News

MFG4.0-projektissa vastataan tarpeisiin 3D-tutorkoulutuksella

Teknologiat ympäröivät arjen toimintoja ja helpottavat jokapäiväistä elämää. On vaikeaa kuvitella elinympäristöämme sellaiseksi, jossa pystyisimme ongelmitta toimimaan ilman niiden olemassaoloa. Teknologiat ovat keskeisessä roolissa niin koulumaailmaailman kuin työelämän monissa toiminnoissa. Tämän lisäksi erilaiset mobiiliapplikaatiot ovat arkipäiväistyneet ja teknologian osaamisen rinnalle tietoturvan ymmärtämisestä on tullut merkittävä kansalaistaito. “Siksi lasten, nuorten ja aikuisten olisi hyvä ymmärtää ainakin perusasioita niiden käytöstä ja toiminnasta. Muuten ympäröivä maailma, ja se miten siinä eri laitteet ja järjestelmät toimivat voi jäädä varsin vieraaksi.” kertoo Jyväskylän yliopiston projektitutkija Maarit Virolainen Koulutuksen tutkimuslaitokselta.

Viime maaliskuussa jouduttiin COVID-19-pandemian myötä siirtymään muutaman päivän varotusajalla etäopetukseen. “Tällainen digiloikka ei olisi ollut mahdollinen ilman joitakin perustavia teknologian käyttötaitoja”, Virolainen toteaa. Samalla tavalla uudet  teknologiat on jouduttu ottamaan laajasti käyttöön työelämässä. Arvioiden mukaan lähes 60% suomalaisista työskenteli viime keväänä etänä.  “Uusien, neljännen teollisen vallankumouksen digitaalisten teknologioiden tulo osaksi työelämää on yksi tulevaisuuden megatrendeistä. Esimerkiksi Sitran koronan jälkeiseen aikaan liittyvässä raportissa todetaan yhtenä megatrendinä teknologia sulautuminen kaikkeen”, Virolainen jatkaa.

Miksi opettajien kouluttaminen on tärkeää?

Suomessa opettajat ovat korkeakoulutettuja ja heillä on verrattain hyvät perusvalmiudet ottaa  käyttöön uusia teknologioita. Kuitenkin taannoisten PIAAC-aineistoista saatujen tutkimustulosten perusteella opettajien teknologiset ongelmanratkaisutaidot eivät olleet erityisen vahvat. “Tästä syystä opettajilla tulisi olla mahdollisuuksia paneutua erilaisten teknologioiden hyödyntämiseen syvemmin”, Virolainen täsmentää. 

Erityisesti tällaisena aikana opettajilla tulisi olla mahdollisuus jatkuvaan oppimiseen ja teknologiaopetuksen kehittämiseen. Lisäksi eri ikäryhmien koulutuksen suunnittelussa ja kehittämisessä tulisi paneutua siihen, miten uudet teknologiat ja niiden muutos tulevat huomioiduksi. “Teknologisen muutoksen ymmärtäminen on tärkeää, sillä neljäs teollinen vallankumous tarkoittaa kokonaisuudessaan laaja-alaista elämäntavan muutosta. Kyse ei ole vain robotisaatiosta tai automatisaatiosta joillain teollisuuden aloilla. Opettajien tulisi olla hyvin perillä uusien teknologioiden mahdollisuuksista ja ymmärtää niiden vaikutukset osallisuuteen tulevaisuuden yhteiskunnassa.” Virolainen summaa.

Professori Heidi Piilillä on pitkä kokemus 3D-tulostustuksen opettamisesta myös LUT Laser & AM – tutkimusryhmän ulkopuolella. Hän on ohjannut lapsia ja nuoria  perustamassaan I’m Digi ry:ssa vuosia ja nähnyt konkreettisesti, kuinka 3D-tulostus on imaissut monet kerholaiset “filamentteihinsa”. “Vaikka 3D-tulostusta opetetaan jo useassa  toisen ja kolmannen asteen oppilaitoksissa,  digitalisaatioon liittyvät teknologiat, kuten 3D-tulostus ja robotiikka, pitäisi nähdä laajemmassa kontekstissa, osana koulujen teknologiakasvatusta” , Piili kertoo. “Yksi lähtökohta ideoimallemme koulukselle on ollut, että tulevien tutoreiden avulla pystymme rantauttamaan  3D-tulostuksen osana tiede-ja teknologiakasvatusta perusopetukseen” Piili jatkaa.

Piili näkee 3D-tulostuksen juurruttaminen osaksi perusopetusta merkityksellisenä. “3D-tulostus ja sen teolliset sovellukset tulevat olemaan yhä vankempi osa valmistavaa teollisuutta.” Lisäävää valmistusta, kuten 3D-tulostusta ammattilaistermein kutsutaan, hyödynnetään maailmalla laajasti osana tuotantoa.Sitä käytetään monialaisesti terveydenhuollon käyttötarpeista (esim. hammas- ja nivelproteesituotanto) aina lentokoneteollisuuteen. Suomessa teollisuus on osoittanut suurta mielenkiintoa lisäävää valmistusta kohtaan. Tämän takia koulutusta kaivataan runsaasti. Piilin mukaan 3D-tulostuksesta pitäisikin tulla luonnollinen osa teknologia- ja tiedekasvatusta ja se tulisi nähdä tulevaisuuden kansalaisen työelämävalimuksia parantavana perustaitona.

Hankkeessa tunnistetuista tarpeista syntynyt teknologiakasvatussisältöisiä koulutuksia

Kevättalvella, vielä kun yliopistot olivat auki, MFG4.0-hankkeessa toteutettiin eri asteiden opettajille suunnattu 3D-tulostuskoulutus Lappeenrannassa ja Jyväskylässä.  Koulutuspäiviltä saadun palautteen perusteella mietittiin,  kuinka tietoutta 3D-tulostuksen sovellusmahdollisuuksista osana koulujen teknologiakasvatusta olisi mahdollista levittää laajemmin.  Tähän tarkoitukseen sopi mitä parhaiten LUMA-verkko, jonka toiminta-ajatuksena on edistää matematiikan, luonnontieteiden ja teknologian alojen eri toimijoiden vuorovaikutusta ja pyrkiä rakentamaan kestäviä yhteistyön malleja. Luontainen lähestyminen LUT-yliopistosta oli LUMA-keskus Saimaa.

“Yhteistyö MFG4.0-hankeen kanssa osui suoraan Opetus-ja kulttuuriministeriön rahoittaman valtakunnallisen LUMA2020-ohjelman tavoitteisiin, joihin lukeutuu matemaattis-luonnontieteellisten aineiden opiskelun kiinnostavuuden lisääminen ja opetuksen ja oppimisen laadun parantaminen aina varhaiskasvatuksesta korkeakouluihin”, Luma-keskus Saimaan varajohtaja Johanna Naukkarinen kertoo. Ohjelman tavoitteena on myös saada nuoria kiinnostumaan matemaatis-luonnontieteeellisten aineiden opiskelusta ja näkemään ala myös mahdollisena tulevaisuuden työntarjoajana. 

Vuoden 2020 loppuun asti jatkuvan LUMA2020-ohjelman aihepiireistä yksi on teknologiakasvatus. ”Teknologiakasvatuksen laaja-alaiseen edistämiseen päiväkodeissa, kouluissa ja vapaa-ajan LUMA-toiminnassa on ohjelman toteuttamisen aikana aktiivisesti etsitty uusia keinoja. 3D-tulostus on tulevaisuuden teknologia, joka kiinnostaa oppilaita ja opettajia, mutta jonka pedagogisesti mielekkääseen käyttöön kouluissa on vielä varsin vähän eväitä. Tästä syystä MFG4.0-hankkeen tarjoama koulutus sopii mitä parhaiten tähän tarpeeseen”, Naukkarinen jatkaa. 

3D-tulostus kaikkien saataville

Tutorkoulutuksen ajatuksena aiemmin hankkeessa toteutettuihin koulutuksiin nähden on pysyvämmän toimintamallin synnyttäminen 3D-tulostuksen opettamisen ympärille siten, että koulutettavilla olisi jatkossa valmiudet luotsata eteenpäin 3D-tulostustekniikan käyttöönottoa kouluissa ja kerhoissa. Päätavoitteena on, että tutorit pystyvät motivoimaan ja tukemaan opettajia ideoinnissa ja tarjoamaan perustietoa ja neuvontaa 3D-tulostuksesta yleisellä tasolla. Sen lisäksi heillä olisi valmiudet tuoda esille tarve- ja oppilaslähtöisyyttä sekä tulostamisen ympäristövaikutuksia. 

Naukkarinen toivoo, että MFG4.0-hankkeen toteuttaman koulutuksen kautta LUMA -verkosto saa lisätietoa ja osaamista, jolla LUMA-keskusten toimijat ympäri Suomen pystyvät tukemaan opettajia, oppilaita ja vapaa-ajantoimintojen järjestäjiä tämän hienon uuden teknologian mielekkäässä integroinnissa koulun ja vapaa-ajan monialaisiin projekteihin.

LUMA-Suomi verkosto koostuu 13 paikallisesta LUMA-keskuksesta. Sen maantieteellinen kattavuus on hyvä ja reilun kymmenvuotisentoimintansa aikana se on ehtinyt luomaan hyvät suhteet moniin päiväkoteihin ja kouluihin. Monet LUMA-keskukset myös järjestävät alueillaan erilaisia vapaa-ajanaktiviteetteja. “Kouluttamalla LUMA-keskuksissa työskenteleviä ihmisiä saadaan osaaminen leviämään nopeasti koko Suomeen, siten että eri alueiden paikalliset olosuhteet tulevat myös huomioitua. LUMA-toimijat ovat keskenään hyvin verkostoituneita, jolloin uudet ideat ja hyvät käytänteet saadaan myös helposti leviämään koko maassa”, Naukkarinen kertoo.

Naukkarisen mukaan LUMA-toimijat ovat aktiivisesti omaa osaamistaan päivittävä joukko. Hän myös jatkaa, että tarjolla olevat koulutukset ja tapahtumat keskittyvät aika usein tiettyjen aineiden ja aihepiirien ympärille ja teknologiakasvatuksen alalla tarjontaa on vähemmän. Tästä syystä 3D-tulostukseen perehtyminen on ollut erittäin tervetullut uusi lisä verkoston osaamisen vahvistamiseen.

3D-tulostustutorkoulutus herätti mielenkiintoa ympäri Suomea

Viime keväänä LUMA2020-ohjelman teknologiakasvatusryhmän palaverissa kyseltiin eri puolilla Suomea olevien LUMA-keskusten kiinnostusta lähteä mukaan tutorkoulutukseen. “Varovainen kysely herätti niin suurta kiinnostusta, että päätimme ryhtyä suunnittelemaan koulutusta Suomen laajuisesti koko LUMA-verkolle”, kertoo Naukkarinen. Mukaan lähti yli 30 lumalaista kahdeksasta keskuksesta Helsingistä Rovaniemelle ja Lappeenrannasta Vaasaan. Koordinaattori, matematiikan opetuksen yliopisto-opettaja Pekka Muotkalle LUMA-keskus Lapista koulutus tuli tarpeeseen. “Olemme suunnitelleen tulostimien hankkimista LUMA-keskus Lapille ja ajatus on, että aloitan itse 3D-tulostuskerhojen pitämisen Lapin yliopiston tiloissa “ Muotka  toteaa. Tiedän eräällä koululla makoilevan käyttämättömänä kaksi 3D-tulostinta ja toivon koulutuksen jälkeen pystyväni auttamaan tulostimien käyttöönotossa. Koulutuksen avulla pyrin hankkimaan itselleni osaamista opettajien työn tukemiseen Lapin kouluihin “ Muotka jatkaa. 

Koulutus lisännyt innostusta 3D-tulostusta kohtaan
Syksyn  3D-tulostuksen luentosarjassa on etsitty vastauksia kysymyksiin: “Mitä 3D-tulostus on, miten se toimii tekniikkana, miksi siitä tarvitaan tietoa  ja kuinka sitä voidaan hyödyntää lasten ja nuorten opetuksessa”
Koulutus on ollut Muotkan mielestä antoisa ja tarjonnut  täsmäneuvoja 3D-tulostustutorin uralle antaen  paljon oppeja tulostamisesta tekniikkana. Hänen mielestään on ollut mielenkiintoista kuulla kokeneiden kouluttajien visiota 3D-tulostamisen käytännöistä sekä näkemyksiä onnistuneista opetuskokonaisuuksista.  Koulutus on ollut erityisen hyödyllinen Muotkalle, joka on parhaillaan suunnittelemassa välinehankintoja saanut tietoa työturvallisuuteen liittyen.  “Todennäköisesti palaan koulutuksen materiaaleihin uudelleen siirtyessäni itse 3D-tulosteiden tekemisvaiheeseen”  Muotka lisää.

3D-tulostuksesta lisäarvoa perinteisten oppiaineiden opettamiseen

Perinteisistä oppiaineista matematiikka on yksi selkeimistä 3D-tulostuksen sovelluskohteista. Muotka näkee, että 3D-tulostus yhdistyy matematiikkaan kuvioiden, mittakaavan sekä kappaleiden käsittelyn kautta. Oppija voi luoda erilaisia kuvioita tasolle ja tuoda kuvioihin syvyyden luoden avaruusgeometrisia kappaleita. 3D-tulostimen ansiosta tietokoneella suunnitellut kappaleet on tulostettavissa käsinkosketeltaviksi. Muotka uskoo, että käsinkosketeltava konkreettinen esine tukee oppilaan käsityksiä erilaisista geometrisistä kappaleista, käsitteistä ja muodoista.

Toisena sovelluskohteena Muotka mainitsee käsityön, johon 3D-tulostaminen on yhdistettävissä tuotesuunnitteluna, materiaalituntemuksena ja teknisenä toteutuksena. Mikä tekee 3D-tulostamisessa ainutlaatuisen, on se, että suunnittelun rooli korostuu ja tulee selkeästi merkitykselliseksi – kesken tulostuksen ei voi lennosta kehittää tuotetta vaan jokainen tulostusprosessi pitää suunnitella huolella ennen varsinaista toteuttamista” , Muotka pohtii.

Hän tietää entuudestaan opettajia, jotka ovat käyttäneet 3D-tekniikkaa opetuksessaan ja kuulemansa  perusteella on vakuuttunut, että 3D-tekniikka on hyödynnettävissä koululuokissa. “Käsittääkseni 3D-tulostus tuo oppilaita innostavan ja opetuksen toteuttamisen näkökulmasta käyttökelpoisen tavan toteuttaa sisältöjä eri oppiaineissa”,  Muotka kertoo.

Muotka uskoo, että kouluissa otetaan kiinnostuneena vastaan kurssilla saadut 3D-tulostusopit, vaikka kuitenkin toteaa, että 3D-tulostaminen vaatii opettajalta osaamista niin itse laitteiden käytöstä, rajoituksista kuin käytön mahdollisuuksista. Samoin laitteet tarvitsevat huoltoja ja sopivat tilat. Opettajalla on oltava joko jonkun muun valmistelemat laitteet ja ohjelmat käytettävissä tai tietopääomaa käytetyistä laitteista ja tekniikasta. “Siksi tämän tyyppiset koulutuksia tarvitaan, ettei kaikkea tarvitse opetella sen tutun ‘kantapään kautta’”, Muotka tiivistää.

Hankkeista syntyy enemmän yhdessä

Teknologiankehityksen nopeus vaatii jatkuvaa kouluttautumista. Useasti resurssit ovat kuitenkin  rajalliset. Näitä koulutuksellisia aukkoja pystytään paikkaamaan hankeyhteistyöllä. “Tällaisten suurten, valtakunnallisten ja julkisrahoitteisten hankkeiden välinen yhteistyö  on mielestäni erityisen tärkeää, sillä silloin saadaan samoilla panoksilla laajaa lisäarvoa useille asioille ja toimijoille. Tässä tapauksessa LUMA-verkosto säästää hurjasti resursseja, kun sen ei erikseen tarvitse etsiä aihepiiriin liittyvää asiantuntemusta ja MFG4.0-hanke vastaavasti hyötyy siitä, ettei sen tarvitse erikseen ryhtyä luomaan toimijaverkostoa, joka voi levittää hankkeen osaamista ja tuloksia yhteiskuntaan.” Naukkarinen summaa.

MFG4.0- hanke ja LUMA-verkko Suomi solmivat keväällä 2020 yhteistyösopimuksen. 3D-tulostustutorkoulutuksen järjestäminen oli yhteistyön ensimmäinen ponnistus. Koulutuksen jälkeen yhteistyötä on tarkoitus jatkaa laajemmin. Yhtenä ideana Naukkarinen mainitsee yhteisen virtuaalikerhon. “Aiheen ympärille voisi myös luoda yhteisen alustan, jossa osallistujat tekevät valtakunnallisesti samoja asioita. Samoin voisi pohtia, miten aihepiiriä voisi tuoda mukaan opettajankoulutukseen sekä luokanopettajille että eri aineiden aineenopettajille. Tähän kuvioon olisi kyllä hyvä yhdistää vielä Innokas-verkosto” , Naukkarinen ideoi.

Dufva, M,. Hellström, E., Hietaniemi, T., Hämäläinen, T., Ikäheimo, H.-P., Lähdemäki-Pekkinen, J., Poussa, L., Solovjew-Wartiovaara, A., Vataja,K. ja Wäyrynen. A.(2020)Megatrendit koronan valossa. Sitra.

Hämäläinen, R., De Wever, B., Nissinen, K., & Cincinnato, S. (2019). What makes the difference – PIAAC as a resource for understanding the problem-solving skills of Europe’s higher-education adults. Computers & Education. 129. 27-36.