Abstract

In the realm of digital fabrication and making (DFM), scholars worldwide have recognized the importance of introducing children to this process. Fab Labs, accessible to the public, serve as ideal spaces for after-school DFM activities. However, the complexity of using these spaces, particularly when activities are unstructured or open-ended, poses challenges for novice learners. Understanding the factors that influence children's engagement in these DFM activities is essential. These influencing factors encompass the roles of adults, physical space, available equipment, and assigned tasks.

First, adults play a pivotal role in shaping children's participation in DFM activities. The attitudes and approaches of adults, such as Fab Lab instructors, parents, and teachers, impact children's levels of involvement. Positive and supportive guidance from adults can inspire children to explore and take ownership of their projects, while negative or restrictive approaches may hinder children's willingness to experiment. Second, Fab Lab’s physical space has a profound impact on children's DFM experiences. An inviting environment fosters curiosity, collaboration, and discovery, while an unwelcoming setting can discourage engagement and limit hands-on learning opportunities. Third, the availability and quality of equipment within a Fab Lab are critical in shaping children's DFM. The range of technologies accessible to children determines the complexity and types of projects they can undertake. User-friendly equipment enables children to effectively navigate tools and realize their ideas. Finally, tasks assigned to children in a Fab Lab significantly influence their engagement. Open-ended and self-directed exploration encourages independent thinking, problem-solving, creativity, and critical thinking. Conversely, overly structured tasks may restrict children's agency and hinder free exploration.

This thesis employs various qualitative methods to provide a deeper understanding of children's DFM experiences in informal and non-formal Fab Lab settings. The study includes children aged 7–17 (K–12), Fab Lab instructors, parents, teachers, and researchers. The research sites include Fab Lab Oulu at the University of Oulu and BusinessAsema Fab Lab in Oulu city. The findings underscore the multifaceted nature of children's DFM experiences, shaped by adults’ approaches, the physical space, equipment use, and task assignments. This research enhances our understanding of these complexities, highlighting the interconnectedness of people, space, and materials. Moreover, it reveals how these factors contribute to children's engagement or disengagement, offering valuable insights for both research and the practical design of learning environments and activities that promote children's involvement in Fab Lab settings.

Tiivistelmä

Digitaalisen valmistuksen ja tekemisen (DFM=digital fabrication and making) maailmassa tutkijat ympäri maailmaa ovat tunnistaneet lasten perehdyttämisen tähän prosessiin tärkeäksi. Fab Labit, jotka ovat avoimia yleisölle, toimivat ihanteellisina paikkoina koulun jälkeiselle DFM-toiminnalle. Aloitteleville oppijoille näiden tilojen käyttö voi kuitenkin näyttäytyä monimutkaisena ja haasteellisena, erityisesti kun toiminta on rakenteetonta tai avointa. On olennaisen tärkeää ymmärtää, kuinka erilaiset tekijät vaikuttavat lasten DFM-toimintoihin osallistumiseen. Tällaisia tekijöitä ovat mm. aikuisten rooli, fyysinen tila, käytettävissä olevat laitteet ja annetut tehtävät.

Aikuisilla on ensinnäkin ratkaiseva rooli lasten DFM-toimintoihin osallistumisen muovaajana. Aikuisten, kuten Fab Lab -ohjaajien, vanhempien ja opettajien, asenteet ja lähestymistavat vaikuttavat lasten osallistumistasoon. Positiivinen ja tukeva ohjaus aikuisilta voi innostaa lapsia tutkimaan ilmiöitä ja omistautumaan omille projekteilleen, kun taas kielteiset tai rajoittavat lähestymistavat voivat estää lasten halua kokeilla. Toiseksi Fab Labin fyysinen tila vaikuttaa huomattavasti lasten DFM-kokemuksiin. Kutsuva ympäristö edistää uteliaisuutta, yhteistyötä ja tutkimista, kun taas epämiellyttävä ympäristö voi heikentää osallistumista ja rajoittaa käytännön oppimismahdollisuuksia. Kolmanneksi Fab Labin laitteiden saatavuus ja laatu ovat ratkaisevia tekijöitä lasten DFM:n muokkautumisessa. Lasten käytettävissä olevat tekniikat määrittävät projektien monimutkaisuuden ja sen, millaisia projekteja he voivat toteuttaa. Käyttäjäystävälliset laitteet tarjoavat lapsille mahdollisuuden työskennellä tehokkaasti työkalujen parissa ja toteuttaa ideoitaan. Fab Labissa lapsille annetut tehtävät vaikuttavat myös merkittävästi heidän osallistumiseensa. Toisaalta avoimet ja itseohjautuvat tehtävät kannustavat itsenäiseen ajatteluun, ongelmanratkaisuun, luovuuteen ja kriittiseen ajatteluun. Toisaalta liian strukturoidut tehtävät voivat rajoittaa lasten toimijuutta ja estää vapaata tutkimista.

Tässä väitöskirjassa käytetään erilaisia laadullisia menetelmiä syventääksemme ymmärrystä lasten DFM-kokemuksista epämuodollisissa, non-formaaleissa Fab Lab -ympäristöissä. Tutkimuksen osallistujat ovat 7–17-vuotiaita lapsia (K–12), Fab Lab -ohjaajia, vanhempia, opettajia ja tutkijoita. Tutkimuspaikkoja ovat Fab Lab Oulu Oulun yliopistolla ja BusinessAsema Fab Lab Oulun kaupungissa. Tulokset korostavat lasten DFM-kokemusten monimutkaista luonnetta, jota muovaavat aikuisten lähestymistavat, fyysinen tila, laitteiden käyttö ja annetut tehtävät. Tämä tutkimus syventää ymmärrystämme tutkittavan ilmiön monimutkaisuudesta ja korostaa ihmisten, tilan ja materiaalien välistä vuorovaikutusta siinä. Lisäksi se paljastaa, miten nämä tekijät vaikuttavat lasten osallistumiseen tai osallistumattomuuteen, tarjoten arvokkaita näkökulmia sekä tutkimukselle että oppimisympäristöjen ja -toimintojen käytännön suunnittelulle edistäen lasten osallistumista toimintaan Fab Lab -ympäristöissä.

Osajulkaisut / Original papers

Osajulkaisut eivät sisälly väitöskirjan elektroniseen versioon. / Original papers are not included in the electronic version of the dissertation.

1. Norouzi, B., Kinnula, M., & Iivari, N. (2019). Interaction order and historical body shaping children’s making projects—A literature review. Multimodal Technologies and Interaction, 3(4), 71. https://doi.org/10.3390/mti3040071

   Rinnakkaistallennettu versio / Self-archived version

2. Norouzi, B., Kinnula, M., & Iivari, N. (2021). Digital fabrication and Making with children: Scrutinizing adult actors’ strategies and challenges in mediating young people’s activities. International Journal of Child-Computer Interaction, 28, 100267. https://doi.org/10.1016/j.ijcci.2021.100267

   Rinnakkaistallennettu versio / Self-archived version

3. Norouzi, B., Kinnula, M., & Iivari, N. (2021). Making sense of 3D modelling and 3D printing activities of young people: A nexus analytic inquiry. Proceedings of the 2021 CHI Conference on Human Factors in Computing Systems, 481. https://doi.org/10.1145/3411764.3445139

   Rinnakkaistallennettu versio / Self-archived version

4. Norouzi, B., Iivari, N., Kinnula, M., & Milara, I. S. (2023). Challenges in starting to design and make together: Examining family engagement in Fab Lab – A nexus analytic inquiry. Manuscript submitted for publication.

5. Norouzi, B., Sharma, S., Kinnula, M., Iivari, N., Ukkola, M., Milara, I. S., Bulygin, G., Uusitalo, J., & Iwata, M. (2023). Enabling children’s genuine participation in digital design and fabrication: Instructors’ perspective. International Journal of Technology and Design Education. Advance online publication. https://doi.org/10.1007/s10798-023-09856-4

   Rinnakkaistallennettu versio / Self-archived version