Diss. / Teknillinen korkeakoulu, SimLab, Helsingin yliopisto, valtiotieteellinen tiedekunta, sosiaalipsykologian laitos. Myös paperimuodossa (ISBN 978-951-22-9200-4).

Abstract This research thesis aimed to deepen understanding about the nature of technology and its possible correspondence to the constructivist notion of learning. Since technology education is a relatively new subject area in general education and still in an emerging phase in various countries, it provided some interesting opportunities to take into account the latest developments in educational psychology in relation to the development of teaching technology. Moreover, this thesis aimed at finding ways for technology education to provide possibilities to learning environments where the nature of technology could be integrated effectively into the current notion of children as active agents in their learning processes. The thesis was based on two Case Studies. Both of the Case Studies were carried out on the primary school level. The overall purpose of Case Study I was to consider automation technology and its teaching as a subject-matter area in developing technology education in Finland. In Case Study II the purpose was to explore the influences of socio-cultural interaction on children's thinking and actions in prescribed and open problem-solving situations while they were technologically creating a particular product which used sound for a chosen purpose. Case Study II also involved English schoolchildren. Teaching methods throughout the thesis were based on the assumption that constructivist-driven, open, and creative problem solving, as well as children-centered approaches, are especially suitable for technology education. This assumption arises from the notions that innovation and problem solving are important in technological processes and that technology has usually emerged as a response to human needs and wants. Consequently, design briefs were developed to provide open, children-centered problem solving based on the acute needs found in the children's own living environment. In both of the Case Studies multiple data collection procedures were applied. In Case Study I data were collected by means of group observations documented in videotaped recordings, written field notes and project files saved by the students. Moreover, In Case Study II data were collected in terms of photographs of the pupils' final outcomes, including pupils' design folders and product evaluations, the teacher's teaching notes, teacher's lesson evaluation notes, the researcher's field notes based on observations and a questionnaire. The methodological perspective in both of the Case Studies was qualitative in nature and grounded on inductive and interpretative data-based analysis. The analysis employed an open search for categories, concepts and patterns emerging from the data. The inductive interpretative analysis process enabled the results to be framed as empirical assertions. In addition to the assertions the results of Case Study I detailed content classifications of the substance in the focus were included as well. The assertions and the classifications were supported by evidentiary examples taken from the data. The supporting examples were interpreted from the viewpoint of the research problems. The results of the thesis suggested that in technology education it is important for children to be able to work and learn in a way that fosters open problem solving with innovation and divergent thinking. In technology education the design briefs and task allocations should be open enough to allow the children to explore their own living environment in order to find problems that need to be solved. Actually, in technology education, according to the nature of technology, there should not be right answers to the posed questions, but rather appropriate solutions to emerging problems. Moreover, teaching methods adjusted according to the nature of technology ensure naturally that the children are treated as active, intentional and goal-directed humans whose activities are driven by human volition. / Tiivistelmä Tämä tutkimus pyrki syventämään ymmärtämystä teknologian luonteesta ja sen mahdollisesta vastaavuudesta konstruktivistiseen oppimiskäsitykseen. Teknologiakasvatus on suhteellisen uusi ala yleissivistävässä koulutuksessa ja se on edelleen sukeutuvassa vaiheessa useissa maissa. Tällainen tilanne antoi mielenkiintoisia mahdollisuuksia ottaa huomioon viimeisimpiä oppimispsykologisia virtauksia suhteessa teknologian opetuksen kehittämiseen. Lisäksi tutkimus pyrki etsimään teknologiakasvatukselle mahdollisuuksia sellaisten oppimisympäristöjen luomiseen, joissa teknologian luonne voitaisiin tehokkaasti integroida nykyiseen käsitykseen lapsista oppimisprosessiensa aktiivisina tekijöinä. Tämä tutkimus perustui kahteen tapaustutkimukseen (Case Studies). Kummatkin tapaukset toteutettiin peruskoulun ala-asteella. Ensimmäiseen tapauksen (Case Study I) yleisenä tarkoituksena oli tarkastella automaatioteknologiaa ja sen opetusta sisältöalueena osana teknologiakasvatuksen kehittämispyrkimyksiä. Toisessa tapauksessa (Case Study II) tarkoituksena oli tutkia sosio-kulttuurillisen vuorovaikutuksen vaikutusta lasten ajatteluun ja toimintaan avoimissa ja suljetuissa ongelmanratkaisutilanteissa. Tässä tapauksessa lapset tekivät valittavaan tarkoitukseen ääntä tuottavia laitteita ja siihen osallistui myös englantilaisia koululaisia. Tutkimuksessa käytetyt opetusmetodit perustuivat oletukseen, että konstruktivismiin pohjautuvat, avointa ja luovaa ongelmanratkaisua sekä oppilaskeskeisyyttä korostavat lähestymistavat ovat erityisen soveliaita teknologiakasvatuksessa käytettäviksi. Tämä oletus nousee käsityksestä, jossa innovatiivisuus ja ongelmanratkaisu ovat tärkeitä teknologisille prosesseille ja että teknologia esiintyy vastauksena ihmisen tarpeisiin. Oppilaille annetut tehtävät määriteltiinkin sellaisiksi, että ne mahdollistivat avoimen, oppilaskeskeisen ongelmanratkaisun perustuen lasten omasta elinpiiristään esiin nousevien tarpeiden tyydyttämiseen. Molemmissa tapauksissa tutkimusaineistoa kerättiin usealla eri tavalla. Ensimmäisessä tapauksessa tutkimusaineistoa kerättiin oppilasryhmiä havainnoimalla mm. videonauhoituksin ja kenttäpäiväkirjaa kirjoittamalla sekä tallentamalla levykkeelle ryhmien projektissa luomat tiedostot. Tämän lisäksi toisessa tapauksessa tutkimusaineistoa kerättiin valokuvaamalla oppilaiden suunnittelukansiot tuotteen itse arviointeineen ja heidän valmistamansa työt. Tässä tapauksessa tallennettiin myös opettajan opetuksestaan tekemiä havaintoja ja arviointeja, tutkimuspäiväkirjaan tehdyt observointimuistiinpanot sekä oppilaille järjestetyn kyselyn tulokset. Molemmat tapaukset olivat metodologisesti laadullisia tutkimuksia ja perustuivat induktiiviseen ja tulkitsevaan aineistopohjaiseen analyysiin. Analyysissä kiinnitettiin huomiota nimenomaan tutkimusaineistosta esiin nouseviin käsitteisiin, lainalaisuuksiin ja säännönmukaisuuksiin. Tutkimuksen metodologinen valinta mahdollisti tulosten esittämisen empiirisinä väittäminä, joita tuettiin tutkimusaineistosta otetuilla esimerkeillä. Empiiristen väittämien lisäksi ensimmäisen tapauksen tulokset sisältävät tutkimusaineistosta esiin nousseita luokituksia analyysin kohteena olevista painotuksista. Sekä empiirisiä väittämiä, että luokituksia tuettiin tutkimusaineistosta otetuilla esimerkeillä. Esimerkit myös tulkittiin tutkimusongelmien näkökulmasta katsottuna. Tutkimuksen tuloksista voidaan päätellä, että teknologiakasvatuksessa on tärkeää antaa lapsille mahdollisuuksia työskennellä ja oppia tavalla, joka kehittää innovatiivista avointa ongelmanratkaisua ja divergenttiä ajattelua. Tässä mielessä annetut tehtävät tulisi olla niin avoimia, että lapsien olisi mahdollista löytää omasta elinpiiristään ratkaisua vaativia ongelmia. Itse asiassa teknologiakasvatuksessa, teknologian perusolemuksen mukaisesti, ei tulisi ollakaan vastauksia esitettyihin kysymyksiin, vaan tarkoituksemukaisia ratkaisuja esiintyviin ongelmiin. Lisäksi teknologian perusluonteen mukaiset opetusmenetelmät huomioivat lapsen sisäisesti toimintaan halukkaaksi motivoituneena ja aktiivisena sekä tarkoitus-ja päämäärähakuisena ihmisenä.

Abstract The purpose of the research is to crystallise and test a learning model when the object of study is in an area of education called technology education. On a nominal level, it can be defined as education for a world based on technology. The starting point for the research is contemplation of everyday technological problems. Because some citizens cope with technological problems better than others, there must be differences in technological literacy. In this research these differences are assumed to be dependent on how technology is learnt. In consequence, some of us adopt technology better than others. Some people are technologically literate. The students in technology oriented teacher education are supposed to be such people, and their skills and knowledge are analysed according to the model crystallised in technology learning. To define the learning of technology in the connection of technology education, the concepts of education and technology are considered on a general level. Education is connected with skills and knowledge. The most essential thing in it is man-machine interaction. A prerequisite for its existence is technological creativity and skills and knowledge in technology. In primary and lower secondary education, knowledge and skills connected with technology are learnt in handicrafts, especially technical work, and in mathematics and science, especially physics. It should be possible to provide technological literacy through those school subjects. To make it possible to crystallise the model of technology learning in technology education using the elements described above, the concept of technology needs to be operationalised. For this purpose the content situation in Finland and western industrialised countries is analysed. This can be seen in the literature published for technology studies. For technology learning, the essential starting point is the technological substance, referring to everything that humans have created. In technology teaching it is considered on the level of "situational empiry". Appropriate methods have to be used to make technology learning efficient. In this way it is possible to reach the theoretical level of understanding in technology. This kind of know-how will increase the substance of technology education, because it is used in new learning situations. When this state of things is reached, the learner can be considered as having properly adopted technology and he can be said to be technologically literate. We can ask if technology can be adopted by any citizen in the sense of a structure crystallised for learning technology. In the Finnish circumstances, is it really about technology education, or is technology learnt as a collection of unconnected items in a technological education? To find out, the testees were subjected to tests of six and twenty tasks using an application for technology oriented teacher education. According to the test results, the skill and knowledge of the subjects compared using the elaborated model indicated that their technological literacy was more a result of technological education than technology education. / Tiivistelmä Tutkimuksen tarkoituksena on kehittää ja kokeilla teoreettista mallia, jonka avulla voidaan hahmottaa teknologian oppimista, kun tavoitteena on teknologinen yleissivistys. Tässä kontekstissa teknologiakasvatus ymmärretään kasvatustieteen tutkimuskohteeksi. Nominaalisen määritelmän mukaan teknologiakasvatus on teknologiseen maailmaan kasvattamista. Tutkimuksen lähtökohtana on arkielämän teknologisten ongelmien pohdinta. Koska toiset selviytyvät teknologisista ongelmista paremmin kuin toiset, teknologisessa yleissivistyksessä täytyy olla eroja. Tutkimuksessa oletetaan, että nämä erot johtuvat teknologian oppimisesta. Oppimisen seurauksena osaa kansalaisista voidaan pitää teknologisesti sivistyneinä. Tällaisia henkilöitä oletetaan olevan teknologiapainotteisen luokanopettajakoulutuksen opiskelijoiden, joiden teknologiaan liittyviä tietoja ja välillisesti myös taitoja analysoidaan kiteytetyn teknologian oppimisen mallin perusteella. Jotta teknologian oppimista voitaisiin määrittää teknologiakasvatuksen kontekstissa, kasvatuksen ja teknologian käsitteitä tarkastellaan toistensa yhteydessä. Teknologian olemassaolon edellytys on teknologinen luovuus sekä teknologiset tiedot ja taidot. Yleissivistävässä koulussa teknologiaan liittyviä tietoja ja taitoja opitaan käsitöissä, erityisesti teknisissä töissä sekä matemaattis-luonnontieteellisissä oppiaineissa, erityisesti fysiikassa. Näiden puitteissa tulee olla mahdollista hankkia teknologinen yleissivistys. Jotta edellä kuvatuista elementeistä olisi mahdollista kiteyttää teknologiakasvatuksessa tapahtuvan teknologian oppimisen malli, teknologiakasvatuksen käsite tulee operationaalistaa. Sitä varten analysoidaan teknologian oppimisen sisällöllinen tila Suomessa ja läntisissä teollisuusmaissa. Tämä ilmenee yleissivistävää opiskelua varten julkaistusta kirjallisuudesta. Teknologisen yleissivistyksen kannalta keskeiseksi muodostuu oppimisen lähtökohta, teknologinen substanssi. Sillä tarkoitetaan kaikkea ihmisen tekemää, jota otetaan tarkasteltavaksi teknologian opetuksessa tilanteellisen empirian tasolle. Jotta oppiminen olisi tehokasta, teknologiakasvatuksessa on käytettävä siihen soveltuvia menetelmiä. Näin on mahdollista päästä teknologian teoreettiseen ymmärrykseen. Tällainen tietotaito lisää teknologiakasvatuksen substanssia, koska se on käytettävissä uusissa oppimistilanteissa. Millaista teknologinen yleissivistys on teknologian oppimisesta kiteytetyn struktuurin merkityksessä? Onko Suomen olosuhteissa kyse teknologiakasvatuksesta, vai opitaanko teknologiaa toisistaan irrallisina kokonaisuuksina teknologisen kasvatuksen puitteissa? Tämän selville saamiseksi koehenkilöiden teknologista yleissivistystä mitataan opettajankoulutukseen pyrittäessä esitettävien hakuasiakirjojen sekä kuuden ja kahdenkymmenen tehtävän testin avulla. Kun opiskelijoiden tietoja ja taitoja arvioidaan kiteytetyn oppimisen malliin perustuen, koehenkilöiden teknologisen yleissivistyksen voi kuvata ennemmin teknologisen kasvatuksen kuin teknologiakasvatuksen tulokseksi.