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!

Vastaa

Täytä tietosi alle tai klikkaa kuvaketta kirjautuaksesi sisään:

WordPress.com-logo

Olet kommentoimassa WordPress.com -tilin nimissä. Log Out /  Muuta )

Google photo

Olet kommentoimassa Google -tilin nimissä. Log Out /  Muuta )

Twitter-kuva

Olet kommentoimassa Twitter -tilin nimissä. Log Out /  Muuta )

Facebook-kuva

Olet kommentoimassa Facebook -tilin nimissä. Log Out /  Muuta )

Muodostetaan yhteyttä palveluun %s