Vapautta mutta vastuuta – käänteinen opetus koneensuunnittelussa

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

Podcast ennakkomateriaalina – low effort, high reward?

Oulun yliopiston lastentautikurssilla luovuttiin perinteisestä luento-opetuksesta vuonna 2023. Se korvattiin pääosin käänteisellä opetuksella sekä muilla aktivoivilla opetusmenetelmillä. Kokonaisvaltaisen uudistuksen myötä kehittämiskohteita jää väistämättä, minkä vuoksi opiskelijapalautteen seuraaminen ja siihen vastaaminen ovat keskeisessä roolissa opetuksen laadun varmistamisessa.

Opetusharjoitteluni pedagogiseksi kehittämiskohteeksi valikoitui palautteissa toistunut teema ennakkomateriaalien liian suuresta määrästä. Vaikka opiskelijat pitivät ennakkomateriaaleja keskeisenä osana oppimistaan, osa raportoi perehtymisen jäävän puutteelliseksi materiaalien liian suuren määrän vuoksi.

Opiskelijat toivoivatkin ennen kaikkea tiiviimpiä, paremmin jäsenneltyjä kokonaisuuksia sekä selkeämpiä ohjeita siitä, mitä opetuksessa tulisi hallita. Erityisesti ydinainekseen keskittyvät, tiiviit materiaalit saivat palautteessa kiitosta.

Ennakkomateriaalin merkitys käänteisessä opetuksessa

Opettajan näkökulmasta toimimaton ennakkomateriaali ja siitä aiheutuva puutteellinen valmistautuminen vaarantavat käänteisen opetuksen onnistumisen. Riittämätön valmistautuminen voi muuttaa käänteiseksi tarkoitetun opetuksen perinteisen luennon suuntaan, jolloin tavoiteltua syväoppimista ei pääse syntymään.

Ratkaisuksi tähän haasteeseen kokeilin podcastin käyttöä ryhmäopetusten ennakkomateriaalina. Kirjallisuuden perusteella podcast voi tarjota käyttökelpoisen ja joustavan vaihtoehdon perinteisille artikkeli- ja oppikirjapohjaisille materiaaleille (Drew, 2017). Sen etuna on vain yhtä aistia kuormittava informaatiomuoto, mikä mahdollistaa materiaaliin perehtymisen myös muun toiminnan ohessa, esimerkiksi matkalla opetukseen ja näin madaltaa kynnystä ennakkovalmistautumiseen.

Kyselytutkimuksissa podcast on todettu toimivaksi opetusmenetelmäksi korkeakouluympäristössä (Evans, 2008) ja se voi parhaimmillaan tukea opiskelijoiden motivaatiota (Heilesen, 2010). Sekä kirjallisuuden että opiskelijapalautteen perusteella lyhytkestoinen jakso on usein pitkää toimivampi ratkaisu (Bordes ym., 2021).

Käytännön toteutus ja tekoälyn hyödyntäminen

Podcast-jakson sisällön suunnittelussa tekoäly osoittautui tehokkaaksi työkaluksi. Käytin prosessissa seuraavaa ohjeistusta (promptia):

”Käsikirjoita 5-7 min kestävä podcast-jakso yhdelle puhujalle. Aiheena on lasten antibioottihoito. Kohderyhmänä on 5. vuoden lääketieteen opiskelijat lastentautien kurssilla. Jaksossa pitäisi käsitellä iho-, virtsatie- ja hengitystieinfektioita sekä niiden bakteerietiologiaa. Lisäksi pitäisi käsitellä yleisimpiä antibiootteja, joita käytetään näiden tautien hoidossa. Myös bakteerien resistenssistä pitäisi puhua.”

Tekoälyn tuottama käsikirjoitus oli varsin käyttökelpoinen ja helposti muokattavissa rungoksi spontaania puhetta varten.

Tekninen toteutus onnistui suoraviivaisesti yliopiston ohjelmistojakeluun kuuluvalla maksuttomalla Audacity® 3.7.5-ohjelmistolla ja tavanomaisilla työkäyttöön tarkoitetuilla kuulokkeilla. Kuuntelukokemusta elävöittävät alku- ja välimusiikit valittiin Pixabay-palvelusta, joka tarjoaa tekijänoikeusvapaata mediasisältöä.

Johtopäätökset

Kokeilu osoitti, että kohtuullisen vaivattomillakin muutoksilla on mahdollista kehittää opetusta toimivammaksi. Opetusta kokonaisuutena koskeva opiskelijapalaute oli myönteistä, ja ennakkomateriaaliin tutustuneet opiskelijat kokivat siitä.

Kirjallisuuden perusteella laajempi ja systemaattisempi digitaalisia medioita sisältävän ennakkomateriaalin käyttö voi parantaa opiskelijoiden valmistautumisaktiivisuutta (Bordes ym., 2021). Matalan kynnyksen digitaaliset ratkaisut tarjoavat käyttökelpoisen keinon tukea käänteistä opetusta ja vastata opiskelijoiden toiveisiin tiiviimmistä materiaaleista.

Viitteet

Bordes S, Walker D, Modica L, Buckland J, Sobering A, Towards the optimal use of video recordings to support the flipped classroom in medical school basic sciences education. Medical Education Online 2021;26:1841406.

Drew C, Edutaining audio: an exploration of education podcast design possibilities. Educational Media International 2017;54:148–162.

Evans C, The effectiveness of m-learning in the form of podcast revision lectures in higher education. Computers & Education 2008;50:491–498.

Heilesen S, What is the academic efficacy of podcasting. Computers & Education 2010; 55:1063–1068. 3

Kirjoittaja: Kimmo Halt

Itseohjautuvuuden ja –arvioinnin tukeminen auttaa yliopisto-opiskelussa ja mahdollistaa elinikäisen oppimisen

Yliopistopedagogiikan opintoihin kuuluvassa opetuksen kehittämisprojektissa kohteenani oli lääketieteellisen tiedekunnan anatomian ja solubiologian kurssikokonaisuuteen kuuluva histologian kurssi. Tavoitteena oli kehittää opiskelijoiden itseohjautuvuutta ja itsearviointitaitoja kurssilla, jossa käytetään flipped learning-tyylistä opetusmenetelmää. Kehittämisprojektin taustalla oli tieto siitä, että opiskelijan itsearviointikyky on olennainen taito sekä opiskelujen aikana että työelämässä (Nicol & Macfarlane-Dick, 2006). On myös osoitettu, että itseohjautuvat opiskelijat ovat itsevarmempia ja sinnikkäämpiä oppijoita (Pintrich, 1995), ja itsearviointi auttaa kriittisen ajattelutavan kehittymisessä (Sharma, 2016).

Itseohjautuvuuden kehittämiseksi teetin opiskelijoilla kurssin alku- ja loppupuolella itsearviointikyselyn, jonka pohjana oli Wandlerin ja Imbrialen (2017) esittelemät itseohjautuvuuteen kannustavat menetelmät. Itsearviointikyselyn tarkoituksena oli tehdä opiskelijoille näkyväksi muun muassa se, ovatko he ymmärtäneet ydinasiat ja opiskelleet riittävästi. Kysely toteutettiin Socrative-verkkosovelluksella harjoitustyön aikana. Vastauksista ilmeni, että opettajan toiminta harjoitustöissä ja opiskelumateriaalit ovat opiskelijoiden mielestä kunnossa, mutta suurin haaste opiskelussa on oman ajankäytön hallinta ja keskittyminen opiskeluun. Tämä on ymmärrettävää juuri opiskelun aloittaneilla, ja kyselyn tarkoituksena oli havainnollistaa tämä opiskelijoille, jotta he ymmärtäisivät, kuinka suuri merkitys itseohjautuvalla oppimisella on yliopisto-opinnoissa.

Kirjallisuuden perusteella itseohjautuvuus onnistuu parhaiten, jos sitä harjoitetaan säännöllisesti (Sitzmann & Ely, 2010). Kehitysprojektissani teetinkin toistuvasti pieniä itsearviointiin johtavia tehtäviä, esimerkiksi lyhyitä paperille vastattavia kysymyksiä kuten ”mitkä olivat työkerran ydinasiat?”, ”minkä asian työstä opin hyvin?”, ”mitä pitäisi kerrata?”. Itseohjautuvuuden kehittämiseen tehtäviä olisi kuitenkin voinut olla enemmänkin. Opiskelijat eivät kokeneet, että kyselyt olisivat olleet merkittävä opetusmenetelmä, mutta uskon, että aiheen ottaminen esille on tuonut heille jollakin tasolla ymmärrystä itseohjautuvuuden merkityksestä. Myös se, että he ovat tiedostaneet, että itseopiskelua lisäämällä ja ajankäytön hallinnan parantamisella he olisivat oppineet paremmin, auttaa heitä yliopisto-opintojen aikana. Projektin myötä ymmärsin paremmin, kuinka paljon etenkin ensimmäisen vuoden opiskelijat tarvitsevat tukea yliopisto-opiskelun aloittamiseen ja omatoimisen opiskelun onnistumiseen.

Sekä opiskelijoilta saatu että vertais- ja mentoripalaute projektistani oli positiivista. Opiskelijat pitivät etenkin jatkuvaa kertausta ylläpitävistä tehtävistä ja oppimista testaavista kyselyistä. Vertais- ja mentoripalautteessa nousi esiin hyvänä asiana useiden opetusmenetelmien käyttö ja keskusteleva ilmapiiri opetuksessani. Kokonaisuudessaan kehittämisprojekti onnistui hyvin, ja sain kokeilla monia uusia menetelmiä opetuksessa. Olen myös aiempaa tietoisempi muista oppimiseen vaikuttavista asioista, joiden kanssa ensimmäisen vuoden opiskelijat kamppailevat, ja voin substanssiopetuksen lisäksi tehdä myös näitä asioita helpommaksi opiskelijoille. Vaikka yliopisto-opiskelussa oletetaan opiskelijoiden olevan melko itseohjautuvia, taito ei etenkään ensimmäisten kurssien aikana ole vielä välttämättä vaaditulla tasolla. Opettajan on hyvä tiedostaa tämä, antaa siihen tukea sekä tuoda se myös opiskelijoille näkyväksi, jolloin opiskelujen alkuun pääseminen helpottuu ja elinikäinen oppiminen mahdollistuu.


Lähteet:

1. Nicol D & Macfarlane-Dick D, Formative assessment and self-regulated learning: a model and seven principles of good feedback practice, Studies in Higher Education 31 (2006) 199-218.
2. Pintrich P, Understanding self-regulated learning, New Directions for Teaching and Learning 63 (1995) 3-12.
3. Sharma R, Jain A, Gupta N, Garg S, Batta M & Kant Dhir S, Impact of self-assesment by students on their learning, International Journal of Applied &Basic Medical Research 6 (2016) 226-229.
4. Wandler J & Imbriale W, Promoting undergraduate student self-regulation in online learning environments, Online Learning 21 (2017) 1-16.
5. Sitzmann, T. & Ely K, Sometimes you need a reminder: The effects of prompting self-regulation on regulatory processes, learning, and attrition, Journal of Applied Psychology, 95(1), (2010) 132-1

Kirjoittaja:

Elina Kylmäoja

Yliopistopedagogiikan opiskelija
Oulun yliopisto