Insinöörien kestävän kehityksen oppiminen työelämäyhteistyössä

LAB-ammattikorkeakoulu oli mukana (2018-2020) OKM:n rahoittamassa hankkeessa ”Climate University – Monialainen digitaalinen oppiminen kestävyyshaasteissa – joustavat opintopolut työelämään”. Kestävän kehityksen koulutusyhteistyö on jatkunut hankkeen päättymisen jälkeen. Hankkeessa oli mukana kahdeksan yliopistoa ja kolme ammattikorkeakoulua. Sittemmin verkosto on laajentunut ja yhteistyön perusteista on solmittu sopimus loppuvuonna 2021.

Kirjoittaja: Anne-Marie Tuomala

Alkusysäys kestävälle kehitykselle avaruuden valloituksesta

Kestävä kehitys on monialainen ja kokonaisvaltainen lähestymistapa yhteiskuntamme kehittämiseen. Ammattikorkeakouluopiskelijaa palvelee parhaiten lähestymistapa, jossa teoria ja käytäntö kohtaavat ja niiden tuloksena saadaan aikaan toteuttamiskelpoisia ratkaisuja opiskelijoiden itsensä tuottamina. Climate University -hankkeessa tuotettiin 13 kestävän kehityksen koulutuspakettia, joista ammattikoreakoulut osallistuivat Solutions.now -kurssin kehittämiseen ja toteuttamiseen (Climate University 2021a; Climate University 2021b).

Avaruustutkimus on mahdollistanut tietoisuutemme lisääntymisen maapallosta ja sen tilasta. Onkin todettu, että avaruudesta käsin otetut valokuvat maapallosta ovat tutkimuksen lisäksi herättäneet myös kansalaisten ympäristötietoisuuden, kun kuvamateriaali on levittynyt suurelle yleisölle median kautta. Ensimmäinen tällainen valokuva otettiin toisen maailmansodan jälkeen lokakuussa 1946 eli 75 vuotta sitten. Tuolloin kamera oli New Mexicon autiomaasta laukaistuun V2-rakettiin kiinnitetty (Air & Space 2006). Tämän jälkeen maapalloa alettiin kutsua myös siniseksi planeetaksi, koska sen pinta-alasta kaksi kolmannesta on vettä ja avaruudesta katsottuna sen väri on sininen.

Kestävän kehityksen opetuksen sisällyttäminen insinööriopintoihin

LAB-ammattikorkeakoulun Teknologia-yksikössä on useita ympäristöinsinöörialan koulutusohjelmia: Energia- ja ympäristötekniikka (AMK), etäopetusohjelma Sustainable Solutions Engineering (AMK), Ympäristöteknologian monimuotokoulutus (AMK, alkaa tammikuussa 2022), Kestävä kaupunkiympäristö (YAMK), Master in Urban Sustainability (YAMK) ja Urban Master and Sustainability (YAMK), joka on neljän maan välinen yhteistutkinto ja toimii Erasmus Mundus -ohjelman rahoittamana hankkeena. Australialaisessa tutkimuksessa havaittiin, että opetushenkilöstöllä ei ole ollut riittäviä taitoja ottaa käyttöön projektioppimista ja yhdistää siihen kestävän kehityksen periaatteita ja sisältöjä (Lamborn 2009, 2), mutta projektioppiminen kestävän kehityksen sisällöillä on ollut Teknologia-yksikön aktiivisessa käytössä sekä AMK- että YAMK-tutkinnoissa jo pitkään. Myös työelämäyhteistyökumppanit ovat jo useiden vuosien ajan olleet motivoituneita yhteistyöhön opiskelijoiden kanssa. Viime vuosina on mukaan tullut lisäelementtinä kiertotalouden sisällöt teknologisten ja biologisten kiertojen ja niiden liiketoimintamallien opetuksen kanssa. Myös LAB-ammattikorkeakoulun muissa koulutusohjelmissa on kestävää kehityksen sisältöjä käsitteleviä opintojaksoja ja lisäksi kaikille uusille opiskelijoille on tästä syksystä alkaen kuulunut opetussuunnitelmaan myös Orientation to Sustainability Thinking -kurssi.

Kestävää kehitystä ja alan koulutusta pidetään pitkän tähtäimen toimintana. Opettajat ja opiskelijat haluavat kuitenkin nähdä myös lyhyen tähtäimen saavutuksia (Mulder et al. 2015, 1). Projektioppiminen ja ongelmanratkaisuperusteinen oppiminen ovat kasvattaneet suosiotaan eri oppiaineiden opinnoissa senkin takia, että projektioppimisessa sovelletaan tietoja ja taitoja yleensä hyvinkin konkreettisiin toimeksiantoihin ja tulokset saavutetaan opiskelijaprojekteissa nopeasti. Myös muita ongelmanratkaisutaitoja menetelmiä on kokeiltu, kuten palveluperustaista oppimista insinöörialalla: McCormick et al. (2007, 3, 5) esittelevät tutkimuksessa pilottia vuodelta 2007, jolloin järjestettiin Engineering Challenging Night, jonka tarkoituksena oli valmentaa tulevia insinöörejä tulevaisuuden, vuoden 2020 tarpeiden mukaisiksi. Tässä menetelmässä tärkeitä osa-alueita ovat mm. monialaiset tiimit, kommunikaatiotaitojen ja ongelmanratkaisutaitojen kehittäminen, ammattieettisen toiminnan kehittäminen ja kansainvälisen ja sosiaalisen kontekstin huomioiminen. Insinöörialan kestävän kehityksen taidot ovat myös kansainväliselläkin tasolla huomioitu. World Federation of Engineering Organizations (WFEO) haluaa edistää insinöörien tietoja ja taitoja kestävän kehityksen alalla vähintäänkin siten, että heillä olisi osaamista soveltaa kestävän kehityksen mukaista teknologiaa työssään (Taheri 2018, 104-105).

Solutions.now yhdistää hybridinä kaksi tekemällä oppimisen tapaa

Climate University -hankkeella oli tavoitteena tuottaa uutta opetusmateriaalia ja uusia opintojaksoja. Tässä yhteydessä on mainittava, että osallistuneilla ammattikorkeakouluilla oli merkittävästi pienemmät resurssit hankkeen yhteisbudjetissa. Tästä syystä Turun ammattikorkeakoulu, Metropolia ja LAB-ammattikorkeakoulu päättivät keskittyä yhteen uuteen opintojaksoon, jossa opiskelijat ratkovat työelämältä saatuja kestävyyshaasteita. Tämän opintojakson suunnitteluun ja toteutukseen tuli mukaan myös Helsingin yliopisto, joka oli koko hankkeen ja verkoston koordinoija.

Korkeakoulut ympäri maailmaa ovat ottaneet tarjontaansa kestävän kehityksen opintojaksoja, joita toteutetaan projektioppimisen (project based learning – PBL) tai ongelmanratkaisutaitojen kehittämisen avulla (problem based learning – PBL). Solutions.now -suunnittelussa yhdistettiin nämä oppimismenetelmät toisiinsa eli käytössä on molemmat menetelmät integroituna (project and problem based learning – PPBL). Seuraava kuva esittää molempien menetelmien yhteneväisyyksiä ja eroja.

Kuva 2. Ongelmaperustaisen oppimisen ja projektioppimien yhteneväisyydet ja erot (mukaillen Brundiers & Wiek 2013 ,1727)

Kun ongelmaperustaisesta oppimista ja projektioppimista yhdistetään, saavutetaan kestävän kehityksen kannalta otolliset taidot, jotka muodostavat ihanteellisen pohjan kestävän kehityksen haasteiden ratkaisulle työelämässä. Brundiers & Wiek (2013, 1727) korostavat, että PPBL on lisäarvoa tuottava hybridimalli. Malli laajentaa ongelmaperustaista oppimista, koska sidosryhmät ovat mukana oppimisprosessissa, mikä on tyypillisempää projektioppimiselle. Ongelmaperusteinen oppiminen tuo mukanaan ongelman tarkemman tutkimisen projektioppimiseen ja yhdistyneinä syntyy helpommin useita ratkaisuvaihtoehtoja.

Opiskelijat työelämän kestävyyshaasteita ratkomassa opintojen aikana ja työelämässä

Keväällä 2020 Solutons.now pilotointiin ja siihen osallistui 48 opiskelijaa ja he saivat toimeksiantajikseen kahdeksan eri organisaatiota. Vuotta myöhemmin opiskelijoita oli 56 ja toimeksiantoja oli myös kahdeksan. Opintojaksolla on kahdeksan viikon aikajaksolla neljä vaihetta (kuva 3).

Kuva 3. Solutions.now-opintojakson vaiheet ja ajoitus

Orientation on vaihe, jossa toimeksiannot esitetään opiskelijoille videoiden ja materiaalien avulla ja opettajat jakavat opiskelijat työryhmiin. Opintojaksossa mukana opettajia kaikista neljästä korkeakoulusta ja pienryhmäohjaukset jaetaan yhteisessä kokouksessa eli jokaiselle pienryhmälle nimetään tutoropettaja, joka vastaa toimeksiantoprojektin ohjauksesta. Opettajat voivat myös työskennellä työparina ryhmänohjauksessa. Muutoinkin opettajat pitävät tiiviisti yhteyttä viikoittaisten kokousten ja arviointiyhteistyön avulla.

Tässä aloitusvaiheessa on ensiarvoisen tärkeää, että opiskelijat pystyvät ryhmäytymään hyvin. Tämä on haasteellista, koska samaan pienryhmään tulee opiskelijoita toisista korkeakouluista ja aika opintojakson suorittamiseksi ei ole pitkä ja oppiminen tapahtuu kokonaan verkossa. Apuna on tutoropettajien antama mentorointi, joka on viikoittaista ja se alkaa heti ensimmäisistä päivistä lähtien. Opiskelijat aloittavat myös samoin tein henkilökohtaisen portfolion kehittämisen, mikä sisältää itselle asetetut tavoitteet kuten kestävän kehityksen osaamisen, projekti- ja ongelmanratkaisuperusteisen oppimisen tavoitteet, oman kehityksen ryhmän mentorina, ideoiden esittämisen ja kestävän kehityksen matriisin käytön. Tämä opiskelijan henkilökohtainen kokonaisuus sisältää viisi tehtävää (Tasks 1-5).

Framing-vaiheessa järjestetään virtuaalinen workshop, jossa opiskelijoilla on mahdollisuus tarkentaa toimeksiantoa toimeksiantajayrityksien kanssa. Jokaiseen vaiheeseen on tuotettu siihen sopivia luentoja videomuodossa, jotka ovat jaettu etenemisvaiheiden mukaisesti koko ajalle. Framing-vaiheessa päästään pienryhmissä jo hyvin projektityöhön käsiksi ja eteneminen alkaa käytännön toimenpiteiden avulla. Kolme viikkoa kestävä Doing on työntäyteistä aikaa ja opintojakso etenee jo väliseminaariin. Tämän vaiheen aikana opiskelijat ovat viimeistään uudelleen yhteydessä toimeksiantajiin ja samalla keskittävät erityistä huomiota oman projektinsa viestintään ja sidosryhmien kanssa työskentelyyn. Pienryhmät antavat myös systemaattisesti palautetta toisilleen, opponointiparit on sovittu ohjaajan kanssa.

Viimeistä vaihetta kutsutaan nimellä Implementation. Tuolloin opiskelijat pitävät loppuseminaarin toimeksiantajille ja tutoropettajille sekä kokoavat loppuraporttinsa ja opponoivat toista pienryhmää. Opiskelijat ovat myös tehneet itse- ja vertaisarviointia prosessin kuluessa ja tämäkin aktiviteetti saadaan koostettua valmiiksi. Joissain toimeksiannoissa projekti on ollut suunnitelma, jota seuraa pian varsinainen toteutus. Tästä esimerkkinä on vuoden 2021 Ilmastoareenafestivaali (Ilmastoareena 2021). Toteutus päättyy kokonaisuudessaan siihen, kun opettajat kokoontuvat vielä yhteiseen palautekokoukseen arvioimaan toteutusta kokonaisuudessaan. Seuraavan kevään toteutuksen suunnittelu alkaa jo edellisenä syksynä.

Kestävän kehityksen ratkaisujen osaaminen edistää opiskelijan työpaikan saantia

Corvers et al. (2016, 350-351) lähestyvät kestävän kehityksen opiskelua korkeakouluissa työelämälähtöisesti. He muistuttavat, että suurin osa valmistuneista opiskelijoista ei tule toimimaan tutkijoina, vaan erilaisissa organisaatioissa ja eri ammateissa levittäen näin kestävän kehityksen osaamista hyvin laajasti. Opiskelijan tulisi saavuttaa sellainen osaamisen taso, jotta hän pystyy ratkaisemaan työelämän haasteita. Tutkijat ovat päätyneet myös siihen, että todelliset kestävyyshaasteet toimintaympäristössä ovat otollisin tapa omaksua kestävän kehityksen periaatteet ja saavuttaa kyky ratkaista haasteita (Brundiers & Wiek 2010, 1) ja että monialaiset opiskelijatiimit sopivat kestävän kehityksen moniulotteiseen lähestymistapaan, mutta perinteinen oppimisympäristö ei ole otollisin asialle, vaan etäopetus, joka mahdollistaa paremmin joustavat kokoontumiset ryhmätyölle (de Kraker et al. 2007, 112). Nämä molemmat periaatteet toteutuvat Solutions.now-opintojaksolla.

LABin Teknologia-yksikön insinööriopiskelijoita kannustetaan käyttämään referensseinä tekemiään projekteja. Myös Lambornin tutkimus (2009, 5) tukee samaa käytäntöä: opiskelijat kokivat, että opitut taidot ja tiedot tuovat lisäarvoa työhaastatteluissa osoittamaan, että osaavat käsitellä monialaisia kestävyyshaasteita ja soveltaa insinööritaitoja työelämän toimeksiantoihin, jotka ovat saattaneet olla opiskelijoille aluksi hyvinkin hankalia. Bacon et al. (2011, 2005) pohtivat, paljonko pitäisi opetussuunnitelmissa käyttää aikaa työllistymistä edistäviin taitoihin, kuten kestävä kehitys, suhteessa kontekstisidonnaisuuden ymmärtämiseen, ja mitä tämä merkitsee toimimiselle kestävän kehityksen mukaisena kansalaisena globaalisti. Kuitenkin kestävän kehityksen opetus tulee sisältyä eri insinöörialoille ja toki muillekin aloille.

Solutions.now jatkaa ja kehittyy

Solutions.now-opiskelijapalaute vuoden 2020 pilotista on analysoitu ja sen tärkeimpiä tuloksia olivat, että kurssille oli hakeuduttu erityisesti siitä syystä, että opiskelija halusi opiskella kestävää kehitystä ja soveltaa teoreettista tietoa käytäntöön projekteissa. Kurssin tavoitteet olivat täysin selkeitä 24 %:lle opiskelijoita ja hyvin selviä 72 %:lle. Lopuillekin tavoitteet olivat melko selviä. Verkkokurssitoteutusta ei koettu hankalaksi, mutta jotkut opiskelijat arvelivat, että sekä lähikokoontumiset että verkkokokoontumiset ryhmätöissä toimisivat yhdessä paremmin, kuin pelkät verkkoistunnot. Vuoden 2021 toteutus pidettiin tästä palautteesta huolimatta kokonaan verkossa, koska maantieteellisesti opiskelijat sijaitsevat pääkaupunkiseudulla, Turun seudulla ja Lahden seudulla. Vuoden 2021 palautteessa ei enää tullut mainintoja tästä asiasta, ilmeisesti opiskelijat olivat vuoden aikana joutuneet tottumaan verkkototeutuksiin muutoinkin. Merkittävimmät muutokset vuoden 2020 palautteen perusteella tehtiin vuoden 2021 toteutuksen kokonaiskestoon, joka pidennettiin kuudesta viikosta kahdeksaan. Lisäksi aikataulutukset kaikkien toimintojen osalta valmisteltiin kalenteriin etukäteen, kuten mentorointiajat, joita ei oltu vielä vuoden 2020 pilotissa etukäteen aikataulutettu.

Kuusi LABin YAMK-opiskelijaa suoritti vuoden 2020 pilottikurssin loppuun asti. Kevään 2021 toteutuksen suoritti viisi YAMK-opiskelijaa ja yksi AMK-opiskelija. Toisena toteutusvuotena 2021 kurssi avattiin myös AMK-opiskelijoille ja jatkossakin kurssille voi osallistua molemmilta opintoasteilta. Seuraava toteutusaika on 15.3.-8.5.2022. Tässä yhteydessä on huomioitava, että koska kurssille otetaan opiskelijoita neljästä korkeakoulusta, paikkoja on korkeakoulukohtaisesti enintään 15-20, jotta ryhmäkoot pysyvät kohtuullisina ja että opettajat ehtivät hoitamaan mentoroinnin ja yhteistyön toimeksiantajiin hyvin. Yhdellä opettajalla on yleensä neljä ryhmää ohjattavana. Vuoden 2021 toteutuksen palautetta ei ole vielä käyty läpi ja analysoitu perusteellisesti, mutta kahden YAMK-opiskelijamme kertoman mukaan kurssi on haastava, mutta palkitseva.

Teknologia-yksikön projekti- ja ongelmaperusteinen oppiminen on aktiivista toimintaa, johon yhdistyvät työelämäverkostot ja tutkimus-, kehitys- ja innovaatiotoiminta (TKI). LABin Teknologia-yksikkö on allekirjoittanut yhteistyösopimuksen Climate University -yhteistyöstä lokakuun alussa 2021. Asiasta tiedotetaan enemmän verkoston koordinaattorin johdolla, kun sopimuksen ovat allekirjoittaneet kaikki verkoston vanhat ja uudet jäsenet.

LABin sisäisessä yhteistyössä opintojakso toimii Teknologia-yksikön Kestävä kehitys ja vastuullisuus -opetustiimissä, mutta kaikkien yksiköiden opiskelijat voivat osallistua. Climate University -verkoston opintojaksot toimivat jatkossakin merkittävänä kehityksen edelläkävijänä ja kestävän kehityksen osaamisverkostona ja sen toiminnan tavoitteena on edetä myös kansallisesta verkostosta kansainväliseksi toimijaksi.

Kuva 4. Climate University -verkoston tunnus (Climate University, 2021)

Lähteet

Air & Space. 2006. The First Photo From Space. [Viitattu 19.9.2021]. Saatavissa: https://www.airspacemag.com/space/the-first-photo-from-space-13721411/

Bacon, C.M., Mulvaney, D., Ball, T.B., Melanie DuPuis, E., Gliessman, S.R., Lipschutz, R.D., Shakouri, A. 2011. The creation of an integrated sustainability curriculum and student praxis projects. International Journal of Sustainability in Higher Education. Vol. 12 (2), 193-208. [Viitattu 19.9.2021]. Saatavissa: https://doi.org/10.1108/14676371111118237

Brundiers, K. & Wiek, A. 2010. Educating Students in Real-world Sustainability Research: Vision and Implementation. Innovative Higher Education. Vol. 36 (2), 107-124. [Viitattu 29.9.2021]. Saatavissa: https://doi.org/10.1007/s10755-010-9161-9

Brundiers, K. & Wiek, A. 2013. Do We Teach What We Preach? An International Comparison of Problem- and Project-Based Learning Courses in Sustainability. Sustainability. Vol. 5 (4), 1725-1746. [Viitattu 29.9.2021]. Saatavissa: https://doi.org/10.3390/su5041725

Climate University. 2021a. [Viitattu 29.9.2021]. Saatavissa: https://climateuniversity.fi/

Climate University. 2021b. Solutions.now. [Viitattu 5.10.2021]. Saatavissa: https://climateuniversity.fi/portfolio-items/solutions-now/

Corvers, R., Wiek, A., de Kraker, J., Lang, D. & Martens, P. 2016. Problem-Based and Project-Based Learning for Sustainable Development. Teoksessa: Heinrichs, H., Martens, P., Michelsen, G. & Wiek, A. (toim.). Sustainability Science – An Introduction. Dordrecht: Springer. 349-358. [Viitattu 29.9.2021]. Saatavissa: https://doi.org/10.1007/978-94-017-7242-6_29

de Kraker, J., Lansu, A. & Dam-Mieras, R. 2007. Competences and competence-based learning for sustainable development. Teoksessa: de Kraker, J., Lansu, A. & van Dam-Mieras, M.C. (toim.). Crossing Boundaries. Innovative learning for sustainable development in higher education. Frankfurt am Main: Verlag für Akademische Schriften. 103-114. [Viitattu 29.9.2021]. Saatavissa: https://www.researchgate.net/publication/242490890_Competences_and_competence-based_learning_for_sustainable_development

Helsingin yliopisto. 2021. Institute for Atmospheric and Earth System Research (INAR). [Viitattu 29.9.2021]. Saatavissa: https://blogs.helsinki.fi/climateuniversity/

Ilmastoareena. 2021. [Viitattu 29.9.2021]. Saatavissa: https://ilmastoareena.fi/

Lamborn, J. 2009. Teaching Sustainability Using Project Based Learning. 2009 SSEE International Conference – Solutions for a Sustainable Planet: Society for Sustainability & Environmental Engineering. Melbourne, Victoria, Australia. 22-24 November 2009. [Viitattu 30.9.2021]. Saatavissa: https://www.researchgate.net/publication/237268779_Teaching_Sustainability_Using_Project_Based_Learning

McCormick, M., Swan, C., Matson, D., Gute, D., Durant, J. 2008. Enhancing engineering education: Learning to solve problems through service-learning projects. Teoksessa: ASEE Annual Conference and Exposition Conference Proceedings. Pittsburg, PA. June 22-25 2008. [Viitattu 19.9.2021]. Saatavissa: http://dx.doi.org/10.18260/1-2–4107

Mulder, K., Ferrer-Balas, D., Segalas, J., Kordas, O., Nikiforovich, E., Pereverza, K. 2015. Motivating students and lecturers for education in sustainable development. International Journal of Sustainability in Higher Education. Vol. 16 (3), 385-401. [Viitattu 19.9.2021]. Saatavissa: https://doi.org/10.1108/IJSHE-03-2014-0033

Taheri, P. 2018. Project-Based Approach in a First-Year Engineering Course to Promote Project Management and Sustainability. International Journal of Engineering Pedagogy. Vol 8 (3). [Viitattu 1.10.2021]. Saatavissa: https://doi.org/10.3991/ijep.v8i3.8573