Tämän blogitekstin luonnostelussa on hyödynnetty Microsoft Copilot -tekoälyä. Sisältö, tulkinnat ja lopullinen teksti ovat kirjoittajan vastuulla.
Koneensuunnittelun opetuksessa teoria ja laskenta kulkevat käsi kädessä. Koneenosien mitoituksessa tulee ymmärtää laskentatapojen taustalla oleva teoria sekä oletukset, joita tehdään laskennan mahdollistamiseksi. Mitoituksessa käytettävät mallit ovat aina yksinkertaistuksia todellisuudesta. Tätä ajatusta lähdin kehittämään yliopistopedagogiikan opetusharjoittelussani, jonka toteutin Koneenosien suunnittelu -opintojaksolla. Kyseessä on 10 opintopisteen laajuinen, kaikille konetekniikan toisen vuosikurssin opiskelijoille pakollinen kurssi, jolla on vuosittain noin 100–120 opiskelijaa.
Pedagogiseksi kehittämiskohteeksi valitsin kurssin luento-osuuden. Aiemmin kurssi on toteutettu perinteisesti: luennot, laskuharjoitukset, kotitehtävät, välikokeet tai tentti sekä laaja harjoitustyö. Suurimpana haasteena on opiskelijoiden teoriaosaamisen kehittyminen, mikä voi osittain liittyä vähäiseen osallistumiseen luennoille. Kurssin edetessä paikalla on ollut vain noin 20 opiskelijaa. Tavoitteenani oli lisätä aktiivista työskentelyä, tukea syvempää oppimista ja vahvistaa teorian soveltamista käytännön suunnittelutehtäviin.
Ratkaisuna kokeilin käänteistä opetusta. Käänteisessä opetuksessa perustietoon tutustumista siirretään opiskelijoiden vastuulle ennen kontaktiopetusta, jolloin yhteinen aika voidaan käyttää aktiiviseen työskentelyyn ja soveltamiseen (Bishop & Verleger 2013; Lo & Hew 2019). Laadin vanhoista luentomateriaaleista ennakkomateriaaleja ja niihin liittyviä tehtäviä, jotka opiskelijat saivat noin viikkoa ennen tapaamiskertaa. Kontaktiopetuksessa käsiteltiin lyhyesti syventävää teoriaa ja ratkaistiin lasku- ja case-tehtäviä. Näin opiskelijan rooli muuttui passiivisesta tiedon vastaanottajasta aktiivisemmaksi oppijaksi ja opettajan rooli painottui ohjaamiseen ja tukemiseen soveltavissa tehtävissä.
Digipedagogiikkaa hyödynsin Moodlessa, jota käytettiin materiaalien, ohjeiden ja monivalinta-ennakkotehtävien jakamiseen sekä STACK-kotitehtäviin. Digitaaliset työkalut voivat tukea käänteistä opetusta silloin, kun niitä käytetään opiskelijoiden valmistautumisen, vuorovaikutuksen ja aktiivisen työskentelyn tukena (Baig & Yadegaridehkordi 2023). Palautetta keräsin luentojen lopuksi Mentimeterillä esimerkiksi kysymyksillä “Mitä opin tällä viikolla?” ja “Mitä olisin halunnut oppia lisää?”. Lisäksi opiskelijat arvioivat osaamistavoitteiden saavuttamista asteikolla 0–5. Myös vapaata palautetta kerättiin Mentimeterin avulla.
Kokeilussa onnistui erityisesti se, että opiskelijat pääsivät tekemään enemmän kurssin konkreettista ydinasiaa, siis laskemaan, soveltamaan ja pohtimaan ratkaisutapoja. Myös aiemmissa tutkimuksissa on arvostettu tätä aktiivista tekemistä ja vuorovaikutteisuutta, vaikka opiskelutavat vaativatkin muutosta (Kerr 2015; Lo & Hew 2019). Saaduissa palautteissa nousi esiin esimerkiksi kommentteja: “Ennakkomateriaali ja tehtävät auttavat tunnin aiheiden ymmärtämisessä”, “Tuntitehtävät erittäin hyviä” ja “Hieno opetustyyli, olette tehneet töitä selvästi tämän eteen.” Erityisesti mieleen jäi opiskelijan tiivistys: “Vapautta mutta vastuuta”. Se kuvaa hyvin käänteisen opetuksen ydintä, jossa opiskelijalle annetaan enemmän vastuuta omasta oppimisesta, mutta kontaktiopetus tarjoaa tukea syvälliseen oppimiseen ja ymmärtämiseen. Myös mentorin kanssa käydyissä keskusteluissa kokeilua pidettiin perusteltuna, mutta samalla nousi esiin opiskelijoiden motivoinnin ja ennakkotyöskentelyyn sitouttamisen vaikeus.
Tietysti käänteisessä oppimisessa on myös omat haasteensa. Osa opiskelijoista koki itseopiskelumateriaalin raskaaksi tai itsenäisen opiskelun tehottomaksi, jos yksittäiseen kohtaan jäi jumiin. Palautteissa toivottiin esimerkiksi “itseopiskeluun joku joka auttaa”, enemmän esimerkkejä ennen omaa tekemistä sekä selkeämpiä tehtävänantoja. Myös osallistujamäärien lasku kurssin loppupuolella jäi edelleen haasteeksi. Käänteinen opetus voi tukea oppimista, mutta onnistunut toteutus vaatii huolellista valmistelua ja opiskelijoiden sitoutumista (Kerr 2015; Lo & Hew 2019; Baig & Yadegaridehkordi 2023).
Välikoemenestyksen perusteella käänteinen opetus ei aiheuttanut selvää muutosta oppimistuloksiin. Vuoden 2025 välikokeiden keskiarvot ja mediaanit olivat lähellä edellistä vuotta, joskin hieman matalampia. Ero oli kuitenkin vain muutamia prosenttiyksikköjä ja voi selittyä normaalilla vaihtelulla. Aikaisempiin vuosiin verrattuna tulokset olivat selvästi paremmalla tasolla, mutta kurssin läpäisyaste pysyi lähellä edellisen vuoden tasoa. Ensimmäisellä toteutuskerralla opetustavan muutos ei siis näkynyt selvänä parannuksena. Samalla on kuitenkin hyvä pohtia kriittisesti, kuinka hyvin tentti tai välikoe mittaa todellista osaamista ja oppimisen kehittymistä (Kuokkanen, Kangaslampi & Hirvonen 2022).
Tulevaisuudessa ennakkomateriaaleja kannattaa kehittää kevyemmiksi ja monimuotoisemmiksi, sillä pelkkä kirjallinen materiaali ei palvele kaikkia opiskelijoita parhaalla tavalla. Lyhyet videot voisivat auttaa erityisesti monimutkaisten asioiden selittämisessä. Lisäksi ennakkotehtäviä voisi kehittää niin, että ne ohjaavat paremmin ydinainekseen ja paljastavat ajoissa, missä opiskelijat tarvitsevat tukea.
Tutkimuskirjallisuuden perusteella käänteinen opetus voi parantaa oppimistuloksia erityisesti silloin, kun ennakkotyöskentely, lyhyt kertaus, aktiiviset tehtävät ja jälkikäteen tehtävät harjoitukset muodostavat ehyen kokonaisuuden. Lo ja Hew:n (2019) meta-analyysin mukaan käänteisellä opetuksella on tekniikan opetuksessa myönteisiä vaikutuksia opiskelijoiden suoriutumiseen. Kerrin (2015) katsauksessa opiskelijat arvostivat vuorovaikutteisuutta ja ryhmätyöskentelyä, vaikka menetelmä vaatii totuttujen toimintatapojen muuttamista. Myös myöhemmissä katsauksissa on korostettu käänteisen opetuksen mahdollisuuksia sitoutumisen, syvällisen oppimisen ja työelämätaitojen tukemisessa (Baig & Yadegaridehkordi 2023; Gong ym. 2024).
Kokeilun voisi mielestäni kiteyttää seuraavasti: ”kokeiltu käänteinen opetus ei ole valmis ratkaisu, vaan tapa siirtää opetuksen painopistettä tiedon jakamisesta tekemiseen ja itsenäisen ajattelun kehittämiseen”. Tekniikan peruskursseilla tämä on lupaavaa, koska osaaminen syntyy vasta, kun teoriaa sovelletaan konkreettisiin ongelmiin. Samalla on muistettava, että vapauden mukana tulee vastuu omasta oppimisesta, jota opettajan tehtävänä on tukea.
Lähteet
Baig, M. I. & Yadegaridehkordi, E. 2023. Flipped classroom in higher education: a systematic literature review and research challenges. International Journal of Educational Technology in Higher Education. https://doi.org/10.1186/s41239-023-00430-5
Bishop, J. L. & Verleger, M. A. 2013. The flipped classroom: A survey of the research. American Society for Engineering Education Annual Conference and Exposition. https://doi.org/10.18260/1-2--22585
Gong, J., Cai, S. & Cheng, M. 2024. Exploring the Effectiveness of Flipped Classroom on STEM Student Achievement: A Meta-Analysis. Technology, Knowledge and Learning, 29, 1129–1150. https://doi.org/10.1007/s10758-023-09700-7
Kerr, B. 2015. The flipped classroom in engineering education: A survey of the research. International Conference on Interactive Collaborative Learning, 815–818. https://doi.org/10.1109/ICL.2015.7318133
Kuokkanen, T., Kangaslampi, R. & Hirvonen, J. 2022. Opetusmenetelmän ja oppimistehtävien yhteys korkeakouluopiskelijoiden matematiikan oppimiseen. Yliopistopedagogiikka.
Lo, C. K. & Hew, K. F. 2019. The impact of flipped classrooms on student achievement in engineering education: A meta-analysis of 10 years of research. Journal of Engineering Education, 108(4), 523–546. https://doi.org/10.1002/jee.20293
Kirjoittaja: Lassi Keränen
