Insinöörikoulutuksen uudistaminen – Digital Twin ja murrosteknologiat opetuksessa
Teollisuudessa käytettävä teknologia on kehittynyt viime vuosina nopeasti, kun taas insinöörikoulutuksen opetuskäytännöt muuttuvat usein hitaammin. Digitaaliset kaksoset, tekoäly, robotiikka ja virtuaalitodellisuus ovat jo osa teollisuuden arkea, mutta niiden hyödyntäminen opetuksessa on edelleen hajanaista. Kuilun kaventaminen koulutuksen ja työelämän välillä on keskeistä, jotta valmistuvat insinöörit pystyvät toimimaan nopeasti muuttuvassa teknologisessa ympäristössä.
- Kirjoittaja:
- Antti Liljaniemi, Metropolia
- Kuvat:
- Metropolia
- Julkaistu:
Tekoälyn, robotiikan ja virtuaalitodellisuuden tullessa osaksi teollisuuden arkea opiskelijat tarvitsevat uusia tapoja yhdistää teoreettinen osaaminen käytännön ongelmanratkaisuun. Väitöskirjassa tarkastellaan, miten digitaalisia kaksosia, virtuaalitodellisuutta ja muita murrosteknologioita voidaan hyödyntää insinöörikoulutuksessa teollisuuden tarpeisiin vastaten.
Perinteinen, erityisesti luentopainotteinen opetus ei yksin riitä monimutkaisten ja dynaamisten järjestelmien ymmärtämiseen. Digitaaliset kaksoset ja VR-simulaatiot mahdollistavat järjestelmien kokeilemisen, havainnollistamisen ja analysoinnin tavalla, joka vastaa nykyaikaista insinöörityötä. Teknologian hyödyntäminen opetuksessa edellyttää kuitenkin pedagogisesti suunniteltua ja vaiheittaista käyttöönottoa.
Kolme tutkimuskokonaisuutta
Väitöskirja perustuu kolmeen tapaustutkimukseen. Ensimmäisessä tarkasteltiin digitaalisten kaksosten käyttöä koneautomaation opetuksessa. Digital Twin -kurssilla opiskelijat rakensivat virtuaalisen mallin tuotantojärjestelmästä ja yhdistivät siihen automaatiojärjestelmän ohjauksen. Kurssin läpäisyprosentti nousi yli 92 prosenttiin (n=596).
Toisessa tutkimuksessa tarkasteltiin uusien teknologioiden käyttöönottoa OQEM-kypsyysanalyysimenetelmän avulla. Menetelmää sovellettiin Digi-Salama-hankkeessa 25 teknologiapilotissa eri toimialoilla. Kolmannessa tutkimuksessa tarkasteltiin immersiivisen virtuaalitodellisuuden hyödyntämistä opetuksessa. Holodeck-ympäristössä VR:tä käytettiin hydrauliikan ja pneumatiikan laboratoriokurssien tukena, mikä paransi opiskelijoiden oppimistuloksia ja sitoutumista (n=96).
TPIK-malli yhdistää teknologian ja työelämän
Tutkimuksen keskeinen tulos on TPIK-malli (Technological, Pedagogical and Industrial Knowledge), joka yhdistää teknologian, pedagogiikan ja teollisen kontekstin opetuksen suunnittelussa. Malli korostaa pedagogista suunnittelua, teknologian kypsyystason arviointia sekä tiivistä yhteistyötä teollisuuden kanssa. Mallia on sovellettu käytännössä Metropolia Ammattikorkeakoulun Robo Garage -ympäristössä, jossa opiskelijat, opettajat ja yritykset toteuttavat robotiikan ja automaation teknologiaprojekteja yhdessä.
Lopuksi
Insinöörikoulutuksen keskeinen haaste ei ole teknologian puute, vaan sen pedagoginen hyödyntäminen. Digitaaliset kaksoset, robotiikka ja muut murrosteknologiat tarjoavat uusia mahdollisuuksia oppimiselle, mutta niiden käyttöönotto vaatii suunnittelua, kokeiluja ja yhteistyötä teollisuuden kanssa. Tutkimuksessa havaittiin, että tällaiset oppimisympäristöt voivat parantaa opiskelijoiden ymmärrystä, motivaatiota ja sitoutumista oppimiseen. Ne voivat samalla auttaa kaventamaan koulutuksen ja työelämän välistä kuilua.
TPIK
Jaa tämä artikkeli
Sinua voisi kiinnostaa myös
Suunnitteluharjoitus virtuaaliympäristössä – työelämälähtöistä oppimista yritysyhteistyön kautta
Hämeen ammattikorkeakoulun (HAMK) sähkö- ja automaatiotekniikan opiskelijat syvensivät automaatiosuunnittelu- ja projektityöskentelyosaamistaan HAMKin ja Valmet Automation Oy:n yhteistyössä järjestämässä koulutuksessa. Opiskelijat tutustuivat koulutuksen aikana Valmetin suunnitteluympäristöön ja projektimalliin.
Virtuaalinen automaatiomuseo
Virtuaalinen automaatiomuseo on nyt valmis siltä osin, kun 3D skannaukset ovat tehty. Myös kaikki museoon rekisteröidyt laitteet, 1 247 kpl, on lisätty museon sivuille, sisältäen käytettävissä olleen teknisentiedon ja käyttövuodet. Museosivun alareunassa on myös juokseva mainos, johon on lisätty kaikki ne tahot, jotka ovat rahallisesti edesauttaneet museon valmistumista. Siitä vielä kerran suuret kiitokset kaikille rahoittajille.
Pk-yritysten kehittäminen yhteistyörobotiikan avulla
TECHBOOST-hanke kokoaa kuusi suomalaista korkeakoulua – Aalto-yliopiston, Tampereen yliopiston, Tampereen ammattikorkeakoulun, Metropolia ammattikorkeakoulun ja Oulun ammattikorkeakoulun – kehittämään yhteistyössä toimintamalleja. Tavoitteena on tehostaa korkeakoulujen välistä yhteistyötä ja edistää yritysten TKI-ongelmien ratkaisemista.