WP 4 Education

lead by Dr. Juhani Rautopuro
University of Jyväskylä (JYU)
[email protected]
+358 40 805 4936

Shaking up TECH brings Engineering Sciences and Technology closer to girls

Shaking up TECH brings Technology and Engineering science closer to girls

Every year Aalto University, LUT University and University of Oulu will host a coordinated Shaking up Tech event, which aims to inspire young women to study technology after high school. The technology field offers many opportunities to have an impact on the world!

This year at LUT Campus Patricia Nyamekye and Aino Syväniemi of the MFG4.0 project are presenting different aspects of  3D printing world. 
But how they ended up to to work in the field of engineering sciences?
Read below their stories and insights!

Diversity for Science through AM (3D Printing): Bridging the gender career gaps.

Women and girls need to see the different options that are out there in the world and engineering. We might be losing brilliant minds to other fields simply because the information about engineering options such as additive manufacturing, more commonly 3D printing, doesn’t reach them. So shaking up TECH events are essential as they try to get those people and show the different sides of engineering. Sometimes you might not even know that it is something that fascinates you until you see and hear straight from the engineers themselves.

I don’t know if I would have ever come to study mechanical engineering if I hadn’t stumbled upon a career quiz that gave me mechanical engineering as the first choice. That quiz made me read about it, and that led me here! Even the smallest things can have a big impact.

I got interested in 3D printing through a summer job where I got to use a 3D printer. Being able to touch and handle my own designs was amazing! You rarely get that experience when designing but 3D printing makes it so easy and accessible. Shaking up TECH not only does the information about AM reach younger people better but hopefully it also shows these exciting experiences that you can have in your work life.

Additive manufacturing is a field like any other. It needs new ways of thinking and different kinds of people from different backgrounds. This way, the field can keep on expanding, and new ground-breaking inventions can be made, together. 

Women and girls need to see the different options that are out there in the world of engineering. We might be losing brilliant minds to other fields simply because the information about engineering options such as additive manufacturing, more commonly 3D printing, doesn’t reach them. Shaking up tech events are essential as they try to get those people and show the different sides of engineering. Sometimes you might not even know that it is something that fascinates you until you see and hear straight from the engineers themselves.

I don’t know if I would have ever come to study mechanical engineering if I hadn’t stumbled upon a career quiz that gave me mechanical engineering as the first choice. That quiz made me read about it, and that led me here! Even the smallest things can have a big impact.

I got interested in 3D printing through a summer job where I got to use a 3D printer. Being able to touch and handle my own designs was amazing! You rarely get that experience when designing, but 3D printing makes it easy and accessible. Shaking up TECH not only shares information about AM but also reaches younger people and hopefully shows these exciting experiences you can have in your work life.

Aino Syväniemi

Bachelor of Science (B.Sc.) at LUT University

As highlighted in the report, science is one of the core enablers of achieving sustainable development goals (SDGs): “The future is now; science for achieving sustainable development.”
It has an irreplaceable role in ending hunger, tackling climate change, reducing inequality, and accelerating progress across the 17 SDGs. But, unfortunately, the scarcity of the girl child in Science, Technology, Engineering, and Mathematics (STEM) education has long existed for reasons such as in my case or others.

Having programs such as  Shaking up TECH is essential in attracting girls who may have the potential to pursue STEM but may be reluctant for fear of soloing or competing among boys or others. A little inspiration, encouragement, support, role modelling, and other inclusiveness can sometimes break the stereotypes in gander-career gaps. 

As a girl, I understood that science and sporty activities were only for boys. I wished to read accounting before my high school days with preconceived notions of “the bank has the easy task of money counting and bonuses.” I got enticed into science during high school in 1997 when the preferred school opted to place me in another class. No, I said to them I would not study that course. Eventually, my preferred school was changed, and as nature would have it planned, the new school’s headmaster then suggested placing me in the science class. She has “good enough grades” to pursue science,” he said. There was an ongoing national campaign to encourage more girls to study science orchestrated by the first lady in Ghana.

Luckily, in the current industrial era, “Industry 4.0”, artificial intelligence(AI), robotics, simulations, internet of things (IoT), and additive manufacturing (AM) are important levers in easing or omitting the conventional difficulties and barriers of potential science lovers. AM, for example, offers a simplified and integrated digital thread to engineer intricate designs that provide benefits similar to natural geometrical shapes, a possibility that has never existed in conventional manufacturing methods. Moreover, the capabilities of AM can be extended from everyday consumer goods like toys to high end-applications like human body implants.

Interestingly, there are different categories and several aspects of AM, such as design, materials, machine systems, software, training, education, etc., that require extensive and continuous research to bring it to the necessary academic understanding and industrial uptake. The educational sectors must introduce new subjects like AM at an early age to attract young minds to the field. Undoubtedly, AM will help achieve aspects of the 17 SDGs, particularly quality education, gender equality, responsible consumption, and production. AM enables the engineering of parts that go beyond human capacities for better resource and cost efficiency via optimized designs, customization, lead time reductions, superiority, scrap reduction, etc. Certainly, the creativeness, easiness, simplicity, and robustness, in addition to the increased part functionality offered by AM, make the process very suitable for anyone, irrespective of their gender, location, interest, etc., to design and/or manufacture products without prior experience, as a beneficiary to girl child engagement in science and technology.

I am confident to publicize that the change of course to science gave me an opportunity to contribute to students learning and the scientific, scholarly committee. I deem it a privilege to motivate young ladies to undertake science or engineering courses, including chemistry, design and manufacturing.

Patricia Nyamekye

Doctor of Science in Technology ( D.Sc. (Tech.)) , ar LUT University

Towards sustainable society -6 different viewpoints of  the MFG4.0 research presented at Strategic Research Scientific Conference

Towards sustainable society -6 different viewpoints of  the MFG4.0 research presented at Strategic Research Scientific Conference

The Strategic Research conference brings together scholars from different research fields with a common interest in exploring responses to societal challenges in a fair, just, and sustainable society. The conference will foster an exchange of ideas, approaches, and insights between the disciplines.

 

Strategic Research – Scientific Conference:
 A fair, just and sustainable society

Time

12 October 2022 – 13 October 2022

Place
Epicenter, Mikonkatu 9, Helsinki

Our researchers will present abstracts on the following themes:

Additive Manufacturing Point-of-View to Firm Resilience

Presenter:Mikael Collan

Resilience is the ability of firms to cope with sudden and dramatic changes in the business environment. Typically, firms with the flexibility to change how they operate in terms of what they produce and how they work are less vulnerable to dramatic changes than companies with fixed architectures and product assortments.

This presentation talks about the manufacturing and national resilience that is created through added manufacturing. When fleets of additive manufacturing equipment are harnessed to provide critical manufacturing in times of crisis, they are a source of resilience. This requires preparation and active orchestration.

Mikael Collan

Professor at LUT University, Director General at VATT (Institute for Economic Research)

Towards sustainability in the metal industry using 3D printing

Presenter: Jyrki Savolainen
Co-authors: Ilkka Poutiainen, Marika Hirvimäki, Kari Ullakko, Ville Laitinen

The interest in additive manufacturing (AM), commonly known as 3D printing, has grown enormously over the last decade. AM is a novel way to produce unique parts offering new business opportunities and improved environmental sustainability of production. The current literature on AM emphasizes its positive effects on the sustainability of global production supply chains. We claim that the AM design and production can either positively or negatively influence the final product’s overall cost and resource efficiency.

Metal powders for AM are expensive, and manufacturing these powders consumes significantly more energy than sheet or bar materials. In this paper, we discuss how cost-effectiveness and sustainability are achieved when parts are redesigned using, e.g., lattice structures, an optimal printing position, and minimizing the need for post-processing.

Jyrki Savolainen

Post Doctoral Researcher at LUT University

Towards General Theory of Sustainable Development: Systematic Digital Twin Operationalisation of the Grand Sustainability Theory

Presenter: Jari Kaivo-oja

Co-authors: Jyrki Luukkanen, Jarmo Vehmas & Tadht O ́MahonyAcross decades of contemporary discussion on sustainable development, a core debate has concerned whether economic growth can be made sustainable, environmentally and socially.
In recent years, this has become a debate about economic growth versus economic degrowth, whether the former can be environmentally sustainable and whether the latter can be socially sustainable. In the presentation, the author presents the general theory of sustainable growth and development and links the use of the model to the development challenges of digital twins.

This developed theory can be used in national sustainability assessment and planning, as well as in regional policy or urban planning. The model forms the core of sustainable development or sustainability science.

Jari Kaivo-oja

Research Director, Dr, Adjunct Professorat University of Turku

Towards a Sustainable Portfolio Theory - Foresight-driven strategic asset allocation and SDG (Sustainable Development Goals) alignment

Presenter: Ville Korpela
Co-authors: Jari Kaivo-oja, Arne Fagerström & Petri Kuusisto

Modern Portfolio Theory (MPT) has formed the core theoretical basis for asset allocation strategies of institutional investors for several decades. Recently, there have been wider calls among practitioners and the academic community to extend the existing theory to include broader impacts on the societal level to align investment practices globally with the Sustainable Development Goals (SDGs). In the paper, we discuss an outline for a sustainable portfolio theory (SPT) by extending the existing modern portfolio theory (MPT). Our objective is to demonstrate a relationship between the values businesses create and the impact investors are capturing.

Ville Korpela

PhD Researcher, Turku School of Economics, University of Turku

Visionary-Thinking in Sustainable Industrial Development in Finland - The Case of Allied ICT Finland ́s Vision-Building Processy

Presenter: Mikkel Knudsen
Co-authors: Jari Kaivo-oja & Tero Villman

Europe must renew itself to retain its 35 million industrial jobs in an increasingly fierce global competition. The industrial renewal must happen in concerto with bold ambitions for the twin, green and digital transitions, and it must be executed within the modern VUCA (volatility, uncertainty, complexity, and ambiguity) decision environment. Our research highlights potential pathways for Finnish industry and steps for the Finnish government, businesses, and society. Based on the visioning process, Industry 6.0 is defined as “ubiquitous, customer-driven, virtualized, antifragile manufacturing”. It is characterized by customer-centric, highly customized lot-size-1 thinking and by hyper-connected factories with dynamic supply chains and data flows across domains.

Mikkel Knudsen

Project Researcher, Finland Futures Research Centre (FFRC) M.Sc. (Pol. Science) University of Turku

The challenges of long-term development for Finnish education and education policy to meet the demands of Manufacturing 4.0

Presenter: Maarit Virolainen
Co-author: Juhani Rautopuro

The so-called Manufacturing 4.0, sets needs to reform education, and they relate to the following three points: (1) to define, picture, and design what kind of reforms and for which parts of the education system and curricula are needed to instil fair, just and sustainable society and adapt to the change of technology in society, (2) to assess and evaluate, if the targeted change has been met in the learning of various learner groups before and after the reform. The presentation discusses the latest reforms in education and the role of research in identifying developmental education needs.

Maarit Virolainen

Project Researcher PhD (Adult education), MA (Social sciences) at University of Jyväskylä

Onko onnellinen kansa myös osaava kansa?

Onko onnellinen kansa on myös osaava kansa?

Suomalaiset ovat maailman onnellisin kansa. Myös suomalaista koulutusjärjestelmää on luonnehdittu yhdeksi maailman parhaista ja varsinkin nuoret ovat menestyneet hyvin oppimistulosten kansainvälisissä vertailevissa tutkimuksissa.

 

Miten hyvin mahtaa oppi kantaa myöhemmässä elämässä? Ovatko aikuisväestön perustaidot sillä tasolla kuin työ- ja arkielämässä menestyminen tietoyhteiskunnassa edellyttää? Opettaako työ tekijäänsä ja tuetaanko työelämässä toimivien ammattitaitoa globalisaation ja digitalisaation myllerryksessä? Onko oppi kenties kaatunut ojaan?

 

Suomalaisen aikuisväestön tietojen ja taitojen tasoa on toki kartoitettu. Vuosina 2011-2012 toteutetussa kansainvälisessä aikuistutkimuksessa PIAAC (Cycle1) saatiin kansainvälisesti vertailukelpoista tietoa aikuisväestön (16-65 -vuotiaat) perustaidoista ja niiden käytöstä. Tutkimuksessa selvitettiin sitä, kuinka hyvin aikuiset hallitsevat arkielämässäkin tärkeitä perustaitoja kuten lukutaito, numerotaito ja tietotekniikkaa soveltava ongelmanratkaisutaito. Tutkimuksessa kartoitettiin myös aikuisväestön koulutusta, työkokemusta ja taitojen soveltamista työssä ja vapaa-ajalla.

 

Noin kymmen vuotta sitten suomalaiset aikuiset menestyivät kansainvälisessä kisassa mainiosti. Kaikkiaan 24 osallistujamaan joukossa Suomi oli mitalisijoilla kaikissa kolmessa testatussa osa-alueessa: lukutaidossa sekä numerotaidossa sijoitus oli toinen ja ongelmanratkaisutaidossa irtosi kolmas sija.

Esimerkki PIAAC-tehtävästä

Hyvästä menestyksestä huolimatta pohdittavaakin jäi. Ikäryhmien välillä oli huomattavia eroja ja esimerkiksi tietotekniikkaa soveltavassa ongelmanratkaisutaidoissa Suomessa oli muihin kärkimaihin verrattuna paljon sellaisia vastaajia, jotka eivät halunneet tai pystyneet käyttämään tietokonetta tehtävien tekemiseen lainkaan.

Mikä mahtaa olla tilanne tänään? Aikuisten kansainvälinen taitotutkimus PIAAC (Cycle2) toteutetaan jälleen vuosina 2022–2023. Tutkimukseen osallistuu 32 maata. Koronapandemia viivästytti tutkimuksen toteuttamista yhdellä vuodella. Edellisen kierroksen tapaan tutkimuksessa kartoitetaan perustaidoista luku- ja numerotaitoa. Ongelmanratkaisutaito keskittyy tällä kierroksella ongelman määrittelemiseen, tarvittavan tiedon hakemiseen ja sen käyttämiseen ongelman ratkaisemiseksi.

PIAAC-tutkimuksen Suomen osuuden rahoittavat Opetus- ja kulttuuriministeriö sekä Työ- ja elinkeinoministeriö. Tutkimuksen toteutuksesta vastaavat Jyväskylän yliopiston Koulutuksen tutkimuslaitos sekä Tilastokeskus. Tutkimus on melkoinen ponnistus, sillä kohdejoukkona on aikuisväestö, eli 16 – 65 -vuotiaat Suomessa asuvat henkilöt (populaatio n. 3,5 miljoonaa henkilöä). Otoskoko on 8 400 henkilöä ja otannan toteuttaa Tilastokeskus.

Päätutkimuksen tiedonkeruu on alkanut syyskuun alussa ja suomalaisilla on jälleen kerran ’näytön paikka’ niin itselleen kuin myös muille osallistujamaille.

Juhani Rautopuro

tutkimusprofessori, Koulutuksen tutkimuslaitos,
Jyväskylän yliopisto

Koulutusjärjestelmät ja yhteiskunta -painoalueen johtaja Koulutuksen arvioinnin dosentti (Helsingin yliopisto)


Rautopuro johtaa ryhmää, joka vastaa kaikkien tärkeimpien kansainvälisten arviointitutkimusten (mm. Pisa, PIRLS, TIMSS) toteutuksesta Suomessa sekä on PIAACin kansallinen tutkimusjohtaja.

Tutkimusprofessori Juhani Rautopuro on 28.9.22 klo 09.30 mukana Tilastolivessä, jossa käsitellään PIAAC-tutkimusta

PIAAC eli Programme for the International Assessment of Adult Competencies


Tutkitaan maailmanlaajuisesti 16-65 —vuotiaiden osaamista.
.
Satunnaisotanta edustaa mahdollisimman hyvin kunkin osallistujamaan väestöä.

Tutkimuksen tarkoitus on selvittää aikuisten tietoa perustaidoista ja niiden käytöstä.

Viimeisimpään, vuoden 2011-2012 PIACC-tutkimukseen osallistui Suomessa noin 5600 aikuista (ositettu otoskoko 8000). Maailmanlaajuisesti mukana oli noin 157 000 henkilöä 24 maasta.

Vuonna 2022-2023 toteutettavan tutkimuksen ositettu otoskoko on Suomessa 8400 ja koko tutkimuksen 160 000 – 170 000 aikuista 32 maasta.

Pisa-tuloksia ei pidä tarkastella ranking-listauksina

PISA-tuloksia ei pidä tarkastella ranking-listauksina

Media on kiinnostunut saamaan tutkimuksista tuloksia, joiden avulla maat voidaan laittaa paremmuusjärjestykseen milloin missäkin asiassa. Tämä ei ole kuitenkaan syy, minkä vuoksi joka kolmas vuosi OECD-maissa toteutetaan 15 -vuotiaiden valmiuksia mittaava tutkimus. ”Pisan tärkein tehtävä on antaa jokaiselle osallistujamaalle tietoa sen omien oppilaiden osaamisesta, ei laittaa maita järjestykseen ,” tutkimusprofessori Juhani Rautopuro toteaa Helsingin Sanomien artikkelissa.

Rautopuron mukaan listauksia pitäisi ainoastaan ajatella tutkimustulosten sivutuotteena tekemättä tuloksista liian pitkälle meneviä johtopäätöksiä. ” Koulutusjärjestelmän kannalta tärkeämpää on tarkastella trendejä oppimistuloksissa ja tasa-arvoaspekteja kuten sukupuolten eroja, oppilaiden välisten erojen muutoksia, sekä vanhempien sosioekonomisen aseman merkitystä oppimistuloksiin,” Rautopuro jatkaa.

Pisan tulokset kertovat osaamisen tasosta ottamatta kantaa, kuinka osaaminen on syntynyt. ”Pitää huomioida, että tuloksiin vaikuttavat luultavasti myös monet koulun ulkopuoliset asiat. Voidaan siis sanoa, että Pisa kertoo ennemminkin koko yhteiskunnasta enemmän kuin suoraan koulusta,” Rautopuro toteaa.

Suomen menestyminen tutkimuksessa on todistus peruskoulu-uudistuksen onnistumisesta. ”Meillä on onnistuttu samaan aikaan pitämään koulujen väliset erot pienenä ja oppitulokset hyvinä.” Rautopuro toteaa. Hän kuitenkin  huomauttaa, että huolestuttavaa on  oppilaiden välisten erojen kasvu; varsinkin heikot oppilaat ovat entistä heikompia.

Juhani Rautopuro

tutkimusprofessori, Koulutuksen tutkimuslaitos,
Jyväskylän yliopisto

Koulutusjärjestelmät ja yhteiskunta -painoalueen johtaja Koulutuksen arvioinnin dosentti (Helsingin yliopisto)


Rautopuro johtaa ryhmää, joka vastaa kaikkien tärkeimpien kansainvälisten arviointitutkimusten (mm. Pisa, PIRLS, TIMSS) toteutuksesta Suomessa.

Pisa eli Programme for International Student Assessment

On OECD:n kolmen vuoden välein teettämä tutkimus.

Tutkitaan maailmanlaajuisesti 15-vuotiaiden osaamista.

Osallistujan on täytynyt käydä koulua vähintään seitsemän vuotta.

Satunnaisotanta edustaa mahdollisimman hyvin kunkin osallistujamaan koululaisia.

Tutkimuksen tarkoitus on selvittää nuorten tulevaisuuden kannalta keskesiä avaintaitoja.

Tutkimuksessa ei arvioida opetussuunnitelmien sisältöjen hallintaa.

Viimeisimpään, vuoden 2018 Pisa-tutkimukseen osallistui Suomessa noin 8 000 koululaista 200 koulusta. Maailmanlaajuisesti mukana oli noin 600 000 koululaista 79 maasta.

Tiede- ja teknologiakasvatuksen merkitys korostuu poikkeusoloissa

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.