FOTOGRAMMETRIAN JA KAUKOKARTOITUKSEN OPETUKSEN KEHITTÄMINEN

Petri Rönnholm, Henrik Haggrén, Anna Annila, Hannu Hyyppä, Marika Ahlavuo

Aalto-yliopisto, Insinööritieteiden korkeakoulu, Fotogrammetria ja kaukokartoitus

petri.ronnholm@aalto.fi, henrik.haggren@aalto.fi, anna.annila@aalto.fi, hannu.hyyppa@aalto.fi, marika.ahlavuo@aalto.fi

TIIVISTELMÄ Yliopisto-opetus on jatkuvaa kehitystyötä, jossa painopiste voi olla opintokokonaisuudessa, yksittäisissä kursseissa ja harjoituksissa, opetusmenetelmissä tai opettajan omassa pedago-gisessa kouluttautumisessa. Aalto-yliopiston Insinööritieteiden korkeakoulussa opetetaan fotogrammetriaa ja kaukokartoitusta Maanmittaustieteiden Geomatiikan tutkimusryhmässä. Opetustarjontaamme sisältyy myös laserkeilaus. Fotogrammetrian ja kaukokartoituksen opetusta on aktiivisesti kehitetty useiden kehityshankkeiden voimin. Artikkelissa esitetään kehitys-hankkeistamme fotogrammetrian, kaukokartoituksen ja laserkeilauksen tietokanta, kauko-kartoituksen työpaja, innovaatio-orientoitunut harjoitus sekä fotogrammetrisen järjestelmän rakentaminen ongelmalähtöisen oppimisen avulla. Lisäksi kuvaillaan työryhmämme aktiivisesti käyttämä progressiivisen oppimisverkoston malli. Erityisen tärkeänä on pidetty opiskelijoiden motivointia opiskelemaan alaa. Monissa uudistushankkeissamme juuri motivaation lisääminen on ollut yksi kantava tekijä. Kehitystyötä jatketaan tulevaisuudessa aktiivisesti, joten tarjoamme jatkossakin korkeatasoista ja motivoivaa fotogrammetrian ja kaukokartoituksen opetusta. 1. JOHDANTO Yliopisto-opetus vaatii jatkuvaa kehittämistä. Erityisesti teknisillä aloilla uudet instrumentit ja menetelmät voivat nopeastikin muuttaa käytännön prosesseja. Uusimpien kehitystrendien seuraaminen on välttämätöntä, jotta opetus säilyy ajanmukaisena (Clavert & Yanar, 2010; Rantama ym., 2010). Parhaimmillaan opetus on kiinteässä yhteydessä omaan ja muiden tutkimukseen, jolloin on mahdollista sisällyttää opetukseen tulevia trendejä ennakoivaa sisältöä. Opetuksen sitominen huippututkimukseen onnistuu yhdistämällä tietovirrat, inno-vaatiot ja koulutus kokonaisuudeksi (Ahlavuo ym., 2010). Fotogrammetrian ja kaukokartoituksen opetuksella ja tutkimuksella on Suomessa pitkät perinteet. Fotogrammetrian professuuri perustettiin Teknilliseen korkeakouluun 1957 (Jul-kunen, 2008, s. 72) ja täytettiin ensimmäisen kerran 1960, kun R.S. Halosesta tuli professori. Aktiivinen oma tutkimustoiminta ja osaava henkilökunta ovat pitäneet opetuksen tason kansainvälisestikin korkealla tasolla. Fotogrammetrian ja kaukokartoituksen opetus annetaan nykyään Aalto-yliopiston Insinööritieteiden korkeakoulussa Maanmittaustieteiden laitoksen Geomatiikan tutkimusryhmässä. Sisällöllisesti fotogrammetrian ja kaukokartoituksen alan ehkä merkittävin uudistus viime aikoina on ollut laserkeilauksen kehittyminen operatiiviseksi menetelmäksi. Lasertutkimuk-sessamme on myös toteutettu laajasti monialaisuutta, yhteiskunnallista vaikuttavuutta, huippututkimusta ja toisaalta tiedon popularisointia. Ideasta toimivaksi huipputuotteeksi osoittautui toteuttamiskelpoiseksi myös opetussektorilla. Laserkeilaus on otettu kiinteäksi

The Photogrammetric Journal of Finland, Vol. 22, No. 3, 2011

42

osaksi fotogrammetrian ja kaukokartoituksen opetusta sisältäen monipuolisesti ilma-, maa- ja mobiililaserkeilausta. Myös digitaalinen fotogrammetria ja erityisesti digitaalisten kameroi-den ja ilmakuvakameroiden kehitys on muuttanut mittausprosesseja. Opetus ei ole ainoastaan sidoksissa opetettavaan aiheeseen vaan sisältää oleellisesti opetus-menetelmät. Nykyaikaisen oppimiskäsityksen mukaan oppimisen pitäisi olla opiskelija-lähtöistä. Opetusmenetelmien kirjo on suuri ja parhaiten opettajakunta voi sisäistää ne kouluttautumalla pedagogisesti. Myös toimintaympäristö aiheuttaa muutospaineita opetuksen rakenteisiin. Edellinen iso muutos oli siirtyminen vanhasta tutkintorakenteesta uuteen Bolognan sopimuksen (European Ministers of Education, joint declaration, 1999) mukaiseen kaksivaiheiseen tutkintoon, jolloin kolmen vuoden opintojen jälkeen on tarkoitus suorittaa kandidaatintutkinto ja sen jälkeen suorittaa kahdessa vuodessa diplomi-insinöörin tutkintoon johtava maisterivaihe. Tutkinto koostuu yksittäisten kurssien ja opintojaksojen sijaan moduuleista ja uusi tutkintorakenne otettiin käyttöön vuonna 2005 (Koistinen ym., 2008). Uudistuksen yhteydessä kaikista foto-grammetrian ja kaukokartoituksen kursseista laadittiin ydinainesanalyysit ja kurssien sisällöt suunniteltiin isoksi kokonaisuudeksi ottaen huomioon kunkin vuosikurssin opiskelijoiden oppimistarpeet. Yhteistyökumppaneista erityisesti Geodeettinen laitos ja sen henkilöstö on ollut mukana vahvasti kehittämässä ja toteuttamassa fotogrammetrian ja kaukokartoituksen opetusta – myös kansainvälisesti. Esimerkiksi Geodeettinen laitos on järjestänyt Internet-pohjaiset EuroSDR:n etäkurssit ilmalaserkeilauksen käytöstä sekä rakennusten mallinnuksessa että metsien inventoinnissa. Artikkelissa pohditaan motivaation merkitystä opintomenestykseen sekä esitellään muutamia merkittävimpiä kehittämishankkeita (Kuva 1), joita on toteutettu fotogrammetrian ja kaukokartoituksen tutkimusryhmässä. Esitettyjen kehityshankkeiden lisäksi kaikkia kursseja sekä tutkintorakennetta kehitetään määrätietoisesti.

Kuva 1. Fotogrammetrian ja kaukokartoituksen opetuksen kehittämisen painopistealueita 2000-

luvulla.

43

2. MOTIVAATIO Motivaatio on yksi tärkeimpiä osatekijöitä, jotka vaikuttavat oppimiseen ja opettamiseen. Yleensä motivaatio jaetaan sisäiseen ja ulkoiseen motivaatioon. Molempiin motivaatio-lajeihin on mahdollista vaikuttaa. Tyypillisesti ulkoinen motivaatio perustuu rangaistus- tai palkkiojärjestelmään, kun taas sisäinen motivaatio perustuu vain sisäiseen mielihyvään, joka usein liittyy onnistumisen kokemuksiin (Walker ym., 2006). Jos opiskelija on sisäisesti motivoitunut, opinnot koetaan kiinnostavina ja miellyttävinä, mikä luo positiivista uteliai-suutta, luovuutta sekä syvällistä oppimista (Ryan & Deci, 2000). Yksinkertaisimmillaan ulkoinen motivaatio voi syntyä esimerkiksi siitä, että kurssissa on tentti. Tentin läpäise-miseksi opiskelijan on perehdyttävä riittävästi aiheen sisältöön, jotta hän saa kurssista haluamansa arvosanan. Ulkoisen motivaation sijaan sisäinen motivaatio on kantava voima, joka mahdollistaa syvällisen oppimisen ja huipulle johtavan tahtotilan. Tyypillisesti ulkoiseen motivaatioon on paljon helpompi vaikuttaa kuin sisäiseen motivaatioon. Ulkoinen motivaatio ei kannusta syvälliseen oppimiseen vaan pahimmillaan hyvin pinnalliseen oppimiseen. Esimerkkinä pinnallisesta oppimisesta on opiskelutyyli, jossa luetaan juuri ennen tenttiä joukko tärppikysymyksiä lyhytaikaiseen muistiin. Valitettavasti tällainen oppimiskulttuuri ei välttämättä johda toivottuun tulokseen. Pelkkä ulkoinen motivaatio ei yleensä ole riittävä, jotta opiskelijasta tulisi alansa huippu. Opiskelumotivaatioon vaikuttaa opiskelijan itsensä lisäksi mm. vanhempien ja sisarusten tuki, seurustelusuhteet, opetuksen laatu, oppimisympäristö, opettajan innostus, tutor-toiminta sekä opiskelijoiden keskinäinen vertaistuki. Onkin selvää, että opetushenkilökunta ei voi vaikuttaa kaikkiin motivaatiota lisääviin tekijöihin. Siksi kannattaa keskittyä niihin tekijöihin, joihin voidaan parhaiten vaikuttaa (Erkkilä ym., 2010). On myös huomattavaa, että motivaatio voi vaihdella hyvinkin paljon opintojen kestäessä. Oppiminen vaatii paljon työtä ja hyvin motivoitunut opiskelija on valmis käyttämään riittävästi aikaa opiskelemiseen. Opiskelu-motivaation on oltava hyvä, koska muuten opiskeluun tarvittavan ajan vie hyvin helposti muut aktiviteetit kuten harrastukset, tietokonepelit, yleinen Internet-surffaus, nettipokeri ja sosiaalinen media. Myös työskentely työn ohella saattaa viedä resursseja opiskelulta. Toisaalta, jos töitä tekee oman alan yritykseen, voi tämä lisätä huomattavasti motivaatiota ja samalla opintojen fokusta. Fotogrammetrian ja kaukokartoituksen tutkimusryhmä on pyrkinyt aktiivisesti luomaan progressiivista oppimisverkostoa (Kuva 2), jossa opetusta käsitellään huomattavasti laajemmassa ympäristössä kuin vain Maanmittaustieteiden laitoksessa (Haggrén ym., 2005). Progressiivisessa oppimisverkostossa käytetään opetuksen välineenä progressiivisen oppimis-ympäristön teoreettista viitekehystä ja mallia, jossa korostetaan oppilaan omaan elinympä-ristöön kohdistuvaa tutkivaa elinikäistä oppimista. Progressiivinen oppimisverkosto on malli tutkivan oppimisen kehittämisestä yksilön opinpolun elinkaarella. Mallin mukaan tutkijakoulutus voidaan ulottaa jo peruskouluihin ja lukioon. Esimerkiksi fotogrammetrian ja kaukokartoituksen liittymäkohtia peruskoulu- ja lukio-opetukseen olemme selvittäneet mm. matematiikan, fysiikan, biologian, maantieteen, historian ja liikunnan osalta (Ahlavuo ym., 2005). Oppiminen perustetaan konstruktiiviseen ja tutkivan oppimisen teorioihin. Progressiivisen oppimisverkoston mallia on kehitetty tavoitteena halu edistää uudenlaista tutkimuskulttuuria ja oppimiskäsitystä sekä oppilaan omaan elinympäristöön kohdistuvaa tutkivaa elinikäistä oppimista. Laboratorion tuottamaa tieteellistä tietoa tuodaan lähemmäksi eri-ikäisiä oppijoita

44

yhdistämällä teoriaa ja käytäntöä. Yhtenä tavoitteena on tutkimus- ja opetustoiminnan välisen yhteyden tukeminen. Suomalaisessa luonnontieteiden opetuksessa kokeellinen menetelmä on nimetty peruskoulun opetussuunnitelman perusteissa yhdeksi keskeiseksi sisällöksi. (Ahlavuo ym., 2005)

Kuva 2. Progressiivisen oppimisverkosto – alkeista tieteeseen. Tavoitteena on hyödyntää laajasti alan osaamista. Yhteistyössä ovat mm. Geodeettinen laitos, EVTEK, Koulutuskeskus Dipoli sekä

eri kouluasteet. (Hyyppä ym., 2005; Ahlavuo ym., 2005) Siirtämällä fotogrammetria ja kaukokartoituksen tietotaitoa eri kouluasteelle ja ammatti-korkeakouluihin voidaan parhaimmillaan herättää oppilaissa sisäinen motivaatio alaa kohtaan hyvin aikaisessa vaiheessa. Parhaimmillaan tällainen oppilas tulee myöhemmin opiskelemaan Aalto-yliopistoon omaten valmiiksi hyvät taustatiedot alasta sekä aidon uteliaisuuden aihetta kohtaan. Esimerkiksi ensimmäisen vuosikurssin opiskelijoille suunnatulla ”Maanmittaus ammattina ja tieteenalana” -opintojaksolla on selvitetty, mitkä tekijät vaikuttavat maanmit-tausinsinöörin uran ja geomatiikan opintojen valintaan (Ahlavuo ym., 2005). Progressiivinen oppimisverkosto kattaa lisäksi myös täydennyskoulutuksen, poikkitieteellisesti tutkimus-laitokset ja elinkeinoelämän. Progressiivista oppimisverkostoa on toteutettu mm. LUMA-yhteistyön avulla, vierailemalla kouluissa, osallistumalla koululaisille suunnattuihin tapahtumiin, asiantuntijayhteistyöllä ammattikorkeakoulujen kanssa, tarjoamalla jatkokoulutusta sekä ylläpitämällä kiinteitä yhteyksiä elinkeinoelämän kanssa. Verkostossa toimimisen ytimeksi muodostuu yhteisöllinen tiedon rakentelu ja jakaminen siten, että asiantuntijatietoa pystytään hyödyntämään yhteis-kunnallisesti. Tutkimusryhmässä tuotettuja kohderyhmän tarvitsemia koulutuksia on tarjottu halukkaille verkoston kautta mm. stereokuvanteko- ja karttamittauskurssin muodossa. Virtuaalisen verkoston hyödyntäminen, kun tuotteistetaan uudenlaisia koulutustapahtumia, toimii oman opetustoiminnan kehittämisen tukena. Motivaatioon on kiinnitetty huomiota ja pyritty vaikuttamaan myös tietovirtaprojektilla (Ahlavuo ym., 2011), jossa kartoitettiin mm. opetuksen vaatimia tietovirtoja sekä tutkimus- ja opetuskulttuuria.

Huippututkimus T&K Elinkeinoelämä T&K

Tutkimuslaitokset Täydennyskoulutus

Opetus Aallossa Muut yliopistot

AMK Lukio

Alakoulu Yläkoulu

45

3. FOTOGRAMMETRIAN, KAUKOKARTOITUKSEN JA LASERKEILAUKSEN TIETOKANTA

Vuosien 2009 ja 2010 aikana suunniteltiin ja toteutettiin opetuksen kehityshenkkeena opetusta ja oppimista tukeva tietokantasovellus “Foto.hut.fi Database” (Kuva 3). Tietokantasovellus on avoin kaikille Internetin käyttäjille osoitteessa http://foto.hut.fi/opetus/foto/, mutta uusien tietueiden lisääminen vaatii rekisteröitymistä. Tietokantaan on tarkoitus tallentaa fotogrammetriaan, laserkeilaukseen ja kaukokartoitukseen liittyviä Internet-linkkejä.

Kuva 3. Internet-käyttöliittymä “Foto.hut.fi database” opetuksen tietokannalle. Tietokantaa on käytetty opetuksen tukena osana harjoitusta kurssilla ”Johdanto fotogram-metriaan, kaukokartoitukseen ja kuvatulkintaan”, joka on suunnattu ensimmäisen vuosikurssin opiskelijoille (Rönnholm ym., 2010). Harjoituksen tarkoitus on kannustaa ja motivoida opiskelijoita opiskelukulttuuriin, jossa perehdytään luentomateriaaleihin ja harjoitellaan lisä-tiedon hakemista. Tehtävänä on lukea luentomateriaalit viikoittain ja valita jokaiselta luento-kerralta (2 kertaa/viikko) vähintään yksi termi. Käyttämällä kyseistä termiä hakusanana, opis-kelijat etsivät Internetistä lisätietoa. Jotta opiskelijat harjaantuvat monipuolisesti tiedon hakemiseen, esimerkiksi Wikipedia-sivustot eivät ole sallittuja, vaikka toki niitä voi lukea omaksi harrastuneisuudeksi. Sen sijaan opiskelijoita kannustetaan etsimään tutoriaaleja, artikkeleita, havainnollistavia videoita ja interaktiivisia sovelluksia. Löydettyään hyvän sivuston opiskelijat tarkastavat, onko linkki jo olemassa ”Foto.hut.fi Database” -sovelluksessa. Jos ei, he tallentavat Internet-sivuston osoitteen ja kuvaavat avainsanat tietokantaan. Tietokannasta voi hakea tietoa erilaisilla hakutermeillä kuten avainsanoilla, URL-osoitteella tai julkaisuvuoden, tutkimusalan, kategorian tai materiaalin tyypin perusteella. Vaikka kaikki tietokannasta löytyvät linkit on periaatteessa löydettävissä yleisillä Internet-hakukoneilla, tämän tietokannan etu on siinä, että sivustoille on tehty ylimääräinen luokittelu, mikä helpottaa toivottujen sivujen löytymistä. Lisäksi joitain sivustoja on vaikea löytää hakukoneilla, jos alkuperäisessä sivustossa ei ole riittävästi avainsanoja kuten videoiden tapauksessa. 4. KAUKOKARTOITUKSEN TYÖPAJA Kaukokartoituksen opetuskokonaisuudessa tehdään runsaasti harjoitustehtäviä, joista osa on kohtuullisen vaativia. Syksyllä 2009 aloitettiin kokeilu kaukokartoituksen työpajasta, jonka tarkoituksena on edesauttaa opiskelijoiden onnistumista harjoitustehtävien suorittamisessa.

46

Työpajakokoontumisia pidettiin yleensä viikon välein. Näissä tilaisuuksissa opiskelijoilla oli mahdollisuus saada apua mihin tahansa kaukokartoituksen harjoitustyöhön. Paikalla työpajassa oli harjoituksia ohjannut vanhempi opiskelija sekä useimmiten myös luennoitsija. Ongelmakohdista oli myös mahdollista lähettää sähköpostia etukäteen. Näitä ongelmakohtia käsiteltiin seuraavassa työpajassa. Esille tulleista kysymyksistä koottiin FAQ-sivusto (Frequently Asked Questions), jossa tuotiin esille ongelmakohtia ja niiden ratkaisuja. Kokeilu osoitti toimivuutensa ja opiskelijat kokivat saaneensa apua harjoitustöiden suorit-tamisessa. Lisäksi FAQ-sivusto vähensi opiskelijoilta tulevien kysymysten määrää. Loppu-tuloksena opettavan henkilön työmäärä jopa väheni työpajan myötä, koska yhä useampi opiskelija suoriutui tehtävistä ilman henkilökohtaista ohjausta. 5. INNOVAATIO-ORIENTOITUNUT HARJOITUS Innovaation määritellään yleensä olevan jotain täysin uutta tai parantavan oleellisesti vanhaa. Lähtökohtana innovaatioille ovat luovat innovatiiviset ajatukset, mutta myös toteuttaminen organisaatiossa (Edwards ym., 2009). Fotogrammetrian ja kaukokartoituksen työryhmässä on toteutettu vuodesta 2009 lähtien innovaatio-orientoitunut ryhmätyöharjoitus osana ”Foto-grammetrian perusteet” -kurssia (Erving ym., 2010). Harjoituksessa opiskelijat tutustuvat jonkin yrityksen tai organisaation toimintaan, koettavat löytää hyviä kehityskohteita sekä keksivät jonkin innovaation, joka voisi parantaa yrityksen tai organisaation toimintaa. Innovaation aihepiiri on rajattu fotogrammetrisiin sovelluksiin, sisältäen myös laserkeilauksen. Kurssi on tarkoitettu pääasiallisesti toisen vuosikurssin opiskelijoille. Koska opiskelijat ovat opintojen alkupäässä kandidaattivaiheessa, harjoituksen tarkoituksena on pääasiallisesti lisätä opiskelijoiden motivaatiota alaa kohtaan, rohkaista luovuuteen, opettaa järjestelmällistä ryhmä-työtä, tutustuttaa yrityksiin sekä toimia opetusvälineenä. Yhden kurssin puitteissa harjoitukseen käytettävä aika on rajallinen, joten innovaatiota ei oleteta toteutettavaksi yrityksessä tai organisaatiossa, vaan pelkät suunnitelmat riittävät harjoituksen suorittamiseksi. Koska inno-vaatiota ei toteuteta, opiskelijoilla on suuremmat vapaudet käyttää luovuuttaan ja inno-vaatioajatukset saavat olla myös epärealistisen futuristisia. Käytännössä opiskelijat ovat kehittäneet kuitenkin hyvin realistisia ja konkreettisia parannusehdotuksia. Harjoituksessa käytetään apuna ongelmalähtöistä oppimista (Perrenet ym., 2000). Ongelma-lähtöinen oppiminen tekee opiskelijasta aktiivisen osapuolen ja opettajan rooli on tukea ja ohjata prosessia. Ongelmalähtöinen oppiminen voidaan toteuttaa käyttämällä hieman toisistaan poik-keavia ohjeistuksia. Järjestämässämme harjoituksessa opiskelijoita ohjeistettiin käyttämään seitsemänvaiheista toimintaketjua (Wood, 2003), joka on esitetty taulukossa 1. Harjoitus aikataulutettiin viikkotavoitteiden avulla ja kokonaistyömääräksi ohjeistettiin 24 tuntia. Opiskelijat jaettiin neljän hengen ryhmiin ja jokaisella ryhmällä oli oma ohjaaja henkilökunnasta. Lisäksi yrityksestä, jolle ryhmä kehitti innovaatiota, oli nimetty yhteyshenkilö. Hänen kauttaan opiskelijat tutustuivat yrityksen toimintaan. Ryhmät ylläpitivät säännöllisesti blogia työskentelyn etenemisestä, mikä helpotti henkilökuntaa seuramaan eri työskentelyvaiheita. Lopputuotteena ryhmät laativat raportin, joka toimitettiin myös harjoituksen kohteena olleisiin yrityksiin ja organisaatioihin. Töiden tulokset esiteltiin loppuseminaarissa, jossa kukin ryhmä sai vertais-palautetta opponenttina toimineen opiskelijaryhmän puolesta.

47

Taulukko 1. Ongelmalähtöisen oppimisen seitsemän vaihetta.

Kuvat 4 ja 5 esittävät esimerkkejä palautekyselyn tuloksista. Ensimmäiseksi tarkasteluun on otettu kysytty väite ”Kiinnostukseni fotogrammetriaan lisääntyi harjoituksen myötä”, johon opiskelija vastasivat asteikolla 1-5. Kuten kuvaajista voidaan huomata, suurimmalla osalla opiskelijoista kiinnostus fotogrammetriaa kohtaan lisääntyi harjoituksen ansiosta. Palautteen mukaan harjoitus on osoittautunut motivoivaksi. Toinen poiminta palautekyselystä liittyy väitteeseen ”Ryhmäni käytti monipuolisesti erilaisia opiskelutapoja”. Palautteen mukaan noin puolet opiskelijoista oli vuosittain väitteen kanssa joko jokseenkin samaa mieltä tai täysin samaa mieltä. Tulos on siinä mielessä mielenkiintoinen, että ohjeistuksessa annettiin ohjeet vain ongelmalähtöisen oppimisen perustoteutukselle. Opiskelijat ovat siis aktivoituneet itse hankkimaan tietoa käyttäen monipuolisesti erilaisia opiskelutapoja.

Kuva 4. Palautekyselyn tulokset väitteeseen ” Kiinnostukseni fotogrammetriaan lisääntyi harjoituksen myötä” vuosittain esitettynä prosenttiosuuksina. Asteikko tulkitaan seuraavasti: 1=täysin eri mieltä, 2=jokseenkin eri mieltä, 3=en osaa sanoa, 4=jokseenkin samaa mieltä,

5=täysin samaa mieltä.

0

10

20

30

40

50

60

70

1 2 3 4 5

2009

2010

2011

%

1. Esikeskustelu: Selvitetään terminologia 2. Esikeskustelu: Muotoillaan tutkimuskysymykset- ja

ongelmat 3. Esikeskustelu: Analysoidaan ongelmaa 4. Esikeskustelu: Kootaan ongelmaan liittyvät kysymykset

ja ratkaisut 5. Esikeskustelu: Päätetään itseopiskeluvaiheen

oppimistavoitteet 6. Itsetyöskentelyvaihe: Itsenäinen opiskelu 7. Jälkikeskustelu: Kootaan itsetyöskentelyvaiheen tulokset

johtopäätöksiksi

48

Kuva 5. Palautekyselyn tulokset väitteeseen ”Ryhmäni käytti monipuolisesti erilaisia opiskelutapoja” vuosittain esitettynä prosenttiosuuksina. Asteikko tulkitaan seuraavasti:

1=täysin eri mieltä, 2=jokseenkin eri mieltä, 3=en osaa sanoa, 4=jokseenkin samaa mieltä, 5=täysin samaa mieltä.

Yleisesti palautteen mukaan harjoitus koettiin hyvin järjestetyksi, mielekkääksi ja innostavaksi. Osa opiskelijoista koki kuitenkin tehtäväksiannon olevan liiankin avoimen ja innovaatioajatuksen keksiminen oli haasteellista. Kun innovaatioidea oli selvillä, työn tekeminen ryhmillä sujui hyvin. Ryhmäkohtainen ohjaaja kuitenkin osottautui tärkeäksi, kun opiskelijat tarvitsivat apua. Monet opiskelijat olisivat olleet halukkaita jatkamaan työtä pidempäänkin aina käytännön toteutukseen asti, mikä ei kuitenkaan ollut mahdollista tämän kurssin puitteissa. Loppuraportit ovat tyypillisesti olleet erittäin hyviä ja täynnä innovatiivisia ideoita. Harjoitus on vapauttanut opiskelijoita pohtimaan olemassa olevien prosessien kehittämistä. Toisaalta työn aikana opiskelijat ovat myös oppineet tunnistamaan puutteita omassa tietämyksessään, laatimaan oppimistavoitteita sekä täydentämään tietämystään oppimistavoitteiden mukaisesti. Opiskelijat kokivat mielekkääksi, että he pääsivät harjoituksen myötä tutustumaan oman alan työelämään ja tekemään oikeasti jotain sitä hyödyttävää. 6. FOTOGRAMMETRISEN JÄRJESTELMÄN RAKENTAMINEN

ONGELMALÄHTÖISEN OPPIMISEN AVULLA Vuonna 2010 järjestettiin ensimmäisen kerran uusi opintojakso Digitaalinen fotogrammetria III, joka toteutettiin käyttäen ongelmalähtöistä oppimista. Tehtävänä oli rakentaa fotogrammetrinen liikkeenseurantajärjestelmä. Kurssi jaettiin kahteen osaan. Ensimmäisellä puoliskolla opiskelijat analysoivat tehtävänantoa, määrittelivät itselleen oppimistavoitteet ja keräsivät ryhmätyönä kaiken sen tietämyksen, mitä liikkeenseurantajärjestelmän rakentaminen vaatii. Työtä tehtiin sekä lähitapaamisissa että itsenäisenä työskentelynä. Lähitapaamisissa opettajan merkitys on suuri vaikka ryhmä toimiikin hyvin itsenäisesti ongelmalähtöisen oppimisen mallin mukaan. Opettaja voi hienovaraisesti johdatella opiskelijat näkemään riittävän laajasti ongelmakentän, jotta kaikki tarvittavat osatekijät tulevat mukaan suunnitelmiin ja oppimistavoitteisiin.

0

10

20

30

40

50

60

70

1 2 3 4 5

2009

2010

2011

%

49

Kurssin ensimmäisen vaiheen jälkeen opiskelijoilla oli useita erilaisia vaihtoehtoja, miten liikkeenseurantajärjestelmä voitaisiin toteuttaa. Näistä valittiin sellainen toteutuslinja, joka vaikutti realistiselta toteutettavaksi kurssin puitteissa. Loppupuoli kurssista varattiin käytännön toteuttamiseen. Kurssi päättyi onnistuneeseen demonstraatiotilaisuuteen, jossa opiskelijat näyttivät, kuinka heidän rakentamallaan järjestelmällä ihmisen liike 3D tilassa voitiin mitata käyttäen neljää kameraa. Kurssipalautteen mukaan opiskelijat kokivat olleensa erittäin motivoituneita. Mahdollisuus kokeilla omaa osaamistaan käytännön kehitystyössä sai kiitosta. Joidenkin mielestä kurssi vastasi hyvin niitä ennakkokäsityksiä, mitä he olivat odottaneet korkeakouluopinnoissa opetettavan. Hyvä motivaatio johti siihen, että opiskelijat onnistuivat tekemään hyvin tehokkaasti työtä kurssin eteen. Opettajan tehtäväksi jäi ennemminkin opiskeluinnon rajaaminen oleelliseen, jotta kurssille varattu työmäärä ei olisi ylittynyt. 7. KESKUSTELU Opetusta on jatkuvasti kehitetty sekä yksittäisten kurssien että opintokokonaisuuksien näkö-kulmasta. Erilaisia kehityshankkeita on ollut viime vuosikymmenenä useita vuodessa. Opettaja-kunta on ollut aktiivista hankkimaan pedagogista koulutusta. Kouluttautumalla on ollut helpom-paa lähteä uudistamaan esimerkiksi opetusmenetelmiä. Laitoksen tarjoamat fasiliteetit opetukselle ovat olleet hyvin rajalliset. Esimerkiksi laite- ja ohjelmistokantaa on jouduttu hankkimaan pääasiallisesti projektien puitteissa. On vielä epäselvää, miten laitos, Insinööritieteiden korkeakoulu ja Aalto-yliopisto tukevat jatkossa opetusta ja sen tarvitsemia resursseja. Korkeakoululta haetun ja saadun instrumenttirahan avulla on kuitenkin tarkoitus uudistaa fotogrammetrian ja kaukokartoituksen opetuksen laitekantaa. Tarkoitus on perustaa uusi 3D studio, josta tulee tutkimus-, opetus- ja oppimisympäristö. Samalla 3D studio tulee olemaan yhteistyön keskus ja meille yksikkönä tärkeä kanava toteuttaessamme progressiivisen oppimisverkoston ajatusta. Käynnissä on opetuksen kehittämishanke yhteistyössä Aalto-yliopiston opetuksen tuen kanssa, jossa tavoitteena on analysoida opintosuoristusrekisterin perusteella kurssikohtaisia tehokkuus- tai onnistumisindeksejä. Alustavien tulosten mukaan menetelmällä on hyvät mahdollisuudet tunnistaa opetustarjonnasta ne kurssit, jotka akuuteimmin tarvitsevat huomiota. Kehitteillä olevat työkalut ovat tukena opetuksen uudistamiselle. Indeksit eivät kuitenkaan suoraan paljasta syytä, miksi joku kurssi on tehokkaampi kuin toinen. Sen johdosta on ensiarvoisen tärkeää analysoida syitä erikseen tarkastelemalla opiskelijapalautetta, kurssin ydinainesanalyysiä ja kuormittavuutta. Opiskelijoiden ja killan merkitys on tärkeä, koska niiden kautta saadaan tärkeää palautetta mahdollisista epäkohdista. Lisäksi yhteistyö yritysten kanssa on elintärkeää, kun mietitään opetuksen sisältöjä ja tulevaisuudennäkymiä. Yhteistyö muiden yliopistojen, korkeakoulujen ja tutkimuslaitosten kanssa mahdollistaa uusimman tietotaidon ja menetelmien opettamisen. Itse opetuksen kehitystyö on vahvasti henkilökuntapainotteista ja -sidonnaista, mutta yhteistyö opiskelijoiden kanssa auttaa mielekkäiden opetuskonseptien suunnittelussa. Uusista opetuksen kehittämishankkeista projekti ”kohti tieteellistä julkaisukykyä osana insinööriopintoja” hyödyntää ongelmanratkaisutyyppistä opetusta sekä ryhmätyön etuja sekä antaa opiskelijoille edellytyksiä kehittyä urallaan kansainväliselle huipulle myös julkaisutaidon ja verkottumisen osalta.

50

Teknillisen korkeakoulun toiminnan siirtyminen Aalto-yliopistoon ja pilkkoutuminen neljään uuteen korkeakouluun tulee todennäköisesti aiheuttamaan seuraavan suuren uudistuksen tutkintorakenteeseen. Koska opetuksen uudistusten valmistelutyö on vielä kesken, ei ole selvillä miten suuri uudistuksesta tulee. Alustavissa arvioissa on esitetty, että muutokset tulevat erityisesti vaikuttamaan kandidaattivaiheen rakenteeseen ja sisältöön sekä siihen, että maisterivaihe tulisi täysin englanninkieliseksi. 8. YHTEENVETO Fotogrammetria ja kaukokartoituksen työryhmä kouluttaa Aalto-yliopiston Insinööritieteiden korkeakoulussa alansa opiskelijoita pyrkimällä motivoimaan, innostamaan, tarjoamalla uusinta alan tietotaitoa sekä tuottamaan akateemisesti päteviä diplomi-insinöörejä. Opetustarjonnan jatkuva kehittäminen ja uudistaminen niin sisällöllisesti kuin opetusmenetelmällisesti ovat tärkeä osa opettajien toimenkuvaa. Opetuksen sitominen omaan tutkimustoimintaan mahdollistaa uusimman tiedon siirtämisen opetukseen. Opiskelijan ja opettajan motivaatio ovat tärkeä osa oppimisprosessia. Olemme pyrkineet toteuttamaan progressiivisen oppimisverkoston mallia, jotta voimme herättää ja ylläpitää motivaatiota opiskella fotogrammetriaa ja kaukokartoitusta osana elinikäistä oppimista. Progressiivisessa oppimisverkostossa ei rajoituta vain korkeakoulutasolle vaan toimitaan yhteistyössä kaikkien kouluasteiden, jatkokoulutuksen ja elinkeinoelämän kanssa. Tieteellisen tutkimuksen edistäminen vuorovaikutuksessa yhteiskunnan kanssa ja akateemisen tutkimustiedon ja -aineistojen hyödyntäminen koulutuksen kaikilla asteilla on mahdollista. Yhteistyö alempien oppiasteiden kanssa lisää alan kiinnostavuutta nuorten oppijoiden keskuudessa. Oppijan kannalta esimerkiksi matemaattisten aineiden opiskelulle annetaan tarkoitus, kun ymmärretään, missä opittua tietoa jatkossa tarvitaan. Opiskelijoiden motivoitunut asenne helpottaa opettajan työtä, kun oppimisen tavoite ja tarkoitus on selvillä. Lisäksi valmiit virtuaaliset verkostot helpottavat halutun tiedon jakamista. Tiedon jakaminen puolin ja toisin mahdollistaa yksikölle kiinteän yhteyden tutkimustoiminnan ja opetustoiminnan välille. Lukuisista opetuksen kehityshankkeista toimme esille muutamia esimerkkejä viimeaikoina toteutetuista projekteista. Fotogrammetrian, kaukokartoituksen ja laserkeilauksen tietokanta avustaa opiskelijoita hyviin opiskelumenetelmiin sekä parantaa tiedonhakutaitoja. Lisäksi se kannustaa opiskelijaa omatoimiseen lisätiedon hakemiseen. Kaukokartoituksen työpaja on ollut toimiva menetelmä, jolla olemme voineet antaa opiskelijoille onnistumisen kokemuksia vaikeidenkin harjoitustehtävien suorittamisessa. Onnistumisen kokemukset ylläpitävät opiskelumotivaatiota. Mielenkiintoista oli, että myös opettajat kokivat työpajan helpottaneen heidän työkuormaa. Vaikka järjestimme ylimääräisiä tapaamisia, opiskelijoiden tarve henkilökohtaiselle ohjaamiselle väheni. Kurssin osana tehtävä innovaatio-orientoitunut harjoitus tarjoaa opiskelijoille kokemuksen toimimisesta yritysosapuolten kanssa. Pienryhmässä tehtävän harjoituksen ajatus on tutustua yrityksen toimintaan, havaita sen prosesseissa parantamiskohteita ja luoda uusia parannus- sekä kehittämisajatuksia. Harjoitus on suunnattu toisen vuoden opiskelijoille, jolloin ei tietämys alasta ole vielä kovin yksityiskohtaista. Harjoitus on osoittautunut monelle opiskelijalle tärkeäksi motivaation parantajaksi, koska se mahdollisti konkreettisen tutustumisen fotogrammetrian soveltamiseen työelämässä.

51

Fotogrammetrisen järjestelmän rakentaminen ongelmalähtöisen oppimisen avulla osoittautui erittäin motivoivaksi. Opiskelijat saivat itse määritellä ongelman, oppimistavoitteet ja toteuttaa itse järjestelmän. Kurssi sijoittui opintojen loppupäähän, jolloin opiskelijoiden tiedot ja taidot ovat jo varsin hyvät. Käytännön tehtävän kautta heillä oli mahdollista soveltaa oppimaansa tietoa, tunnistaa tiedoissaan olevat aukkokohdat sekä oppia uutta. Opetuksen kehittämistä jatketaan aktiivisesti tarkoituksena tarjota opiskelijoille ja opettajille erinomaiset mahdollisuudet toimia alalla kansallisesti ja kansainvälisesti. Käynnissä oleva kehityshanke mahdollistaa myös tehottomimpien kurssien havaitsemisen, jolloin kehitys-resursseja voidaan suunnata niihin kohtiin, jotka niitä eniten tarvitsevat. Tulevaisuudessa opintorakenteeseen saattaa tulla isoja muutoksia Aalto-yliopiston tai Aalto-yliopiston Insinööritieteiden korkeakoulun taholta tulevien laajempien linjausten johdosta. Fotogrammetrian ja kaukokartoituksen opetus kuitenkin pidetään nykyaikaisen korkeatasoisena ja motivoivana tulevaisuudessakin. LÄHTEET Ahlavuo, M., Hyyppä, H. & Haggren, H., 2005. Progressiivinen oppimisverkosto. TKK fotogrammetrian ja kaukokartoituksen julkaisuja, 9 s.

Ahlavuo, M, Kurkela, M., Hyyppä, H., Hyyppä, J. & Haggrén, H., 2010. Tietovirrat akateemisessa opetus- ja tutkimusympäristössä – huippututkimuksesta ajan tasalla olevaan opetukseen. ReflekTori, Tekniikan opetuksen symposium 9.10.12.2010, Espoo, s. 126-129.

Clavert, M. & Yanar, A., 2010. Opetuksen kehittäminen uudistavana oppimisprosessina. Reflektori 2010. Tekniikan opetuksen symposium 9.–10.12.2010. s. 176-177.

Edwards, M., Sánchez-Ruiz, L., Tovar-Caro, E. & Ballester-Sarrias, E., 2009. Engineering Students’ Perceptions of Innovation and Entrepreneurship Competences, 39th ASEE/IEEE Frontiers in Education Conference, October 18 – 21, San Antonio, USA, 5 p. http://fie-conference.org/fie2009/papers/1551.pdf (sivulla käyty 31.5.2011)

European Ministers of Education, joint declaration, 1999. The Bologna Declaration of 19 June 1999. http://eu.daad.de/imperia/md/content/eu/bologna/bolognadeclaration.pdf (sivulla käyty 1.6.2011)

Erkkilä, M., Koponen, J. & Rantanen, E., 2010. Opiskelumotivaation tukeminen – väylä sujuvaan opiskeluun? Reflektori 2010. Tekniikan opetuksen symposium 9.–10.12.2010. s. 172-173.

Erving, A., Rönnholm, P., Jokinen, O. & Haggrén, H., 2010. Innovation-oriented exercise in photogrammetry using problem based learning method, Photogrammetric Journal of Finland, 22(1), s. 4-15. http://foto.hut.fi/seura/julkaisut/pjf/pjf_e/2010/PJF2010_Erving_et_al.pdf (sivulla käyty 1.6.2011)

Haggrén, H., Ahlavuo, M. & Hyyppä, H., 2005. Progressiivinen oppimisverkosto. ReflekTori 2005 Tekniikan opetuksen symposium 20.-21.10.2005 http://opetuki2.tkk.fi/p/reflektori/ verkkojulkaisu/pdf/d5_haggren_et_al.pdf (sivulla käyty 1.6.2011)

Hyyppä, H., Ahlavuo, M., Haggrén, H., Pyrhönen, S. & Rönnholm, P. 2005. Fotogrammetrian ja kaukokartoituksen progressiivinen oppimisverkosto. Projektin loppuraportti. TKK, 5 s.

Julkunen, J., 2008. Sadan vuoden mitat. Maanmittauksen ylin opetus Suomessa 1861-2008. Aldus Oy, Lahti, 162 sivua. ISBN 978-951-22-9583-8.

Koistinen K., Rönnholm, P. & Haggrén, H., 2008. Development of Curriculum of Photogrammetry and Remote Sensing in Helsinki University of Technology, Finland. International Archives of Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, 37(6A), s. 263-268.

Perrenet, J.C., Bouhuijs, P.A. & Smits, J.G.M., 2000. The suitability of problem-based learning for engineering education: theory and practice. Teaching in Higher Education, 5(3), s. 345-358.

52

Rantama, M., Flink, H. & Kähkönen, E., 2010. Arvokasta opetusta – miten jalkauttaa hyvät arvot osaksi käytännön opetustyötä. Case: kestävä kehitys. Reflektori 2010. Tekniikan opetuksen symposium 9.–10.12.2010. s. 118-120.

Ryan, R. & Deci, E., 2000. Intrinsic and Extrinsic Motivations: Classic Definitions and New Directions. Contemporary Educational Psychology, 25(1), s. 54-67.

Rönnholm, P., Erving, A., Koistinen, K., Marttila, S., Posti, M., Tähtinen, S. & Haggrén, H., 2010. Activation, motivation and support of learning photogrammetry at the Bachelor’s level. International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences http://www.isprs.org/proceedings/XXXVIII/part6/papers/Koistinen_Erving/Enschede_Ronnholm_et_al_2010_final.pdf (sivulla käyty 1.6.2011)

Walker, C., Greene, B. & Mansell, R., 2006. Identification with academics, intrinsic/extrinsic motivation, and self-efficacy as predictors of cognitive engagement. Learning and Individual Differences 16(1), s. 1-12.

Wood, D., 2003. “ABC of learning and teaching in medicine: Problem Based Learning”, BMJ, 326(8), s. 328-330.

53