Matemaattiset aineet sähkö- ja automaatiotekniikan opiskelijaprojektissa
Insinöörikoulutuksen alkuvaiheessa matematiikan ja fysiikan opinnoilla pyritään varmistamaan riittävät valmiudet ammatillisten taitojen opiskeluun. Tällöin on tärkeää, että luonnontieteen oppisisällöt kytkeytyvät sujuvasti kulloiseenkin tekniikan alaan mm. käytännönläheisten esimerkkien kautta. Yksi keino välttää matematiikan ja fysiikan tarpeeton erillisyys ammattiopinnoista on niiden liittäminen alakohtaisesti valitun projektiaiheen käsittelyyn. Toisaalta insinöörin käytännön työhön läheisesti liittyvän aiheen tutkimus saa lisää syvyyttä, kun sekä tekniikan että luonnontieteiden opettajat osallistuvat yhdessä opiskelun ohjaukseen ja yhdistävät kukin oman asiantuntijuutensa.
Jo muutaman vuoden ajan on Oulun ammattikorkeakoulussa toteutettu Matemaattis-luonnontieteellinen projektikurssi sähkö- ja automaatiotekniikan opiskelijoille. Toisen opiskeluvuoden keväällä kolmen opiskelijan pienryhmät itse valitsevat aiheen omalta ammattialalta opettajien esityksen pohjalta. Aihevalinnan yhteydessä sekä opettajat että opiskelijat sopivat työn sisällöllisistä tavoitteista ja niistä matemaattis-fysikaalisista teemoista, joita tutkittavaan ilmiöön ja laitteisiin liittyy. Yleisimpiä näistä teemoista käsitellään oppitunnilla viikoittain, jolloin koko opetusryhmä on koolla opettajan kanssa. Tämän on havaittu osaltaan madaltavan opiskelijoiden kynnystä hyödyntää mm. tilastomatematiikan ja eri laskentaohjelmien käyttöä.
Projektityöskentelyyn varataan viikoittain yksi työpäivä, jolloin pidetään mm. säännöllinen viikkopalaveri ja laaditaan siitä muistio. Kurssi kestää käytännössä koko kevätlukukauden, jonka aikana ehditään harjoitella myös muita projektityöskentelyn osa-alueita, kuten aikataulun laadintaa ja työaikojen kirjausta. Näihin seikkoihin kiinnitetään erityistä huomiota myös siitä näkökulmasta, että opiskelijat voisivat nähdä niiden roolin olla edesauttamassa varsinaisen tutkittavan aiheen työstämistä. Sen jälkeen, kun opiskelijat ovat esittäneet vaaditut dokumentit viikkotyöskentelyn päätteeksi, opettajat antavat kukin vuorollaan pienryhmille palautteen määräpäivään mennessä. Tällä on ollut sekä kannustava vaikutus että merkitys aikataulussa pysymiseen. Vaikka opettajat eivät pidä kirjaa opiskelijoiden tuntikertymästä, sovituista aikarajoista halutaan pitää tiukasti kiinni, ja itse asiassa laiminlyönteihin puuttuminen on joskus johtanut arvokkaisiin keskusteluihin opettajien ja opiskelijoiden välillä.
Nykyisin tarjolla olevat lukuisat verkkotyöskentelyalustat tarjoavat monia mahdollisuuksia erilaisten kurssien toteuttamiseksi. Esimerkiksi Microsoftin tarjoama Teams-verkkotyötila on palvellut hyvin sekä tiimiopettajuutta että opiskelijoiden ryhmätyöskentelyä projektimuotoisella kurssilla. Aiheen työstämisessä syntyvien dokumenttien jakaminen ja toisaalta merkittävä osa yhteydenpidosta opiskelijoiden ja opettajien kesken on voitu toteuttaa sujuvasti kunkin pienryhmän itse perustamassaan työtilassa. Sinne on koottu eri opettajien vuorollaan antama kirjallinen viikkopalaute, joka auttaa kaikkia osapuolia seuraamaan työn edistymistä, ja siten ongelmakohtiin pystytään vaikuttamaan ajoissa. Myös lopuksi tapahtuvaa opiskelijoiden vertaisarviointia varten kukin ryhmä on jakanut loppuraporttinsa keskenään Teamsissä, joskin vertais- ja itsearviointilomakkeet sekä loppuarviointi on tehty Oulun ammattikorkeakoulun yhteiseksi oppimisympäristöksi valitsemassaan Moodlessa. Yksi verraton hyöty verkkotyötiloissa on kaikkeen dokumentaatioon automaattisesti saatava aikaleima, joka osaltaan näyttää kannustavan tehtäväpalautusten tekemisessä.
Insinöörikoulutusta palveleva matemaattis-luonnontieteellinen projektikurssi suorastaan edellyttää toimivaan vuorovaikutukseen perustuvaa tiimiopettajuutta. Ensinnäkin jokaisella opiskelijoille tarjottavalla tutkimusaiheella on insinöörin ammattiin liittyvä ulottuvuus, sillä se vaikuttaa merkittävästi opiskelijan motivaatioon ja asennoitumiseen. Tämä haastaa erityisesti matematiikan ja fysiikan opettajaa oppimaan uutta, jossa opettajakollegan ammattiainetuntemuksesta on suuri apu. Toisaalta on tärkeää voida osoittaa opiskelijoille aiheeseen liittyvät keskeiset matemaattiset teemat ja fysikaaliset ilmiöt sekä työkalut niiden käsittelemiseksi. Tässä kohtaa luonnontieteiden tuntemus ohjauksessa auttaa viemään tarkastelua pintaa syvemmälle niin teoreettisen taustan, mittaamisen, datan käsittelyn kuin laskennankin osalta. Erityinen hyöty ohjaajien monialaisuudesta nouseekin esille tutkimusaiheen rajaamisessa ja erilaista osaamista vaativien tehtävien jakamisessa ohjaajien kesken.
Keväällä 2020 yhden opiskelijaryhmän aiheena oli suunnitella ja toteuttaa liikennevaloristeys, jonka toimintaa ohjaa tietty ohjauslogiikka. Työhön kuului oleellisena osana mitta-antureiden valinta ja testaus sekä ohjelmointi. Poikkeusloista johtuen valmis työ esiteltiin lopuksi koko opiskelijaryhmälle etäyhteydellä Teamsissä, jossa mm. videon avulla havainnollistettiin liikennevalojen oikea-aikaista syttymistä uusiopahville rakennetussa liikennevaloristeyksessä.
Oulun ammattikorkeakoulun asettama tavoite tiimiopettajuudelle on mm. monialaisen osaamisen hyödyntäminen. Vaikka tutkimusten mukaan käytännön toteutus opettajien tiimityöskentelyssä vaihtelee todella paljon, voidaan todeta, että tiimiopettajuuden yksi keskeinen perusajatus yhteisöllisestä tiedon tuottamisesta ja jakamisesta toteutuu nimen omaan eri alojen asiantuntijoiden ohjatessa suhteellisen laajaa opiskelijaprojektia. [1]
Aloituskuva: Liikennevaloina käytettyjen ledien testausta. Ultraääniantureita käytettiin autojen liikkeen tunnistamiseen. Kuvan ottaja: Aleksi Karjalainen Kuvauspaikka: Oulun ammattikorkeakoulun fysiikan laboratorio.
Lähdeviite
[1] Kamula, M., Mustakangas, T., Rajakangas, E. & Siltavirta, K. Tiimiopettajuuden vieminen teoriasta käytäntöön. ePooki. Oulun ammattikorkeakoulun tutkimus- ja kehitystyön julkaisut 6. Hakupäivä 20.5.2020.
