Learning to develop innovations. Individual competence, multidisciplinary activity systems and student experience

Abstract

This dissertation studies learning to develop innovations in the context of universities of applied sciences. The aim is to increase theoretical and empirical understanding of the phenomenon that can be used in tutoring, planning and organising the multidisciplinary innovation development collaboration between education and working life. Research related to innovation development learning has mainly focused on organisational perspectives, even in the context of education. Earlier research has not focused in depth on learning from multidisciplinary perspective. To this end, three qualitative sub-studies were conducted that focused on aspects of learning; namely, the learning outcome as individual innovation competence, the characteristics of activity system and students’ learning experiences in the activity.

Innovations are needed to benefit business, solve difficult problems faced by society and to ease the everyday lives of ordinary people. Although there is a long history of innovation defined as disrupting technological novelties with a business benefit, innovations are important in all professional fields. An innovation is a useful novelty that is made concrete and implemented to convey value. The value innovations create is tied to novelty values, but also the benefits for the user, but it can also be tied to more widespread areas of value-creation (e.g. economic, wellbeing, sustainability, or social). Multidisciplinary collaboration is related to the development of innovations, as the need for new solutions springs from complex problems in societies or from the underlying needs of people. Complex problems benefit from diverse perspectives and complementarity of competence in complex systems and processes.

Sub-study I was a systematic review that collected 10 years of research article material on individual innovation competence based on extraction criteria formed based on a preliminary scoping review. Sub-study II was an activity system analysis of one year’s video material of teachers’ meetings while they were planning and piloting two new types of multidisciplinary innovation project courses. Sub-study III was a phenomenographic study of student diaries (N = 74) written during three multidisciplinary innovation project course implementations. The data was analysed through data-driven content analysis (sub-studies I and III) and part-to-whole deductive content analysis based on an activity system model (sub-study II). Several methods to enhance the rigor of the research were applied (e.g. a blind cross-review and three-author-bias assessments). In the general parts of the dissertation, the main research question could be answered by combining the results of the sub-studies.

The findings from sub-study I suggested that personal characteristics such as flexibility, achievement orientation, motivation and engagement, self-esteem and self-management, future orientation, creative thinking skills, social skills, project management skills and content knowledge and making skills are all required for collaborative innovation processes. Sub-study II found tensions and solutions in teachers’ development collaboration that concerned the subject to be learned and community formation, as well as in the tournament object formation related to tasks, ways of working, assessment methods and the challenges from work organisations. The study also found solutions for tournament-based multidisciplinary innovation project rules, the division of labour and tools such as processes, methods for choosing the winners, prizes, assessment criteria and the technical tools. The findings from sub-study III suggested that students understand their learning experience in relation to solvable conflicts and unusual situations they experience during the project while becoming aware of and claiming their collaborative agency and internalising phases of the innovation process. The competences that students could name as learning outcomes related to content knowledge, different personal characteristics, social skills, emerging leadership skills, creativity, future orientation, social skills, technical, crafting and testing skills and innovation implementation-related skills such as productisation, marketing, sales and entrepreneurship planning skills. However, future orientation and implementation planning skills were weaker than the other variables in the data were.

The dissertation concludes with the factors related to learning to develop innovations based on the sub-studies. First, the factors related to individual innovation competence based on sub-studies I and III are personal characteristics such as self-esteem, self-management, achievement orientation, motivation and engagement, flexibility and responsibility, future orientation, creative thinking skills, social skills such as networking, collaboration and communication skills, development project management skills such as leadership skills (e.g. actively building team competence, encouraging and coaching others), one’s own and other’s discipline content knowledge, and concretisation and implementation planning skills such as making, productisation, sales, marketing and entrepreneurship planning.

Second, several pedagogical development phases and assessment opportunities were suggested in a theoretical model of a pedagogical innovation process: orientation and theory, creative idea development, future orientation, concepting, prototyping and testing, and implementation and entrepreneurship planning phases. Multiple assessment phases are integrated in the model. Organising an authentic, explicitly- or implicitly-facilitated pedagogical innovation process may promote more complete outcomes as it pursues implemented novelties and provides for more transparency in terms of learning. In multidisciplinary innovation projects, the most important factor for learning seems to be the journey, not the actual outcome or whether it is or is not an innovation in terms of the mere definition of the word. By acknowledging the strengths, weaknesses and competence development needs of the participating students in multiple phases, it is possible to discover the opportunities provided by the complementarity of knowledge and to support individual student learning in teams. The competence model is suitable for steering peer discussions and for developing practical collaborative tools for assessment.

Third, in addition to competence factors, several factors related to individual participants were highlighted for teachers to recognise while tutoring multidisciplinary teams based on sub-studies II and III. Those include the levels at which students can take responsibility, students being dependent on teachers’ guidance (which is related to student motivation), and how much conflict and how many contradictory situations students can handle without losing motivation.

Fourth, while organising for learning to develop innovations, several preconditions can be recommended based on the findings. A multidisciplinary activity system may support innovation learning if it allows for optimal conflict and contradiction, new networks and teams, and opportunities to recognise competence. The multidisciplinary composition of teams allows for the complementarity of competence and enables students to recognise their own expertise. Competence shows in authentic contexts and it should have an intention related to action. The intention can be an open task to develop an innovation in terms of the definition. An open task from working life or other real-life context that allows for a novel solution with implementation planning is thus needed to guarantee an authentic learning experience, networks and a need for students from different disciplines. A multidisciplinary team composition can allow for the shift from “I” thinking in learning to “we” thinking. Students reported on how they had learned to encourage and coach others, to consciously change their attitude for the benefit of the team’s wellbeing and even to deliberately give up leadership positions to help others learn management. The individual differences between people and the heterogeneity of the participants in the collaborative action were noted as leading to a positive breaking down of barriers, thus catalysing competence development and innovation process internalisation. Multidisciplinary innovation projects are pedagogical ways to connect schools to the practices of society, as already suggested by Dewey.

Based on the sub-studies, the teacher’s role is not to make him or herself not needed. Teachers should promote deep comprehension of the innovation process, monitor and ease the pain of conflict if it threatens motivation, offer assessment tools and help in recognising gaps in individual competences and development needs, promote more future-oriented, concrete and implementable outcomes, facilitate the solution development networks and facilitate in bridging innovation and entrepreneurship planning if this opportunity emerges. Using a competence model as a tool to frame the peer-assessment discussions instead of absolute quantitative proof of learning may allow students to immerse themselves fully in project work experience, but still discover their learning needs in the beginning and achieve learning outcomes during and after.

Innovation seems like a useful concept to be applied in educational conditions when the outcome of students’ work is not required to be pre-determined, when the students are encouraged towards creative outcomes with original novelty value and empowered to reach for their full capacity and exceed it by learning, when the importance of aiming at concrete and useful outcomes such as products, services, processes or other concretised artefacts is emphasised, when the students are encouraged to plan the implementation (commercially or otherwise) to be taken into use to convey value, when the value in authentic experiences is required to be grasped by students’ working as part of society (not only inside school buildings) by learning together with their potential future employers and in real networks. Innovation pedagogy seems to be a useful and a valid term to be applied when the aim is to define and practice innovation development activities as purposive cultural interventions in networked and multidisciplinary collaborations for human development informed and shaped by the real values and history of the society, and when the target is to develop a novelty that is made concrete and implemented to convey value.

Tämä väitöskirja tutkii innovaatioiden kehittämisen oppimista ammattikorkeakoulun kontekstissa. Tutkimus määrittelee opetussuunnitelmatyön ja pedagogisen suunnittelemisen kannalta keskeisiä muuttujia eli innovaatioiden kehittämiseen liittyviä kompetensseja sekä toimintajärjestelmän ja prosessien erityispiirteitä. Se pyrkii teoreettisesti ja empiirisesti edistämään työelämäyhteistyössä toteutettavan innovaatioiden kehittämisen oppisen optimaalista suunnittelua ja organisointia.

Tämän tavoitteen saavuttamiseksi toteutettiin kolme osatutkimusta. Ne keskittyivät tavoiteltavien oppimistulosten määrittelemiseen yksilötason innovaatiokompetensseja selvittämällä sekä toimintajärjestelmän luonteen ja opiskelijan kokeman oppimisen erityispiirteiden ymmärtämiseen. Innovaatioiden kehittämiseen liittyvän oppimisen tutkimus on pääasiassa keskittynyt organisaatiotason näkökulmiin, jopa kasvatustieteiden kontekstissa. Aikaisempi tutkimus ei ole riittävässä määrin keskittynyt opiskelijan näkökulmaan. Innovaatioiden kehittämisen oppimiseen soveltuvien toimintajärjestelmien suun-nittelulla voi olla välittömiä havaittavia vaikutuksia opiskelijan kompetenssin kehittymiseen.

Innovaatioita tarvitaan hyödyttämään liiketoimintaa, ratkaisemaan yhteiskunnan vaikeita ongelmia ja helpottamaan tavallisten ihmisten arkea. Vaikka vakiintuneita toimintamalleja rikkovan, taloudellista hyötyä tuottavan teknologisen innovaation määritelmän historia on pitkä, innovaatiot ovat tärkeitä kaikilla aloilla. Innovaatio on konkretisoitu ja implementoitu uudiste, joka tuottaa lisäarvoa. Lisäarvo on voi olla sidoksissa käyttäjän saamaan hyötyyn, mutta myös laajempaan arvon luomiseen, esim. taloudellisiin, hyvinvointia edistäviin, kestävän kehityksen tai sosiaalisiin arvoihin. Innovaatioiden kehittämiseen liittyy monialainen ammatillinen yhteistyö, sillä tarve uusille ratkaisuille kum¬puaa usein monimutkaisista ongelmista. Tällaisia ongelmanratkaisuprosesseja edistää toisiaan täydentävän osaamisen hyödyntäminen.

Ensimmäinen osatutkimus oli 10 -vuoden aikana julkaistuun tieteelliseen tutkimukseen nojaava systemaattinen kirjallisuuskatsaus yksilön innovaatiokompetenssista. Tutkimus perustui hylkäyskriteerejä selvittävään kartoittavaan (scoping) kirjallisuuskatsaukseen ja aineiston kolmen tutkijan ristiinarviointiin. Toinen osatutkimus oli monialaisten innovaatioprojektien suunnittelemiseksi ja pilotoimiseksi pidettyjen opettajien kokousten videomateriaaliin perustuvan innovaatiokompetenssien oppimista tavoittelevan toimintajärjestelmän analyysi. Kolmas osatutkimus oli opiskelijan oppimiskokemusta selvittävä fenomenografinen tutkimus, joka perustui kolmen monialaisen innovaatioprojektin aikana pidettyihin päiväkirjoihin (N=74). Näiden tutkimusten aineistoja analysoitiin aineistolähtöisen sisällönanalyysin menetelmin (osatutkimukset I ja III) ja ”osista kokonaisuudeksi” -deduktiivisen sisällönanalyysin menetelmällä, joka perustui toimintajärjestelmän malliin (osatutkimus II). Tutkimuksissa sovellettiin useita erilaisia tutkimuksen johdonmukaisuutta lisääviä menetelmiä (esim. sokkona toteutettuja ristiinkatsauksia ja kolmen tutkijan vääristymäanalyyseja). Tutkimuksen pääkysymykseen voitiin vastata yhdistelemällä kolmen osatutkimuksen tuloksia.

Ensimmäisen osatutkimuksen tulosten mukaan yhteistoiminnallisissa innovaation kehittämiseen tähtäävissä prosesseissa tarvitaan tiettyjä henkilökohtaisia ominaisuuksia, kuten joustavuutta, saavutusorientaatiota, motivaatiota ja sitoutumista, hyvää itsetuntoa ja itsehallintaa sekä tulevaisuusorientaatiota, luovan ajattelun taitoja, sosiaalisia taitoja, projektinhallinnantaitoja, sisältöosaamista ja valmistamisen taitoja. Toisessa osatutkimuksessa opettajien yhteiskehittelystä löydettiin jännitteitä ja ratkaisuja, jotka koskivat oppivan subjektin ja yhteisön määrittelemistä sekä tehtäviin, työtapoihin, arvioinnin menetelmiin ja työelämän haasteisiin liittyviä turnauspohjaisen monialaisen innovaatioprojektin tavoitteiden muotoilemista. Tutkimuksessa löydettiin ratkaisuja myös sääntöihin, työnjakoon ja työkaluihin, kuten prosesseihin, voittajien valitsemiseen, palkintoihin, arviointikriteereihin ja teknisiin välineisiin. Kolmannen osatutkimuksen tuloksien mukaan opiskelijat ymmärtävät oppimiskokemuksensa monialaisessa innovaatioprojektissa suhteessa ratkaistavissa oleviin konflikteihin ja epätavallisiin tilanteisiin tullessaan tietoisiksi ja lunastaessaan omaa yhteistoiminnallista toimijuuttaan ja sisäistäessään innovaatioprosessin vaiheita. Kompetens¬sit, jotka opiskelijat osasivat nimetä oppimistuloksiksi, liittyivät sisältöosaamiseen, erilaisten henkilökohtaisten ominaisuuksien kehittymiseen, sosiaalisiin taitoihin, kehittyviin johtamistaitoihin, luovuuteen, tulevaisuusorientaatioon, teknisiin, käsillä tekemisen ja testaamisen taitoihin sekä innovaation implementoimiseen liittyviin taitoihin, kuten tuotteistamiseen, markkinointiin, myyntiin ja yrittäjyyden suunnittelemiseen liittyviin taitoihin. Tulevaisuusorientaatio ja implementoinnin suunnitteluun liittyvät taidot näkyivät kuitenkin heikommin kuin muut muuttujat tuloksissa.

Väitöskirja esittää johtopäätöksinä osatutkimusten tuloksiin perustuvia innovaatioiden kehittämisen oppimiseen liittyviä muuttujia. Ensin, osatutkimuksiin I ja III perustuen, yksilötason innovaatiokompetenssimuuttujat ovat henkilökohtaisia ominaisuuksia, kuten hyvä itsetunto, itsehallinta, saavutusorientaatio, motivaatio ja sitoutuminen, jousta¬vuus ja vastuullisuus. tulevaisuusorientaatio, luovan ajattelun taidot, sosiaaliset taidot, kuten verkostoitumisen, yhteistoiminnan ja viestinnän taidot, kehittämisprojektin hallintataidot, kuten johtamisen taidot (esim. tiimin kompetenssin aktiivisen kehittämisen osaaminen, muiden rohkaisemisen ja valmentamisen osaaminen), oman ja muiden alojen sisältöosaaminen, ja konkretisoimisen ja implementoimisen suunnittelun taidot, kuten valmistamisen, tuotteistamisen, myynnin, markkinoinnin sekä yrittäjyyden suunnittelun taidot.

Toiseksi, väitöskirja esittää pedagogisen innovaatioprosessin teoreettista mallia, joka sisältää useita pedagogisia kehittämisvaiheita ja arvioinnin mahdollisuuksia: orientaatio ja teoria, luovien ideoiden kehittäminen, tulevaisuusorientaatio, konseptointi, prototypointi ja testaus sekä implementoinnin ja yrittäjyyden suunnittelun vaiheet. Malli sisältää useita arviointivaiheita. Eksplisiittisesti tai implisiittisesti fasilitoitu pedagoginen innovaatio¬prosessi voi edistää pidemmälle vietyjen tuotosten kehittämistä pyrkiessään implementoituihin uudisteisiin, ja se tarjoaa läpinäkyvyyttä oppimistuloksiin eri vaiheissa.

Monialaisissa innovaatioprojekteissa tärkein oppimiseen liittyvä muuttuja vaikuttaa olevan matka, ei tuotos tai onko tuotos innovaatio annetun määritelmän mukaisesti. Tunnistamalla osallistuvien opiskelijoiden vahvuuksia, heikkouksia ja osaamisen kehittämisen tarpeita on mahdollista tehdä näkyväksi toisiaan täydentävän osaamisen mahdollisuudet ja tukea yksittäisen opiskelijan oppimista osana tiimiä. Innovaatiokyvykkyyden mallia voidaan soveltaa vertaiskeskustelujen suuntaamiseen ja käytännöllisten yhteistoiminnallisen arvioinnin menetelmien kehittämiseen.

Kolmanneksi, toiseen ja kolmanteen osatutkimukseen perustuen, esitetään useita yksittäisiin osallistujiin liittyviä muuttujia opettajien tunnistamista helpottamaan silloin, kun he ohjaavat monialaisia tiimejä: Kuinka paljon opiskelijat pystyvät itsenäisesti ottamaan vastuuta ja kuinka paljon he ovat opettajan ohjaamisesta riippuvaisia, mihin opiskelijoi¬den motivoituminen liittyy (oppimiseen vai viihtymiseen) ja kuinka paljon konflikteja ja ristiriitaisia tilanteita opiskelijat sietävät motivaation hiipumatta.

Neljänneksi, tuloksiin perustuen suositellaan joitakin ennakkoedellytyksiä innovaatioiden kehittämisen oppimisen organisoimiseksi. Monialainen toimintajärjestelmä voi tukea innovaatio-oppimista, jos se mahdollistaa optimaalisesti konfliktien ja ristiriitatilanteiden syntymistä, opiskelijoille uusia verkostoja ja tiimejä, ja tilaisuuksia tunnistaa kompetensseja. Tiimien rakentaminen monialaisiksi mahdollistaa toisiaan täydentävän osaamisen ja oman asiantuntijuuden tunnistamista.

Kompetenssi tulee näkyväksi autenttisissa konteksteissa ja se vaatii toimintaan liittyvän intention. Intentiona voi olla avoin haaste innovaation kehittämiseksi perustuen annettuun innovaation määritelmään ja vaatimukseen mahdollistaa uuden ratkaisun kehittämisen aina sen implementoinnin suunnitteluun saakka. Työelämän avointa haastetta tarvitaan autenttisen oppimiskokemuksen ja verkostojen takaamiseksi ja eri alojen opiskelijoiden osaamisen tarpeen luomiseksi.

Monialainen tiimikokoonpano voi mahdollistaa “Minä”-ajattelun vaihtumisen “Me”-ajatteluun. Opiskelijat kuvailivat, kuinka he olivat oppineet rohkaisemaan ja valmentamaan toisiaan, tietoisesti muuttamaan asennettaan tiimin hyvinvoinnin hyväksi ja jopa tahallaan luopumaan johtajan asemastaan, jotta toiset voisivat oppia johtajuutta. Yksilöllisten erojen ja osallistujien heterogeenisuuden huomattiin johtavan positiiviseen rajojen purkamiseen yhteistoiminnassa, joka käynnistää kompetenssien kehittymistä ja innovaatioprosessin sisäistämistä. Monialaiset innovaatioprojektit ovat pedagoginen tapa yhdistää koulu yhteiskunnan toimintoihin.

Osatutkimusten tulosten perusteella opettajan rooli ei ole tehdä itseään tarpeettomaksi. Opettajien tulisi edistää innovaatioprosessin syvää ymmärtämistä, monitoroida ja helpottaa motivaatiota uhkaavaa liiallista ristiriitaa, tarjota arvioinnin työkaluja ja auttaa tunnistamaan kapeikkoja ja kehittämistarpeita yksilötason innovaatiokompetenssissa sekä edistää aktiivisesti entistä tulevaisuusorientoituneempia ja toteuttamiskelpoisempia tuotoksia, fasilitoida ratkaisun kehittämisverkostoa ja mahdollistaa siltaaminen innovaatiosta yrittäjyyden suunnittelemiseen, jos opiskelijat tällaisen mahdollisuuden löytävät. Innovaatiokompetenssimallin käyttäminen vertaisarviointikeskustelujen suuntaamisen välineenä absoluuttisen tai määrällisen oppimisen todisteen sijasta voi auttaa opiskelijoita uppoutumaan projektityön kokemukseen, mutta silti auttaa heitä havaitsemaan oppimistarpeitaan projektin alussa sekä oppimistuloksia projektin aikana ja lopussa.

Innovaatio vaikuttaa käyttökelpoiselta konseptilta koulutuksen kontekstissa silloin, kun opiskelijoiden ratkaisun lopputuloksen muotoa ei haluta määritellä etukäteen; kun opiskelijoita halutaan rohkaista luoviin ja uniikkeihin uudisteisiin ja valtuuttaa tavoittelemaan täysiä valmiuksiaan ja jopa ylittämään ne oppimalla lisää; kun halutaan korostaa konkreettisia ja hyödyllisiä tuotoksia, kuten tuotteiden, palvelujen, prosessien tai muiden konkretisoitujen artefaktien kehittämisen tavoitetta; kun opiskelijoita kannustetaan suunnittelemaan tuotoksen implementointi (kaupallinen tai muu) ja arvoa tuottava käyttöön ottaminen; ja kun opiskelijoiden ja heidän tulevaisuuden työantajiensa ja aitojen verkostojen yhteisen autenttisen kokemuksen arvo koulurakennuksen seinien ulkopuolella ymmärretään. Innovaatiopedagogiikka vaikuttaa käyttökelpoiselta ja pätevältä termiltä sovellettavaksi silloin, kun tavoitteena on määritellä ja harjoittaa innovaatioiden kehittämistoimintaa tarkoituksellisina kulttuurisina interventioina verkottuneessa ja monialaisessa yhteistyössä, jonka tavoitteena on inhimillinen kehittyminen perustuen yhteiskunnan aitoihin arvoihin ja historiaan, ja kun tavoitteena on kehittää lisäarvoa tuottava konkretisoitu ja implementoitu uudiste.