Developing technology-enabled integrated STEM-IT education: Preparing the workforce for next-generation digital economy

Abstract

Tämän tutkimushankkeen päätavoite on kaksijakoinen. Ensinnäkin se pyrkii keskittymään STEM-IT (tiede, tekniikka, insinööritaito ja matematiikka, tietotekniikka) -koulutuksen kehittämiseen perusopetuksessa ja toisen asteen koulutuksessa valjastaakseen 2000-luvun taitoja vastaamaan tulevaisuuden digitaalitalouden haasteisiin. Toiseksi se valaisee, kuinka uusia teknologioita voidaan käyttää koulutuksessa laadukkaan ja tasapuolisen kestävän koulutuksen tarjoamiseksi. Jotta ihminen pysyisi keskeisessä roolissa ihminen-kone- ja kone-kone-työympäristöissä, ihmisten on opittava uusia taitoja ja pystyttävä jatkuvasti sopeutumaan ja kehittymään työssään. Tutkimustyössä analysoitiin yksityiskohtaisesti 2000-luvun työvoiman haasteita, STEM- ja ICT-koulutuksen roolia, teknologiaa, kuten tekoälyä ja esineiden internetiä, sekä kestävän koulutuksen tarvetta kaikille. Tämä opinnäytetyö on suunnattu kouluttajille, poliittisille päättäjille ja oppijoille valmistaakseen heitä tulevaisuuteen, jossa automaatio, teknologia, digitalisaatio ja kestävä kehitys tulevat olemaan talouden avaintekijöitä. Avainsanat: 2000-luvun taidot, neljäs teollinen vallankumous, STEM-koulutus, ICT, digitaalinen lukutaito, digitaalitalous, tekoäly, esineiden internet, projektipohjainen oppiminen, skenaariopohjainen oppiminen

The primary objectives of this research endeavour were twofold. First, it aimed to focus on the development of science, technology, engineering and mathematics (STEM) and information and communication technology (ICT) education at the kindergarten through 12th grade (K-12) level to harness 21st-century skills to meet the challenges of the future digital economy. Second, it sheds light on how emerging technologies can be used in educational settings to provide sustainable education with quality and equity. To keep humans in central role in humanmachine (H-M), and machine-machine (M-M) working environments, humans need to learn new skills and embrace continual adaptability and development. This research thesis presents a detailed analysis of the 21st-century challenges, the role of STEM and ICT education, the role of technology, such as artificial intelligence (AI) and internet of things (IoT) in education, and the need for sustainable education for all. Our research work proposed a framework for technologyenabled STEM and ICT education based on project-based learning. This thesis addresses educators, policymakers, and learners to prepare them for the future economies, where automation, technology, digitisation, and sustainability will be the key drivers. Keywords: 21st-century skills, Fourth industrial revolution, STEM education, ICT, Digital literacy, Digital Economy, Artificial intelligence, Internet of things, Project-based learning, Scenario-based learning