Nykynuoret käyttävät sujuvasti älykästä tekniikkaa, mutta osaavatko he ratkoa ongelmia? Ehkäpä kaikille lapsille pitäisi opettaa tietotekniikasta tuttua laskennallista ajattelua.

Arvioiden mukaan 65 prosenttia peruskouluun menevistä lapsista tulee lopulta työskentelemään tehtävissä, joita ei vielä edes ole. Ikävä kyllä monissa osissa maailmaa ei opeteta niitä taitoja, joita tässä uudessa työelämässä tarvitaan, vaan pääpaino on edelleen oppiainepohjaisessa opiskelussa. Näemme silti yhä enemmän ymmärrystä siitä, että oppikokonaisuuksia pitää muuttaa niin, että ne varustavat lapsia tulevaa varten. Tämä on tuonut uutta näkemystä siihen, mitä lapsille opetetaan ja millaisia lähestymistapoja heidän opettamiseen pitäisi ottaa.

Tämä muutos on jo käynnissä. Maailman talousfoorumin tänä vuonna julkistetussa raportissa ”Future of Jobs” todetaan, että koulunsa lopettavien ja työelämään lähtevien tärkeät taidot ovat jo muuttumassa merkittävästi. 35 prosenttia vuonna 2005 arvostetuista taidoista on muuttunut vuoteen 2020 mennessä. Luovuus, kriittinen ajattelu ja monimutkaisten ongelmien ratkaiseminen ovat taitoja, joita haetaan yhä enemmän kuin perinteisiä oppiaineosaamisia. Tämä heijastaa muutosta työtyypeissä, mikä on jo tapahtumassa markkinoilla moottorinaan älykkäiden rakennusten, kaupunkien ja esineiden internetin kehityksen nopeus, mikä luo uusia rooleja ja töitä nykyisillä ja tuleville koulusta valmistuville.

Amerikkalaisen Carnegie Mellon -yliopiston tietotekniikan laitoksen johtaa Jeannette Wing näkee avaimeksi laskennallisen (computational) ajattelun. Jeannette uskoo, että laskennallinen ajattelu pitäisi lisätä jokaisen lapsen analyyttisiin kykyihin, jotta se auttaisi heitä muotoilemaan ja ratkaisemaan ongelmia, suunnittelemaan järjestelmiä, ja ymmärtämään ihmisen käyttäytymistä käyttämällä tietototekniikan peruskäsitteitä. Isossa-Britanniassa tämä on tunnustettu ja opetusministeriö on määrännyt, että jonkintasoista laskennallista ajattelua pitää opettaa kaikilla kouluasteilla lastentarhasta yliopistoon, jotta jokainen koululainen tulisi alttiiksi laskennallisille käsitteille. Näin lähestymistapa muodostuisi heille toiseksi luonnoksi toimivat he jatkossa sitten millä alalla tahansa.

Tarvitsemassa muutos on tehtäväkriittinen. Laskennallinen ajattelu on keskeinen työkalu, kun yritetään kuroa umpeen digitaalista taitokuilua ympäri maailman, ja monet taloustieteilijät, bisnesjohtajat, poliitikot ja muut avainhenkilöt ovat korostaneet, miten organisaatiot muuttavat jo tapaansa tunnistaa osaajia ja kehittää tulevaisuuden työvoimaansa. Tämän päivän opettajien haaste on auttaa koululaisia valmistautumaan uuteen työn talouteen, mikä puolestaan auttaa estämään suuren taitokuilun syntymistä tulevaisuuden työväestössä.

Joissakin osissa maailmaa, kuten Suomessa, opettajat ovat siirtymässä pois ainekohtaisen tiedon siirtämisestä oppilailla ja kehittämässä taitoja, jotka liittyvät nimenomaisesti loogiseen ajatteluun, ongelmanratkaisuun ja laskennalliseen ajatteluun. Lapsia ja nuoria rohkaistaan työskentelemään yhdessä, tunnistamaan ongelmia, pilkkomaan niitä hallittaviin osiin ja tuottamaan työstettäviä ja tehokkaita ratkaisuja, jotka toimivat reaalimaailman skenaarioissa.

Tietenkin taitokuilutekijää ei pidä nähdä vain digitaalisen talouden termein. Vaikka digitaalinen osaamiskuilu on näkynyt globaalisti paljon otsikoissa, viime vuosina on alettu yhä enemmän keskittyä yleisempään ongelmanratkaisun kehittämiseen ja luovuustaitojen kehittämiseen koko työvoimassa, eikä van niiden kohdalla, jotka haluavat työskennellä teknologiasektorilla.

Ironista on, että edistyneen teknologian lisääntynyttä saavutettavuutta ja hyväksyttävyyttä voitaisiin syyttä siitä, että se on luonut sukupolven, joka ei kykene ratkaisemaan ongelmia itsenäisesti. Riippuvuus älypuhelimista, Googlesta, digitaalisista puheavustimista ja ”kaikkeen sopivista sovelluksista” on luonut sukupolven, joka on riippuvainen näistä aina käytettävissä olevista työkaluista. Tälle täytyy tehdä jotakin.

Fyysisen laskennan rooli

Tuotekehittäjien jakelijana (Development Distributor) Premier Farnell on sitoutunut tukemaan seuraavan sukupolven suunnittelun kehitystä, ja sitä myötä teollisuuden tulevaisuudesta, mutta me uskomme, että tämä vaatii palon enemmän kuin uuden koodaripolven luomista. Uskomme, että keskeinen palanen laskennallisen ajattelun palapelissä on fyysinen laskenta – mikä mahdollistaa vuorovaikutuksen fyysisen maailman järjestelmien ja eineiden kanssa ohjelmoinnin välityksellä. Haluamme nähdä tehokkaita, helppokäyttöisiä työkaluja opiskelijoiden käsissä hyvin nuoresta iästä lähtien, jotta voimme opettaa heille taitoja, joita tarvitaan paitsi elektroniikassa myös muissa tulevaisuuden töissä. Tämä varmistaa, että sukupolvi koulunsa päättäviä omaa ne digitaaliset taidot, joita tarvitaan nykymaailmassa selviytymiseen.

Kokemus osoittaa, että fyysinen laskentaa luo yhteyden reaalimaailmaan ja tekee opetuksesta merkityksellisempää. Tämä fyysisen laskennan ”taika” voidaan nähdä, kun oppilasryhmille annetaan tehtäväksi ongelman ratkaisu. Jonkin todellisen tekemisen ryhmänä ja sen yhdistäminen fyysisen laskennan käyttämiseen prosessin toteuttamiseksi tuottaa vaikuttavia tuloksia ei vain tehokkaan oppimisen näkökulmasta vaan myös taitojen kehittymisen kannalta. Kun tätä filosofiaa sovelletaan käyttämällä fyysisen laskennan alustoja kuten BBC micro:bit, Raspberry Pi ja Arduino, se antaa opiskelijoilla keinot kehittää osaamista hyvin luovilla ja yhteistyötä kehittävillä tavoilla. Lyhyesti sanottuna fyysinen laskenta antaa lapsille ja opiskelijoille mahdollisuuden uskaltautua reaalimaailmaan ratkaisemalla monimutkaisia ongelmia teknologian keinoin, mikä auttaa myös rikkomaan ”hetivalmiin” tekniikan kierteen ja muuttamaan heidät teknologian kuluttajista luoviksi ajattelijoiksi, jotka pystyvät kehittämään aivan uusia dynaamisia ratkaisuja.

Fyysisen laskennan avulla opiskelijat oppivat, etteivät kaikki ratkaisut ongelmiin ole helposti ja välittömästi saatavilla ja käytettävissä ja että heidän täytyy ja he voivat kehittää jotakin ainutlaatuista itse. Fyysisen laskenta muodostaa palan ongelmanratkaisun palapelissä – muita paloja voisivat olla toimivan mallin fyysinen luominen tai tietyn ratkaisun liiketoimintamallin luominen. Fyysinen laskenta on joka tapauksessa avain, jonka avulla lapset voivat ratkaista omaan ympäristöönsä liittyviä ongelmia. Se myös auttaa opettajia kehittämään reaalimaailman ratkaisuja, mikä laajentaa osaamisvalikoimaa.

Prosessi, jossa käytetään perustason ”opetustietokonetta” luomaan jotain uutta saa opiskelijat oppimaan fyysisestä laitteistosta, olemaan vuorivaikutuksessa ohjelmiston kanssa ja oppimaan, miten he voivat vaikuttaa ympäristöönsä sen sijaan, että vain havainnoisivat sitä. Opiskelijat voivat työskennellä esineiden internetin peruselementtien kanssa, he voivat liittää laitteita verkkoon ja tehdä merkityksellisiä analyysejä. Kokemus osoittaa, että opiskelijoista tulee aidosti innostuneita luodessaan itse jotain sellaista, jolla on käytännön sovellus reaalimaailmassa. Olennaisin ja tärkein tulos tällaisesta oppimisesta on laskennallisen ajattelun taitojen kehittyminen sen myötä, että he ovat ratkaisseet tehtäväkseen saamiaan ongelmia. Opiskelijat joutuvat miettimään, mikä on ongelma? Kuinka se voidaan ratkaista? Ja miten ratkaisu voidaan toteuttaa? Ja mikä tärkeintä, mikä meni vikaan ja kuinka voin parantaa ratkaisua? Tämä lähestymistapa vie opiskelijat puhtaasta tietotekniikasta reaalimaailman sovellusten alueelle, jotka voivat liittyä urheiluteknologiaan, biologiaan, maantieteeseen, matematiikkaan ja moneen muuhun.

Tänään tarjolla on valikoima alustoja ja projekteja, jotka auttavat kehittämään laskennallisen ajattelun taitoja ja edistämään niitä, kun oppilaat etenevät esikoulusta yliopiston jälkeiseen aikaan. Valikoimaa kortteja, koodausympäristöjä, lisälaitteita ja projekteja voidaan käyttää tukemaan oppimista, auttamaan opiskelijoita taitojen kehittämisessä ja ymmärryksen lisäämisessä. Opetusresurssit räätälöidään nyt opettajien ja opiskelijoiden mukaan ja ne sisältävät kehityssuunnitelman, joka yltää esikoulun ensimmäisistä askeleista ammattikehityksen monimutkaisiin teknologisiin ratkaisuihin. Esimerkiksi yläkoulussa lapset voisivat opetella ohjelmoimaan BBC micro:bit -kortilla ja sen jälkeen soveltaa laitetta edistyneemmällä tavalla ohjelmoidakseen robotin opiskellessaan toisen asteen koulussa.

Premier Farnell tekee läheistä yhteistyötä useissa maissa fyysisten laskentaratkaisujen kansallisten käyttöönottojen kanssa, mutta vielä edessä on pitkä matka. Haluamme lähettää vahvan viestin elektroniikkateollisuudelle, hallituksille ympäri maailman ja kouluttajille luokkahuoneessa fyysisen laskennan soveltamisen eduista laskennallisen ajattelun kehittämisessä. Työkalut ovat jo olemassa, nyt meidän täytyy vain yhdessä kehittää käytännön menetelmiä, joiden avulla voimme varustaa opiskelijat ja koulutuksen ammattilaiset niin, että opiskelijat voivat alkaa kehittämään itselleen tulevaisuuden kannalta välttämättömiä taitoja.