Design-based research: Supporting high school GIS education with a research-based learning activity

Show full item record



Permalink

http://urn.fi/URN:NBN:fi:hulib-202206102267
Title: Design-based research: Supporting high school GIS education with a research-based learning activity
Alternative title: Kehittämistutkimus: Lukion GIS-opetuksen tukeminen tutkimuspohjaisella oppimisaktiviteetilla
Author: Tolvanen, Pinja
Other contributor: Helsingin yliopisto, Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta
University of Helsinki, Faculty of Science
Helsingfors universitet, Matematisk-naturvetenskapliga fakulteten
Publisher: Helsingin yliopisto
Date: 2022
Language: eng
URI: http://urn.fi/URN:NBN:fi:hulib-202206102267
http://hdl.handle.net/10138/344489
Thesis level: master's thesis
Degree program: Maantieteen maisteriohjelma
Master's Programme in Geography
Magisterprogrammet i geografi
Specialisation: Luonnonmaantiede
Physical Geography
Naturgeografi
Abstract: Maantieteellinen ajattelu on keskeisessä roolissa, kun etsitään vastauksia ajankohtaisiin haasteisiin, kuten ilmastokriisiin, biodiversiteettikatoon sekä kestävään ruoantuotantoon. Eräs tehokas työkalu, joka auttaa mallintamaan ja analysoimaan näitä monimutkaisia maantieteellisiä ilmiöitä on paikkatietojärjestelmä (GIS). GIS:in hyödyntämisellä osana lukion maantieteen opetusta on monia hyötyjä, kun sitä käytetään tarkoituksenmukaisesti. Monet opettajat kuitenkin kokevat GIS:in soveltamisen opetuksessaan vaikeaksi, vaikka he olisivat aiemmin saaneet siihen liittyvää koulutusta ja heillä olisi mahdollisuus käyttää pilvipohjaisia GIS-ratkaisuja sekä helppokäyttöisiä sovelluksia, joissa paikkatietodataa on jo valmiina käytettäväksi. Tämä osoittaa, että tutkimusta tarvitaan yhä siitä, kuinka opettajia voidaan tukea GIS-opetuksessa käytännön tasolla. Tämä tutkielma pyrkii vastaamaan tähän tarpeeseen. Tutkimus on toteutettu kehittämistutkimuksena, joka sisältää ongelma-analyysejä sekä syklittäisen kehittämisvaiheen, jossa tuotetaan kehittämistuotos, GIS-oppimisaktiviteetti. Ongelma-analyysit osoittivat, että uuden sekä vanhan tiedon yhdistäminen, monikanavaisten oppimisympäristöjen hyödyntäminen, sekä motivaation ja metakognitiivisten taitojen tukeminen ovat asioita, jotka ovat tärkeitä asioita ottaa huomioon oppimisaktiviteetin kehittämisessä. Ongelma analyysit tutkivat myös piirteitä, jotka ovat ominaisia onnistuneelle paikkatietokoulutukselle. Tutkimushaastattelut puolestaan paljastivat, että suurimmat haasteet GIS-opetuksessa koskevat opettajien ajanpuutetta, puutteellisia teknisiä taitoja, sekä koulutusta, joka ei tarjoa tarpeeksi konkreettista tukea. Opettajat toivoivat, että he saisivat hyvin käytännönläheistä tukea, joka on ajankäytöltään tehokasta ja joka tarjoaa heille helposti opetuskäyttöön otettavia oppimismateriaaleja. Näiden löydösten pohjalta kehitettiin GIS-oppimisaktiviteetti, jonka on tarkoitus vastata yleisiin haasteisiin. Kaksi lukion maantieteen opettajaa yhteistyölukiosta testasivat harjoitusta vuorotellen. Palaute osoitti, että ensimmäisen testauksen aikana oli ilmennyt pieniä haasteita ajankäytön kanssa, mutta opettaja koki harjoituksen hyödyllisenä. Toinen opettaja testasi sitä, kun muutamia parannuksia oli ensin tehty, ja tällä kertaa testaus oli pääosin onnistunut. Molemmat opettajat ilmaisivat kiinnostusta materiaalin sekä GIS-ohjelmiston käyttöön myös jatkossa. Tulosten perusteella voidaan sanoa, että tällä tutkimuspohjaisella paikkatietoharjoituksella on mahdollisuus tukea opettajia paikkatieto-opetuksessa ja se poistaa monia yleisiä haasteita, joita GIS-opetukseen liittyy. Muutamia tämän oppimisaktiviteetin vahvuuksia olivat yksinkertaisen käyttöliittymän omaavan verkkopohjaisen GIS-palvelun hyödyntäminen, esikäsitellyn datan sisällyttäminen valmiiksi palveluun sekä se, että harjoituksen pystyi suorittamaan yhden oppitunnin aikana. Harjoituksen teema tukee myös kansallista opetussuunnitelmaa, mikä on hyvin tärkeää, kun uusia GIS-materiaaleja kehitetään opetuksen tueksi. Tämä tutkimus osoitti, että hyvin suunniteltuja sekä tutkivaa oppimista tukevia paikkatietoharjoituksia tarvitaan yhä lisää lukioiden maantieteen opetukseen. Tutkielma toimii myös ensimmäisenä avauksena LUMA-Taita-projektille, joka vahvistaa kansainvälistä yhteistyötä tiedekasvatuksessa ja tuo tutkittua tietoa kouluihin innostavalla tavalla.The role of geographic thinking is essential in tackling topical challenges such as climate crisis, biodiversity loss and sustainable production of food. One powerful tool that helps to model and analyze these complex geographic phenomena is geographic information systems (GIS). Using GIS as part of geography high school education has many benefits when it is applied intentionally. However, many teachers still struggle to implement GIS in long-term classroom use even if they have gotten previous GIS training and have access to internet-based GIS, easy-access data and easier to use software. There is still a need for further research on how teachers can be supported in GIS education on a practical level. This thesis research aims to find solutions to this need. The research is conducted as design-based research that consists of problem analyses and a cyclic development process where a design solution, a GIS learning activity, is created. Problem analyses showed that combining new and existing knowledge, using multimodal learning environments, and supporting motivation and development of metacognitive skills are important to take into consideration in designing the learning activity. They also examined features that lead to successful GIS teacher training. Conducted interviews revealed that the biggest challenges with GIS education relate to scarcity of time, insufficient technical skills, and training that does not provide practical value. Teachers wished for very practical level support that is efficient timewise and offers them learning materials that are ready for easy classroom use. Based on these findings, a GIS learning activity was designed to answer the common challenges. The practical was tested consecutively by two geography teachers from a collaborative high school. Feedback revealed that the first teacher faced some challenges relating to time management during the lesson but found the activity useful. The second teacher tested the activity after some modifications had been made and the testing was overall successful. Both teachers expressed interest in using the material and the GIS software again in the future. The findings suggest that providing teachers this research-based GIS learning material has potential to support them in GIS education and to remove many common challenges. Some advantages of the practical were offering teachers a web-based GIS with simple user interface, preprocessed data already included in the service and a ready practical that can be completed in one lesson. The theme also supported the national core curriculum which is very valuable in creating new GIS materials for educational use. This study showed that relevant and inquiry-based GIS activities are still needed in high school geography education. It also serves as the first opening for new LUMA Taita -project that promotes international science education collaboration and brings research into schools in an inspiring way.
Subject: Geography education
GIS
teacher training
educational materials
design-based research


Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View
Tolvanen_Pinja_masters_thesis_2022.pdf 3.901Mb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record