Drom3Daari

“Eli miten pänttäyksestä päästiin printtaukseen Opetushallituksen tukemassa innovaatiohankkeessa 2017–2018.” –Hanna Niemelä

Kuva: Flickr/ Erik F. Brandsborg

Esipuhe

Helmikuussa 2017 saimme jymyuutisen Opetushallitukselta Pänttäyksestä printtaukseen -hankkeemme rahoituksesta. Siitä lähti kahdeksan koulun, 3DBear-startupin, Aalto-yliopiston ja Metropolia Ammattikorkeakoulun yhteistyö. Hankkeen tavoitteena on luoda ja vakiinnuttaa oppiaineet ylittävää pedagogiikkaa perusopetukseen 3D-tulostuksen, -mallinnuksen ja robotiikan aloilta. Tämä kirjasen valmistuttua tiedämme, mitä kaikkea hankkeemme lopulta sai aikaan ja miten. Toivottavasti tämä julkaisu palvelee monia muita opetusalan ihmisiä, jotta saamme uusien tekniikoiden pedagogiikkaa leviämään suomalaisiin kouluihin.

Jokaiselle osallistujalle suurkiitokset lämpimästä ja tehokkaasta yhteistyöstä! Jo tähän mennessä (27.2.2018) olemme saaneet aikaan monia asioita: olemme tavanneet useampaan kertaan, tutustuneet ja kouluttautuneet yhdessä ja suunnitelmia on nippu toteutettaviksi. Valmistaudumme myös hankkeen päätapahtumaan, PP-messuihin. Kuluva lukuvuosi on hankkeen päätoimintavuosi, jolloin suurin osa käytännön kehitystyöstä ja kokeiluista tehdään. Toimintaa on tähän mennessä leimannut yhteinen innostus ja toivomme tietysti sen jatkuvan. Useampi sata oppilasta on päässyt jo kokeilemaan 3D-mallinnusta ja saanut tulosteitakin käteensä.

Tahdon erikseen kiittää tukijoitamme Matti Rantaa ja Juho Helmistä Opetushallituksesta. Ilman teidän altista apuanne hommista ei olisi tullut mitään. Kiitos jokaisesta kärsivällisestä vastauksestanne!

EKK:ssa helmikuussa 2018 

Hanna Niemelä

Osallistujat

  • Juvanpuiston koulu, Espoo
  • Karamzinin koulu, Espoo
  • Koulumestarin koulu, Espoo
  • Lahden seudun kristillinen koulu, Lahti
  • Oulun kristillinen koulu, Oulu,
  • Tampereen kristillinen koulu, Tampere
  • Vaasan kristillinen koulu, Vaasa
  • Espoon kristillinen koulu, Espoo
  • 3DBear-startup, Helsinki: Pelillisten 3D-opetusmateriaalien tuotanto, sovellus ja testaus
  • Aalto-yliopisto, Learning Environments Research Group, Espoo: Hankkeen oppimisympäristötutkimus
  • Metropolia ammattikorkeakoulu, Vantaa: Robotiikan sisällöntuottamisen yhteiskehittäminen, robotiikan tekniikan ja laitteistojen päävastuu

Tavoitteet

  • 3D-tulostuksen ja robotiikan uusia pedagogisia sovelluksia peruskoulujen käyttöön
  • Oppiaineiden integrointi, teorian ja käytännön yhteenliittyminen
  • Digitaalisten helppokäyttöisten materiaalien synnyttäminen oppilaita ja opettajia varten
  • 3D-tulostus ja robotiikka osaksi oppiainerajat ylittävissä oppimiskokonaisuuksissa

Kokoukset ja koulutukset

  • Starttikokous pidettiin 3.4.2017 EKK:ssa. Jokainen osallistuja oli paikalla, osa Skypen välityksellä. Tutustuimme hankkeen rahoitusmalliin, kertasimme tavoitteet, tutustuimme toisiimme ja aloimme suunnitella hankkeen paikallista toteuttamista.
  • Ensimmäinen opekoulutus pidettiin 4.5. EKK:ssa. Silloin tutustuimme 3D-tulostuksen sovelluksiin, mm. talojen ja vaatteiden tulostukseen sekä aloimme harjoitella mallintamista Tinkercad-ohjelmalla.
  • Toinen vastaava koulutus oli 23.5, jonka sisältö oli sama kuin toukokuun alun kokoontumisessa. Näihin koulutuksiin jokainen koulu lähetti edustajansa.
  • Syyslukukauden alussa 3DBear ja minä jalkauduimme kaikkiin kouluihin. Menimme paikan päälle avuksi ja tueksi, jotta toiminta saatiin käynnistettyä oppilaiden kanssa. Oli ilahduttavaa saada kokea paikallinen into ja päästä näkemään jokaisen koulun käytännön työtä.
  • Tammikuussa 2018 pidimme kaikkien PP-organisaatioiden tapaamisen. Tapaamisessa jaoimme kaikkea tähän mennessä koettua ja kehiteltyä sekä suunnittelimme PP-messuja.
  • PP-messut pidetään huhtikuussa 2018 ja mukaan odotetaan jokaisen osallistujakoulun oppilasryhmiä sekä muiden espoolaiskoulujen luokkia.

Laitteistot

  • Suurin osa kouluista on hankkinut 3D-tulostimen ja käyttää PLA-muoveja. Myös muita laitteita on hankittu.
  • Robotteja on hankittu sekä Robbo- että VEX IQ -merkkisinä muutamaan kouluun.
  • EKK:ssa on toteutettu monialainen dronen mallinnus ja rakennus erillisistä komponenteista ilman valmista rakennussarjaa. Sama projekti tehdään mm. Vaasan kristillisessä koulussa. Drone yhdistää 3D-mallinnusta, -tulostusta, fysiikkaa, sähköoppia, kädentaitoja, englantia ja materiaalitekniikkaa mielenkiintoiseksi kokonaisuudeksi.
  • Kouluilla on oppilaskäytössä iPadeja, Chromebookeja ja PC:itä.

Kuljettu matka: kevätlukukausi 2017


Helmikuun lopusta alkaen käytimme paljon aikaa toiminnan suunnitteluun, sillä mitään vastaavaa hanketta ei ollut siihen mennessä tietääksemme toteutettu Suomessa. Vaikka 3D-tulostus on mainittu uudessa OPS:issa, käytännön koulutusta ja työkaluja sen toteuttamiseen ei ole tähän mennessä ollut. Tiedämme tekevämme uutta, ja uuden polun raivaus on joskus hidasta.

Hankkeen aloitusta viivytti huomattavasti budjetin laatimista ohjaavat OPH:n määräykset. Monen toimijan yhteishanke vaatisi oikeudenmukaista omarahoituksen jakamista, mutta siihen asti Opetushallituksen uudistukset eivät ole vielä ehtineet. Jouduimme hyvin ahtaalle jakaessamme yli 37 000 omarahoitusosuutta kahdeksan koulun kesken. Lopulta budjetti valmistui kesäkuussa ties monentenako versiona, ja saatoimme virallistaa sen sekä laittaa hankkeen yhteistyösopimukset liikkeelle.

Viivytys oli henkilökohtaistakin lajia: olin lopettelemassa kansainvälistä KA2 Space for Science -EU-hankkeen koordinointia. Sen viimeiseen kevääseen 2017 kuului Kolmas kansainvälinen nuorten tiedekonferenssi Stavangerissa, Norjassa ja lisäksi sain vielä yllättäen kutsun Erasmus-hankkeiden Best Practices -konferenssiin Bonniin toukokuussa. Ulkomaanmatkat, erityisesti tuo viimeinen konferenssimatka, veivät paljon aikaa ja se oli tietysti pois PP-hankkeelta.

Pidimme hankkeen starttikokouksen huhtikuun alussa sekä opettajien koulutusiltapäivät toukokuun alussa ja lopussa. Huomasimme, että opettajien varustaminen on todella tärkeää, jotta jokaisessa koulussa päästään käytännön työssä liikkeelle mahdollisimman sujuvasti. Starttikokoukseen pääsi jokainen osallistuja, mikä ilahdutti kovasti. Alku on aina tärkeä ja oli hienoa, että saimme tavata toisemme. Ihmisillä oli paljon kysymyksiä ja vastailimme parhaan tietomme mukaan. 3DBear vastasi koulutusosuuksista suurimmalta osalta. Yhdessäkään muussa koulussa ei ollut 3D-tulostinta aloittaessamme, EKK:uun se oli hankittu edellisenä syksynä 2016 ja ollut siitä lähtien ahkerassa käytössä.

Kuljettu matka: syyslukukausi 2017

Syksyllä alkoi käytännön työ useimmissa osallistujakouluissa. Ensin tehtiin suunnitelmia ja vähitellen päästiin toteuttamaankin ne. Yritimme EKK:ssa olla hiukan edellä, jotta meillä voitaisiin kehittää ja kokeilla ja saada valmiita materiaaleja muiden koulujen käyttöön. Strategia tuntui toimivan ja saimme tehtyä useita versioita oppimateriaaleista yhteiseen jakokansioon, jonne jokainen osallistuja on kutsuttu.

Syyslukukauden aluksi EKK:n kaikki 4.-6. -luokkalaiset alkoivat Tinkercad-harjoittelun opettajiensa johdolla. Olin itse useimmilla tunneilla apuna, jotta apua tarvitsevat oppilaat eivät joutuisi odottelemaan turhaan. Opetustyön ohella valmistui Tinkercadin mallinnusmateriaali, jota voi käyttää luokissa. Sen rinnakkaistuote on Tinkercad-mallinnus ope, joka neuvoo opettajaa mallinnuksesta tulostukseen asti. Oppilaat alkoivat innokkaina työhön ja aikaisemmin valinnaiskurssilla mallintaneet pääsivät auttamaan uusia tulokkaita. Jo edellisenä keväänä 2017 5.-6. -luokkien 3d-valinnaisaineessa huomasimme, että kaverien neuvot ja opetus ovat vähintään yhtä arvokkaita kuin meidän aikuisten.

Keväällä 2017 olimme myös huomanneet, että 3D-mallinnus saattaa innostaa juuri niitä oppilaita, joita eivät muut oppiaineet kiinnosta. Olimme nähneet pari koskettavaa esimerkkiä siitä, että alisuoriutujasta kuoriutuukin kaikkensa yrittävä designeri. Mikä sen saa aikaan? Ehkä yksi selitys on teorian ja konkretian yhteenliittymä, kun tietokonemallinnuksella saa aikaan konkreettisen esineen omaan käteensä. Myös aivan uudenlaisen tekniikan opettelu saattaa olla virkistävä poikkeus normitunteihin.

EKK:n yläkoululaisryhmä harjoitteli myös Tinkercad-mallinnusta ja aloitti pian dronen rakentamisen. Nelikopterin rakennusohjeet, dronen pohjan sekä listan tarvikkeista laati Jan-Peter Holm 3DBearista. Drone kiinnosti sekä tyttöjä että poikia, mutta eniten siihen uppoutuivat lopulta pojat. Valmiita härveleitä lennäteltiin luokassa kilvan. Muutama oppilas oli suureksi avuksi, kun heiltä sujui hyvin juottaminen ja rakentelu.

Koko alkusyksyn hankkeessa oli Diakin opiskelija Teemu Lipponen harjoittelijana. Teemu toikin hienon lisän hanketyön käytäntöön. Teemusta oli apua myös tutkija Marjo Virnekselle, joka tekee hankkeen oppimisympäristötutkimusta Aalto-yliopistossa.

Joulukuussa perhelehti ABC+ julkaisi koulumme projekteista kaksiaukeamaisen jutun Avaruussienistä 3D-tulostukseen.

Kouluvierailuja 

Melko pian syksyn 2017 alkaessa aloitimme kouluvierailut 3dBearin kanssa. Aivan ensimmäiseksi menimme käymään Jussi Kajalan kanssa Oulun kristillisessä koulussa syyskuun alussa. Meitä odotti innokas opekaksikko Samuel Halonen ja Anssi Lautamo, jotka olivat aloittaneet hanketyön jo kesällä tutustumalla 3D-tulostimeen. Oulussa hankkeeseen osallistuu muutama muukin opettaja sekä kaikki koulun oppilaat.

Oulussa saimme hyvän käsityksen yksinkertaisen mallinnuksen hyödyllisyydestä, kun heillä mallinnettiin pelinappuloita 3. ja 4.-luokalla. Pieneen työhön tiivistyy monta tärkeää taitoa: kappaleiden siirtäminen, niiden keskittäminen, ryhmittely sekä myös eri kappaleiden ja koko esineen koon muuttaminen ohjeen mukaiseksi. Otin pelinappulan yhdeksi tärkeimmäksi työksi opetusmateriaaliin Oulun hyvän esimerkin ansiosta.

Juvanpuiston kouluun menimme Paul Nixin kanssa lokakuun alussa. Arto Sahramaa ja Joonas Pirhonen sekä muutama muu opettaja olivat jo hiukan päässeet alkuun oppilaiden kanssa ja uusi tulostin oli otettu käyttöön. Juvanpuisto on luvannut olla tulevien PP-messujen tapahtumapaikkana. Messut pidetään huhtikuussa.

Lokakuun alussa menimme myös Karamzinin kouluun, jossa kaikki neljännet luokat tekevät oppiainerajat ylittävän pelien kehittämisprojektin talven aikana. Syyslukukauden 2017 lopussa pelit olivat kehitteillä ja kevätpuolella päästään tulostamaan ja testaamaan niitä.

Lokakuussa kävimme myös Lahden kristillisessä koulussa, jossa hanke oli vielä alussa. Jussi Kajal opasti laitteen kokoamisessa Kauno Riihosta ja minä näytin valmista materiaalia, jota jokainen opettaja saa vapaasti käyttää. Materiaalit ovat kaikkien osallistujien käytössä jakokansiossa.

Syysloman jälkeen suuntasimme Paul Nixin kanssa Vaasaan, jossa vt. rehtori Henrik Vähäkangas oli aloittanut hankkeen kaikissa luokissa yhdessä Jarmo Salon kanssa. Siellä saimme tehdä hankkeen historiaa, kun olimme aloittamassa 3D-maailmaan tutustumista ja mallinnuksen alkeita 1.-2. -luokkalaisten kanssa. Innokkaat pikkuoppilaat olivat valtavan kiinnostuneita ja he myös toimivat todella hienosti tietokoneluokassa. Keksimme yhdessä 3D-satua, jota oppilaat saivat täydentää. Satu kertoi Tinkercad-hahmosta nimeltä Pekka, jonka tulostimme lopuksi.

Marraskuun alussa menimme Jan-Peter Holmin kanssa Koulumestarin kouluun, jossa opettaja Anna Tausta vetää hanketta kollegoittensa kanssa. Koulumestarissa on tulossa keväällä kuudensien luokkien keksintökuukausi, jolloin oppilaat kehittelevät ja esittelevät ryhmissä tehtyjä keksintöjä ja ideoita toisille. Koulu on voittanutkin keksinnöillään palkintoja.

Tampereen kristilliseen kouluun menin marraskuussa. Heidän lähes koko opettajakuntansa oli paikalla tutustumassa 3D-mallinnukseen ja tulostukseen. Osa opettajista olikin ollut mukana hankkeen koulutustilaisuudessa ja uusi tulostin oli käyttövalmis. Saimme iltapäivän lopuksi ihailla osallistujien ensimmäisiä tulosteita.

Kaikissa kouluissa hankkeeseen on lähdetty hyvin myönteisesti. Talvi tulee näyttämään, millaisiksi paikalliset projektit kehittyvät. Hankkeen vahvuuksia on mielestäni se, ettei ketään pakoteta samanlaisiin raameihin vaan jokaisessa koulussa saa kehitellä omiin tarpeisiin soveltuvan PP-projektin. Uskon, että näin työskennellen saamme suuremman hyödyn, kun paikallisia versioita tulee useita.

Kuljettu matka: kevätlukukausi 2018

Kevät 2018 aloitettiin PP-tapaamisella 16.1. Mukaan pääsivät lähes kaikki, Tampereen koulu oli paikalla Skypen välityksellä. Tapaamisen piti olla jo syyspuolella, mutta yhteisen ajan löytyminen kaikkien Suomi 100 -juhlien sekaan osoittautui mahdottomaksi.  Tammikuu osoittautui parhaimmaksi. 

Tapaamisessa esittelimme hankkeessa tehtyjä projekteja tähän mennessä ja saimme vinkkejä toisten projekteista. Tapaamisessa suunnittelimme myös kevään kohokohtaa eli PP-messuja, jotka pidetään 19.4. Juvanpuiston koulussa Espoossa.

 

Parhaimmat käytännöt: Mallinnuksesta

 

Luokkatilanteiden järjestämiseen sopivia käytäntöjä

  • Ryhmäkoko ei kannata olla yli 15 oppilasta. Sopivan kokoisen ryhmän kanssa ehtii auttaa yksittäisiä oppilaita ja keskittyminen sekä melutaso pysyvät kohtuullisina. Liian ison ryhmän kanssa koko homman karkaaminen käsistä on hyvin lähellä. Tämä on testattu todella moneen kertaan!
  • Ohjaaja tai toinen opettaja ovat kullanarvoisia varsinkin mallinnuksen alkuvaiheessa.
  • Nuorempien oppilaiden (1.-3. lk) kanssa koneet kannattaa olla jo auki sekä kirjautuminen Tinkercadiin tehty ennen tunnin alkua. Näin aikaa jää varsinaiselle mallinnukselle.
  • Edistyneemmät oppilaat voivat olla apuna, jos opettaja ei ehdi auttamaan.
  • Kaikkia harjoituksia voi tehdä parin kanssa, mikäli koneita ei ole tarpeeksi tai parityö on muuten vain mielekästä.
  • Tunnin aluksi kannattaa opettaa uusi asia ja näyttää se kaikille, jotta oppilaat olisivat valmiit omaan työhön.

Opemietteitä

  • Tinkercadia voi hyvin opettaa, vaikka opettajan omat taidot olisivat alkuvaiheessa. ”Keksiikö joku, miten tämä saadaan…?” on erittäin hyvä kysymys luokassa ja joku keksii varmasti. Mallinnusta voi lähestyä leikin ja kokeilun kautta. Aina voi peruuttaa nuolinäppäimestä, jos kokeilu ei onnistukaan.
  • Oppilaita voi pyytää opettamaan, sillä joukossa voi olla jo aiemmin mallintaneita.
  • Jos luokka pannaan puoliksi ja sama asia opetetaan kahteen kertaan, Tinkercadia enemmän osaava opettaja voi ottaa toisen opettajan kuunteluoppilaaksi ensimmäiselle tunnille ja antaa hänen opettaa toista ryhmää seuraavalla tunnilla. Näin kaikki saavat oppia. On testattu ja toimii!
  • Oppilaille annettava tehtävä ei kannata olla kovin suuritöinen eikä isokokoinen. Esim. pelinappula on todella hyvä harjoitus. Niitä mahtuu tulostamaan vaikkapa 16 kerrallaan.
  • Oppilaiden kannattaa käyttää yleisiä tunnuksia, joilla myös opettaja pääsee näkemään koko ryhmän työt samalla kertaa. Edistyneemmät oppilaat voivat hyvin tehdä myös omat tunnukset ja laittaa valmiin mallin hetkeksi julkiseksi, niin opettaja pääsee kopioimaan sen. Esim. dronen mallinnus ja kaikki vastaavat isommat työt kannattaa tehdä omilla tunnuksilla.
  • Yleisillä tunnuksilla tehden on muutaman kerran sattunut niin, että oppilaat pilaavat tai muokkaavat toistensa töitä. Väärinkäytöksiä on toistaiseksi tapahtunut hyvin vähän suhteessa siihen, kuinka paljon yleisiä tunnuksia käytetään. Jos työ on kohtuullisen pienikokoinen, ei menetyskään ole kovin mittava.