Virtuaalisten laboratorioharjoitusten kehittäminen sähkö- ja automaatiotekniikan koulutuksessa etenee. Syyslukukaudella 2022 ensimmäistä kertaa toteutetussa Tuotantoautomaatio-moduuliin kuuluvassa Virtuaalinen käyttöönotto -opintojaksossa opiskelijat tutustuivat virtuaaliseen käyttöönottoon osana tuotantoprosessin automaatiosuunnittelua. Virtuaalinen käyttöönotto tarkoittaa automaatiojärjestelmän testaamista virtuaalisessa ympäristössä todellisen käyttöönottotilanteen kaltaisesti. Kun logiikkaohjelmaa pystytään kehittämään ja testaamaan virtuaaliympäristössä, varsinainen käyttöönotto todellisella laitteistolla sujuu nopeammin ja tehokkaammin.
LearnWell-koulutuksen kehittämistehtävä pohjana
Opintojakson suunnittelussa hyödynnettiin myös HAMKin LearnWell-koulutuksessa oppimistehtävänä tehdyn kehittämisprojektin tuloksia. Kehittämisprojektin tehtävänä oli suunnitella konstruktiivisesti linjakas opintojakso, joka tukee opiskelijoiden työelämätaitojen kehittymistä. Kehittämisprojektin tulosten perusteella opintojakson oppimistavoitteiksi asetettiin opetettavan aiheen syvällisen oppiminen lisäksi oppimistaitojen parantaminen.
Virtuaalinen käyttöönotto -opintojakso koostuu kahdesta vaiheesta: Ensimmäisessä vaiheessa opiskelijat työskentelevät virtuaaliympäristössä itsenäisesti käyttäen Siemens TIA Portal -kehitysympäristöä logiikkaohjelman kehittämiseen, sekä Festo CIROS -simulointiympäristöä laitteiston simulointiin. Toisessa vaiheessa opiskelijat kokoontuvat laboratorioon työskentelemään todellisella Festo MPS -laitteistoilla pienryhmissä. Teknisen tekemisen ja oppimisen rinnalla kulkee koko ajan oppimis- ja arviointitaitojen kehittäminen: Aluksi opiskelijat asettavat omat oppimistavoitteensa niin opetettavan asian kuin arviointitaitojenkin suhteen. Virtuaalivaiheesta laboratoriovaiheeseen siirryttäessä opiskelijat tekevät vertaisarvioinnin, ja lopuksi tehdään itsearviointi oppimistavoitteisiin peilaten.
Syyslukukaudella 2022 toteutettu pilottiopintojakso oli monimuotototeutus. Opiskelijat pystyivät tekemään virtuaaliosuutta ajasta ja paikasta riippumattomasti kerran viikossa pidettyjen luentojen tukemana. Opiskelijoiden kokemukset virtuaalimallin käyttämisestä olivat odotetusti monitahoisia. Vaikka virtuaalimallin hyödyntäminen etänä oli teknisistä haasteista johtuen hankalaa ja hidasta, opiskelijat saivat hyvän käsityksen virtuaalimallin hyödyistä ohjelmistotestauksessa. Selkeiksi kehittämiskohteiksi nousivat virtuaalimallin kehittäminen toiminnoiltaan realistisemmaksi, sekä virtuaaliympäristön kehittäminen sujuvammaksi, jolloin logiikkaohjelman testausta pystyisi viemään entistä pidemmälle virtuaaliympäristössä. Laboratoriotyövaiheessa näkyvin virtuaalimallin hyöty oli, että laboratorioon tullessaan opiskelijan olivat hyvin valmistautuneita, ja ohjelman käyttöönotto todellisella laitteistolla eteni erittäin sujuvasti.
Yksilölliset oppimistavoitteet mahdollistuivat
Toteutustapa mahdollisti opiskelijoille yksilöllisten oppimistavoitteiden määrittämisen, mitä opiskelijat hyödynsivätkin oman osaamistaustan ja kiinnostuksen kohteiden mukaan. Palautteen perusteella tavoitteiden asetantaa oli opettavaista harjoitella. Itsearvioinnin perusteella opiskelijat kokivat itse asetettujen oppimistavoitteiden toteutuneen pääsääntöisesti varsin hyvin. Vertaisarviointia pidettiin enimmäkseen hyödyllisenä oman oppimisen ja työelämän kannalta, ja vertaisarvioinnin harjoittelu nähtiin tarpeelliseksi. Toisten opiskelijoiden töiden arviointi sekä palautteen saaminen koettiin omaa oppimista tukeviksi keinoiksi.
Opettajan näkökulmasta opintojakson toteutus oli onnistunut. Tavoitteet virtuaalisten laboratorioharjoitusten kehittämisen sekä opiskelijoiden työelämätaitojen kehittämisen suhteen saavutettiin pääosin hyvin, ja esille nousi myös arvokkaita jatkokehitysideoita.
Kirjoittaja
Mika Oinonen, sähkö- ja automaatiotekniikan lehtori
