Näkökulmia ohjelmoinnin ja tieto- ja viestintätekniikan taitojen opetukseen ammatillisella toisella asteella

Abstract

Työelämä ja ihmisten työurat yhteiskunnan eri alueilla muuttuvat erityisesti digitalisaation myötä, ja kaikkia nykyammatteja ei välttämättä ole enää tulevaisuudessa. Osaamistarpeet liittyvät muutoksenhallintaan ja digitalisaatioon, ja myös ammatillisen koulutuksen on vastattava tähän. Tieto- ja viestintätekniikkaa nähdään oppimisen apuvälineenä, mutta toisaalta myös varsinaisena oppiaineena, ja taitona. Yhtenä tulevaisuuden avaintaitona on ohjelmointitaito, jonka merkitys on nähtävissä koko yhteiskunnassa ja kaikilla kouluasteilla. Ohjelmointia on opetettu perinteisesti ammatillisessa koulutuksessa ja korkeakouluissa, mutta nykyään opetus alkaa jo esi- ja perusopetuksessa osana laaja-alaisia osaamistavoitteita.

Teknologian jatkuva kehitys luo opettajillakin haasteita, ja ammatillista koulutusta tarkasteltaessa lisänsä tuo vielä tällä vuosituhannella tapahtuneet isot muutokset koulutuksen rakenteissa, kuten oppivelvollisuuden pidennys sekä erityisen tuen ja ohjauksen roolien kasvaminen. Rakennemuutokset, digitalisaatio ja siihen liittyvät muutokset ihmisten työurissa antavat kontekstin tälle työlle. Tavoitteena on tutkia tieto- ja viestintätekniikan perustutkinnon ohjelmistotuotannon opetusta. Keskeinen kysymys on se, mitä tulevan opettajan tulee tietää ohjelmoinnista ja sen opetuksesta? Opettajan tietoutta jäsennellään työssä teknologis-pedagogisen sisältötiedon viitekehyksen (engl. Technological, Pedagogical, and Content Knowledge, TPACK) avulla.

Työ koostuu teoriaosuudesta ja kahdesta opetusinterventiosta. Teoriaosuudessa esitellään TPACK-viitekehys, Bloomin taksonomia, tutkiva oppiminen, suunnittelututkimus, sekä ohjelmistoalan ammatillista koulutusta Suomen koulujärjestelmässä, ja ohjelmoinnin oppimisen lähtökohtia. Opetusinterventioiden aineistot on kerätty vuosien 2012–2018 aikana ja ne käsittelevät ammatillista tieto- ja viestintätekniikan opetusta erityisesti ohjelmoinnin ja ohjelmistotuotannon oppimisen näkökulmasta. Työn lopussa teoria ja opetusinterventioiden tulokset on koottu TPACK-viitekehyksen avulla malliksi ohjelmoinnin opettamisen tietoudesta.

Continuous changes in different areas of society in Finland are reshaping working lives and careers, primarily through digitalization. All the current professions may no longer exist in the future. Increasingly, competencies are linked to change management and digitalization, to which vocational secondary-level education also needs to respond. Information and communication technology is seen as a tool for learning and as an actual subject and skill. One key skill of the future is programming skills. The importance can be seen throughout society and at all levels in the education field. Traditionally programming skills have been studied in Finnish vocational and higher education. Today, learning programming skills begins in pre-primary and primary education as it is an essential skill in the current basic curriculum in Finland.

Continuous technological changes pose challenges for teachers, as well as significant changes in structures of vocational education, such as extending compulsory education to secondary education and the growing role of special support and guidance. Structural change, digitalization, and related people's careers provide the context for this work. This research aims to study teaching vocational qualifications in Information and Communication Technologies (ICT) and software engineering. The research question is, what knowledge do new teachers need to know about programming and teaching it? The teacher's knowledge is structured using the Technological, Pedagogical, and Content Knowledge (TPACK) framework.

The work consists of a theory part and two teaching interventions. The theory presents the TPACK framework, Bloom's taxonomy, inquiry-based learning, design research, secondary vocational ICT education in Finland, and theories of learning programming. The teaching interventions were conducted from 2012 to 2018 and addressed vocational ICT teaching, especially in learning programming and software engineering. Finally, the theory and results from teaching interventions outline a knowledge model for teaching programming using the TPACK framework.