LAB Pro
Rakenteiden mekaniikka on rakennetekniikkaan liittyvien insinööriopintojen oleellinen osa. Se luo perustan eri materiaaleista toteutettavien kantavien rakenteiden lujuustekniselle mitoitukselle ja rakennesuunnittelulle sekä antaa pohjan kantavien rakenteiden toiminnan ymmärtämiselle kuormitusten alaisena. LAB-ammattikorkeakoulussa haluttiin ottaa opetuksen ja opetussuunnitelmien kehityksessä huomioon myös yritysten näkemykset alan osaamistarpeista.
Kirjoittajat: Timo Lehtoviita, Antti Roiha & Jarno Rautiainen
Vastavalmistuneen insinöörin osaamistaso
LAB-ammattikorkeakoulun ESR+-rahoitteisessa Mekaniikan opetuksen digitalisointi – Mekadigi 2 -projektissa toteutettiin yrityskysely, jossa selvitettiin rakennusalalla toimivien yritysten henkilöstön näkemyksiä rakenteiden mekaniikan osaamistarpeista ja tarvittavista opetussisällöistä koskien rakennusalan insinööriopintoja ammattikorkeakouluissa (LAB 2023). Kyselyn pohjalta luotiin kokonaiskuva rakenteiden mekaniikan opetuksen kehitystarpeista ammattikorkeakouluissa. Kyselyyn vastasi 28 yritysedustajaa, joista suurin osa työskentelee rakennesuunnittelua tekevissä insinööritoimistoissa.
Kyselyyn vastaajista suurin osa arvioi, että vastavalmistuneiden insinöörien rakenteiden mekaniikan osaamistaso ei ole riittävä (Kuva 1). Osaaminen ei ole kaikilla riittävää rakenteiden mitoitukseen liittyvistä perustehtävistä suoriutumiseen. Kyky itsenäiseen työskentelyyn rakenteiden mekaniikan soveltamisessa on puutteellista ja näin ollen monet vastaajat eivät voi täysin luottaa vastavalmistuneen riittävään osaamiseen rakenteiden mekaniikassa. Opintojaksojen arvosanojen koettiin pääosin riittävän hyvin kuvaavan vastavalmistuneen insinöörin rakenteiden mekaniikan osaamista.
Kuva 1. Vastaajien arvio aloittavan AMK-insinöörin rakenteiden mekaniikan osaamisesta.
Osaamistarpeet ja opetussuunnitelmien nykyiset opetussisällöt
Kysely osoitti, että vuonna 2017 ammattikorkeakoulujen ja työelämän yhteistyönä laadittu rakennesuunnitteluopintojen ohjeellinen osaamisperusteinen opetussuunnitelma on edelleen hyvä lähtökohta rakenteiden mekaniikan opetuksen toteutukseen. Vastaajien mielestä kaikille tuleville rakennusinsinööreille on opetettava laaja peruspohja rakenteiden mekaniikan perusymmärryksen aikaansaamiseksi ja rakennesuunnittelutehtäviin suuntautuville on tietyistä aihepiireistä tarjottava syventäviä mekaniikan opintoja. Teemojen ja tiettyjen laskentamenetelmien painotuksia opetuksessa on kyselyn perusteella syytä tarkistaa. Monet vastaajat korostivat FEM-laskennan roolia lujuuslaskennassa ja siihen perustuvien laskentaohjelmien peruskäytön osaamista osana opetussuunnitelmaa. Kuitenkin monen mielestä laskentaohjelmien syvällisempi käytännön osaaminen saavutetaan vasta työelämässä.
Opetusmenetelmät ja oppiminen
Vastaajista valtaosa koki perinteisten opetusmenetelmien käytön rakenteiden mekaniikan opetuksessa käyttökelpoisiksi, kuten teorialuennot, opettajan esittämät laskuesimerkit ja opiskelijoiden kotitehtävät, joihin pitäisi saada myös enemmän ohjausta (Kuva 2). Erilaiset visuaaliset tarkastelut digitalisaation keinoin koettiin hyvänä. Nähtiin myös tärkeänä se, että opetuksessa esitettävät laskentaesimerkit on sidottava mahdollisimman paljon käytäntöön, esimerkiksi todellisten rakenteiden kuvamateriaalien avulla. Vastaajista reilu kolmasosa ei osannut arvioida tekoälyn hyödyntämistä opetuksessa, mutta vajaa kolmasosa koki tämän olevan hyödyllistä oppimisessa.
Kuva 2. Vastaajien arvio opetusmenetelmien soveltuvuudesta rakenteiden mekaniikan opetukseen.
Rakenteiden mekaniikan oppimisen perustana koettiin käsinlaskentataito (Kuva 3). Vastaajien mukaan käsinlaskutaitoa tulee osata hyödyntää yksinkertaisten rakenteiden kuormituksien ja kuormitusyhdistelyjen määrittämiseen sekä eri rasituksien laskentaan. Käsinlaskennassa eri poikkileikkauksien jännitysjakaumien ratkaiseminen sekä staattisesti määräämättömien palkkirakenteiden rasituksien määrittäminen taulukoiden avulla koettiin myös tärkeäksi.
Kuva 3. Vastaajien arvio käsinlaskutaitojen osaamisen tärkeydestä.
Käsinlaskentataitoa voidaan täydentää taulukkolaskentaosaamisella ja matematiikkaohjelmien osaamisella eli digitaalisella käsinlaskutaidolla (Kuva 4). Osa vastaajista korosti, että käsinlaskennan avulla on kyettävä arvioimaan sujuvasti FEM-laskentaohjelmien tulosten oikeellisuutta. Suurin osa vastaajista ei halunnut lisätä ATK-ohjelmien käyttöä rakenteiden mekaniikan jaksoilla, jos se vastaavasti olennaisesti vähentäisi käsinlaskennan käyttöä opetuksessa. Kuitenkin vastausten mukaan moni halusi, että jo opintojen aikana on varmistettava markkinoilla eniten käytettävien mitoitusohjelmien peruskäytön osaaminen (Kuva 5). Tekoälyn käyttöön rakenteiden mekaniikan opetusta oleellisesti parantavana keinona suhtauduttiin varauksellisesti.
Kuva 4. Vastaajien arvio digitaalisten käsinlaskutaitojen osaamisen tärkeydestä.
Kuva 5. Vastaajien arvio AMK-insinöörin eri tietokoneohjelmien käytön osaamisesta.
Digitalisaation roolista rakenteiden mekaniikan opetuksessa yksi vastaaja muotoili seuraavasti:
Perusasioiden ymmärtämisestä ei saa luopua, mutta digitalisaation keinoja voi ja pitää käyttää mielestäni siihen, että asioista tehdään helpommin ymmärrettäviä varsinkin, kun matemaattisten taitojen perustaso on yleisesti ottaen laskenut.
Loppupäätelmät
Kyselyn oleellisin perusviesti oli, että vastavalmistuvien insinöörien rakenteiden mekaniikan osaaminen on heikentynyt. Tähän haasteeseen on ammattikorkeakoulujen kyettävä vastaamaan kehittämällä rakenteiden mekaniikan opetusmenetelmiä, hyödyntäen digitalisaation keinoja, unohtamatta kuitenkaan perinteiseksi koettuja opetusmenetelmiä, jotka perustuvat käsinlaskennan osaamiseen. Digitalisaation yhdeksi osaksi rakenteiden mekaniikassa voidaan laskea laskentaohjelmien käyttö. Käsinlaskenta ja laskentaohjelmien käyttö opetuksessa on kytkettävä toisiinsa entistä paremmin ja niiden avulla voidaan lisätä pelkän laskentaosaamisen lisäksi myös rakenteiden toiminnan ymmärtämistä kuormitusten alaisena. Rakenteiden mekaniikan opetus on entistä enemmän kytkettävä oleelliseksi osaksi rakennetekniikan ammattiopintoja. Rakenteiden mekaniikan opetuksen kehittämiseen on saatava mukaan entistä enemmän myös alan yritykset. Tehty kysely oli hyvä esimerkki tästä yhteistyöstä.
Vuonna 2025 käyttöönotettavan uuden rakentamislain myötä muuttuvat luvanvaraiseen rakentamiseen liittyvät suunnittelijoiden kelpoisuuksien toteamisen käytännöt. Uuteen lakiin liittyen julkaistaan valtioneuvoston asetus rakentamisen suunnittelutehtävien ja työnjohtotehtävien vaativuusluokkien määräytymisestä sekä tehtävissä edellytettävistä koulutuksista. Se ottaa kantaa myös rakenteiden mekaniikan opintojen laajuuteen. Tämän uuden asetuksen tueksi olisi päivitettävä myös rakenteiden mekaniikan opintojen osaamisvaatimukset ja sisällöt. Edellisen kerran tämä määrittelytyö tehtiin vuonna 2017 ammattikorkeakoulujen ja työelämän yhteistyönä rakennesuunnittelun ohjeellisen opetussuunnitelman laatimisen yhteydessä. Nyt toteutetun kyselyn tuloksia voidaan hyödyntää tässä päivitystyössä.
Lähteet
LAB-ammattikorkeakoulu. 2023. MekaDigi 2, Mekaniikan opetuksen digitalisointi 2. Viitattu 2.12.2024. Saatavissa https://lab.fi/fi/projekti/mekadigi-2-mekaniikan-opetuksen-digitalisointi-2
Kirjoittajat
Timo Lehtoviita on rakennustekniikan DI, joka toimii lehtorina LAB-ammattikorkeakoulun rakennustekniikan koulutuksessa pääopetusaloinaan rakennusfysiikka, rakenteiden mekaniikka, puurakenteiden suunnittelu sekä tietomallinnus. Hän työskentelee myös puurakenteiden tietomallintamisen asiantuntijana LABin toteuttamissa TKI-hankkeissa.
Antti Roiha on rakennustekniikan DI, joka toimii lehtorina LAB-ammattikorkeakoulun rakennustekniikan koulutuksessa sekä rakennesuunnittelun ja -mallinnuksen asiantuntijana TKI-hankkeissa.
Jarno Rautiainen toimii TKI-asiantuntijana LAB-ammattikorkeakoulun rakennustekniikan hankkeissa, sekä satunnaisesti rakennusten tietomallien hyödyntämistä sisältävissä opetuskokonaisuuksissa.
Artikkelikuva: Antti Roiha
Viittausohje
Lehtoviita, T., Roiha, A. & Rautiainen, J. 2025. Rakenteiden mekaniikan opintojen kehitystarpeet ammattikorkeakouluissa. LAB Pro. Viitattu pvm. Saatavissa https://www.labopen.fi/lab-pro/rakenteiden-mekaniikan-opintojen-kehitystarpeet-ammattikorkeakouluissa/
