Maker-käsityö Vaasan mallin mukaan
Artikkelissa kuvataan viisi oppilaiden kanssa toteutettavaa projektia, jossa 3D-mallinnus, elektroniikka, laserleikkaus, 3D-tulostus ja robotiikka on integroitu osaksi käsityön opetusta.
Jokaisen käsityöprojektin keskeiset tavoitteet on sijoitettu nelikenttämatriisiin (oppijan nelikenttä). Matriisissa on neljä eri osaa: suunnittelun taidot, tiedot ja taidot, työskentelyn taidot ja kasvamisen taidot (Huovila & Rautio 2007).
Suunnittelun taidot sisältävät tavoitteet, jotka vaikuttavat oppijan kykyihin suunnitella käsityötä ja jotka huomioivat sekä esteettiset että tekniset ominaisuudet.
Tiedot ja taidot kuvailevat sellaisia ainetietoja ja taitoja, joita tarvitaan (ja joita oppijalla on mahdollisuus oppia) käsityöprojektissa. Ainetieto voi olla esimerkiksi sen oppiminen käyttää tiettyä työkalua, materiaalia tai tekniikkaa.
Työskentelyn taidot puolestaan kuvaa työsuuntautuneita tavoitteita, kuten suunnitelmallista, pitkäjänteistä ja turvallista työskentelyä.
Viimeinen neljännes, kasvamisen taidot, kuvaa sellaisia taitoja, joita harjoitellaan käsityöprojekteissa, mutta jotka eivät ole suoraan aihekohtaisia. Kyse voi olla, että kehittää omaa kriittisyyttä ja kohottaa itsetuntoa sekä pohtia tuotteiden elinkaarta.
Nelikenttämatriisin ovat alun perin kehittäneet Riitta Huovila ja Riitta Rautio Jyväskylän yliopistosta. Tämän avulla autetaan opettajia muotoilemaan erilaisia tavoitteita käsityöprojekteissa. Alla olevissa esimerkeissämme käytämme nelikenttämatriisia strukturoimaan opettajan ja oppijan ajatteluprosessia tekemällä tiedot, taidot ja kasvatus näkyväksi yksittäisten projektien tavoitteiksi.
Esimerkki 1: Pujottelupeli (vl 3)
Suunnittelun taidot
– suunnitelma luonnollisessa koossa
Tiedot ja taidot
– avoin ja suljettu virtapiiri
Työskentelyn taidot
– juottaminen
– oppia uusien työkalujen nimet ja tunnistaa ne
Kasvamisen taidot
– yhteistyö ja työturvallisuus
Ensimmäinen yhteinen kolmannella vuosiluokalla toteutettava projekti on pujottelupeli. Pelin sääntö on, että yrittää liikuttaa kahvaa pitkin rataa toisesta päästä toiseen ilman että ledi välkkyy. Radan voi muokata eri vaikeustasoille.
Itse pelikenttä valmistetaan noin 30 cm pitkästä ja 10 cm leveästä laudasta. Pelikentän tekoa varten opetetut tekniikat ovat mittaus, merkintä, katkaisu ja pintakäsittely. Tarvittavat työkalut ovat viivain, kulmaviivain ja käsisaha. Oppijat oppivat työkalujen nimet ja kuinka niitä käytetään. He pintakäsittelevät pelikentän oman suunnitelmansa mukaan. Oppijat myös oppivat kuinka maalataan eri kerroksia sekä luodaan suoria reunoja maalarinteipin avulla.
Pelin elektroniikkaa varten tarvitaan ledi, pieni vastus, kytkinrimaa, kaksi AA-paristoa ja pariston pidike. Rata ja kahva valmistetaan kierrätetystä MMJ-sähkökaapelista. Oppijat leikkaavat ja irrottavat suojamuovin virtajohdosta niin, että kupari jää jäljelle. Projektin aikana on hyvä tilaisuus pohtia, mitkä materiaalit ovat jännitteisiä ja mitkä materiaalit toimivat eristeinä.
Oppijoille opetetaan kuinka avoin ja suljettu virtapiiri toimii. He saavat myös oppia juottamisen perusteet juottimella. Tärkeä näkökohta, joka korostuu, kun oppijat käsittelevät kuumaa juotinta on turvallisuus, ettei polta itseään eikä muita, ei myöskään laitteita tai materiaalia.
Esimerkki 2: Lasinen lyhty kallistuskytkimellä (vl 4)
Pimeänä aikana valmistamme neljännellä vuosiluokalla lyhtyjä. Lyhty valmistetaan kierrätetystä lasipurkista, esimerkiksi sinappi- tai hillopurkista. Oppijat suunnittelevat purkin kylkeen kuvioita, jotka valmistetaan kirjamuovista, jotka liimataan lasipinnalle ja purkin lasi hiekkapuhalletaan mattapinnaksi. Pinta kuvioiden alla pysyy kirkkaana, kun purkkia työstetään.
Suunnittelun taidot
– suunnitella purkin kuviot
– piirtää virtapiirin kytkentäkaavio komponenttien ulkonäön mukaisesti
– suunnittelu 3D-piirto-ohjelmalla (Tinkercad)
Tiedot ja taidot
– tunnistaa erilaiset sähkökomponentit (paristo, ledi, kallistuskytkin, vastus) ja osata selittää tuotteen eri komponenttien toiminta.
– hiekkapuhaltaminen ja kuvioiden suojaaminen, pintakäsittely spraymaalilla.
– 3D-tulostuksen alkeet
Työskentelyn taidot
– oppia käyttämään tähän tarkoitukseen olevaa painetyökalua ja spraymaalia
Kasvamisen taidot
– iloita omasta valmiista työstään
Virtapiiri koostuu kahdesta ledistä, kahdesta AA-paristosta ja niiden pidikkeestä, pienestä vastuksesta ja kallistuskytkimestä. Kallistuskytkin toimii niin, että ledit sammuvat tai syttyvät riippuen siitä, miten lamppua käännetään. Oppijan valmistama virtapiiri liimataan kannen sisäpinnalle liimapistoolilla.
Oppijat myös suunnittelevat lasipurkin kanteen hahmon, joka tulostetaan 3D-tulostimella. Näin oppijoille tulevat tutuksi 3D-tulostuksen perusteet ja omien kolmiulotteisten mallien tekeminen Tinkercad-piirustusohjelmassa. Oppijoiden kanssa on kokeiltu myös Tinkercadin AR-toimintoa, jossa 3D-hahmon voi sovittaa lasipurkin kanteen ennen tulostusta.
Esimerkki 3: 2D + 3D = 2.5D (vl 5)
Viidennen vuosiluokan oppijat syventyvät Tinkercadin käyttöön ja soveltavat neljännellä luokalla opittuja taitoja. Projektissa oppilaat suunnittelevat tuotteen, joka leikataan laserleikkurilla vanerista tai akryylimuovista.
Suunnittelun taidot
– tehdä kaksiulotteisia piirustuksia Tinkercad-piirustusohjelmalla
Tiedot ja taidot
– leikata ja kaivertaa laserleikkureilla
Työskentelyn taidot
– tarkkuutta työssä
Kasvamisen taidot
– etsiä ratkaisuja eikä antaa periksi vastoinkäymisistä huolimatta.
Projektin alussa oppijat harjoittelevat kaksiulotteisen tuotteen piirtämistä, johon kuuluu kaiverrus. Se voi olla avaimenperä tai kyltti. Sen jälkeen oppijat suunnittelevat kolmiulotteisen tuotteen, esimerkiksi puhelintelineen, joka koostuu kahdesta tai useammasta kaksiulotteisesta osasta. Oppijat mittaavat, luovat prototyyppejä ja harjoittelevat kolmiulotteista ajatteluaan suunnitelleessaan litteitä osia, jotka kootaan ”2.5D” -tuotteeksi.
Oppijoiden tulee myös osata konvertoida tiedosto oikeaan muotoon, jotta laserleikkuri voi leikata tuotteen.
Esimerkki 4: Robotiikka (vl 6)
Kuudennen vuosiluokan oppijat tutustuvat Lego Mindstorm EV3:n ohjelmointiin. Opettaja esittelee robotin toimintaa sekä ohjelmointiin käytettävää EV 3 Classroom -ohjelmaa. Esittelyn jälkeen oppijat tutustuvat robotteihin. Robotteja ei pureta eri oppijaryhmien välillä, jotta oppijat pääsevät heti tekemään ohjelmointia. Oppijat voivat toki tehdä omia henkilökohtaisia muutoksia.
Suunnittelun taidot
– tietokonelooginen ajattelu, ymmärtää kuinka käyttämällä koodilohkoja ohjataan robottia
Tiedot ja taidot
– ymmärtää input-prosessi-output-yhteyttä
Työskentelyn taidot
– pystyä noudattamaan ja soveltamaan ohjeita
Kasvamisen taidot
– ottaa omaa vastuuta, etsiä tietoa netistä
Ensimmäinen yhteinen ohjelmointitehtävä on mitata etäisyyksiä ja saada robotti pysähtymään tiettyyn pisteeseen. Tämän jälkeen oppijien tulee ultraäänianturin avulla laskea ja mitata etäisyyksiä erilaisiin esteisiin ja välttää niihin törmääminen, peruuttaa, muuttaa reittiä ja jatkaa matkaa. Viimeinen tehtävä, jonka oppijat tekevät yhdessä, on saada robotti seuraamaan valmista rataa. Tässä tehtävässä ohjelmointi tehdään niin, että värisensori lukee värieroja radalla ja seuraa sitä. Kun kaikki yhteiset tehtävät on suoritettu, oppijat tekevät oman ohjelmoinnin. He käyttävät Internetiä löytääkseen inspiraatiota ohjelmointiin. Suosittu ominaisuus on erilaisten äänisignaalien lisääminen ohjelmointiin.
Kuudennen vuosiluokan oppijat tutustuvat Lego Mindstorm EV3:n ohjelmointiin. Opettaja esittelee robotin toimintaa sekä ohjelmointiin käytettävää EV 3 Classroom -ohjelmaa. Esittelyn jälkeen oppijat tutustuvat robotteihin. Robotteja ei pureta eri oppijaryhmien välillä, jotta oppijat pääsevät heti tekemään ohjelmointia. Oppijat voivat toki tehdä omia henkilökohtaisia muutoksia.
Esimerkki 5: Henkilökohtainen bluetooth-kaiutin (vl 7)
Seitsemännellä luokalla oppijoilla on kolme vuosittaista käsityötuntia siten, että heillä on syyslukukaudella tekstiilikäsityötä ja kevätlukukaudella teknistä käsityötä tai päinvastoin.
Toisena teknisen käsityön projektina seitsemännellä luokalla oppijat saavat tehtäväkseen tehdä pienen henkilökohtaisen kaiuttimen, jossa on sisäänrakennettu vahvistin ja bluetooth-vastaanotin. Tehtävässä oppijat pääsevät harjoittelemaan muun muassa teknistä piirtämistä CAD-ohjelmassa, 3D-tulostusta, laatikon suunnittelua ja elektroniikkatyötä.
Suunnittelun taidot
– luoda edistyneempiä kolmiulotteisia malleja piirustusohjelmassa Tinkercad
Tiedot ja taidot
– osien liittäminen ruuveilla
– eri pintakäsittelytekniikoihin tutustuminen
– piirilevyjen juottaminen
– laserleikkaus ja/tai 3D-tulostus
Työskentelyn taidot
– tarkkuutta suunnittelussa ja valmistuksessa
Kasvamisen taidot
– työturvallisuutta ja kestävyyttä
Projekti sisältää monia eri elementtejä ja kestää yleensä noin 8–10 viikkoa. Ensimmäisellä oppitunnilla oppijat etsivät inspiraatiota ja tekevät luonnoksia paperille. Oppijoita rohkaistaan kehittämään omaa kaiutinsuunnitemaa ja suunnittelemaan myös yksi tai kaksi yksityiskohtaa, jotka voidaan tulostaa 3D-tulostimella. Toisella tunnilla tehdään kolmiulotteisia piirustuksia Tinkercad-piirustusohjelmalla. Piirustuksessaan oppijan tulee huomioida materiaalin paksuus, tehdä läpivienti USB-johdolle, mahdollisille kytkimille ja ledille sekä varmistaa, että kaiutinelementti mahtuu laatikkoon. Piirustus tulee tehdä niin tarkasti, että opettaja pystyy piirustuksen perusteella sahaamaan pyörösahalla neljä ensimmäistä kappaletta (pohja-, kansi- ja sivupalat). Sitten opiskelijat yhdistävät kappaleet yhteen, valmistavat etu- ja takakappaleet sekä silottavat ja pintakäsittelevät kaiutinkotelonsa.
Oppijat dokumentoivat käsityöprosessiaan ideasta valmiiseen tuotteeseen Seesaw-applikaatiossa. Dokumentaatio koostuu kuvista, lyhyistä teksteistä ja videoista, joita oppijat lataavat itse työn aikana.
Elektroniikkatyössä oppija voi valita eri vaikeustasojen välillä. Yksinkertaisimmassa versiossa opiskelija juottaa USB-johdon piirilevyyn ja toiset johdot kaiutinelementtiin. Oppija voi myös tehdä edistyneemmän työn lisäämällä kytkimen ja ledit. Oppijat saavat koululta vahvistinpiirilevyn ja kaiutinelementin. Oppilaat saavat kotitehtäväksi tuoda kotoa vanhan USB-johdon, mikäli sellainen kotoa löytyy. Se voi olla rikkinäisen tietokoneen hiiren tai vanhan näppäimistön USB-johto. Näin saadaan kierrätettyä vanhoja elektroniikkakomponentteja.
Seuraava askel: ohjelmointipolku
Dokumentissa kuvatut viisi projektiesimerkkiä ovat yritystä luoda tilaa uusille teknologioille ja materiaaleille käsityöhön sekä kuvata oppijan tiedon ja taitojen kehittymistä uuden teknologian sisällöstä. Näiden yhteishankkeiden lisäksi on muitakin hankkeita. Nämä voivat vaihdella vuodesta toiseen. Ne voidaan liittää erilaisiin vuosipäiviin, syntymäpäiviin tai koulun teemoihin.
Tarve tällaiselle ”oppimispolulle” tuli siitä, että me käsityöopettajat halusimme taata, että kaikilla koulun oppilailla on perustiedot 3D-tulostamisesta, laserleikkauksesta, tietokoneavusteista piirtämistä, elektroniikkatyöstä ja ohjelmoinnista. Samalla haluamme tehdä selväksi, että käsityössä voidaan hyvin luonnollisella tavalla yhdistää sisältöä, työmenetelmiä ja teknologioita, joita muissa yhteyksissä kuvataan ”makingiksi”.
Seuraava askel on laajentaa käsityöpolkua pehmeiden materiaalien sisältöön ja siten saada koulun tekstiilikäsityön opettaja mukaan kehitystyöhön. Esimerkiksi vinyylileikkaus ja tekstiilimateriaalien laserleikkaus voisivat johtaa uusiin innovatiivisiin käsityöprojekteihin.
Lars Broman ja Kasper Hiltunen, Vasa övningsskola
