syksyllä 2020 astuessani turnauksen koordinaattorin saappaisiin, oli idea Innokas-turnauksesta varsin selvä: keväällä 2021 peruskoululaisille järjestettäisiin innokas-lajeissa aluekisoja ympäri Suomea. Tämän jälkeen toukokuussa 2021 kaikki osallistujat saapuisivat kisaamaan valtakunnalliseen turnaukseen.

Joulukuussa totesimme, että koko aiempi suunnitelma menisi roskakoriin, sillä epävakaana jatkunut koronatilanne pysyi. Satojen peruskoululaisten kokoaminen yhteen keväällä 2021 ei tullut kyseeseen. Oli tehtävä päätös: peruako turnaus vai ottaa vastaan haaste uudenlaisen turnauskonseptin luomisesta etänä lyhyessä ajassa? Tartuimme haasteeseen ja joulukuussa alkoi rupeama, jonka aikana jokainen kisalaji toteutuksineen, arviointeineen ja kisatöiden palautuksineen laitettiin nopeasti uusiksi. Sen jälkeen hurja määrä viestintää ja erilaisten alustojen ja toimintamallien suunnittelua ja testaamista. Homman laajuus alkoi konkretisoitua. 

Ratkoin turnaukseen liittyviä kysymyksiä kaikkialla: työpöydän ääressä, metsässä, suihkussa ja unissani. Mikä olisi uusi turnauskonsepti? Miten saisimme opettajat ja sitä kautta oppilaat innostumaan kokonaan etänä toteutettavasta turnauksesta? Miten toteuttaa laji, jossa robotit taistelevat fyysisesti samalla areenalla, jos oppilaat eivät voi olla samassa tilassa? Miten keksiä tehtäviä, joista innostuu niin ekaluokkalainen kuin 15-vuotias? Miten kotona etäopetuksessa olevat oppilaat voisivat työstää joukkueina kisatyön? Monessa kohtaa kysymyksiä oli usein enemmän kuin vastauksia. Moni suunnitelma myös muuttui muutamassa kuukaudessa suunnitelmasta a, suunnitelmaan b, c tai d. Välillä turnausväsymys meinasi saada vallan mutta määrätietoinen työ alkoi myös näkyä.

Suunnittelutyön keskellä, turnauksen ensimmäiseen osaan, Innokas-lajeihin, ilmoittautui tammi- ja maaliskuun välillä lähes 500 peruskoululaista ympäri Suomea. Oppilaiden työstäessä kisatöitään, teimme jo kovaa vauhtia töitä turnauksen seuraavaan vaiheeseen ja välillä piti nipistää itseään tajutakseen, että “Hei nythän tämä tapahtuu”. 

Innokas-lajien jälkeen kaikki fokuksemme on ollut täysin turnauksen huipentaneen virtuaalisen turnaustapahtuman suunnittelussa ja toteutuksessa. Työlistalta on löytynyt muun muassa: juontojen käsikirjoittaminen, videoaineistojen kokoaminen, käsikirjoittaminen, editoiminen, fonttien, värien ja grafiikoiden suunnittelu, livelähetyksen ajolistat, lasten osallisuuden mahdollistamisen maksimoinnin suunnittelu jne. Teimme pitkää päivää ja pikkuhiljaa asiat loksahtelivat paikoilleen. Tunne oli innostunut. 

Viime keskiviikkona (12.5.) virtuaaliseen Innokas turnaustapahtumaan osallistui arviolta 1200 peruskoululaista ympäri Suomea. Tapahtuman aikana tunnelma oli maaginen. Tavoitteenamme oli mahdollistaa osallisuus niin hyvin kuin mahdollista. Tapahtuman osallistujat eivät olleet samassa fyysisessä tilassa mutta olimme todellakin läsnä -yhdessä. Tehty työ sai merkityksen.

Kiitosten aika.

Kiitos Leenu ja Jukka – Meidän suunnittelutiimi näytti, että kaikki (tarkoitan todella kaikki) voidaan muokata, vaikka d-plääniksi. 

Kiitos Harva – Turnaustapahtuman tekninen toteutus oli varmoissa käsissä.

Kiitos Sofia – Ilman sinua suomen postilla olisi nyt 50 Innokas-pokaalia. 

Kiitos päätuomareille (Kati, Juho, Eki, Timo, Jens, Jukka, Janne, Kerttu, Reetta, Niina) joustosta ja ennakkoluulottomuudesta. 

Kiitos Juho, olet tähti!

Kiitos Otto, editoimasi videot olivat huikeita. 

Kiitos Markus, supervoimasymbolit olivat tärkeä osa turnausta.

Kiitos rahoittajat.

Kiitos kotiin termariin valmiiksi kaadetuista kahveista ja välillä tuskastuneen puurtajan tukemisesta.

Kiitos kaikille, jotka olette olleet mukana rakentamassa turnausta.

Ennen kaikkea kiitos osallistujille!  

Kirjoittaja on väsynyt mutta onnellinen Innokas2021 ohjelmointi- ja robotiikkaturnauksen koordinaattori, Asta Ansolahti

#innokasturnaus @techfinland100 @opetushallitus @eduscihelsinki @meteorologit @vaisalasuomi @tttv2021 @growingmindedu @codeweekEU

Ohjelmoimalla opitaan kuin kirjoittamalla, mutta ehkä voimakkaammin

^{Janne Fagerlund // Innokas-koordinaattori, Jyväskylä & Väitöskirjatutkija, opettajankoulutuslaitos, Jyväskylän yliopisto}

Digitaalisen teknologian voi tulkita mahdollisuutena tukea oppimista, mutta se kannattaa tulkita myös oppimisen kohteena ja luovuuden välineenä. Vaikka luulenkin, että teknologia oppimisen tukivälineenä on ollut kasvatusalalla suositumpi näkökulma, teknologia oppimisen kohteena (esim. ohjelmoinnissa) on kenties tärkeämpää – eikä syyttä.

---

Markkinat puskevat erilaisia TVT-välineitä ja -ympäristöjä, joita voidaan käyttää esimerkiksi erilaisten ilmiöiden opiskeluun tai joilla voidaan luoda omaa sisältöä, kuten kuvia, animaatioita, mediaesityksiä, pelejä, digitaalisia tarinoita, liikkuvia laitteita tai omia keksintöjä. Erilaisia välineitä ja ympäristöjä kokeillaan, ja osa niistä todetaan mainioiksi ja osa kehnoiksi. Jotkut eivät tahdo lyödä itseään läpi, kun taas toiset yltävät suorastaan kulttiasemaan. Esimerkkejä jälkimmäisistä lienevät ohjelmoinnin kontekstissa ainakin Scratch, Micro:bit ja LEGO:n Mindstorms–robotiikkasarja (Kuva 1).

LEGO on nimennyt Mindstorms-sarjan hyvin tietäväisesti. Mindstorms, siis jotakin kuin ”mielen myrskyt”, vihjasi ainakin minulle heti kättelyssä, mistä ko. sarjassa mahtaa olla kyse. Opin kylläkin vasta myöhemmin, että se on edesmenneen matemaatikon Seymour Papertin (1928-2016) lanseeraama sana. Papert käytti sanaa kuvaamaan sellaista pedagogista toimintaa, jossa oppijat käyttävät teknologiaa muodostaakseen voimakkaita käsityksiä erilaisista tosielämän ilmiöistä. Papertin ajatuksiin on herätty ehkä kunnolla vasta viime vuosina, vaikka hänen visionsa täyttävätkin pian puoli vuosisataa. Hän oli itse asiassa varsin ajoissa kuvaamassa, miten ihmiset rakentavat tietoa aiemman tiedon päälle sen sijaan, että tietoa vain imettäisiin sisään ulkopuolisesta lähteestä.

Kuva 1. LEGO Mindstorms fysiikan opiskelussa (EV3 – Datalogging -materiaali).

---

Papertin pedagogisia ajatuksia konkretisoidaan upeasti Amy Ko:n blogikirjoituksessa, jota on pakko lainata suoraan: Kuvitellaanpa jotakin uutta aihesisältöä, jota lapsi tai nuori on oppimassa. Olkoon se seuraava:

F=ma

Muistatko itse, mistä tässä kaavassa on kyse? Jos et ole lukenut fysiikkaa hetkeen, niin kaava ei välttämättä aukene ihan tuosta vain. Eiväthän toisaalta fysiikan opiskelijatkaan vain imaise sitä tuossa muodossa päähänsä oppikirjasta. Sen sijaan he rakentavat ymmärrystä, mistä tämän kaavan kuvaamassa ilmiössä on kyse, esim. kokeilemalla eri tavoin biljardipallojen käyttäytymistä pöydällä. Kaava kuvaa siis massan ja kiihtyvyyden suhdetta. Ei kaava käynyt järkeen edes itse Newtonille ennen kuin hän kehitteli ja kokeili sitä työn ja tuskan kautta vuosikymmenet.

Otetaanpa toinen esimerkki. Papert rohkaisi aikoinaan lapsia ohjelmoimaan ”kilpikonnaa” piirtämään tietokoneen ruudulle tai paperille erilaisia geometrisia muotoja (Kuvat 2 ja 3). Toiminnan taustalla oli ajatus, että jo pienillä lapsilla on jonkinlainen ennakkokäsitys ns. egosentrisestä sijainnista (ts. ”missä minä olen”), liikkeestä (ts. ”miten minä voin liikkua tässä”) ja käskemisestä (ts. ”miten minä voin käskeä jotakuta liikkumaan jotenkin”). Käskemällä kilpikonnaa liikkumaan piirtäen samalla tiettyjä muotoja voidaan luoda voimakkaita käsityksiä abstraktista geometriasta. Tässä on Papertin kehittämän konstruktionismin pihvi: oppiminen voi tapahtua ulkoistamalla omaa ajattelua konkreettiseen muotoon, ja se on kaikkiaan hyvin tehokasta silloin, kun se merkitsee itselle jotain.

Vaan nyt tulee kenties tärkein seikka: ennen kaikkea käyttämällä tietokonetta jokainen oppija sai liikutella kilpikonnaa äärettömän nopeasti ja täsmällisesti ja nähdä välittömästi liikkeen vaikutuksen geometriseen lopputulokseen. Tietokoneella jokainen sai kirjoittaa ikiomia ohjelmia, jotka olivat juuri hänelle itselleen mielekkäitä. Jokainen sai tehdä projekteja, jotka olivat itselle tärkeitä. Jokainen sai kokeilla, miten erilaiset asiat vaikuttivat lopputulokseen ja pohtia, miksi kävi niin kuin kävi.

Ohjelmointi voikin olla oppimisen tapa samaten kuin kirjoittaminen, mutta kenties jopa voimakkaampi. Paperi ei esimerkiksi anna välitöntä palautetta.

Kuva 2. Logo-ohjelmointiympäristön toimintaperiaatteita.

Kuva 3. Seymour Papert ja piirtävä ohjelmoitava robotti (kuva).

---

Logo-ohjelmointiympäristö oli tietysti kuitenkin vain yksi esimerkki. Ohjelmointihan on järjestelmällistä tietojenkäsittelyä tietokoneen avulla. Syötetään ”input” (esim. painallus, aistitieto) ja saadaan käsitellyn tiedon, kuten tekstin tai numeroiden perusteella jonkinlainen ”output” (esim. liikettä toimilaitteessa, grafiikkaa ruudulla). Papert osasi jo 80-luvulla kuvitella, että tulevaisuudessa tietokoneilla voitaisiin tuottaa ohjelmoinnillisia mallinnuksia kaikenlaisilla tiedonaloilla, ja että ohjelmoinnin tekniset mahdollisuudet vain laajenisivat. Papert taisi olla kaukaa viisas arvatessaan, että tietokoneet tulevat pienemmiksi, halvemmiksi ja saavutettavimmiksi. Ohjelmoinnillisia toimia toteuttavat digitaaliset laitteet ovatkin nykyään jo aika monimutkaisia (esim. jumalhiukkanen pikselinä ruudulla hiukkaskiihdytinlabrassa, kuten Jyväskylän OKL:n ja Norssin opettajat kävivät opettajaopiskelijoineen CERN:ssä ihan itse tutkimassa ja toteamassa). Ainakaan laskentateho ei näytä maailmasta loppuvan.

Jos hieman sopii haaveilla, niin ohjelmoinnillinen ajattelu voidaan kuvitella ”uuden tiedonrakentelun aikakautena”, kuten professorit Peter Denning ja Matti Tedre (2019) visioivat. Ehkäpä ohjelmoimalla voidaan tutkia mitä tahansa tulevaisuudessa. Ovatko kaikki kosmoksen ilmiöt mallinnettavissa ohjelmoinnillisesti? Löytyisikö ohjelmoimalla vaikkapa fysiikan ”kaiken teoria”? Ainakin teknologia kehittyy mahdollistamaan kaikkea tätä, joten vain taivas lienee rajana kunhan vain ihmisten osaaminen pysyisi mukana.

Papertin elämäntyön jatkajat ovat kehittäneet lapsille ja nuorille erinomaisia oppimisen ympäristöjä ja lähestymistapoja, joista esimerkkejä ovat Scratch, Lego Mindstorms ja maker-kulttuuri. Oppiminen näissä konteksteissa on parhaillaan omakohtaista ja luovaa aktiivista toimimista. Oppilaan näkökulmasta oppimisen jatkumon olisi kuitenkin hyvä jatkua näistä erinomaisista ympäristöistä erilaisiin autenttisiin ohjelmoinnillisen tekemisen harjoituksiin eri oppiaineissa, ammatillisessa koulutuksessa ja korkeakoulutuksessa. Pedagogeille heitänkin pallona: miten voisimme käyttää teknologiaa erilaisissa oppimisen tilanteissa siten, että se tarjoaa väylän oppijalle itse tehdä ja rakentaa, tutkia ja kokeilla, löytää ja oivaltaa; antaa tarpoa ihan itse se rankka matka kohti niin neliötä kuin F=ma:takin.

Yritetään jaksaa oppia ahkerasti!

Design Sprint -materiaali valmistettiin yritysyhteistyössä Oulussa

Oulun kaupunki aloitti syksyllä 2019 laajan suunnitteluprosessin liikkuvan digitilan luomiseksi. Projektiin oli saatu sparraajaksi Teknologiateollisuuden Leena Pöntynen, joka veti useita ideariihiä mahdollisimman hyvään lopputulokseen pääsemiseksi. Eräässä työpajassa OP Ryhmän Senior Designer Perttu Luomala ja Rajakylän koulun Jussi Näykki olivat samassa ryhmässä ja alkoivat työstää STEAM-tilassa käytettävää design-mallia tuotteiden kehittämiseksi luovalla, tehokkaalla ja ennen kaikkea pedagogisesti perustellulla tavalla.  

Liikkuva digitila vaihtui suunnitteluprosessin myötä laajemmaksi osaamiskeskukseksi, mutta design-mallin työstöä jatkettiin SiKu:n ja OP:n yhteistyöllä. OP:lta tehtävän otti haltuun erittäin idearikas ja innostunut Mari Kiirikki, joka on työstänyt mallia yhteistyössä Jussin, Essin ja muutaman muun pilottiopettajan kanssa. Koronan vuoksi Design Sprint –mallin lanseeraaminen on siirtynyt yli vuodella, mutta nyt vihdoin saamme ylpeinä jakaa erittäin toimivan tuotekehitysmallimme kaiken kansan käyttöön. Tule ihmeessä kuunteleman opettajien avuksi luodusta Design Sprint –mallista tarkemmin STEAM in Oulu -seminariin 20.5. Tervetuloa! 

Alakoulun Design Sprint on OP Ryhmän lahjoitus 

Design Sprint on alun perin Googlella kehitetty työskentelymalli. Työskentelymalli pohjautuu muotoiluajatteluun (design thinking) ja ketterään (agile & LEAN) toimintakulttuuriin. Alkuperäisen, liike-elämän käyttöön suunnatun Design Sprintin tavoitteena on tuottaa tiiviissä ajassa useita erilaisia ratkaisuja yhdessä rajattuun ongelmaan ja selvittää erilaisten ratkaisujen elinkelpoisuus mahdollisimman varhaisessa vaiheessa. Koska Design Sprint on työskentelymallina riittävän tiivis ja samalla riittävän ohjaava, siitä on runsaasti erilaisia variaatioita. STEAM-opetukseen ja alakoulujen käyttöön sovitettu kokonaisuus on yksi esimerkki siitä, kuinka työskentelymallia voi soveltaa ja käyttöä laajentaa alkuperäisestä poikkeavalle kohderyhmälle. 

OP Ryhmä on ollut suomalaisten yritysten joukossa muotoilun ja muotoiluajattelun hyödyntämisen edelläkävijöitä. Lasten ja nuorten talous- sekä yrittäjyystaitojen vahvistaminen kuuluvat olennaisesti OP Ryhmän vastuullisuusohjelman yhdessä menestymisen teemaan. Siksi Design Sprint -työskentelymallin sovittaminen alakoulujen käyttöön oli OP Ryhmälle luonteva yritysyhteistyön muoto. Mallia kehitettiin samoilla muotoiluajattelun periaatteilla, jotka Design Sprint -työskentelyynkin sisältyvät: kehittämisen keskiössä olivat ihmiset, tässä tapauksessa opettajat ja oppilaat sekä kouluarki.  

Alakoulun Design Sprintin raakiletta testattiin Rajakylän koululla heti mallin suunnittelun alkuvaiheessa. Testaamisen lisäksi mallin suunnittelusta ja toteutuksesta vastannut OP Ryhmän Senior Designer Mari Kiirikki haastatteli aiheesta opettajia eri puolilta Suomea. Erityisesti Design Sprintiin liittyvän materiaalin työstämisessä opettajien kommentit olivat arvokkaita. Niiden viitoittamana materiaali muotoutui lopulliseen muotoonsa.  

Design Sprint -työskentelymallin sovittaminen alakouluun ja kokeiluista saatu palaute on vahvistanut OP Ryhmässä näkemystä siitä, että muotoilun ja muotoiluajattelun toimintatapojen hyödyntämisessä vain mielikuvitus – jos sekään – on rajana. Vaikka Design Sprint -malli on suunniteltu alakoulun käyttöön, on se helposti sovellettavissa myös isompien oppilainen kanssa työskentelyyn.

Design Sprintin testaaminen Rajakylän koulussa 4A-teknoluokassa 

Design Sprint –malli sopii erinomaisesti Rajakylän koulun STEAM-pedagogiikkaan, joka perustuu avointen haasteiden ratkomiseen, ilmiöpohjaiseen lähestymistapaan ja yrittäjämäiseen työskentelyyn. Design Sprintiä on testattu lukuvuoden 2020-2021 erityisesti kolmessa eri STEAM-projektissa; 6. luokan STEAM-valinnaisessa ‘Meidän Rajakylä’ projektissa, 4. luokan Älyvalo-projektissa sekä 4. luokan Turvakaveri-projektissa. Jokaisessa kokonaisuudessa mallia on sovellettu hieman eri tavoin, ja seuraavassa kuvataan tarkemmin kevätlukukaudella toteutettava Turvakaveri-haaste. 

Turvakaveri-projekti alkoi valmiin haastekuvauksen esittelyllä. Oppilaat saivat ratkottavakseen kuvitteellisen lapsen ‘Patun’ ongelman, joka kuului näin: 

“Monesti illalla, yksin sänkyyn jäätyäni, minua alkaa pelottaa: Onko sängyn alla mörkö? Entä oven takana kummitus? Mistä kaikki kummalliset äänet lähtevät? Minun on vaikea nukahtaa, kun alkaa pelottaa.” 

Haastekuvauksen esittelyn jälkeen oppilaat jaettiin kolmen oppilaan ryhmiin, ja heidän ensimmäisenä tehtävänään oli keskittyä haasteen ja ‘kohderyhmän’ ymmärtämiseen: Miksi Patu pelkää? Mitä Patu pelkää? Jos pelot toteutuisivat, mitä siitä voisi seurata? Kuvittele itsesi Patun tilalle: Mistä Patun ongelma voisi johtua? 

Tämän jälkeen ryhmät yhdessä muotoilivat haasteesta kysymykset ‘Kuinka me voisimme…’. Kukin ryhmä muodosti kysymyksen sen mukaan, miten he olivat ymmärtäneet haasteen. Muotoiltuja kysymyksiä olivat esim. ‘Kuinka me voisimme varmistaa, ettei Patun huoneeseen tule yöllä pelottavan pimeää?’; ‘Kuinka me voisimme karkottaa möröt Patun huoneesta.’ 

Seuraavaksi lähdettiin pohtimaan vaihtoehtoisia ratkaisuja ‘Hullut ideat’ menetelmän mukaisesti. Oppilaat tuottivat ryhmissä mahdollisimman paljon luovia ideoita, joilla Patun ongelman voisi ratkaista. Oppilaat saivat joko piirtää tai kirjoittaa ideansa ylös suurelle, yhteiselle paperille. Ideoinnin jälkeen ryhmät ryhtyivät valitsemaan lopullista ratkaisua. Ensin he valitsivat mielestään kolme parasta hullua ideaa jatkoon. Tämän jälkeen ryhmät haastattelivat toisia ryhmiä: ‘Jos olisitte Patu, mikä näistä ratkaisuista olisi mielestäsi paras? Miksi? Voisiko ratkaisua vielä kehitellä eteenpäin? Miten?’. Haastattelukierroksen jälkeen oppilaat palasivat takaisin omaan ryhmäänsä ja keskustelivat muiden mielipiteistä, ja lopuksi ryhmä päätti yhteisen ratkaisun. Patun ongelmaa ryhdyttiin ratkomaan mm. mörönkarkotuskellolla, sateenkaaritaskulampulla ja meloniyövalolla. 

Ratkaisumallin valinnan jälkeen siirryttiin prototypointiin. Ryhmät valmistivat prototyypin tuotteestaan, minkä jälkeen prototyypit esiteltiin toisille galleriakierroksella. Oppilaat antoivat yksilöllisesti rakentavaa palautetta kustakin prototyypistä, minkä jälkeen ryhmät saivat parannella prototyyppiä kommenttien pohjalta.  

Prototyypit toimivat tärkeinä tuotekehittelyn apureina ennen tuotteen valmistamista 

Galleriakierroksen jälkeen ryhmät pääsevät rakentamaan itse tuotetta prototyypin pohjalta. Valmiit tuotteet esitellään toukokuun lopussa ‘Leijonan luolassa’. Jokainen ryhmä pitää lyhyen markkinointipuheen tuotteestaan, ja saa rakentavaa palautetta Leijonan luola –raadilta.  

Design Sprintillä luovuus kukkimaan! 

Mari Kiirikki, Essi Vuopala ja Jussi Näykki