Jännittävin uusi kehityssuunta, joka tukisi erityisen tuen oppilaita ja havaintojeni mukaan varsinkin myös kehitysvammadiagnoosin oppijoita on kehittämäni kategoria kyberfysikaaliset oppimisympäristöt. Kyse on siitä, että äly tuodaan tilaan, älykkäisiin esineisiin, jotka ovat taktiilisesti mielekkäitä sekä robusteja niin, että oppilas ei saa niitä helposti rikki.

Kyberfysikaalisessa oppimisympäristössä hyödynnetään Internet of Things (IoT) -paradigmaa, sulautetun elektroniikan (mikroprosessoriohjattu elektroniikka) yhdistämiseen web-pohjaisiin oppimisen työkaluihin. 

 

Edupads - kyberfysikaalinen oppimisympäristö

 

Toimintaideologialtaan Edupads hyödyntää Peppu irti penkistä -toimintamaton hyväksi todistamaa paradigmaa, jossa tehtäviä ratkaistaan kehollisesti ja taktiilisesti liikkumalla tilassa yksin tai ryhmässä. Fyysisten kirjain ja numerosymbolien käyttö RFID-tekniikan ja mobiilisovelluksen kombossa on niin ikään esimerkiksi joissakin Applen oppimispeliratkaisuissa hyödynnetty ja toimiva konsepti. Edupads-oppimisympäristössä näistä lähtökohdista aletaan kehittää entistä fyysisempää, robustimpaa ja versatiilimpaa fyysisen tilan oppimispelialustaa. Alunperin kehitin termin kyberfysikaalinen oppimisympäristö diplomityöni Peli olio-ohjelmoinnin opettajana (Oja 2016) tiimoilta, kun luonnostelin ajatuksen liikkuvien ohjelmoitavien yksiköiden tuomisesta luokkatilaan. Kuitenkin on järkevämpää, että oppilaat liikkuvat, eivät laitteet. 

 

Edupads-oppimisympäristö koostuu seuraavista komponenteista, joista useimmat ovat helposti rakennettavissa. Tämän suuntaa antavan speksin pohjalta mikä tahansa kolu pystyy yhteistyössä käsityönopettajan, digituutorin ja erityisopettajan kanssa rakentamaan järjestelmän. Kun projekti etenee, avoimen lähdekoodin latauslinkki julkaistaan myös näillä sivuilla ja github-repositoryn voi forkata kuka vain fyysisistä opetuspeleistä kiinnostunut koodari.

 

(1) Padi

Periaatteessa jo yhden edupadin järjestelmä kykenee opettamaan lukumääräisyyden käsitettä siten, että symboleita kasataan sen päälle ja päätelaitteelta katsotaan mikä numerosymboli vastaa ko. lukumäärää. Pelillisessä tehtävänasettelussa Padi loistaa punaisena ja päätelaitteella on tavoitelukumäärä. Kun tarpeeksi monta symbolia on padilla, se muuttuu vihreäksi ja päätelaite antaa äänivasteen sekä uuden tehtävänannon.

10x10-padin matriisissa voidaan jo hyödyntää koordinaatistoajattelua laajasti sekä pelata hyvin monenlaisia reaktio, pulma, matematiikka ja kielihaastepelejä.

 

(2) Symboli

Symboli on fyysinen kirjain, numero tai operaattoriobjekti. Symboli voi olla myös pelkkää lukumäärää itessään ilmaiseva "symboliton symboli", verrattavissa matikkakuutioihin, joita yleisesti käytetään laskutehtävien havainnollistamiseen alkuopetuksessa.

 

(3) Tietokone

Tässä tapauksessa järjestelmän tietokoneena käytetään yhdelle piirikortille mahtuvaa ja IO-pinniensä kautta kätevän fyysisen sulautetun elektroniikan ohjaamiseen tarkoitetun rajapinnan tarjoavaa Raspberry Pi -tietokonetta.

(4) Palvelin

Sovelluslogiikan ja asiakassovelluksen palvelin sekä tietokantapalvelin

 

(5) Päätelaite

Mobiililaite, älytaulu tai tietokone. Esimerkiksi https://erpeda.fi/salakita/ -peliä jota kehitetään konfiguroitavaksi työvälineeksi voi pelata tässäkin yhteydessä.

 

Kehitysvammaisten, varsinkin mikäli kyseessä on autismin kirjon oppija, kanssa työskentely sisältää usein lukemattomia toistoja, joiden tekeminen hektisessä kouluarjessa on usein käytännössä mahdotonta. Toisaalta, mikäli halutaan tosissaan harjoittaa kausaalisuhdetta, itsenäistä valitsemista, on eräs kehittämäni perustyökalu nimenomaan itsenäinen valinnan teko kahden vaihtoehdon välillä. Koska opettaja ei loputtomiin ehdi antaa vastetta valintaan, on tämä luonnollista ulkoistaa tietotekniselle sovellukselle. Kuitenkaan kehitysvammaisen oppijan karkeamotoriikka ei usein riitä pienten esineiden käsittelyyn hienomotoriikasta ja perinteisistä tietokoneista puhumattakaan (kone tuskin olisi ehjä päivän jälkeen). Tämän vuoksi suuret, kestävät numero, kirjain tai muotonappulat, TOI-opetuksessa oppijan symbolifunktion kehittymättömyyden vuoksi kenties RFID-tagilla varustetut oikeat esineet ja asiat, voivat olla hyvä valinta työskentelylle. Yksinkertaisimmillaan kaksi valo ja äänivasteen tarjoavaa suurta pöytään tai lattiaan kiinnitettyä valintapainiketta on yhdistetty älytauluun niin, että toisesta käynnistyy oppijan suosikkivideo tai musiikki ja toisesta erilaisen tunne-elämyksen tarjoava toiminto. Valintaa on mahdollista toistaa lukemattomia kertoja niin, että oppijan ei tarvitse tätä aikaa esimerkiksi vain katsella videoita passiivisesti odottaen.

 

Oja, A., 2016, Peli olio-ohjelmoinnin havainnollistajana, diplomityö, Turun yliopisto.

PIP-Toimintamatto https://toiminnallistaelamaa.blogspot.com/2018/08/peppu-irti-penkista-toimintamatto.html