UMI-teknologiat tarkoittavat ubiikkia tietotekniikkaa, mobiilia tietotekniikkaa ja esineiden internetiä (Ubiquitous Computing, Mobile Computing, Internet of Things). Ne ovat tulevaisuuden teknologioita, jotka muokkaavat yhteiskuntaa. Teknologiat, kuten älykkäät rakennukset, augmentoitu todellisuus (AR) ja robotiikka ovat eräitä UMI-teknologioita.

Suomessa oppilaiden kiinnostus luonnontiedeaineita ja luonnontieteellisiä ammatteja kohtaan on laskenut tasaisesti viime vuosina. Aihetta on tutkittu paljon ja tulokset ovat olleet samankaltaisia (mm. Pisa 2015 ja Microsoft STEM-tutkimus 2017). Samaan aikaan peruskouluissa on otettu uusi ja oppimista monipuolistava opetussuunnitelma käyttöön. POPS 2014 sisältää paljon uudistuksia ja nykyään myös ohjelmointi on yksi sisältö osana laaja-alaista tieto- ja viestintäteknologisen osaamisen aluetta. UMI-Sci-Ed-hankkeen puitteissa tutkitaan ja kehitetään UMI-teknologioiden käyttöä luonnontiedeaineiden opetuksessa ainekohtaisesti ja monialaisesti luoden oppiainerajat ylittävää ja sisällöt yhdistävää toimintaa. Tavoitteena on kehittää oppilaita motivoiva ja kiinnostava tapa opettaa STEM-aineita ja ohjelmointia. UMI-teknologioiden käyttöä STEM-aineiden opetuksessa ei ole Suomessa aiemmin tutkittu.

Hankkeen puitteissa on luotu skenaarioita, joissa huomioidaan kattavasti ja monipuolisesti STEM-aineiden ja laaja-alaisen osaamisten tavoitteet. Tuntisuunnitelmat, materiaalit ja pedagogiset viitekehykset ovat saatavilla eurooppalaisen käytännönyhteisön (community of practise) internet-alustalla, joka on digitaalinen oppimisympäristö niin opettajille kuin oppilaille. Hankkeen puitteissa on suunniteltu myös laitteistopaketti, jonka avulla erilaiset skenaariot ovat toteutettavissa. Paketti sisältää ohjelmoitavan UDOO-laitteen, sensoreja ja komponentteja. UDOO-laitteessa on sekä Linux että Arduino luoden siitä monipuolisen ja kompaktin laitteen.

Tärkeä osa hanketta oli tutkia, millä tavoin UMI-teknologioiden käyttö opetuksessa vaikuttaa oppilaiden motivaation ja kiinnostukseen STEM-aineita ja luonnontieteellisiä ammatteja kohtaan. Kun oppilas suunnittelee, rakentaa ja ohjelmoi itse erilaisia datankeruulaitteita ja hyödyntää niiden keräämiä informaatioita muiden aineiden oppitunneilla, niin oppilas saavuttaa laaja-alaista ymmärrystä aiheesta ja ollessaan aktiivinen oppija ja merkityksellisen sisällöntuottaja, hän motivoituu ja innostuu aiempaa paremmin.

Hankkeessa on siis suunniteltu ja luotu valmiita helposti muihin aiheisiin yhdistettäviä oppituntikokonaisuuksia sisältäen niin ohjeet kuin pedagogisen kontekstin taustalla. Esimerkiksi oppilaat voivat rakentaa itse oman sääaseman, jonka datan avulla tutkitaan paikallisesti säähän liittyviä ilmiöitä tai rakentavat laitteen, jolla tutkitaan biologian tunnilla bakteerien kasvua.