Drom3Daari

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

Kannen kuva: Flickr/ Erik F. Brandsborg
Muut kuvat: Harri Slip ja Hanna Niemelä

Sisällysluettelo

  • Esipuhe
  • Osallistujat
  • Tavoitteet
  • Kokoukset ja koulutukset
  • Laitteistot
  • Kuljettu matka
    – Kevätlukukausi 2017
    – Syyslukukausi 2017
    – Kevätlukukausi 2018
    – Syyslukukausi 2018
          + Yhteenveto 3D-projekteissa opistusta
  • Parhaimmat käytännöt
  • Kantapään kautta opittua
  • Tulokset
    – Oppilaiden näkökulma
    – Opettajien näkökulma
  • Tutkimustuloksia
  • Johtopäätelmät
  • Loppusanat

 

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

PP-messuilla Juvanpuiston koulussa 19.4.2018

Kokoukset, koulutukset ja tapahtumat

  • Starttikokous pidettiin 3.4.2017 Espoon kristillisessä koulussa (EKK). Jokainen osallistuja oli paikalla, osa Skypen välityksellä. Tutustuimme hankkeen rahoitusmalliin, kertasimme tavoitteet, tutustuimme toisiimme ja suunnittelimme hankkeen paikallista toteuttamista.
  • Ensimmäinen opekoulutus pidettiin 4.5.17 EKK:ssa. Silloin tutustuimme 3D-tulostuksen sovelluksiin, mm. talojen ja vaatteiden tulostukseen sekä harjoittelimme mallintamista Tinkercad-ohjelmalla.
  • Toinen saman sisältöinen koulutus oli 23.5. Näihin koulutuksiin jokainen organisaatio lähetti edustajansa.
  • Syyslukukauden alussa 3DBear ja koordinaattori Hanna jalkautuivat kaikkiin kouluihin. Menimme paikan päälle avuksi ja tueksi, jotta toiminta saatiin käynnistettyä oppilaiden kanssa. Oli ilahduttavaa kokea paikallinen into ja päästä näkemään jokaisen koulun käytännön työtä. Kierros kaikilla kouluilla kesti suurimman osan syyslukukautta 2017.
  • Tammikuussa 2018 pidimme kaikkien PP-organisaatioiden tapaamisen. Päivän aikana jaoimme kaikkea tähän mennessä koettua ja kehiteltyä sekä suunnittelimme PP-messuja huhtikuulle.
  • PP-messut pidettiin huhtikuussa 2018 Juvanpuiston koulussa ja mukaan tulivat jokaisen osallistujakoulun oppilasryhmät sekä muiden espoolaiskoulujen luokkia. Kiinnostuneita opettajia ja eri organisaatioiden edustajia saimme myös esiintyjiksi sekä messuvieraiksi.
  • PP-messujen juhlavideo löytyy linkkinä täältä. Se on katsottavissa myös Espoon kristillisen koulun kotisivuilla ekk-koulu.com.
  • Hankkeen loppukokous pidettiin EKK:ssa 21.11.2018. Osa osallistui Skypen välityksellä. Lopputapaaminen summasi koko hankkeessa saatuja monipuolisia tuloksia jokaisen organisaation paikallisella tasolla.

Laitteistot

  • Kaikki koulut hankkivat 3D-tulostimen ja käytössä on ollut pääasiassa myrkyttömiä PLA-muoveja. Myös muita tietoteknisiä laitteita hankittiin.
  • Robotteja hankittiin sekä Robbo- että VEX IQ -merkkisinä muutamaan kouluun.
  • EKK:ssa toteutettiin monialainen dronen mallinnus ja rakennus erillisistä komponenteista ilman valmista rakennussarjaa 3DBearin ideoinnin pohjalta. Sama projekti tehtiin mm. Vaasan kristillisessä koulussa. Drone yhdistää 3D-mallinnusta, -tulostusta, fysiikkaa, sähköoppia, kädentaitoja, englantia ja materiaalitekniikkaa mielenkiintoiseksi kokonaisuudeksi.
  • Kouluilla on ollut oppilaskäytössä iPadeja, Chromebookeja ja PC:itä.

Kuljettu matka: kevätlukukausi 2017

 

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

Hankkeen aloitusta viivytti huomattavasti budjetin laatimista ohjaavat OPH:n määräykset. Monen toimijan yhteishanke vaatisi oikeudenmukaista omarahoituksen jakamista, mutta siihen Opetushallituksen uudistukset eivät olleet vielä ehtineet. Jouduimme hyvin ahtaalle jakaessamme yli 37 000 euron 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 mikä oli tietysti pois PP-hankkeelta.

Pidimme hankkeen starttikokouksen huhtikuun alussa sekä opettajien koulutusiltapäivät toukokuun alussa ja lopussa. Huomasimme, että opettajien varustaminen on todella oleellista, 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, Espoon kristilliseen kouluun se oli hankittu edellisenä syksynä 2016 ja on siitä lähtien ollut ahkerassa käytössä. Ja on edelleen, jo yli kahden vuoden ajan.

Kuljettu matka: syyslukukausi 2017

Syksyllä alkoi käytännön työ valtaosassa osallistujakouluja. Ensin tehtiin suunnitelmia ja vähitellen päästiin toteuttamisen alkuun. 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 kutsuttiin. Jakokansio jää hankkeen jälkeenkin elämään jokaisen materiaalipankiksi.

Yhteinen materiaalien jakopaikka Google Drivessa todettiin moneen kertaan kullanarvoiseksi ja se myös säästi aikaa, kun erillisten tiedostojen jakamisen sijasta voimme jakaa oikeudet koko kansioon. Jokainen osallistuva opettaja sai oikeudet kansioon ja matkan varrella seuraan liittyi monia uusia opettajia.

Syyslukukauden 2017 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 Tinkercad-mallinnus 1 ja 2, 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 5.-6. -luokkien 3D-valinnaisaineessa huomasimme, että kaverien neuvot ja opetus ovat vähintään yhtä arvokkaita kuin meidän aikuisten.

Keväällä 2017 olimme jo 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 valinnaisainetunneilla. Nelikopterin rakennusohjeet, dronen pohjan sekä listan tarvikkeista laati Jan-Peter Holm 3DBearista. Drone kiinnosti sekä tyttöjä että poikia, mutta eniten siihen uppoutuivat kuitenkin pojat. Valmiita härveleitä lennäteltiin luokassa kilvan. Muutama oppilas oli suureksi avuksi, kun heiltä sujui hyvin juottaminen ja komponenttien rakentelu.

Koko alkusyksyn hankkeessa oli Helsingin Diakin opiskelija Teemu Lipponen harjoittelijana EKK:ssa. Teemu toikin hienon lisän hanketyön käytäntöön. Teemusta oli apua myös tutkija Marjo Virnekselle, joka teki osan hankkeen oppimisympäristötutkimusta Aalto-yliopistossa kevääseen 2018 asti.

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

 

Oppilastöitä valmistumassa, pelinappuloita ja pieniä purkkeja.

Kouluvierailuja

Melko pian syksyn alkaessa aloitimme kouluvierailut 3DBearin kanssa. Aivan ensimmäiseksi menimme syyskuun alussa käymään Jussi Kajalan kanssa Oulun kristilliseen kouluun. Meitä odotti innokas opettajakaksikko 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.-luokilla. 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 oli lupautunut PP-messujen tapahtumapaikaksi. Messut pidettiin huhtikuussa 2018 ja ne saivat runsaan osallistujajoukon. Messut poikivat joitain yhteydenottoja muilta opettajilta.

Lokakuun alussa menimme käymään Karamzinin kouluun, jossa kaikki neljännet luokat tekivät oppiainerajat ylittävän pelien kehittämisprojektin talven aikana. Syyslukukauden 2017 lopussa pelit olivat kehitteillä ja vuoden 2018 puolella päästiin tulostamaan ja testaamaan niitä. Parhaimmat pelit olivat esillä ja kokeiltavina PP-messuilla opettajien Nina Mattilan ja Samuli Hyyryläisen ryhmässä.

Lokakuussa kävimme myös Lahden kristillisessä koulussa, jossa hanke oli siinä vaiheessa vielä alussa. Jussi Kajala opasti laitteen kokoamisessa Kauno Riihosta ja minä näytin valmista materiaalia, jota jokainen opettaja saa vapaasti käyttää.

Syysloman jälkeen suuntasimme Paul Nixin kanssa Vaasaan, jossa vt. rehtori Henrik Vähäkangas oli aloittanut hankkeen kaikissa luokissa yhdessä opettaja Jarmo Salon kanssa. Siellä saimme tehdä hankkeen historiaa, kun aloitimme 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 oli keväällä 2018 kuudensien luokkien monialainen keksintökuukausi, jolloin oppilaat kehittelivät ja esittelivät ryhmissä tehtyjä keksintöjä ja ideoita toisille.  Koulu on voittanutkin keksinnöillään palkintoja. Parhaimmat keksinnöt olivat esillä PP-messuilla huhtikuussa.

Tampereen kristillisessä koulussa käytiin marraskuussa. Heidän lähes koko opettajakuntansa oli paikalla tutustumassa 3D-mallinnukseen ja tulostukseen. Osa opettajista oli ollut mukana hankkeen aiemmissa koulutustilaisuuksissa ja uusi tulostin oli käyttövalmis. Saimme iltapäivän lopuksi ihailla osallistujien ensimmäisiä valmiita nimikylttejä.

Kaikissa kouluissa hankkeeseen lähdettiin hyvin myönteisesti. Paikalliset projektit kehittyivät erilaisiksi alusta lähtien. Hankkeen vahvuuksia oli mielestäni juuri se, ettei ketään pakotettu samanlaisiin raameihin vaan jokaisessa koulussa sai kehitellä omiin tarpeisiin soveltuvan PP-projektin. Näin työskennellen saimme suuremman hyödyn, kun paikallisia versioita tuli useita. Monimuotoisuus oli hankkeen aikanakin rikkaus, kun voimme vapaasti soveltaa toistemme ideoita. Hankkeen jälkeen monenlaisista toteutuksista jää todennäköisemmin jotain elämään jatkossakin.

Kuljettu matka: kevätlukukausi 2018

Tammikuussa järjestimme tapaamisen kaikille PP-hankkeen osallistujille. Tapaamisessa esittelimme hankkeen siihen mennessä tehtyjä projekteja ja saimme vinkkejä toistemme projekteista. Tapaamisessa suunnittelimme myös kevään kohokohtaa eli PP-messuja, jotka pidettiin 19.4. Juvanpuiston koulussa Espoossa.

PP-messujen käytännön järjestelyn hoiti messutyöryhmä, joka kokoontui muutaman kerran ennen messuja. Tiloista ja muista käytännön järjestelyistä vastasi isäntäkoulu Juvanpuisto, ja erityisesti opettajat Arto Sahramaa ja Joonas Pirhonen. Messuvieraiden ruokailut sovittiin järjestettäväksi Juvanpuistossa, ja jokainen osallistujakoulu maksoi Juvanpuistolle ruokailusta Espoo Cateringin kautta.

Messut onnistuivat yli odotusten. Espoon opetustoimenjohtajan Kaisu Toivonen avasi messut yhdessä Juvanpuiston koulun rehtori Vesa Äyräksen kanssa. Saimme myös paljon muiden koulujen oppilasryhmiä vieraiksi sekä joitain hankkeesta kiinnostuneita opettajia. Messut olivat kaiken kaikkiaan hieno verkostoitumisen ja ideoiden jakamisen foorumi. Linkki messuvideoon täältä.

PP-messujen robottipujottelukilpailu. Kuvassa Koulumestarin sekä EKK:n oppilaita.

Kuljettu matka: syyslukukausi 2018

Tuunaus & taide

Koko syksy 2018 oli hankkeen kannalta sovellusten kehittelyä ja tulosten keräystä. Viimeisimmäksi tehtiin lokakuussa PP Tuunaus&Taide -projekti, joka yhdistää kierrätysteemoja, kädentaitoja, kuva-taiteita ja 3D-tulostusta. Projekti toteutettiin EKK:n 5. ja 6. -luokkien oppilaiden ja opettajien kanssa yhdessä. Se huipentui koko alakoulun kutsuvierasnäyttelyyn.

Projektia varten muodostettiin neljän oppilaan ryhmät, joissa jokaisessa oli molempien luokkien oppilaita. Oppimisjakso oli osa koulun monialaisia kokonaisuuksia. Pidimme ensin heille esittelytuokion, jolloin jokainen sai alkaa miettiä toteutettavaa aihetta. Aiheen pidimme vapaana, muuta rajoitusta ei ollut kuin projektin alusta, joka oli vanha keittiön kaapinovi. Yhtenä edellytyksenä oli myös ainakin yksi 3D-tulostettu osa, joka liittyi luontevasti kokonaisuuteen.

Projektin ensimmäinen kerta pidettiin Nihtisillan Kierrätyskeskuksessa. Siellä on Näpräpaja, josta oppilasryhmät voivat käydä hakemassa ilmaista askartelumateriaalia. Lisäksi annoimme heidän ostaa 1-2 euron arvosta pikkutavaroita. Monet ryhmät keksivätkin työnsä teeman tällä vierailulla runsaassa Näpäräpajassa. Eräs ryhmä päätti tehdä jouluaiheisen työn, josta kuva alla. Koko työ on kierrätysmateriaalia, kuuset on tulostettu.

Tuunaus&Taide onnistui yli odotusten. Näin on tapahtunut aiemminkin projekteissa, joissa lapsille annetaan vapaat kädet toteuttaa omia näkemyksiään. Meitä ilahdutti aiheiden ja toteutustapojen runsaus. Projekti tuotti mm. pasifistisen työn Sodan tuhot, symbolisen Ilon ja surun maat, viidakon, ison haulikon, toimivan kuulapeliradan, Joulumaan ja Tulevaisuuden asuinalueen.

Me aikuiset painotimme koko projektin ajan ryhmätyötaitoja, joihin kiinnitimme huomiota toistuvasti. Ryhmien työskentely onnistuikin hyvin, muutamia soraääniä ja alkuvaikeuksia lukuun- ottamatta. Kaikki ryhmät pystyivät neuvottelemaan ja jakamaan työt niin, ettei tyhjäkäyntiä ollut. Jokaisessa ryhmässä yksi oli vastuussa mallinnuksesta ja kaikki neuvottelivat eri elementtien yhteen sovittamisesta.

Tuunaus&Taide-projektista valmistui opetus- ja esittelymateriaali, joka on jokaisen käytettävissä jakokansiossa.

 

Own Place in 3D

Syyslukukauden lopuksi toteutimme vielä Own Place in 3D -projektin yhdessä Englantilaisen koulun kanssa. Heidän vastaava 3D-aiheinen hanke oli lopuillaan samaan aikaan kuin Espoon kristillisessä koulussa, joten oli helppo verkostoitua myös heidän kanssaan opettaja Alan Tudorin johdolla. Own Place in 3D ammentaa osaksi Tuunaus&Taide-projektista hyväksi havaittua mm. kierrätysteeman osalta. Tässä projektissa kahden koulun 7.-luokkalaiset toteuttavat yhdessä futuristisen asuinalueen, jonka eri elementit toteutetaan 3D-tulostaen sekä kierrätysmateriaaleista. Lisäelementtinä on englanninkieli, sillä projekti on kaksikielinen.

Tässäkin projektissa työskennellään ryhmissä, jotka koostuvat molempien koulujen oppilaista. He pitävät viikoittain yhteyttä What’sApp-ryhmissään. Samoin opettajilla on toinen ryhmä, jossa suunnittelemme ja vaihdamme ajatuksia. Projekti alkoi yhteisellä tapaamisella Englantilaisessa koulussa ja päättyy helmikuussa EKK:ssa lopputapaamiseen. Tällä hetkellä projekti on valmistumisvaiheessa.

Yhteenveto 3D-projekteissa opitusta

Kuvataiteet sekä monipuoliset suunnittelu- ja kehittämisprojektit onnistuvat hyvin 3D-aiheisiksi monialaisiksi kokonaisuuksiksi. Mukaan voi ottaa hyvin monen tyyppisiä aineita kuvataiteiden lisäksi, mm. käsityötä, kieliä, fysiikkaa, matematiikka, musiikkia sekä lisätä ilmaisutaitoja, mikäli valmiita projekteja esitellään yleisölle.

Projektit innostavat sekä aikuisia että lapsia. Yhteisen innon ja flow-tilan saavuttaminen on kenties antoisinta hankkeen antia. Oppiminen ja yhdessä tekeminen voi olla niin kiinnostava kokemus, ettei sitä malta jättää kesken. Tämä koskee yhtä lailla aikuisia kuin lapsiakin. Jyrkkien roolien osuus oppimistilanteissa väistyy ja voimme kohdata ihmisinä, innostua, kehittää ja jakaa yhdessä. Lopuksi saamme vielä olla ylpeitä yhteisistä saavutuksistamme.

 

Parhaat käytännöt mallinnuksessa

Luokkatilanteiden järjestämiseen sopivia käytäntöjä:

  • Toimiva ryhmäkoko on alle 15 oppilasta. Sopivan kokoisen ryhmän kanssa ehtii auttaa yksittäisiä oppilaita ja keskittyminen sekä melutaso pysyvät kohtuullisina. Liian isossa ryhmässä koko tilanteen karkaaminen käsistä tapahtuu helposti. Tämä on testattu todella moneen kertaan!
  • Ohjaaja tai toinen opettaja ovat kullanarvoisia varsinkin mallinnuksen alkuvaiheessa.
  • Nuorempien oppilaiden (1.-3. lk) kanssa koneet on hyvä olla jo auki sekä kirjautuminen Tinkercadiin tehtynä ennen tunnin alkua. Näin aikaa jää riittävästi 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. Toisaalta esim. oma nimikyltti tai avaimenperä on yksilötyö, jotta jokainen oppilas saa itse tehtyjä tulosteita ja saa harjoitusta mallinnuksesta.
  • Tunnin aluksi on hyvä opettaa uusi asia ja näyttää se kaikille, jotta oppilaat olisivat valmiit omaan työhön. Sen jälkeen jokainen voi jatkaa omaan tahtiin. Opetustuokion aikana oppilaskoneita ei kannata olla esillä. Mikäli käytössä on läppärit, tässä vaiheessa kansi pysyy kiinni.
  • Mallinnuksessa on hyvä olla yhteinen runko, josta oppilaat voivat tehdä omia versioitaan. Mm. pelinappulaharjoitus on erinomainen. Jokainen saa tehdä omanlaisensa kaikille yhteisen alus-tan päälle. Myös kokonaiskorkeus on määritelty. Tämä harjoittaa toisaalta luovuuteen, toisaalta yhteisten raamien sisällä pysymiseen.
  • 3D-tuntien luonne on hyvä olla pajatyyppinen ja rento, kuitenkin niin, ettei työrauhaa menetetä melutason noustessa.

Opemietteitä:

  • Tinkercadia voi hyvin opettaa, vaikka opettajan omat taidot olisivat alkuvaiheessa. ”Keksiikö joku, miten tämä saadaan…?” on erittäin hyvä opekysymys luokassa ja joku keksii varmasti. Mallinnusta voi lähestyä leikin ja kokeilun kautta. Aina voi peruuttaa nuolinäppäimestä, jos kokeilu ei onnistukaan. Rennolla otteella saadaan hienoja tuloksia.
  • 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. Tämä on testattu toimivaksi.
  • Oppilaille annettava tehtävä ei kannata olla kovin suuritöinen eikä isokokoinen. Esim. pelinappulan kooksi on määritelty 2 cm pohjan halkaisijaksi ja 3,5 cm korkeudeksi. Niitä mahtuu tulostamaan vaikkapa 16 kerrallaan, eikä filamenttia kulu koko rullaa.
  • Oppilaiden kannattaa käyttää koulun mallinnusohjelman tiliä, josta myös opettaja pääsee näkemään koko ryhmän työt samalla kertaa. Edistyneemmät oppilaat voivat hyvin tehdä myös omat tunnukset ja laittaa valmiin mallin hetkeksi julkiseksi (public), niin opettaja pääsee kopioimaan sen omalle tai julkiselle tilille. Esim. dronen mallinnus ja kaikki vastaavat isommat työt kannattaa tehdä omilla tunnuksilla.
  • Yleisillä tunnuksilla tehden on muutaman kerran sattunut niin, että oppilaat ovat muuttaneet toistensa töitä. Väärinkäytöksiä on toistaiseksi tapahtunut vähän, vaikka yleisiä tunnuksia käytetään paljon. Jos työ on kohtuullisen pienikokoinen, ei menetyskään ole kovin mittava.
  • Muitakin mallinnusohjelmia on kuin Tinkercad. Edistyneemmät oppilaat voivat kokeilla Fusion 360 tai Blender -ohjelmia. EKK:n oppilaat ovat niin tehneetkin, kun ovat tarvinneet edistyneempää ohjelmaa monimutkaisille mallinnuksille, esim. alakuvassa näkyvän robotin osille.

 

EKK:n toimistorobotti, kehitetty lukuvuonna 16-17 ja esitelty Stavangerissa Nuorten III tiedekonferenssissa huhtikuussa 2017 osana Space for Science -hanketta. Sekä design että toteutus oma. Toimii kauko-ohjaimella.

Kantapään kautta opittua

  • Koskaan ei voi liikaa korostaa oppilaille, mitä 3D-tulostin pystyy vaikeuksitta tekemään ja mitä ei. Tulostinhan ei pysty tulostamaan mitään suoraan ilmaan vaan pelkästään tulostusalustalle tai jatkoksi jo jollekin mallissa olevalle osalle. Toki viipalointiohjelman tukirakenteet pelastavat monesta pulasta, mutta niihin voi kulua reilusti hukkamateriaalia.
  • Liian ohuet tai pienet kohdat mallissa saavat aikaan alakuvassa näkyvää sotkua – tulostin oli itsekseen ripustanut joulutähdet seinilleen, sillä osa tähdistä oli lähtenyt irti kärjistään kesken tulostuksen.
  • On tärkeää opettaa mallinnuksen alkeet sekä kerrata vaativampia asioita kaikille yhteisesti. Aalto-yliopisto päätyi loppuraportissaan suosittelemaan vapaampaa ja luovempaa otetta korostavaa lähestymistapaa jo heti alusta pitäen. Me opettajat taas olemme käytännössä nähneet, että aikaa säästyy paljon, kun opetamme ensin ja päästämme sitten luovuuden valloilleen. -Emmehän anna sukkapuikkojakaan pöydälle lankakerän kanssa ja kehota keksimään, mitä niillä voisi tehdä.
  • Oppilaiden luovuus pääsee esiin hyvin pian yhteisen alun jälkeen. Heidän on tärkeä saada kokemus, että he osaavat ja tietävät, mitä voi tehdä.
  • Hyvin paljon hankaluuksia voi aiheuttaa häiriöt verkossa tai toimimattomat koneet. Yksi tärkeimmistä on riittävä määrä toimivia hiiriä. EKK:ssa hankittiin hiiret pelkästään mallinnuksen käyttöön, jotta ne olisivat aina valmiina. Näin varmistuu ehjien hiirien riittävä määrä.
  • Tulostuksen hitaus on oppilaille joskus todella vaikea ymmärtää. Mallin kannattaakin olla mahdollisimman kevyt ja suhteellisen pienikokoinen.
  • Ulkomailta tilattujen robotinosien saatavuus voi olla haastavaa. Esim. drone-projektissa oli muutaman viikon hidas vaihe, kun odotimme osia Kiinasta.
  • Saman tyyppisiä oppilastöitä kannattaa tulostaa useita kerrallaan. Siinä tosin on riski, jos jonkin mallin tulostus epäonnistuu, koko tulostus menee pieleen ja on aloitettava alusta. Tämä on silti nopeampi tulostustapa kuin tulostaa yksi kerrallaan.

Tulokset

Oppilaiden näkökulma

  • Alakoululaisten omia ajatuksia pelinappulan mallinnuksesta:
    • 9-/10, koska se oli muuten hyvä, mutta se meni vähän vinoon.
    • 9+/10, oli hieno ja muodot sellaiset kuin tarkoitin. Kuitenkin ei ollut ihan suora vaikka tein alignia (kohdistus). Plussaa että vaihtaa väriä (lämpöön reagoiva tulostusmuovi).
    • 9/10 Se oli hieno ja sellainen minkä halusin.
    • 10+/10, koska se onnistui sillä tavalla kuin olin halunnut
  • Tuunaus&Taide-projektista 5.-6. lk:
    • Kaikki oli kivaa.
    • Mukavaa oli: liimaus ja 3D mallinnus ja kierrätyskeskus shoppailu
    • Mukavaa oli: tehdä työtä yhdessä.
    • Tämä olisi kannattanut tehdä toisin: oli vähän pelleilyä ja sekoilua.
    • Tämä olisi kannattanut tehdä toisin: Oltaisiin voitu joustaa enemmän
    • Onnistuimme: Lopputuloksessa, katsojien saannissa ja liiman tuhlaamisessa

Teemu Lipposen Diakin harjoittelujakson tutkimuksesta:

Oppilailta kysyttäessä miten he kokivat tunnit, monen mielestä työskentely oli kivaa ja mielenkiintoista. 5.-luokkalaiset toivat esille, että 3D-mallintaminen oli hauska keino oppia uutta. Oppilaat kokivat opettajan antamat 3D-mallintamiseen liittyvät tehtävät mielenkiintoisina. Ensimmäisellä kerralla kaikki luokat suunnittelivat ja tulostivat omat nimilaatat. Opettajat kertoivat, miten oppilaat olivat innoissaan odottaneet seuraavaa kertaa, että näkisivät oman työnsä tulostettuna. Kun oppilaat saivat työnsä, osa hämmästeli, miten se olikin paljon pienempi kuin oli ajatellut. Suurin osa oli kuitenkin sitä mieltä, että tulostettu työ oli sellainen kuin olivat ajatelleetkin. Oppilaat olivat tyytyväisiä töihinsä ja osa otti niitä käyttöönkin ripustellen reppuihin roikkumaan. Se, että työ oli heidän alusta asti tekemänsä oma projekti, näkyi innostuksena ja ylpeytenä, kun lopulta sai oman työnsä konkreettisesti itselleen. Eräs oppilas oli tohkeissaan kotonaan kertonut 3D-mallintamisesta. Hän oli ollut aivan uudella tavalla innostunut tästä uudesta opetuksesta.

Kyselyssä oppilaat kertoivat, että parasta niillä tunneilla, joilla 3D-mallintamisen parissa työskenneltiin, oli esimerkiksi se, että sai itse keksiä ja suunnitella oman näköisen esineen. Mielikuvituksen käyttäminen koettiin mielekkäänä ja omien ideoiden näkeminen lopulta tulostettuna oli oppilaiden mielestä innostavaa. Moni myös kertoi, että tietokoneella työn tekeminen koettiin hauskana. Omien havaintojeni myötä voin todeta, että pääosin oppilaat paneutuivat todella innolla työskentelyyn. Vaikka joillekin mallintaminen oli hankalaa ja aikaa vievää, se ei turhauttanut heitä, vaan he pitkäjänteisesti jaksoivat yrittää yhä uudestaan, kunnes lopulta onnistuivat. Toiset oppilaat taas ottivat mallintamisohjelman nopeasti haltuun ja perustoiminnot olivat jo ensimmäisellä kerralla hallussa. Opettajalle tämä luo haasteen, miten pystyä tunnilla tukemaan heitä, jotka ovat hitaampia ja vaativat kädestä pitäen opettelemista ja miten pystyä pitämään niiden oppilaiden mielenkiinnon yllä, jotka saavat nopeastikin töitä valmiiksi.

  • Yläkoululaisten näkökulma:
    • Kaikki meni omasta mielestäni hyvin. Opin koodaamista, tulostamista ja sienirihmaston kasvattamista (tekivät time-lapse -videoita). Koodaamisesta on varmasti hyötyä tulevaisuudessa.
    • Hyvin meni ideointi, työn toteutus. Huonosti meni osien saatavuus, tekemisen puute rakentamisessa (drone-projekti).
    • Tulevaisuudessa hyötyä on sähkötyöstä, mallinnustaidosta ja 3D-tulostamisesta.

Opettajien näkökulma

Teemu Lipposen Diakin harjoittelujakson tutkimuksesta:

Kun opettajilta kysyttiin heidän odotuksistaan oppitunneille, joissa 3D-mallintamista ja tulostamista käytetään, kaikilta nousi esille oppilaille uuden innostavan maailman avaaminen oppimisen näkökulmasta. Samoin toivottiin, että oppilaat saisivat uusia hyödyllisiä taitoja ja ideoita tulevaisuutta ajatellen. Onnistumisen kokemus oppilaalle ja eteneminen käytännön soveltamiseen asetettiin tavoitteeksi, kun kysyttiin mitä kohti opettajat haluavat suunnata tulevien 3D-mallinusta ja tulostamista sisältävien oppituntien aikana. Kysyttäessä vielä, miten opettajat olivat ajatelleet yhdistää 3D-mallinnusta ja tulostamista omaan opetukseen, nousivat esille käsityötunnit ja kuvataide. Omien tunneilla tekemieni havaintojeni perusteella 3D-mallintaminen sopii myös loistavasti matematiikan opiskeluun, oppilaiden joutuessa miettimään mittamuunnoksia ja geometriaa.

Yllättävän moni opettaja lähti kokeilemaan mallinnusta avoimin mielin ja innostuneesti. Hyvin vähän kuului negatiivisia kommentteja tai tuskastuneita huokauksia. Moni kommentoi, että mallinnus on tällä ohjelmalla yllättävän helppoa. Ohjelma olikin tarkoituksella valittu juuri helppoutta silmällä pitäen. Tuska olisi ollut todella toinen, jos olisimme opetelleet mallinnusta monimutkaisempaa ohjelmaa käyttäen.

  • Tulostuksesta:

Varsinaiset luokkatilanteet toimivat opettajilla hyvin, mutta tulostukseen tuntui olevan suuri kynnys aiheen esittelystä ja koulutuksesta huolimatta. Jokaisessa koulussa oli joku enemmän tulostukseen perehtynyt henkilö, jonka aikaa paloikin runsaasti tulostimen ääressä. Tulostus olisi hyvä saada jaetuksi jokaisen mallinnusta opettavan opettajan kesken, niin tulostin eikä yksi opettaja ruuhkaudu.

Tutkimustuloksia

Aalto-yliopiston tutkimustuloksissa korostui Maker-kulttuurin omaksuminen, opettajien täydennyskoulutus sekä oppilaiden luovuuden edistäminen. Heidän loppuraportissaan annetaan suosituksia tähän lähestymistapaan. Tutkimustulosten loppuraportti on kokonaisuudessaan jakokansiossa. Tutkimuksen aineisto tehtiin hankkeen alkupuolella, joten varsinaisia koko hankkeen ajan pitkittäistutkimuksia ei tehty.

Kokemusperäisesti näimme useita kertoja, että 3D-mallinnus voi olla loistava vastapaino kirjasta pänttäämiselle. Tunnelma mallinnuskursseilla olikin useimmiten vapautunut ja avoin. Paja-tyyppisenä ja vapaamuotoisena 3D-mallinnus ja robotiikka tarjosi enemmän mahdollisuuksia oppilaiden väliseen kanssakäymiseen, mikä oli omiaan edistämään useiden oppilaiden motivaatiota.

Johtopäätelmät

Kun tuodaan uutta tekniikkaa opetukseen, tekniikka ei itsessään opeta oppilaille mitään vaan on vain työkalu, jonka avulla heidän oppimistaan voidaan kannustaa eteenpäin. Uuden tekniikan tuominen ei korvaa vanhoja hyviä käytäntöjä opetuksessa, sillä tekniikan ei ole tarkoitus kumota mitään aiemmin hyväksi havaittua. Uusien käytäntöjen avulla opetus saadaan kehitettyä digitaalisia ympäristöjä hyödyntäväksi ja tekniikan avulla oppilaat oppivat tulevaisuuden taitoja.

Loppusanat

Paljon koettiin, paljon opittiin ja nähtiin. Kannattiko koko hanke? Ehdottomasti!

Saamme jatkaa uusia uria avaavilla poluilla ja kokeilla kaikkea uutta. Tässä mielessä me opettajatkin asetumme lapsen asemaan, sillä lapset ovat useimmiten uteliaita ja valmiita kokeilemaan uutta. Voimme opettajina jättää pätemisen ja kaikkitietävyyden jo roskiin, sillä olemme yhdessä oppimassa oppilaittemme rinnalla. Opettajan ei tarvitse tietää kaikkea, hän voi olla ammentamassa myös oppilaiden tiedosta ja taidosta.

Olisi hienoa, jos vastaaviin hankkeisiin kannustettaisiin Suomessa jatkuvasti. 3D-mallinnus, -tulostus ja robotiikka tarvitsevat jatkoa ja jatkokehitystä. Koko maa tarvitsee uusien tekniikoiden taitajia ja innovatiivisia osaajia, jotka eivät pelkää upouusia asioita. Tässä kasvatustyössä koulut ovat tärkeässä asemassa.