teknologisen perussivistyksen standarditusers.jyu.fi/~paikonen/text/tekn_standardit.doc · web...
TRANSCRIPT
TEKNOLOGISEN PERUSSIVISTYKSEN STANDARDIT
Teknologiakasvatuksen sisällöt luokille 0-12Yhdysvalloissa
’ITEA’:n, ’International Technology Education Association’ julkaisu ’Standards for Technological Literacy; Content for the Study of Technology’ (2000).
Teknillistieteelliset Akatemiat FACTE, Koulutusryhmä
2002
Kääntäjien kommentteja
Teknistieteelliset Akatemiat on pyytänyt allekirjoittaneita Teknologiakasvatuksen tutkimusyhdistys ry:n jäseniä kääntämään käsillä olevan teoksen. Kyseinen teos on allekirjoittaneille entuudestaan tuttu ja käännöksen tarve esim. opettajien kouluttamisessa on ilmeinen, joten tehtävä on ollut haastava ja kiintoisa. Taustalla ovat vaikuttaneet luonnollisesti myös tutkimukselliset intressit. Kirja on sisällöltään mitä ajankohtaisin, esiintyyhän käsite ’teknologia’ sekä peruskoulun että lukion juuri valmistuvissa opetussuunnitelmien perusteissa.
Yhdysvalloissa on aikaisemmin ollut (suomalaiseen käsityönopetukseen verrattavaa) teknologis-käytännöllistä opetusta (’industrial arts’) vain yläastetta ja lukiota vastaavassa koulussa (’high school’; luokat 9-12). Nyt tätä ehdotetaan yleistettäväksi myös esikouluun (’K’) ja kaikille suomalaista peruskoulua vastaaville luokille (’Elementary School’, 1-5 ja ’Middle School’, 6-8). Tavoitteena on tukea näillä luokilla jo ennestään opetettua luonnontieteellistä opetusta. Yksi projektin toimeenpanijaorganisaatioista onkin ollut 'NSF', 'National Science Foundation'.
Asiatekstin kääntämisessä kohdataan kulttuurisia ongelmia. Alkukielinen ilmaisu ei suomenkielessä aina ole toimiva. Esimerkkinä ongelmallisista termeistä mainittakoon sana ’standardi’, joka toiminee myös suomenkielessä tarkoittaen esikuvaa, mallia ja jonkinasteista normia. Termin ’benchmark’ olemme päätyneet suomentamaan ’välitavoitteeksi’ ja termin ’design’ olemme kääntäneet ’tuotesuunnitteluksi’, joka vastannee parhaiten myös alkutekstin ajatusta. Sanakirjojen mukaan se ei ole pelkkää suunnittelua (mm. Webster), vaan myös tekemistä, esineen valmistamista. Ongelmallinen oli myös ’system’, joka varsinkin esiintyessään ’tuotteen’ vastapainona on saanut käännöksen ’laitteisto’, mutta on useimmiten käännetty ’järjestelmänä’. ’Engineering design’ on yleensä suomennettu ’insinöörisuunnitteluksi’. ’Technological literacy’ päätyi muotoon ’teknologinen perussivistys’ (LaPorte, J., Lehtinen, E., Oulu 2001), vaikka Suomessa ’yleissivistys’ onkin vakiintuneempi termi. Yhdysvalloissa teknologiaa suositellaan aloitettavaksi luokkatasolta ’K-2’, eli esikoulusta ja alkuopetuksesta; käännös oli ’0-2’. ’Transport technology’ suomennettiin ’liikenne- ja kuljetusteknologiaksi’.
Kääntäjät ovat työskennelleet yhteistyössä ja vastavuoroisesti tarkistaneet toistensa osuuksia. Peruskäännöksen on tehnyt Rasinen alkuperäistekstin ss. 1-19 (tässä suomenkielisessä tekstissä ss. 2-20); Kananoja ss. v-viii (i-iii, 1), 21-53 (21-52) ja 139-219 (136-200, LIITTEET); Kantola ss. 55-112 (53-108); Liuha ss. 113-138 (109-135). Varsinaista ulkopuolisen tarkastajan suorittamaa kielentarkistusta ei ole tehty. Kääntäjät ottavat kiitollisina vastaan palautetta, joka auttanee kehittämään alan terminologiaa edelleen. Alkuperäiset englanninkieliset tekstit esim. tutkijoita varten löytyvät osoitteesta >http://www.iteawww.org> ja painettuna ISBN: 1-887101-02-0. Tekstin yhteydessä mainittujen lähteiden osalta viitataan myös alkuperäisteoksiin.
Kiitämme Teknistieteellisiä Akatemioita meille osoitetusta luottamuksesta ja yhteiseksi koetun tärkeän asian edistämisestä. Kiitokset myös Standardiprojektin johtajalle, DTE, William E. Dugger Jr.:ille, ja ITEA:n pääsihteerille, DTE Kendall N. Starkweather:ille, kollegiaalisesta tuesta julkaisun kääntämisessä.
Helsingissä ja Jyväskylässä kesän 2002 koittaessa; Internetissä vuoden vaihteessa,
Tapani Kananoja, KT, ylitarkastaja, dosentti; [email protected] Kantola, KT, lehtori; [email protected] Liuha, KM; [email protected] Rasinen, KT, lehtori; [email protected]
ii
Alkuperäinen esipuhe
Wm. A. Wulf, Puheenjohtaja, National Academy of Engineering
Olemme kansakuntana yhä enenevässä määrin riippuvaisia teknologiasta. Yhdysvalloissa historian tuntemus on kuitenkin melko vähäistä, ja teknologian perustavan tärkeä osuus historian kulussa on heikosti tiedostettu. Suuri yleisö ei yleensä osallistu maan teknologista tulevaisuutta kehittävien päätösten tekemiseen. Tilannetta voidaan pitää vaarallisena maassa, jossa tulee noudattaa demokraattisia periaatteita.
ITEA:n julkaisemien Teknologiakasvatuksen Standardien ansiosta on nyt tarjolla väline, joka voi auttaa korjaamaan epäsuhtaa teknologiasta riippuvuuden ja teknologian ymmärtämisen välillä. ITEA on tiivistänyt teknologisen tiedon ja taitojen oleellisen ydinsisällön. Sitä edelsi työläs nelivuotinen prosessi, jossa saatiin lausuntoja monelta taholta, ja jonka aikana asiakirja toimitettiin useita kertoja. Toivomme kaikkien 0-12 luokkien oppilaitten oppivan kyseiset ydinsisällöt.
On korostettava, että näiden standardien mukaan teknologinen perussivistys sisältää luonnollisina osina myös tietokoneet ja Internetin kuitenkaan keskittymättä vain niihin. Ne ovat sittenkin vain pieni osa ihmisen rakentamaa maailmaa.
Standardit ja niistä johdetut opetuksen välitavoitteet (benchmarks) on kirjoitettu eri ikäryhmien tarpeita vastaaviksi. Vaikeusaste kasvaa oppilaitten kehityksen myötä. Näin oppimiselle annetaan tarpeellisia haasteita ja luodaan viitekehys.
Standardeja ei tule pitää muuttumattomina, vaan niitä on jatkuvasti arvioitava ja tarkistettava. Pelkkä standardien julkaiseminen ei myöskään riitä. Pyrkimyksenä on vaikuttaa kokonaisvaltaisesti siihen, mitä tapahtuu koulujen luokkahuoneissa. Tavoitetta ei saavuteta ilman uusia opetussuunnitelmia, oppikirjoja ja oppilasarviointia. Se ei voi myöskään toteutua ilman kaikkien, ei yksin teknologian opettajien, osallistumista.
Standardit eivät toimi ilman tukiryhmien yhteisiä ponnistuksia. Tähän ohjataan luvussa 8, ´Kutsu toimintaan`. Kuten jokainen koululaitosta tunteva tietää, mielekkään ja kestävän muutoksen aikaansaaminen vie vuosia, jopa vuosikymmeniä. Vaikka tämä tosiasia on tunnustettava, ei tule antaa valtaa pelolle. Tehtävää on paljon, mutta myös saavutettavaa. ITEA:n standardit tarjoavat selkeän vision kaikille kansalaisille ja organisaatioille, jotka ovat sitoutuneet kehittämään kansakunnan teknologista perussivistystä.
iii
Johdanto
William E. Dugger, Jr. Anthony E. GilbertiJohtaja Puheenjohtaja Technology for All Americans Project International Technology EducationInternational Technology Education AssociationAssociation
Teknologian vaikuttaessa yhteiskuntaamme yhä enemmän on tärkeätä, että oppilaat saavat koulutusta, jossa teknologinen perussivistys painottuu. Nämä standardit esittävät, mitä oppilaitten tulisi oppia; tietää ja kyetä tekemään. Standardit eivät pyri määrittelemään teknologian opetussuunnitelmaa; se jää eri tasojen vastuullisten opetussuunnitelmaviranomaisten ja opettajien tehtäväksi. Standardit kuvaavat teknologiakasvatuksen sisältöjä lastentarhasta lukioon. Julkaisemalla johdonmukaiset oppisisällöt (standardit) koko maan kouluja varten pyritään takaamaan tehokas opetus kaikille oppilaille.
Standardit laadittiin ITEA:n vaikutuspiirissä ja sen perustamassa projektiryhmässä, ja satoja kollegoja on osallistunut niiden kehittämiseen ja tarkastamiseen. Kiitämme kaikkia mukana olleita. Uskomme, että standardit voivat toimia opetuksen uudistamisen katalysaattorina ja saada aikaan tärkeän muutoksen teknologian tunnustamiseksi olennaisena ydinoppiaineena.
Kaikkien niiden, jotka ovat kiinnostuneita korkeatasoisesta ja ajanmukaisesta koulutuksesta sekä erityisesti niiden, jotka päättävät opetuksen sisällöistä, tulisi sisäistää tämän asiakirjan tarpeellisuus. Dokumentti on suunnattu opettajille, opetussuunnitelmien laatijoille, kouluhallinnolle, opettajankouluttajille, koulujen johtokuntien ja koululautakuntien jäsenille, vanhemmille, insinööreille, liike-elämän johtajille ja muille kasvatusyhteisöjen jäsenille samoin kuin koko yhteiskunnalle.
Standardit eivät ole prosessin loppu vaan alku. Muissa oppiaineissa standardien kehittäminen on usein osoittautunut helpoimmaksi askeleeksi pitkässä, työläässä prosessissa. Siksi voidaan ennustaa, että standardien hyväksyminen ja toteuttaminen kaikissa kouluissa tulee olemaan paljon vaikeampaa kuin niiden laatiminen on ollut. Vain päätöksentekijöitten yhteistyöllä voidaan taata, että oppilaat saavuttavat entistä korkeamman tason teknologisessa perussivistyksessä.
Tämän työn on tehnyt mahdolliseksi Kansallisen Tiedejärjestön (NSF) ja Kansallisen Ilmailu- ja Avaruushallinnon (NASA) antama rahoitus, ja haluamme kiittää näitä kumpaakin. Odotamme kiinnostuneina muutoksia, joita standardit voivat saada aikaan, ja kehotamme jokaista lukijaa yhteistyöhön standardien hyödyntämiseksi teknologian opetuksen uudistamisen lähtökohtana.
iv
SISÄLTÖ
JOHDANTO 1
1. LUKU Oppilaille on annettava teknologisessa maailmassa tarvittavia valmiuksia 2
Teknologisen perussivistyksen tarve 2Teknologian opiskelusta 4Teknologian opiskelu itse tekemällä 5Teknologiaopinnot eri oppiaineiden integroijana 7Teknologinen perussivistys, ’teknologinen lukutaito’ 9
2. LUKUYleiskatsaus teknologian sisältöstandardeihin 11
Teknologian sisältöstandardit 11Teknologian sisältöstandardien ominaisuuksia 12Teknologian sisältöstandardien esitystapa 13Teknologian sisältöstandardien tärkeimmät käyttäjät 18Suosituksia teknologian sisältöstandardien käytölle 18Ohjeita hallintohenkilöstölle resurssien takaamiseksi 19Yhteenveto 20
3. LUKU Mitä teknologia on 21
Standardi 1: Oppilaat oppivat ymmärtämään teknologian ominaispiirteitä ja sen laaja-alaisuutta. 22
Standardi 2: Oppilaat oppivat ymmärtämään teknologian peruskäsitteitä. 30
Standardi 3: Oppilaat oppivat ymmärtämään teknologioiden yhteyksiä sekä teknologian ja muiden 43tiedonalojen välisiä suhteita.
4. LUKU Teknologia ja yhteiskunta 53
Standardi 4:Oppilaat oppivat ymmärtämään teknologian kulttuurisia, yhteiskunnallisia, taloudellisia 54ja poliittisia vaikutuksia.
Standardi 5:Oppilaat oppivat ymmärtämään teknologian ympäristövaikutuksia. 62
v
Standardi 6:Oppilaat oppivat ymmärtämään yhteiskunnan roolia teknologian kehittämisessä 70ja käyttämisessä.
Standardi 7:Oppilaat oppivat ymmärtämään teknologian vaikutuksia historiaan. 76
5. LUKU Tuotesuunnittelu, design 85
Standardi 8:Oppilaat oppivat ymmärtämään tuotesuunnittelun tekijöitä. 86
Standardi 9:Oppilaat oppivat ymmärtämään insinöörin suunnittelutyötä. 94
Standardi 10:Oppilaat oppivat ymmärtämään vianetsintää, tutkimus- ja kehitystyötä, keksimistä 101ja innovointia sekä kokemuksellisuutta ongelmanratkaisussa.
6. LUKUTeknologisessa maailmassa tarvittavia taitoja. 109
Standardi 11: Oppilaat oppivat taitoja soveltaa tuotesuunnittelua. 110
Standardi 12Oppilaat oppivat taitoja käyttää ja hoitaa teknologisia tuotteita ja järjestelmiä. 121
Standardi 13: Oppilaat oppivat taitoja arvioida tuotteiden ja järjestelmien vaikutuksia. 129
7. LUKU Ihmisen muokkaama maailma 136
Standardi 14: Oppilaat oppivat ymmärtämään sekä osaavat valita ja käyttää lääketieteen 137teknologioita.
Standardi 15: Oppilaat oppivat ymmärtämään sekä osaavat valita ja käyttää maatalouden 145teknologioita ja niihin liittyviä bioteknologioita.
Standardi 16: Oppilaat oppivat ymmärtämään sekä osaavat valita ja käyttää energia- 153ja voimateknologioita
Standardi 17: Oppilaat oppivat ymmärtämään sekä osaavat valita ja käyttää tieto- 161
vi
ja tietoliikenneteknologioita.
Standardi 18: Oppilaat oppivat ymmärtämään liikenne- ja kuljetusteknologioita sekä osaavat valita 170 ja käyttää niitä.
Standardi 19: Opiskelijat oppivat ymmärtämään sekä osaavat valita ja käyttää valmistamisen 176teknologioita.
Standardi 20: Oppilaat oppivat ymmärtämään sekä osaavat valita ja käyttää rakentamisen teknologioita. 184
8. LUKUKutsu toimintaan 193 Opetussuunnitelmien kehittäminen ja uudistaminen 193
Oppimisympäristöt, oppimateriaalit, oppikirjat ja oheismateriaalit 194Teknologian ammattilaiset 194Oppilaat 195Kasvatusyhteisöt yleensä 195Vanhemmat ja lähiyhteisöt 196Insinöörit 197Muut teknologian ammattilaiset 198Liike- ja elinkeinoelämä 198Tutkijat 198Mahdolliset lisämateriaalit 199Loppukommentteja 199
LIITE A
´Teknologiakasvatusta kaikille amerikkalaisille´ - projektin historia
LIITE B
Teknologian Sisältöstandardit
LIITE C
YHTEENVETOA; Teknologian sisältöstandardien pääkohdat
LIITE D
ESIMERKKI luokille 0-12
vii
Johdanto
William E. Dugger, Jr. Anthony E. GilbertiJohtaja Puheenjohtaja Technology for All Americans Project International Technology EducationInternational Technology Education AssociationAssociation
Teknologian vaikuttaessa yhteiskuntaamme yhä enemmän on tärkeätä, että oppilaat saavat koulutusta, jossa teknologinen perussivistys painottuu. Nämä standardit esittävät, mitä oppilaitten tulisi oppia; tietää ja kyetä tekemään. Standardit eivät pyri määrittelemään teknologian opetussuunnitelmaa; se jää eri tasojen vastuullisten opetussuunnitelmaviranomaisten ja opettajien tehtäväksi. Standardit kuvaavat teknologiakasvatuksen sisältöjä lastentarhasta lukioon. Julkaisemalla johdonmukaiset oppisisällöt (standardit) koko maan kouluja varten pyritään takaamaan tehokas opetus kaikille oppilaille.
Standardit laadittiin ITEA:n vaikutuspiirissä ja sen perustamassa projektiryhmässä, ja satoja kollegoja on osallistunut niiden kehittämiseen ja tarkastamiseen. Kiitämme kaikkia mukana olleita. Uskomme, että standardit voivat toimia opetuksen uudistamisen katalysaattorina ja saada aikaan tärkeän muutoksen teknologian tunnustamiseksi olennaisena ydinoppiaineena.
Kaikkien niiden, jotka ovat kiinnostuneita korkeatasoisesta ja ajanmukaisesta koulutuksesta sekä erityisesti niiden, jotka päättävät opetuksen sisällöistä, tulisi sisäistää tämän asiakirjan tarpeellisuus. Dokumentti on suunnattu opettajille, opetussuunnitelmien laatijoille, kouluhallinnolle, opettajankouluttajille, koulujen johtokuntien ja koululautakuntien jäsenille, vanhemmille, insinööreille, liike-elämän johtajille ja muille kasvatusyhteisöjen jäsenille samoin kuin koko yhteiskunnalle.
Standardit eivät ole prosessin loppu vaan alku. Muissa oppiaineissa standardien kehittäminen on usein osoittautunut helpoimmaksi askeleeksi pitkässä, työläässä prosessissa. Siksi voidaan ennustaa, että standardien hyväksyminen ja toteuttaminen kaikissa kouluissa tulee olemaan paljon vaikeampaa kuin niiden laatiminen on ollut. Vain päätöksentekijöitten yhteistyöllä voidaan taata, että oppilaat saavuttavat entistä korkeamman tason teknologisessa perussivistyksessä.
Tämän työn on tehnyt mahdolliseksi Kansallisen Tiedejärjestön (NSF) ja Kansallisen Ilmailu- ja Avaruushallinnon (NASA) antama rahoitus, ja haluamme kiittää näitä kumpaakin. Odotamme kiinnostuneina muutoksia, joita standardit voivat saada aikaan, ja kehotamme jokaista lukijaa yhteistyöhön standardien hyödyntämiseksi teknologian opetuksen uudistamisen lähtökohtana.
viii
1. LUKU
Oppilaille on annettava teknologisessa maailmassa tarvittavia
valmiuksia
Ihmisiä on sanottu ’eläimiksi, jotka valmistavat esineitä’. Koskaan ihmisen historian aikana tämä ei
ole toteutunut niin selvästi kuin nykyaikana. Kaikki ihmisen toiminta on nykyään riippuvaista
erilaisista työkaluista, koneista ja järjestelmistä ulottuen ruoan viljelemisestä ja kasvattamisesta ja
suojan saamisesta aina kommunikointiin, terveydenhoitoon ja viihteeseen. Jotkin koneet,
esimerkiksi traktorit, nopeuttavat ja tehostavat ihmisen satojen, jopa tuhansien vuosien aikana
harjoittamaa toimintaa. Toisaalta esimerkiksi lentokoneet tai Internet tekevät mahdolliseksi
sellaisenkin, jota ei koskaan aikaisemmin olisi pystytty tekemään. Kokonaisuutta, johon liittyvät
välineet, tieto ja kyky käyttää niitä, kutsutaan teknologiaksi.
Teknologisen perussivistyksen tarve
Laajasti ymmärrettynä teknologiaksi kutsutaan sitä, miten ihmiset muuttavat ympäristöään
omiin tarkoituksiinsa sopivaksi. Kreikankielisen sanan techne, joka tarkoittaa taitoa, taidetta,
tuotetta tai käsityötä, pohjalta teknologian voidaan sanoa tarkoittavan tekemistä tai
käsityöllistä tekemistä. Yleisemmin ottaen se viittaa erilaisiin prosesseihin ja tietotaitoon, joita
ihmiset käyttävät kehittääkseen taitojaan sekä tyydyttääkseen tarpeitaan ja toiveitaan.
Teknologiaa on ollut olemassa siitä saakka, kun ihmiset ensi kerran muotoilivat terää piikivestä,
valjastivat tulen palvelukseensa tai vetivät terävällä tikulla maahan vaon kylvääkseen viljaa. Tänä
päivänä kaikki tämä on historiaa. Lentokoneet, junat ja autot kuljettavat ihmisiä ja tavaroita
nopeasti paikasta toiseen. Puhelin, televisio ja tietokoneverkostot auttavat ihmisten välisessä
kommunikoinnissa, oli se sitten kadun yli tai toiselle puolelle maapalloa tapahtuvaa yhteydenpitoa.
Lääketieteellisen teknologian ansiosta ihmiset elävät pitempään ja terveempinä. Teknologia
kehittyy valtavalla nopeudella. Uusia teknologioita kehitetään ja olemassa olevia parannetaan.
ix
Kaikesta edellä mainitusta johtuen on erityisen tärkeää, että ihmiset ymmärtävät teknologiaa ja sen
käsitteitä ja tulevat toimeen nykyaikaisen teknologian kanssa. Yksityishenkilöinä ihmiset hyötyvät
sekä työssä että kotona siitä, että he voivat valita itselleen tai työhönsä parhaiten sopivia välineitä,
oppivat käyttämään niitä oikein ja oivaltamaan tarvittaessa, miksi ne eivät toimi.
Yhteiskunnalliselta kannalta teknologisen perussivistyksen omaavalla kansalaisella on paremmat
mahdollisuudet vaikuttaa siihen, että päätöksiä teknologian käytöstä tehdään perustellusti ja
vastuuntuntoisesti.
Edellä mainituista ja monista muistakin syistä johtuen on viime vuosina yhä enenevässä määrin
alettu vaatia, että teknologian opiskelun tulisi olla yksi sekä peruskoulun että lukion ydinsisältöjä.
Alan asiantuntijat ovat sitä mieltä, että on tärkeätä ottaa teknologia koulun oppiaineeksi.
Vaikka asiantuntijat pitävät teknologiakasvatusta tärkeänä, vain harvoissa Yhdysvaltain kouluissa
opiskellaan teknologiaa. Useimmat koululaiset eivät saa teknologiakasvatusta, vaikka teknologia on
nykyään yksi yhteiskuntaa voimakkaimmin muotoilevista voimista.
Syitä tällaiseen tilanteeseen ei ole vaikeaa löytää. Yksi syy on se, että yhteiskunnan muutokset
tapahtuvat hitaasti. On helpompaa jatkaa vanhan kaavan mukaan kuin opiskella jotakin uutta.
Toinen, suurempi syy, on Yhdysvaltain koulujärjestelmän. Perusasioiden opiskelun painottaminen
(‘back-to-basics’) on korostanut perinteisten oppiaineitten, kuten englannin, matematiikan,
luonnontieteiden ja historian opiskelua. Standardoitujen testien lisääntyminen on myös aktivoinut
kouluja valmentamaan niihin. Kuitenkin testit sisältävät vain muutamia teknologiseen
perussivistykseen liittyviä kysymyksiä.
Vain harvat kunnat, läänit ja osavaltiot ovat uhranneet rajallista aikaa ja resursseja
teknologiakasvatukselle, koska se on nähty ylellisyytenä.
Yhteenvetona edellisestä voidaan sanoa, että monikaan opettaja tai hallintovirkamies ei tunne
teknologiakasvatusta. Yhdysvalloissa se on kehittynyt viimeisen viidentoista - kahdenkymmenen
vuoden aikana teollisten taitojen opetuksesta (’industrial arts’ – mitä Suomessa on opetettu
yläasteen ’teknisenä työnä’; suom. huom.), ja ulkopuoliset tahot ovat vasta nyt alkaneet ymmärtää,
mistä on kysymys. Teknologiakasvatus ja opetusteknologia sekoitetaan yhä usein toisiinsa.
Opetusteknologiahan vain käyttää teknologiaa parantaakseen opetus- ja oppimisprosessia.
x
Tässä kirjassa esitetyt teknologiakasvatuksen standardit ja välitavoitteet on kehitetty sitä varten, että
edellä mainituista sekaannuksista päästäisiin eroon. Standardeilla ja välitavoitteilla pyritään
selkeyttämään, mitä teknologisella perussivistyksellä tarkoitetaan ja esitetään tarkasti, mitä tuloksia
teknologian opiskelulta odotetaan. Teknologian, luonnontieteiden ja matematiikan opettajat sekä
monet muut kasvatuksen ja muiden alojen asiantuntijat ovat standardeja kehitettäessä tehneet
yhteistyötä selvittääkseen, mitä oppilaiden tulisi oppia teknologiasta esikoulusta lukion loppuun
saakka.
Mainittujen opettajien ja asiantuntijoitten lisäksi opetussuunnitelma-asiantuntijat ja Kansallinen
tutkimusneuvosto (National Research Council) sekä Kansallinen insinööritieteiden akatemia
(National Academy of Engineering) tarkistivat teknologiakasvatuksen sisältöstandardit ja antoivat
korjaus- ja lisäysehdotuksia. Lopputulos oli tämä teos, joka sekä määrittelee teknologiakasvatuksen
tiedonalana että antaa ohjeita opettajille, kouluille, kunnille, lääneille ja osavaltioille, jotka haluavat
kehittää teknologista perussivistystä.
Esitettyjen standardien tarkoitus ei ole toimia vain sellaisten teknologisten faktojen, käsitteiden ja
taitojen tarkistuslistana, jotka oppilaiden tulisi hallita eri luokkatasoilla. Kirjassa esitetään, miten ja
miksi teknologinen perussivistys liittyy koulujen tehtävään, ja mitä hyötyä teknologian opinnoista
on oppilaille. Lyhyesti sanottuna kirjasta selviää, miksi teknologiakasvatuksen tulee olla olennainen
osa koulujen opetussuunnitelmaa huolimatta muutosten hitaudesta, ’takaisin perusasioihin’ (‘back-
to-basics’) -liikkeestä, lisääntyvistä standardisoiduista testeistä ja kasvatukseen kohdistetuista
muista paineista.
Teknologian opiskelusta
Teknologiaopinnoissa oppilaat oppivat sitä teknologista maailmaa, jonka keksijät, insinöörit ja muut
innovaattorit ovat luoneet. He oppivat, miten energiaa tuotetaan hiilestä ja maakaasusta sekä ydin-,
aurinko- ja tuulen energialla ja miten sitä siirretään. He tutkivat tiedonvälitysjärjestelmiä, radiota,
televisiota, satelliittivälitystä, valokaapelia ja Internetiä. He perehtyvät erilaisiin tuotanto- ja
materiaalien prosessointilaitoksiin, teräs- ja petrokemian laitoksista tietokonesiruihin ja kodin
laitteisiin. He tutkivat liikennettä ja kuljettamista, tiedonkäsittelyä ja lääketieteen teknologiaa. He
tutustuvat uusiin teknologioihin, kuten geeniteknologiaan tai kehitteillä oleviin teknologioihin kuten
fuusiovoimaan, jota ehkä käytetään vasta vuosien tai vuosikymmenien kuluttua.
xi
Koska teknologia on hyvin laaja-alaista, teknologian opettajat yleensä käyttävät vähemmän aikaa
yksityiskohtien ja enemmän käsitteiden ja periaatteiden opettamiseen. Tavoitteena on antaa
oppilaille yleiskäsitys teknologiasta ja sen asemasta yhteiskunnassa, ja oppilaat voivat näin tajuta ja
arvioida sellaisia uusia teknologian alueita, joita eivät ole ennen nähneetkään.
Tämän kaiken saavuttaakseen teknologian sisältöstandardit korostavat kaikkien teknologioitten
elementtien ymmärtämistä. Yksi tällainen on tuotesuunnitteluprosessi, joka on insinöörien,
tuotesuunnittelijoiden ja muiden teknologian asiantuntijoiden pääasiassa käyttämä
ongelmanratkaisumenetelmä. Toinen on tuotekehittely, missä suunnitelma toteutetaan lopullisena
tuotteena, ja sen tuotantojärjestelmä luodaan. Kolmas elementti on tuotteen käyttäminen ja
huoltaminen, joista tuotteen menestys tai epäonnistuminen voi riippua. Jokainen edellä mainittu
teknologinen prosessi vaatii erilaisia taitoja ja henkisiä kykyjä.
Sen lisäksi, että oppilaat ymmärtäisivät, miten tiettyjä teknologioita on kehitetty ja miten niitä
käytetään, heidän tulisi pystyä arvioimaan niiden vaikutuksia muihin teknologioihin, ympäristöön ja
koko yhteiskuntaan. Teknologian edut ovat yleensä ilmeisiä – jos näin ei olisi, teknologiaa ei
todennäköisesti olisi koskaan kehitetty – mutta haitat ja vaarat jäävät usein piiloon. Kun esimerkiksi
freonit keksittiin, ei kukaan ymmärtänyt, että nämä kemikaalit, joita käytettiin jäähdytykseen ja
ponnekaasuina, tuhoaisivat vähitellen ilmakehän otsonikerrosta. Nykyään Internet vaikuttaa
voimakkaasti yhteiskunnassa ihmisten väliseen vuorovaikutukseen ja tapaan kommunikoida,
liiketoimintaan, vapaa-aikaan ja huvituksiin, mutta kukaan ei tiedä tarkalleen, mitä odottaa siltä
pitkällä aikavälillä.
Yksi perusasioista teknologiaa opiskeltaessa on, että teknologiaa ei käytetä vain ongelmien
ratkaisemiseen, vaan se saattaa myös luoda uusia ongelmia. Monia tällaisia uusia ongelmia voidaan
ratkaista tai lieventää lisäämällä teknologiaa, mutta näin voidaan taas puolestaan aiheuttaa muita
ongelmia, ja niin edelleen. Teknologioihin liittyy aina hyödyn ja kustannusten puntarointia.
Teknologiaa koskevissa päätöksissä tulee ottaa huomioon molemmat. Oppilaiden tulee ymmärtää,
että teknologia ei ole sinänsä hyvää tai pahaa. Teknologian kustannuksia ja etuja tulee puntaroida,
jotta voidaan päättää, kannattaako ko. teknologiaa kehittää.
Teknologian opiskelu itse tekemällä
xii
Yksi teknologian opiskelun suuria vahvuuksia on, että samalla kun opitaan teknologiasta, opitaan
tekemään teknologiaa. Teknologialuokassa voidaan itse toteuttaa monia todellisia teknologian
kehitysprosesseja. Viimeaikaiset oppimistutkimukset tukevat käsitystä, että useimmat oppilaat
oppivat parhaiten kokeilemalla – ennemminkin tekemällä kuin vain näkemällä tai kuulemalla – ja
teknologiaopinnoissa painotetaan juuri tämänkaltaista aktiivista oppimista.
Teknologialuokissa oppilaille esimerkiksi opetetaan käytännön ongelmanratkaisutaitoja, ja oppilaat
työskentelevät erilaisten todellisten ongelmien parissa. Insinöörit, arkkitehdit, tietokoneiden
kehittelijät, teknikot ja muut teknologian asiantuntijat käyttävät ongelmanratkaisumenetelmiä, kuten
vianetsintää, tutkimus- ja kehitystyötä, keksimistä, innovointia sekä kokeilua. Oppilaat tutustuvat
näihin ja oppivat, missä todellisissa tilanteissa niitä käytetään. He oppivat myös, että
tuotesuunnittelu (design) on teknologian perustava ongelmanratkaisumetodi. Suunnittelutaidon
oppimisesta on hyötyä koko elämän ajaksi.
Yleensä tuotesuunnittelu alkaa siitä, että havaitaan ja rajataan ongelma. Jokin tarve tai toive
halutaan tyydyttää, ja suunnittelijan on ymmärrettävä tarkalleen, mikä se on. Ongelman
selvittämisen jälkeen suunnittelija kehittelee ideoita sen ratkaisemiseksi. Erityisen järkevää on tässä
vaiheessa työstää ideoita aivoriihessä, ja niinpä ryhmätyö on koulussa havaittu hyväksi metodiksi.
Seuraavaksi otetaan huomioon alkuperäiset rajaukset ja erilaiset muut rajaavat tekijät ja yksi
suunnitelma – tai joissakin tapauksissa useampikin – valitaan lupaavimmaksi ehdokkaaksi.
Valitusta suunnitelmasta tehdään malli, jota testataan ja arvioidaan. Jos on tarpeen, alkuperäinen
suunnitelma voidaan hylätä ja kokeilla uusia ratkaisuja. Eri vaiheita voidaan toistaa, jos se on
tarpeen, ja vähitellen päädytään lopulliseen suunnitelmaan.
Edellä kuvattua tuotesuunnitteluprosessia voidaan käyttää lähes kaikenlaisessa suunnittelussa.
Alkuopetuksessa esimerkiksi oppilaille voidaan antaa tehtäväksi suunnitella paukkuraketti
Newtonin kolmannen lain demonstroimiseksi (Erityishuomiota turvallisuuteen!/suom. huom.),
yläasteella ja lukiossa voidaan antaa tehtäväksi kirjolohilammen vedenpuhdistusjärjestelmän
kehittäminen. Tällaisten tehtävien kautta oppilaat oppivat heti, että teknologisiin ongelmiin on
monia vaihtoehtoisia ratkaisuja, ja kun jotkin ratkaisut eivät toimi tai toimivat huonosti, ei ole
olemassa vain yhtä ainoaa oikeaa vastausta.
Tällaiset tuotesuunnitteluprojektit eivät ole pelkkiä älyllisiä harjoituksia. Yleensä oppilaat
työskentelevät tiimeinä rakentaessaan suunnitelmiensa pohjalta malleja ja prototyyppejä.
Tällaisessa toiminnallisessa oppimisessa oppilaat ovat aivan toisella tavalla sitoutuneita kuin
xiii
luentomaisessa, kynän ja paperin avulla tapahtuvassa ongelmanratkaisussa tai suorittaessaan
etukäteen suunniteltuja vaiheittaisia tehtäväsarjoja. Toisin sanoen tuotesuunnittelutehtävät edistävät
aktiivista oppimista.
Ongelmanratkaisutaitojen lisäksi oppilaat opiskelevat teknologisten tuotteiden oikeaoppista
huoltamista. Tässäkin on tärkeää, että opitaan, miten opitaan. Koska olisi mahdotonta opettaa
huoltamaan kaikkia erilaisia tuotteita, joita oppilaat voivat käyttää, heille opetetaan perustyökalujen
käyttöä ja yleisten teknologisten järjestelmien toimintaa. Näin oppilaat tutustuvat teknologisten
tuotteiden perusperiaatteisiin ja tuotteiden käyttöön ja huoltoon. Oppilaita ohjataan myös
itsenäiseen opiskeluun, esimerkiksi käyttöohjeiden lukemiseen ja tiedon hakemiseen Internetistä.
Kun oppilaat tulevat teknologisten tuotteiden kanssa sinuiksi, he osaavat käyttää järkevästi nykyisiä
ja tulevaisuuden teknologian tuotteita.
Teknologiaopinnot eri oppiaineiden integroijana
Ehkä kaikkein hämmästyttävin ja hienoin teknologiastandardien anti on se, mitä teknologian
opiskelu voi antaa muiden aineiden opiskelulle ja erityisesti niille opettajille, jotka eivät ole
opettaneet teknologiakasvatusta. Tehokkaasti opetettuna teknologia ei suinkaan ole vain uusi
oppiaine, joka pyrkii saamaan itselleen tilaa muutenkin täydessä opetussuunnitelmassa. Se
vahvistaa ja täydentää muilla tunneilla opittua.
Kuten seuraavissa luvuissa visioidaan, teknologiakasvatus toimii monen eri oppiaineen soveltajana
ja integroijana – ei ainoastaan matematiikan, luonnontieteiden ja tietotekniikan, vaan myös
esimerkiksi kuvataiteen. Ajatellaanpa vaikka neljäsluokkalaisten michiganilaisten opintomatkaa
Greenfield Villageen, museoon, jossa on entisöityjä taloja ja kauppoja. Luokka oli juuri opiskellut
historiassa aikaa, jolloin Amerikassa alkoi 1900-luku. Tämä auttoi oppilaita ymmärtämään
museossa löytämäänsä. Museossa jokainen oppilas valitsi jonkin tiettyä teknologiaa edustavan
esineen, jota käytettiin tuohon aikaan – puimurin, hehkulampun, auton tai pesukoneen. Sitten
oppilaat tekivät muistiinpanoja tarkkailtavasta kohteesta. Seuraavaksi jokainen luonnosteli
esineensä valitsemassaan mittakaavassa. Luonnosten pohjalta tehtiin pienoismalleja ja laadittiin
raportti, josta ilmeni laitteen käyttötarkoitus, valmistustapa, miten sitä käytettiin, ja mikä sen
sosiaalinen ja taloudellinen rooli oli kyläyhteisössä. Lisäksi kuvattiin laitteen toimintaa.
Myöhemmin luokka suunnitteli ja valmisti videon, joka kuvasi Greenfield Villagessa käytettyä
teknologiaa. Videon tekeminen kuului oppilaiden tiedonvälitysteknologian opintoihin. Tämän
xiv
avulla opittiin paljon tuon ajan teknologiasta, ja samalla se syvensi muilla tunneilla opittuja asioita.
Vuosisadan vaihde Amerikan historiassa muuttui eläväksi, äidinkielen kirjoitustaidot kehittyivät, ja
oppilaat saivat soveltaa luonnontieteiden tunneilla oppimiaan käsitteitä liikkeestä ja voimista. Kuten
kaikki opettajat tietävät, tiedot ja taidot jäävät parhaiten mieleen, kun oppilaat ovat innostuneita ja
saavat käyttää mielikuvitustaan. Kun oppilaat voivat yhdistellä eri oppiaineita ja sisältöalueita, he
todella sisäistävät opiskeltavan.
Tällainen integraatio eri aineiden välillä on helpointa ala-asteilla, joilla sama opettaja hoitaa
suurimman osan tai kaikki koulupäivän oppitunnit, eikä hänen tarvitse koordinoida
tuntisuunnitelmia muiden opettajien kanssa. Standardit on suunniteltu siten, että ala-asteella
teknologiaa voidaan opiskella tavallisissa luokkahuoneissa täydennyskoulutuksen saaneiden
opettajien hoitamana. Ala-asteen ylemmillä luokilla, yläasteella ja lukiossa erikoistuneet
teknologiakasvatuksen aineopettajat tekevät yhteistyötä muiden opettajien kanssa. Suurin osa ala- ja
yläasteen teknologiakasvatuksesta voidaan hoitaa eri oppiaineita edustavien opettajatiimien
toimesta opintokokonaisuuksina. Yläasteella ja lukiossa teknologiaa pitäisi opettaa omina
kursseinaan mutta myös integroituna muihin oppiaineisiin.
Koska opetus erikoistuu yhä enemmän ylemmille luokille siirryttäessä, teknologian integroiminen
muihin aineisiin voi joskus vaikeutua, vaikka tulokset voivatkin olla hyvät. Oppiaineiden
muuttuessa yhä enemmän omiksi tiedonaloikseen oppilaiden voi olla vaikeaa ymmärtää, miten ne
liittyvät toisiinsa, ja mikä on niiden asema koulun ulkopuolisessa maailmassa. Teknologialuokat
ovat neutraali ympäristö, jossa eri oppiaineet voivat yhdessä kehittää ratkaisuja käytännön
ongelmiin. Esimerkkinä voi olla vaikkapa tietyt ominaisuudet omaavan auton suunnittelu. Sen tulisi
olla kolarinkestävä, energiataloudellinen tai vaihtoehtoisia polttoaineita käyttävä. Suunnitellessaan
oppilaat voivat käyttää tietokoneohjelmia, hakea tietoa Internetistä, soveltaa tietojaan fysiikasta ja
kemiasta sekä käyttää matematiikassa opittuja taitoja. Taustatietoa etsiessään oppilaat voivat
tutustua auton historiaan ja sen yhteiskunnallisiin vaikutuksiin 1900-luvulla. He voivat selvittää
tilastoista auton nopeuden ja koon vaikutusta turvallisuuteen. He voivat tutkia kaupunkien
saastepilvien kemiaa ja terveysvaikutuksia tai analysoida bensiinin hinnan taustatekijöitä. Maailman
polttoainevarantojen ymmärtämiseksi oppilaat voivat opiskella geologiaa ja tutkia, miten fossiilinen
polttoaine on syntynyt. Kirjoittaessaan raporttia lopullisesta tuotteesta on osattava kirjoittaa ja
mahdollisesti laatia myös lähdeluettelo. Kirjoitelma voidaan kääntää toiselle kielelle tai muuttaa se
‘HTML’ -muotoon Internetissä julkaisemista varten.
xv
Monien opettajien mielestä tällainen elävän elämän ongelmien ratkaiseminen tekee myös muiden
oppiaineiden sisällöt oppilaille mielekkäiksi. Paras tapa oppia jotakin – niin että todella hallitsee sen
kunnolla, ja se on sisäistetty, ei opiskeluna vain kokeen läpäisyä varten – on soveltaa sitä
käytäntöön. Tämähän on kemian laborointien, sanallisten matematiikan tehtävien ja ranskan kielen
keskusteluharjoitustenkin tavoite. Teknologian tunneilla mennään tässä logiikassa kuitenkin vielä
askel pidemmälle, koska oppilaiden toivotaan yhdistävän ja soveltavan myös muissa oppiaineissa ja
aikaisemmin teknologian tunneilla opittua. Tällä tavalla oppilaat oppivat näkemään eri oppiaineiden
yhteyksiä ja alkavat ymmärtää, miten kaikki tiedonalat kytkeytyvät toisiinsa.
Ihmiset, jotka eivät tunne teknologiaa, ovat taipuvaisia ajattelemaan sitä vain teknologisina
tuotteina; tietokoneet, autot, televisiot, leivänpaahtimet, tuholaismyrkyt, flunssarokotteet,
aurinkokennot, geenimanipuloidut tomaatit, ja niin edelleen. Alan asiantuntijoille ja tutkijoille
teknologia on tietoja ja prosesseja, jotka synnyttävät em. tuotteita, ja nämä prosessit riippuvat
monista ulkopuolisista tekijöistä.
Teknologia on ympäristön muuttamista inhimillisten tarpeiden ja toiveiden tyydyttämiseksi. Jotta
voidaan päättää, mitä nämä tarpeet ja toiveet ovat ja miten niitä voidaan tyydyttää, on harkittava
monia erilaisia tekijöitä samanaikaisesti. Vaikka teknologia voi olla oma oppiaineensa, se ei tästä
syystä johtuen voi koskaan olla muusta opetussuunnitelmasta erillään.
Teknologinen perussivistys, ‘teknologinen lukutaito’
Standardit on suunniteltu oppaaksi, jonka avulla oppilaita kasvatetaan saavuttamaan teknologinen
perussivistys. Teknologinen perussivistys on kykyä käyttää, hallita, arvioida ja ymmärtää
teknologiaa. Teknologisesti perussivistynyt, ‘lukutaitoinen’, ymmärtää, mitä teknologia on, miten
sitä tehdään ja miten se vaikuttaa yhteiskuntaan, ja miten toisaalta yhteiskunta vaikuttaa siihen.
Kehityksen myötä hän päivittää teknologista tietämystään. Kuultuaan televisiosta tai luettuaan
sanomalehdestä teknologiaan liittyvän tarinan hän pystyy arvioimaan informaatiota järkevästi,
asettamaan sen oikeaan asiayhteyteen ja muodostamaan mielipiteen, joka pohjautuu annettuun
informaatioon. Teknologisesti sivistynyt ihminen on tasapainossa ja objektiivinen teknologian
suhteen, ei pelkää sitä, mutta ei ole siihen myöskään hullaantunut.
Teknologinen perussivistys hyödyttää oppilaita monin tavoin. Sitä opiskelleet tulevat insinöörit ja
kunnianhimoiset arkkitehdit, oppilaat, jotka tulevat työskentelemään jollakin teknologian alalla,
xvi
lähtevät koulusta etulyöntiasemassa. He ymmärtävät tuotesuunnitteluprosessin perusteet, ja heillä
on käsitys alasta, jolle ovat asettumassa. Tämä antaa heille mahdollisuuden käyttää oppimaansa
erikoistietoutta myöhemmin laajemmissa yhteyksissä.
Teknologinen perussivistys on kuitenkin tärkeää myös niille oppilaille, jotka eivät lähde
opiskelemaan teknologisia ammatteja. Koska teknologialla on valtava kansantaloudellinen
merkitys, kaikki hyötyvät sen ymmärtämisestä. Yhtiöiden johtajat ja muut liike-elämässä
työskentelevät, pörssimeklarit ja investointianalyytikot, sanomalehtireportterit, opettajat, lääkärit,
sairaanhoitajat, maanviljelijät ja rakentajat pystyvät parempiin työsuorituksiin, jos heillä on
teknologista perussivistystä.
Yksilöllisellä tasolla teknologinen perussivistys auttaa kuluttajia arvioimaan paremmin tuotteita ja
tekemään järkevämpiä ostopäätöksiä: Mitkä ovat tärkeitä näkökohtia arvioitaessa viimeisimpiä
tietokoneita tai elektronisia laitteita? Pitäisikö geenimanipuloitua ruokaa välttää? Pitäisikö vauvalle
hankkia kangas- vai kertakäyttövaippoja? Pitäisikö muutaman vuoden kuluttua hankkia
aurinkoenergialla vai vedyllä kulkeva auto? Ne, jotka eivät tunne, tai joilla ei ole perusteita arvioida
teknologisia tuotteita, joutuvat tekemään päätöksensä arvailun, vaikutelman tai tunteen pohjalta.
Yhteiskunnallisella tasolla teknologinen perussivistys antaa mahdollisuuden parempaan
päätöksentekoon. Uuden vuosisadan alkaessa uudet teknologiat avaavat ihmiskunnalle sellaisia
uusia mahdollisuuksia, joita ei ole koskaan ennen ollut olemassa. Tämä tuo mukanaan kovia
valintoja. Tulemmeko asettamaan rajoja informaatiotulvalle? Kannammeko huolta siitä, että
geenimanipulointi voisi johtaa myös uusien lajien tahattomaan syntyyn? Samanaikaisesti valintoja
on tehtävä myös jo vakiintuneitten teknologioitten suhteen. Pitäisikö esimerkiksi radikaalisti
vähentää hiilidioksidipäästöjä hidastaaksemme maapallon lämpenemistä?
Yhdysvalloissa tällaisiin päätöksiin vaikuttavat suuresti yksittäiset kansalaiset. Joissakin maissa
keskivertokansalaisella on vain vähän sanottavaa teknologisessa päätöksenteossa, joka kuuluu
teknologiselle eliitille tai maan hallitsijoille. Yhdysvaltain poliittinen rakenne on kuitenkin avoin, ja
tavalliset kansalaiset voivat muotoilla – ja tavallisesti sen myös tekevät – teknologiaan liittyviä
asioita lainsäädännön ja poliitikkojen kuulemismenettelyn kautta sekä oikeustapausten perusteella.
Se, että kansakunta on teknologisesti lukutaitoista, ei takaa, että aina tehdään parhaita päätöksiä
tällaisissa mutkikkaissa, kiistanalaisissa asioissa, mutta siten päästään eroon ainakin täysin
omituisista päätöksistä.
xvii
Maailma tulee olemaan hyvin erilainen 10 tai 20 vuoden kuluttua. Siitä ei ole epäilystäkään.
Voimme kuitenkin valita, marssimmeko siihen maailmaan silmät auki ja itse päättäen, millaisen sen
haluamme olevan, vai annammeko maailman viedä itseämme tietämättömänä, avuttomana ja
ymmärtämättä, mihin olemme menossa ja miksi. Teknologinen perussivistys on todella tärkeätä!
2. LUKU
Yleiskatsaus teknologian sisältöstandardeihin
Koska nykyaikaiset teknologiset prosessit vaikuttavat hyvin voimakkaasti koko maailmaan, on
yhteiskunnan ja yksilöiden päätettävä, mitä, miten ja milloin kehittää tai käyttää erilaisia
teknologisia järjestelmiä. Koska teknologisiin kysymyksiin ja ongelmiin on aina useampia kuin yksi
ratkaisu, päätöksenteon tulisi heijastaa ihmisten arvostuksia ja auttaa heitä saavuttamaan
tavoitteensa. Tällainen päätöksenteko edellyttää kaikilta kansalaisilta yhdessä ja erikseen
teknologisen perussivistyksen, ‘lukutaidon perusteiden’, saavuttamista – kykyä käyttää, hallita ja
ymmärtää teknologiaa.
Julkaisu ‘Teknologian sisältöstandardit’ esittää johdonmukaisesti, mitä oppilaiden tulisi
tietää ja pystyä tekemään saavuttaakseen teknologisen perussivistyksen. Standardeissa
kuvataan, mitä tavoitetasoja teknologialla on esikoulusta lukion loppuun, mutta ei esitetä
opetussuunnitelmaa niiden saavuttamiseksi. Standardit on suunniteltu toimimaan myös
koulun uudistamisen katalysaattoreina.
’Teknologian sisältöstandardien’ perustana on julkaisu ‘Teknologiaa kaikille amerikkalaisille:
Teknologian opintojen perustelut ja rakenne’ (’Technology for All Americans: A Rationale and
Structure for the Study of Technology’). ’Perustelut ja rakenne’ esittävät teknologian opiskelun
rakenteita ja sisältöjä; ’Sisältöstandardit’ puolestaan laajentavat ja kehittävät aiemmin rakenteissa ja
sisällöissä julkaistuja ajatuksia.
xviii
Teknologian sisältöstandardit
Teknologian opiskelun rakenteet ja sisällöt vaihtelevat yleisesti eri puolilla Yhdysvaltoja.
Teknologiaa opiskeleva oppilas ei välttämättä saa samansisältöistä opetusta toisaalla, vaikka
kurssien nimet olisivat lähes identtiset. Standardit antavat mahdollisuuden tarjota yhdenmukaisia
teknologian oppisisältöjä. Näin yleissivistävän koulun oppimistulokset voivat parantua riippumatta
asuinpaikasta tai tulevaisuuden tavoitteista.
Seuraavissa luvuissa standardit esittävät, mitä oppilaiden tulisi oppia ja suorittaa
teknologiaopinnoissa neljällä eri tasolla, esikoulusta luokalle kaksi, luokilla 3-5, 6-8 ja 9-12.
Standardit ja välitavoitteet (benchmarks) on laadittu ikään ja molemmille sukupuolille sopiviksi ja
siten, että jokaisella tasolla opinnot rakentuvat aiemmin opittuun sekä vahvistavat ja laajentavat
aikaisemmilla luokkatasoilla opittua. Lisäksi standardit ja välitavoitteet on suunniteltu siten, että ne
kuvaavat sekä tiedollisia oppisisältöjä että tekemisen taitoja, joita oppilaiden tulisi osata ollakseen
teknologisesti sivistyneitä.
Teknologian sisältöstandardien ominaisuuksia
Teknologian sisältöstandardit kirjoitettiin seuraavien perusnäkökohtien mukaisesti:
1. Ne selvittävät, mitä oppilaiden tulisi oppia teknologialuokassa.
2. Ne sopivat oppilaiden kehitystasoon.
3. Ne ovat mielekäs ja jäsennelty perusta opetussuunnitelmien laatimiselle kunnan, läänin ja
valtion tasolla.
4. Ne auttavat yhdistelemään oppisisältöjä muihin oppiaineisiin esikoulusta aina lukioon saakka.
Teknologian sisältöstandardit ei ole opetussuunnitelma. Opetussuunnitelmassa selvitetään tarkasti,
miten sisältöjä opiskellaan, ohjataan opiskelun järjestelyä, tasapainotusta ja opiskelumenetelmiä eri
luokkatasoilla. Standardit kuvaavat yleisellä tasolla, mitä sisällön tulisi olla. Opetussuunnitelmien
laatijoitten, opettajien ja muiden asianosaisten tulisi käyttää standardeja oppaana
opetussuunnitelmatyötä tehdessään. Standardit eivät kuitenkaan pyri suoraan kuvaamaan sitä, mitä
teknologialuokassa tulisi tapahtua.
xix
Standardeissa esitetyt perusteet ovat kasvatusalan asiantuntijoitten, insinöörien,
luonnontieteilijöitten, matemaatikoitten ja vanhempien suosituksia siitä, millaisia tietoja ja taitoja
tarvitaan teknologisen perussivistyksen saavuttamiseksi. Standardeilla ei kuitenkaan ole virallisen
koulupoliittisen linjauksen asemaa.
Standardit eivät määrää arviointia, jonka tehtävä on määritellä, miten oppilaat ovat saavuttaneet
tavoitteet. Standardit antavat kyllä arviointiohjeita. Arvioinnissa tarkistetaan, miten hyvin oppilaat
ovat oppineet standardien sisällöt. Arviointiin liittyy läheisesti se, miten hyvin opettaja on opettanut
ja ohjannut oppilaiden oppimisprosessia, samoin kuin se, miten paljon koulu ja opetustoimi ovat
tukeneet sitä. Kaikkien arviointiprosessien lopullinen tavoite on päätellä, miten hyvin oppilas on
saavuttanut teknologisen perussivistyksen yleissivistävässä koulussa. Arviointia voidaan suorittaa
monella tavalla päivittäisestä oppilaan seurannasta, haastatteluista, visailuista, testeistä ja pitkien
teknologiajaksojen portfolioista aina standardoituihin kansallisiin testeihin. Oppilaan koko
kouluajan kattavaa arviointia on suunniteltava, toteutettava sekä jatkuvasti seurattava ja ohjattava.
Teknologian sisältöstandardien esitystapa
Tässä kirjassa esitetyt teknologian sisältöstandardit on järjestetty viiteen pääluokkaan, joita
käsitellään eri luvuissa:
5. Mitä teknologia on? (Luku 3)
6. Teknologia ja yhteiskunta (Luku 4)
7. Tuotesuunnittelu (Luku 5)
8. Teknologisessa maailmassa tarvittavia taitoja (Luku 6)
9. Ihmisen muokkaama maailma (Luku 7)
Lukujen alussa määritellään, mitä kategorialla tarkoitetaan, miksi sen sisältämät asiat ovat tärkeitä
ja annetaan lyhyt kuvaus luvun sisällöstä:
- Luvun kolme standardeista selviää, että oppilaiden tulee ymmärtää, mitä teknologia on,
tutustua sen käsitteisiin ja oppia tuntemaan teknologian ja muiden opiskeltavien asioiden
yhteyksiä.
xx
- Luvussa neljä tarkastellaan laajasti teknologian käyttöä selvittämällä sen vaikutuksia
yhteiskuntaan ja ympäristöön ja tutkimalla, miten yhteiskunnalliset tekijät muokkaavat
teknologiaa sekä tarkastelemalla teknologian historiaa.
- Luvun viisi standardit keskittyvät tuotesuunnitteluprosessin kognitiiviseen ymmärtämiseen
korostaen tuotesuunnittelun ehtoja, insinöörisuunnittelua ja muita ongelmien
ratkaisuprosesseja.
- Luvussa kuusi selvitetään, miten teknologisten tuotteiden ja järjestelmien suunnittelu-,
valmistus-, kehittely-, operointi-, huolto-, hallinta- ja arviointitaitoja kehitetään.
- Luku seitsemän käsittelee nykypäivän yleisimpien teknologioiden valintaan, käyttöön ja
ymmärtämiseen liittyviä kysymyksiä.
Taulukossa 2.1. luetellaan kirjan luvut ja standardien mukaiset aihekokonaisuudet.
Standardit
Teknologian sisältöstandardeissa selvitetään, mitä teknologisen perussivistyksen saaneen oppilaan
tulisi tietää ja osata tehdä. Ne antavat myös kriteereitä oppilaiden kehittymisen arviointia varten.
Kirjassa on kaikkiaan 20 standardia. Niitä on kahdenlaisia; mitä oppilaiden tulisi tietää ja ymmärtää
teknologiasta; ja mitä heidän tulisi osata tehdä. Ensimmäisen lajin standardeja voidaan sanoa
tiedollisiksi, kognitiivisiksi. Niistä selviää, mitä perusasioita oppilaan tulee tietää ollakseen
teknologisesti sivistynyt – miten jokin toimii, ja mikä on sen asema maailmassa. Toisen tyypin
standardeista, ‘prosessistandardeista’, selviää, millaisia kykyjä ja taitoja oppilaalla pitäisi olla.
Nämä kaksi standardityyppiä täydentävät toisiaan. Oppilaalle voidaan esimerkiksi opettaa
tuotesuunnitteluprosessia, mutta sen toteuttaminen, suunnittelu ja soveltamistaidot, opitaan vasta
todellisessa teknologisen ongelman ratkaisutilanteessa tekemällä oppimisen kautta. Toisaalta
tuotesuunnitteluprosessia on vaikea toteuttaa tehokkaasti, jos oppilaalla ei ole teoreettista tietoa
siitä, miten se yleensä tapahtuu. Liitteessä B on standardiluettelo.
Välitavoitteet
xxi
Välitavoitteet selvittävät kuvailtujen standardien perussisältöjä. Niistä selviää, mitä tietoja ja taitoja
oppilaalla tulee olla, jotta hän on saavuttanut asetetut standardit. Välitavoitteet on kirjoitettu kaikille
20 standardille erikseen luokka-asteen mukaan; 0-2 –luokat, luokat 3-5, 6-8 ja 9-12. Välitavoitteet
on luetteloitu aakkosellisesti (esim. A, B, C, jne.) ja kirjoitettu lihavoidulla tekstillä. Lihavoitua
tekstiä seuraa lihavoimaton teksti, jossa annetaan yksityiskohtaisempaa tietoa, selvennyksiä ja
esimerkkejä.
Taulukko 2.1: Luettelo teknologian sisältöstandardeista
Luku 3: Oppilaat oppivat ymmärtämään, mitä teknologia on.
Tähän sisältyy seuraavaa:
STANDARDI 1. Teknologian ominaispiirteitä ja sen laaja-alaisuutta.
STANDARDI 2. Teknologian peruskäsitteitä
STANDARDI 3. Eri teknologioiden välisiä yhteyksiä sekä teknologian ja muiden tiedonalojen
suhteita
Luku 4: Oppilaat oppivat ymmärtämään teknologian ja yhteiskunnan välisiä suhteita.
Tähän kuuluu seuraavaa:
STANDARDI 4. Teknologian kulttuurisia, yhteiskunnallisia, taloudellisia ja poliittisia vaikutuksia
STANDARDI 5. Teknologian vaikutuksia ympäristöön
STANDARDI 6. Yhteiskunnan rooli teknologian kehittämisessä ja käyttämisessä
STANDARDI 7. Teknologian vaikutuksia historiaan
Luku 5: Oppilaat oppivat tuotesuunnittelua.
Tähän sisältyy seuraavaa:
STANDARDI 8. Tuotesuunnittelun tekijöitä
STANDARDI 9. Insinöörin suunnittelutyö
STANDARDI 10. Vianetsinnän, tutkimus- ja kehitystyön, keksimisen ja innovoinnin sekä kokeilun
rooli ongelmanratkaisussa
Luku 6: Oppilaat oppivat teknologisen maailman vaatimia taitoja.
xxii
Tähän liittyy seuraavien asioiden opiskelua:
STANDARDI 11. Tuotesuunnitteluprosessin soveltamista
STANDARDI 12. Teknologisten tuotteitten ja järjestelmien käyttämistä ja ylläpitoa
STANDARDI 13. Tuotteitten ja järjestelmien vaikutusten arviointia
Luku 7: Oppilaat oppivat ymmärtämään tuotesuunniteltua, ihmisen muokkaamaa maailmaa.
Tähän liittyy seuraavien asioiden valintaa ja käyttöä:
STANDARDI 14. Lääketieteen teknologioita
STANDARDI 15. Maatalousteknologioita ja niihin liittyviä bioteknologioita
STANDARDI 16. Energia- ja voimateknologioita
STANDARDI 17. Tieto- ja tietoliikenneteknologioita
STANDARDI 18. Liikenne- ja kuljetusteknologioita
STANDARDI 19. Valmistusteknologioita
STANDARDI 20. Rakennusteknologioita
Välitavoitteiden kautta oppilas oppii standardien mukaiset sisällöt.
Kasvatustieteellinen tutkimus on osoittanut, että kun opiskelu rakennetaan jo opitun varaan,
oppilaat todennäköisimmin ymmärtävät opittavan yhtenäisemmin ja perusteellisemmin, kuin jos
asioita opetettaisiin erillisinä abstraktioina (National Research Council, 1999).
Tämä on vaikuttanut välitavoitteitten laadintaan esikoulusta lukioon siten, että välitavoitteet
kehittyvät esikoulun ja ala-asteen hyvin perustavanlaatuisista sisällöistä lukion monimutkaisempien
ja kokonaisvaltaisten sisältöjen hallintaan. Jotkin välitavoitteisiin kirjattuihin sisältöihin liittyvät
käsitteet kattavat eri koulutasoja, jotta varmistettaisiin tiettyjen tärkeiden aiheiden jatkuva
oppiminen.
Esimerkkejä
Kirjassa on esimerkkejä teknologiaopintojen järjestämisestä. Niissä on yksityiskohtaisia
tapauskuvauksia, miten opettaja voi toteuttaa standardeja. Suurin osa niistä on kokeiltu todellisissa
luokkatilanteissa. Vain muutamia niistä on kehitelty erityisesti näitä standardeja varten eikä kaikkia
niitä ole kokeiltu tai testattu. Lukijoita on varoitettava, että mitään esimerkkiä ei pidä tulkita liian
sananmukaisesti tai kapeasti eikä opetussuunnitelmana.
xxiii
Formaatti
Jokainen standardi on rakennettu saman kaavan mukaan: (Ks. seuraava kuvio)
1. Standardi on ilmaistu lauseella.
2. Standardin tarkoitus selvitetään.
3. Opiskelumateriaali eri luokka-asteille esitellään.
4. Luokka-asteen yhteydessä selvitetään, miten kyseinen standardi liittyy luokka-asteen
opetukseen ja tehdään ehdotuksia, miten sitä voidaan käsitellä luokassa.
5. Luokka-astetta koskevaa tekstiä seuraa sarja lihavoituja välitavoitteita, jotka esittävät
yksityiskohtaisesti, millaisia tietoja ja taitoja oppilailla tulee olla saavutettuaan tavoitteet.
Jokaista välitavoitetta selvitetään esimerkein ja lisätiedoin.
6. Esimerkit, joita on kaikissa luvuissa, kertovat kokemuksista teknologialuokissa ja kuvaavat
opiskelua käytännössä.
Standardien ja välitavoitteiden tarkoitus on ohjata oppilaita teknologisen perussivistyksen
saavuttamiseen. Standardeja suunniteltaessa on käytetty lähteinä myös muiden oppiaineiden
standardeja, esimerkiksi luonnontieteiden ja matematiikan standardeja (National Science Education
Standards, National Research Council, 1996; Benchmarks for Science Literacy, American
Association for the Advancement of Science, 1993; Curriculum and Evaluation Standards for
School Mathematics, National Council of Teachers of Mathematics, 1989; ja National Council of
Teachers of Mathematics Standards 2000, Draft, NCTM, 1998).
xxiv
Standardien ja välitavoitteiden esitystapa
1. Standardi
Mitä oppilaan tulisi tietää ja osata tehdä teknologiaopintojen tuloksena.
2. Standardien selitys
Mitä standardiin kuluu, ja miksi se on tärkeä.
3. Luokkataso
4. Standardien ja välitavoitteiden selitykset luokkatasoittain
Missä ja miten kyseinen standardi tulisi esitellä ja toteuttaa eri luokkatasoilla.
5. Välitavoitteet (lihavoituna)
Mitä oppilaiden tulee tietää ja osata tehdä saavuttaakseen tietyn tavoitteen. Lihavoimaton teksti antaa
lisäinformaatiota ja esimerkkejä välitavoitteista.
6. Esimerkkejä
Vihjeitä ja esimerkkejä siitä, miten standardeja voidaan opiskella teknologialuokassa.
Teknologian sisältöstandardien tärkeimmät käyttäjät
Tämä kirja on tarkoitettu monille eri kohderyhmille. Tärkeimpiä käyttäjiä ovat todennäköisesti
opetussuunnitelmien laatijat valtion, läänin, kunnan tai koulun tasolla. Myös oppikirjojen
kustantajat ja teknologialuokan välineiden kehittäjät lienevät ensimmäisiä käyttäjiä. He tulevat
käyttämään kirjaa opetussuunnitelmien uudistamiseen ja resurssien parantamiseen.
Kun standardit on otettu käyttöön, opettajat toteuttavat ne käytännössä. Toisaalta jotkut opettajat
toteuttavat standardeja jo ennemmin kuin koulun ylläpitäjät, valtio, lääni tai kunta. Kumpi tahansa
tuleekin olemaan käytäntö, lopullinen onnistuminen on opettajien harteilla.
Muita standardien käyttäjiä tulevat olemaan koulutoimenjohtajat, rehtorit ja muu kouluhallinto,
opetussuunnitelmien koordinoijat, opetuspäälliköt, opetustoimen tarkastajat ja ohjaajat, siis kaikki
xxv
ne, jotka ovat mukana koulutuksen suunnittelussa, seurannassa ja täytäntöönpanossa. Opettajien
kouluttajien tulisi käyttää dokumenttia tulevien teknologiaa opettavien opettajien koulutusohjelmien
suunnitteluun. Lisäksi oppilaiden vanhempien tulisi tutustua standardeihin, jotta olisivat perillä
lastensa koulutuksesta ja pystyisivät tukemaan ja auttamaan oppimisprosessissa. Jos oppilaat
suorittavat koulua kotona, tulisi vanhempien omaksua standardit kotiopetukseen.
Suosituksia teknologian sisältöstandardien käytölle
Opetussuunnitelmien laatijoiden, opettajien tai koulutuksen arvioijien tulisi ottaa huomioon
seuraavat suositukset:
Standardit ovat muodostuneet monien ihmisten perusteellisen pohdinnan tuloksena, ja
niitä tulisi käyttää kokonaisuutena. Optimaalisen teknologisen perussivistyksen on
saavuttanut sellainen peruskoulun tai lukion päättänyt oppilas, joka hallitsee standardien
määrittelemät tavoitteet.
Standardeihin johdattavista välitavoitteista selviää, miten oppilaan tulisi edetä
saavuttaakseen teknologisen perussivistyksen, ja mitä hänen tulee tietää ja osata tehdä
saavuttaakseen standardien mukaisen osaamistason.
Eri standardeja tulee integroida keskenään eikä opiskella erillisinä (esim. standardi 1
yhdessä standardin 8 kanssa ja standardi 19 yhdessä standardien 17 ja 20 kanssa).
Standardit tulee ottaa huomioon jokaisen luokkatason opetussuunnitelmassa ja sekä
teknologian että muiden aineiden opiskelussa. Opettajien tulisi tuntea standardit, joita on
opiskeltu ennen niitä luokkia, joita hän opettaa, tai joita opiskellaan niiden luokkien
jälkeen.
Opettajien ja opetussuunnitelmien kehittäjien tulee ottaa huomioon vähemmistö- sekä
sukupuoli- ja tasa-arvonäkökulmat varmistaakseen, että kaikkia oppilaita aktivoidaan ja
motivoidaan teknologiaopintoihin.
Standardeja tulee soveltaa yhdessä muiden kansallisten, läänin ja kunnan tasoilla
kehitettyjen teknologiseen opiskeluun liittyvien standardien sekä muiden oppiaineiden
kanssa.
Koulujärjestelmää tulisi kehittää siten, että teknologiakasvatus olisi kautta koko koulun,
esikoulusta lukioon, opiskeltava aine. (Ks. Liite D, esimerkki, miten teknologiakasvatus
niveltyy koko yleissivistävään kouluun.)
xxvi
Ohjeita hallintohenkilöstölle resurssien takaamiseksi
Teknologialuokan opettaja tarvitsee paljon erilaisia resursseja, jotta asetetut tavoitteet voidaan
saavuttaa. Tällaisia ovat esimerkiksi oheiskirjallisuus, oppikirjat, erilaiset tarvikkeet, materiaalit,
laitteet, moduulit ja rakennussarjat. Koulutoimen tulee varata näitä resursseja ikäkauteen ja
molemmille sukupuolille sopivina sekä asteittain vaikeutuvina ja monipuolisina. Resurssien
soveltuvuus eri luokkatasoille tulisi selkeästi merkitä.
Standardeihin perustuvien resurssien tulisi:
Varautua uudistuksiin ja muutoksiin, jotka ottavat huomioon teknologian jatkuvan
kehittymisen.
Integroida standardeja ennemmin kuin keskittyä vain yksittäisten standardien
noudattamiseen.
Antaa oppilaille mahdollisuuksia yhdistellä eri teknologioita ja siten auttaa heitä
oppimaan teknologian yleisiä ydinasioita. Resurssien tulisi myös tukea muiden
oppiaineiden integroitumista teknologisiin opintoihin.
Sisältää arviointimenetelmiä, jotta oppilaiden edistymistä voidaan seurata laajasti. Arvioinnin pitää tukea opettajaa
oppilaiden edistymisen seurannassa ja yksilöllisten toimintojen järjestämisessä, joissa otetaan huomioon oppilaiden
vahvuudet ja heikkoudet.
Kuvastaa ’tuotesuunnitellun maailman’ erilaisia standardeja (Luku 7).
Sisältää eri opetusmenetelmiä ja oppimistyylejä, jotka rohkaisevat erilaisiin
ratkaisuihin.
Motivoida ja aktivoida oppilaita omien ideoiden kehittämiseen ja projektien
loppuunsaattamiseen sekä näin tukea kaikkien oppilaitten elinikäistä
oppimisprosessia.
Sisältää kokemuksia ja toimintoja, jotka vahvistavat ja edistävät tekemällä
oppimista, mikä sisältää ongelma- ja suunnittelukeskeistä oppimista. Näiden
kokemusten ja aktiviteettien tulisi olla avoimia, jolloin oppilaat joutuvat
kehittämään ja käyttämään teknologista ajattelua sekä soveltamaan ja käyttämään
sitä eri yhteyksissä.
Käyttää tietoon ja prosesseihin liittyvää toimintaa, joka tukee oppilaiden
itsenäistä ajattelua ja työskentelyä samoin kuin heidän kehittymistään
tehokkaiksi tiimin jäseniksi.
xxvii
Sisältää toimintaa, josta oppilaat ymmärtävät joustavuuden merkityksen.
Antaa oppilaille mahdollisuuksia osoittaa ymmärtävänsä teknologiaa ja sen merkitystä
heille itselleen ja koko yhteiskunnalle.
Yhteenveto
Liitteessä C esitetään teknologian sisältöstandardien yhteenveto. Se selvittää tiivistetysti
standardeina ja välitavoitteina esitetyt teknologiasisällöt luokkatasoittain.
3. LUKU
Mitä teknologia on
Standardit
1. Oppilaat oppivat ymmärtämään teknologian ominaispiirteitä ja laaja-alaisuutta
2. Oppilaat oppivat ymmärtämään teknologian peruskäsitteitä
3. Oppilaat oppivat ymmärtämään eri teknologioiden yhteyksiä sekä teknologian ja
muiden tiedonalojen välisiä suhteita
xxviii
Yleisesti tiedetään, että tietokoneet, lentokoneet ja geenimuunnellut kasvit ovat teknologiaa,
mutta vain harvat ymmärtävät teknologiasta sen enempää.
Koska teknologia vaikuttaa elämässämme lähes kaikkeen, sen perusteiden tunteminen on
välttämätöntä ymmärtääksemme nykypäivän muuttuvaa maailmaa.
Yksinkertaistaen voidaan teknologia määritellä ympäröivän maailman muokkaamiseksi
tyydyttämään ihmisten tarpeita ja toiveita tai käytännöllisten ongelmien ratkaisemiseksi. Teknologia
on käsitteenä laaja. Se ulottuu asuinpaikan rakentamisesta ja ruoan kasvattamisesta aina
syöpälääkkeiden kehittelyyn ja monitasoisten tietokoneverkostojen rakentamiseen. Teknologia lisää
ihmisen kapasiteettia ja auttaa häntä suoriutumaan tehtävistä, jotka ilman teknologiaa eivät olisi
mahdollisia.
Teknologinen toiminta on tarkoitushakuista ja tavoitteeseen suuntautuvaa. Joskus sen tulokset ovat
tahattomia. Erikoisteknologioiden kehittämiseen vaikuttavat monet tekijät, yksilöitten, ryhmien ja
yhteisön tarpeet sekä kyseiseen teknologiaan kuuluvien komponenttien, laitteitten ja järjestelmien
kehitysaste.
Tämä luku käsittelee sitä, mitä oppilaitten tulisi ymmärtää teknologian luonteesta, jotta heidän
voidaan katsoa olevan teknologisesti sivistyneitä, ja omaavan perustiedot, joiden pohjalta he voivat
kehittää edelleen teknologiatietämystään. Tämän luvun standardeissa kuvataan, mitä teknologia on,
sen ydinkäsitteitä, eri teknologioitten välisiä suhteita sekä teknologian ja ihmisten muiden
tavoitteiden välisiä yhteyksiä.
Standardi 1:
xxix
Oppilaat oppivat ymmärtämään teknologian ominaispiirteitä ja sen laaja-
alaisuutta.
Sanalla ‘teknologia’ on monta merkitystä. Se voi tarkoittaa keksintöjä ja tuotekehittelyä –
videonauhuri on teknologiaa niin kuin myös tuholaismyrkyt. Teknologia voi tarkoittaa tietoa, jota
tarvitaan tuotteitten valmistamiseksi. Se voi olla myös prosessi, jolla tietoa tuotetaan ja tuotteita
kehitellään. Käsitettä teknologia käytetään joskus hyvin laajasti tarkoittamaan tuotteitten, tiedon,
ihmisten, organisaatioitten, säännösten ja sosiaalisten rakenteitten koko järjestelmää, kuten
esimerkiksi puhuttaessa sähkövoimasta tai Internetistä.
Innovaatioiden ansiosta ihmiskunta on voinut muokata ympäristöään tuottamalla hyödykkeitä ja
mukavuuksia. Teknologisesti perussivistynyt ihminen ymmärtää teknologian tärkeyden arkipäivän
toiminnassa ja tiedostaa teknologian maailmaa muokkaavan vaikutuksen.
Kautta historian on luonnon muokkaamista tapahtunut monin tavoin. Tieto historiallisesta
kehityksestä sekä teknologisen maailman ja luonnon välisistä eroista mahdollistaa innovaatioitten
ymmärtämisen. Esimerkiksi kivikauden tärkeimpiä teknologioita oli taito hakata piikivestä
hyödyllisiä työkaluja – yksi henkilö suoritti tehtävän alusta loppuun. Nykyään teknologisten
tuotteitten valmistamiseen tarvitaan paljon monimutkaisempia prosesseja, ja usein monien ihmisten
ponnisteluja kehittämään alkuperäistä ideaa lopulliseen ja käyttökelpoiseen muotoon.
Insinöörit ovat eri ammattikunnista lähimpänä teknologiaa. Vaikka he toimivat innovaattoreina ja
tuotesuunnittelijoina, tarvitaan monia muitakin ammattilaisia – tuotteitten myyjiä, valmistajia,
tehtaan koneitten hoitajia, johtajia, huoltohenkilöstöä ja tietenkin kuluttajia.
Luokat 0-2
xxx
Luokilla 0-2 oppilaat alkavat tiedostaa, että tarvitaan luovaa ajattelua ja keksintöjä, kun luontoa
muokataan tyydyttämään ihmisen tarpeita ja toiveita. Oppilaille tulisi antaa tilaisuuksia havaita
eroja luonnon ja ihmisen tekemän maailman välillä sekä mahdollisuuksia tutustua erilaisiin
työkaluihin ja työtapoihin. Tällä kouluasteella oppilaitten tulisi tutkia, miten ihmiset ovat
kehittäneet keinoja muokata maailmaa lisätäkseen vapaa-aikaa ja elämisen mukavuutta sekä
helpottaakseen työtään.
Pienet lapset ovat yleensä varsin tietoisia ympäröivästä maailmasta tietämättä kuitenkaan, miten
heille tutut teknologiat ovat kehittyneet. Oppilaat eivät esimerkiksi välttämättä tiedä, miten heidän
syömäänsä ruokaa on kasvatettu, kuljetettu ja valmistettu. Oppimalla, miten teknologia, kuten
rakentaminen, valtatiet, puhelimet ja ruoan valmistaminen on vaikuttanut luontoon, oppilaat voivat
käsittää myös teknologian huomattavaa vaikutusta omaan elämäänsä.
Ymmärtääkseen teknologiaa kokonaisuudessaan oppilaitten tulisi oppia, että:
A. Luonnon ja ihmisen muokkaaman maailman välillä on eroja. Luonnon maailma sisältää
puut, kasvit, eläimet, joet, valtameret ja vuoret. Ihmisen tekemä maailma käsittää rakennuksia,
lentokoneita, mikroaaltouuneja, jääkaappeja ja televisioita.
B. Ihmiset käyttävät työkaluja ja tekniikkoja auttamaan työssä. Ihmiset muokkaavat luontoa
teknologian avulla tyydyttääkseen tarpeitaan ja toiveitaan sekä ratkaistakseen ongelmia. Kaikki
ihmiset käyttävät teknologiaa arkisissa askareissaan – kirjastonhoitajista ja opettajista kuorma-auton
kuljettajiin, talon rakentajiin ja poliiseihin.
Luokat 3-5
xxxi
Näillä luokilla teknologian opiskelun tulisi edelleen lisätä oppilaitten ymmärrystä siitä, miten
teknologia auttaa ihmistä. Kun käsitys luonnosta ja ihmisen muokkaamasta maailmasta syvenee,
oppilaat alkavat ymmärtää myös teknologian ja luonnontieteen välisiä eroja.
Kun oppilaat tekevät havaintoja siitä, miten tuotteita valmistetaan, kasvatetaan tai käytetään, heidän
tulisi tiedostaa niissä käytettyjä prosesseja ja tekniikkoja. Opettajien tulisi kannustaa oppilaita
tutkimaan erilaisia prosesseja ja tekniikkoja. Vastausten löytäminen herättää uusia kysymyksiä,
jotka puolestaan johtavat prosessien ja tekniikkojen parempaan ymmärtämiseen.
Oppilaitten tulisi myös tutkia, miten teknologia on muuttanut ihmisten maailmankuvaa. Oppilaat
voivat esimerkiksi selvittää, miten televisio on tehnyt mahdolliseksi seurata ohjelmia ja uutisia
mistä tahansa maailman kolkasta, miten kuljetus- ja liikennejärjestelmät ovat mahdollistaneet
matkustamisen maan poikki muutamassa tunnissa, ja miten tietoteknologian järjestelmien ansiosta
kirjastohaut onnistuvat oman työpöydän ääressä.
Teknologian kehitykseen vaikuttavat taloudelliset ja kulttuuriset tekijät. Kun uusia teknologioita
kehitetään tyydyttämään tiettyjä tarpeita, toiveet voivat muuttua, uusia ajatuksia ja innovaatioita
syntyy ja sykli toistuu. Tämä jatkuva pyrkimys kehittää tuotteita ja järjestelmiä ylläpitää
teknologian muutosprosessia ja johtaa sekä myönteisiin että kielteisiin seuraamuksiin. Jotta oppisi
havaitsemaan näitä ilmiöitä käytännössä, oppilaat voivat tutkia tuotteitten ja järjestelmien
muuttumista. He voivat esimerkiksi tutustua musiikin tallentamisen kehitykseen vahasylintereistä
äänilevyihin, kahdeksanraitaisiin ääninauhoihin, kasetteihin sekä CD- ja laserlevyihin. Näin
oppilaat tiedostavat, että luovaa ajattelua ja ongelmanratkaisua käytetään äänitystekniikkaa
kehitettäessä.
Ymmärtääkseen teknologiaa kokonaisuudessaan oppilaitten tulisi oppia, että:
xxxii
C. Luonnon kehitysprosessi eroaa ihmisen tekemien tuotteiden valmistusprosessista. Luontoa
ja teknologisia tuotteita käytetään eri tavoin. Kasville on tarpeen saada auringonvaloa
(fotosynteesi), ilmaa, vettä ja ravinteita. Ihmisen tekemien tuotteiden valmistuksessa tarvitaan
ideoita, resursseja (esim. aikaa, rahaa, materiaaleja ja koneita) sekä tekniikkoja ja työtapoja.
Luonnon tuotteet, puut, linnut ja niityn kukkaset eivät ole riippuvaisia ihmisen toiminnasta.
Toisaalta ihmisen tekemien tuotteiden, esimerkiksi vaatteiden valmistamisessa tarvitaan sekä
työntekijöitä että innovaatioita.
D. Työkaluja, materiaaleja ja työskentelytaitoja tarvitaan esineiden ja asioiden
valmistamisessa ja tehtävien suorittamisessa. Ihmiset valmistavat työkaluja helpottamaan
työtään; kokki käyttää veitsiä vihannesten leikkaamiseen; puutarhuri kuokkaa rikkaruohojen
kitkemiseen; kirjanpitäjä tietokonetta tietojen tallentamiseen. Materiaaleja, paperia, puuta, kangasta
ja kiveä käytetään valmistettaessa kulutushyödykkeitä. Useimmat ihmiset osaavat käyttää
yksinkertaisia työkaluja, esim. leikata saksilla.
E. Luovuus sekä taloudelliset ja kulttuuriset vaikutteet muovaavat teknologista kehitystä.
Esimerkiksi tietyn ihmisryhmän kiinnostuksen kohteet, toiveet ja taloudellinen ajattelu kehittävät
paikallista kuljetusjärjestelmää tiettyyn suuntaan. Ison kaupungin kuljetusjärjestelmä pohjautuu
yleensä joukkoliikenteeseen, kun taas pienemmässä kaupungissa se perustuu henkilökohtaisiin
ajoneuvoihin, polkupyöriin ja henkilöautoihin.
Luokat 6-8
Tämän luokka-asteen oppilaat tutkivat teknologiaa entistä yksityiskohtaisemmin. Koulussa saatujen
ja omien kokemustensa perusteella oppilaat tutustuvat teknologian toimintaan. Opettajien tulisi
hyödyntää opetuksessa oppilaitten kokemuksia ja näin vahvistaa heidän käsitystään siitä, että
teknologia on jatkuvassa muutosprosessissa.
xxxiii
Luokilla 6-8 on tavoitteena saada oppilaat tiedostamaan, että uudistuva teknologia tekee
mahdolliseksi parantaa nykyisiä teknologioita, lisätä niiden ymmärtämistä ja kehittää jatkuvasti
uutta. Esimerkiksi tietokoneita käytetään tuotantomallien kehittelyssä jo ennen kuin tuote on edes
valmis.
Oppilaat oppivat myös, että luova ajattelu on keskeisessä asemassa tuotteita ja järjestelmiä
kehitettäessä. Keksintö tai innovaatio liittyvät läheisesti tietyn tarpeen tai toiveen tyydyttämiseen.
Nykyään kuitenkin uuden tuotteen kehittämistä edeltää usein jonkin epäkohdan tai ongelman
tunnistaminen. Tämä johtaa uudenlaiseen tuotteitten tai järjestelmien kehittämiseen sen sijasta, että
vain tyydytettäisiin henkilökohtaisia tarpeita tai toiveita.
Jotta teknologiat kehittyisivät edelleen, on käytettävän tiedon ja prosessien ensin uudistuttava. Tätä
tehdään useimmiten ‘tutkimus- ja kehitystyönä’ (T&K) soveltaen luonnontieteitä ja insinööritietoa
käytännön tasolla. Näin löydetään markkinoiden tarvitsemaa tietoa tuotteista, prosesseista ja
palveluista. Esimerkiksi insinöörien ja luonnontieteilijöitten kehittämät mikroprosessorit johtivat
nykyaikaisten tietokoneitten valmistamiseen. Yritykset käyttävät huomattavan paljon resursseja
lisätäkseen tietämystään esineiden ja asioitten toiminnasta kehittääkseen uusia tuotteita ja
järjestelmiä tai parantaakseen nykyisiä. Oppilaat arvioivat tietyn teknologian kaupallista
soveltamista ja tutkivat taloudellisten, poliittisten ja ympäristöllisten näkökohtien vaikutusta
kyseisen teknologian kehityskulkuun.
Ymmärtääkseen teknologiaa kokonaisuudessaan oppilaitten tulisi oppia, että:
F. Uusia tuotteita ja järjestelmiä voidaan kehittää ratkaisemaan ongelmia. On myös tuotteita,
joita ei voida valmistaa ilman teknologiaa. Esimerkiksi insinöörit voivat kehittää menetelmiä,
jotka lisäävät matkustamisen nopeutta. Voidaan suunnitella pumppuja, jotka siirtävät vettä sinne,
missä sitä tarvitaan. Teknologian hyödyntäminen auttaa myös parantamaan elämän laatua
vähentämällä erilaisia vaaratekijöitä kuten altistumista sairauksille, raskasta työtä tai
xxxiv
tietämättömyyttä. Toisaalta uuden tuotteen tai järjestelmän valmistaminen voi aiheuttaa myös
kielteisiä seurauksia, esimerkiksi ihmiset voivat joutua tekemään enemmän työtä ja käyttämään yhä
enemmän aikaa työmatkoihin maksaakseen asunnosta, lastenhoidosta tai terveydenhuollosta.
G. Teknologian kehittäminen on inhimillistä toimintaa. Teknologia tyydyttää yksilöllisiä tai
yhteisöllisiä tarpeita ja tarjoaa mahdollisuuksia luovaan toimintaan. Elinolosuhteitten
parantaminen johtaa uusien tuotteiden ja järjestelmien kehittämiseen luovuuden ja innovoinnin
avulla. Esimerkiksi tarve helpottaa ruoan valmistamista ja vähentää siihen käytettyä aikaa johti
kehitysprosessiin alkaen kaasuliedestä v. 1936 ja päätyen mikroaaltouuniin v. 1967.
H. Teknologia liittyy läheisesti luovuuteen, joka on innovaatioprosessin tärkeä voimavara.
Useimmat keksinnöt ovat saaneet alkunsa tarpeiden ja toiveiden tiedostamisesta. Jotkin keksinnöt
liittyvät luovien ideoitten kehittämiseen ja niiden käyttämiseen, eikä niihin välttämättä ole tietoisesti
pyritty. Esimerkiksi teepussin idea syntyi pakkausten kehittelystä, kun yritettiin keksiä metallirasiaa
halvempi ratkaisu. Teetä oli pakattu näytteinä pieniin silkkipusseihin, ja jotkut kuluttajat
huomasivat, että se voisi olla uusi tapa valmistaa teetä. Keksintöä voidaan aina parantaa, ja uusien
innovaatioiden kokeileminen on usein kehityksen avain.
I. Yritykset luovat tuotteille kysyntää tuomalla ne markkinoille ja mainostamalla niitä. Vaikka
kysyntä yleensä ratkaisee teknologian menestymisen tai epäonnistumisen, yritykset kehittävät usein
tuotteita tai järjestelmiä ennen kuin tarvetta onkaan. Jotta teknologia olisi tuottavaa, on sille oltava
markkinoita – joko jo olemassa olevia tai mainoskampanjalla luotavia. Useimmiten mainostaminen
aikaansaa tuotteen tai laitteen suosion ja kysynnän.
ESIMERKKI
Esimerkki kuvaa oppilaitten teknologista ongelmanratkaisua. Ongelmana oli
‘liiman haju’. Oppilaat havaitsivat hajuhaitan liimatessaan siipiä rakettinsa
laukaisujärjestelmään. Huolestuttuaan kaasujen hengittämisen vaikutuksista
xxxv
oppilaat päättivät ratkaista ongelman tekemällä turvallisemman liimausaseman.
(Esimerkki liittyy standardeihin 1, 3, 9, 11 ja 20.)
Työympäristön turvallisuus
Opettaja pyysi oppilaita määrittelemään ongelman ja pohtimaan mahdollisia ratkaisuja
aivoriihessä. Oppilaat kirjoittivat luettelon huolistaan:
1. Paha haju
2. Hengitysvaikeudet
3. Ilma ei kierrä
4. Ulkona on kylmä
Opettaja jakoi luokan ryhmiin ja pyysi asettamaan ongelmat tärkeysjärjestykseen. Tavoitteena oli
rakentaa turvallisempi liimausasema. Ryhmien mielipiteet kuultiin, ja luokka rajasi ongelmat
kahdeksi; ‘paha haju’ ja ‘ilma ei kierrä’.
Seuraavaksi selvitettiin työpajan tilajärjestelyä ja mitoitettiin liimauspaikka. Oppilaat olivat
yksimielisiä siitä, että liimausasemaan tulisi järjestää hyvä ilmanvaihto. Lisäksi siinä tulisi olla
kunnollinen alusta työskentelyä varten. Oppilaat mittasivat ikkunat, joiden kautta liuotinhöyryt
poistettaisiin, tekivät liimauspaikasta luonnoksia ja viimeistelivät piirroksensa CAD:illä.
Kun suunnitelma oli valmis, oppilaat laativat luettelon tarvitsemistaan materiaaleista: n. 100 x 100 x
100 mm pahvilaatikko, kaksi n. 100 x 75 mm suikaletta vahvaa paperia, tuuletin ikkunaan, 50 x 50
mm levy, rulla alumiiniteippiä, sähköjohdin kuluneen johdon tilalle, 75 x 75 mm
metallilankaverkko ja pistorasia. Opettaja hankki tarvikkeet ja käytöstä poistetun ikkunatuulettimen.
Saatuaan valmiiksi piirustukset ja koottuaan materiaalit ja työkalut oppilaat rakensivat
liimausaseman; tekivät pahvilaatikosta kotelon, kiinnittivät tuulettimen laatikkoon vetoniiteillä ja
liittivät johtimen tuulettimen ja kytkimen väliin. Pyöreä paperiputki kiinnitettiin teipillä laatikon
reikään, metallilankaverkko leikattiin sopivaksi ja kiinnitettiin aseman sisälle suojaamaan sormia
tuulettimen siiviltä. Oppilaat laskivat myös, oliko tuulettimen teho riittävä, etteivät kaasut pääse
hengitysilmaan.
xxxvi
Luokat 9-12
Luokilla 9-12 oppilaat oppivat, että paranneltaessa nykyisiä ja kehiteltäessä uusia teknologioita
tarvitaan innovaatio- ja oivaltamiskykyä. Oppilaat oppivat myös korkeamman asteen ajattelutaitoja
ja taitoa kysyä, tutkia ja laatia selvityksiä. Oppilaitten tulisi 12. luokan päättövaiheessa eli koulusta
lähtiessään ymmärtää, että teknologia on tiedonala, ja sillä on oma sisältöpohjansa.
Teknologia liittyy monin tavoin inhimilliseen toimintaan. Siihen vaikuttavat ihmisten taidot,
kulttuuriarvot, yhteiskunnalliset ohjelmat ja ympäristötekijöiden asettamat rajoitukset. Oppilaitten
on tunnistettava nämä tekijät ja ymmärrettävä, miten ne yhdessä vaikuttavat teknologiseen
kehitykseen. Esimerkiksi korvalappujen kehittämisen virikkeenä olivat kylmät talvet. Chester
Greenwood, nuori poika, tunsi korviensa olevan erityisen arat kylmälle ja päätti tehdä ongelmalle
jotakin. Hän suunnitteli laitteen metallilankasilmukoista, mustasta sametista ja majavannahasta.
Naapurit ja ystävät pitivät keksinnöstä niin paljon, että halusivat myös sellaiset, ja näin oli syntynyt
kysyntää, joka johti laitteen patentointiin vuonna 1872.
Uudet teknologiat muuttavat ihmisten elämää ja vaikuttavat työhön. Teknologian edistysaskeleet
rakentuvat aikaisemmalle kehitystyölle ja johtavat uusiin haasteisiin. Teknologinen kehitys tekee
yhteiskunnasta erilaisen kuin se oli muutama sukupolvi sitten.
Oppilaitten tulee tietää, että keksintöjä tehdään sekä suunnittelemalla (esim. ihmisen lähettäminen
kuuhun) että sattumalta (esim. 3M –tarralaput). Innovaatiot ovat yleensä suunniteltuja ja
tarkoituksellisia, kuten Edisonin hehkulamppu, mutta jotkin innovaatiot syntyvät odottamatta, esim.
silloin kun työprosessin aikana löydetään uutta. Luonnontieteellisen ja teknologisen tiedon
tarkoituksellinen soveltaminen vauhdittaa, kun taas yhteiskunnalliset muutokset voivat joko
nopeuttaa tai hidastaa teknologista kehitystä. Esimerkiksi AIDS:in ilmaantuminen on saanut aikaan
uusien rokotteitten tutkimusta, ja kylmä sota kiihdytti sota- ja avaruusteknologioitten kehittämistä.
Eettiset näkökohdat ovat taas estäneet tiettyjen hedelmällisyysteknologioitten ja geneettisen
insinööritaidon teknologioitten tutkimustyötä.
Oppilaitten tulisi ymmärtää, että teknologiassa on oleellista sen suhde luontoon, ja että teknologian
kehitys on nopeaa ja odottamatonta. Teknologia on myös kaupallista. Monet keksinnöt perustuvat
xxxvii
markkinatutkimuksiin, selvityksiin siitä, keitä asiakkaat ovat, mitä he haluavat hankkia ja miten ja
missä he tekevät hankintansa. Tuote tai järjestelmä markkinoidaan huomiota herättävästi mainoksin,
jotka yllyttävät hankintoihin. Mainostamisen tarkoitus on lisätä kysyntää ihmisten toiveiden tai
tiedostamattomien tarpeiden pohjalta. Malliesimerkki tästä on monien ajanvietelaitteitten
kehittäminen ja markkinointi.
Ymmärtääkseen teknologiaa kokonaisuudessaan oppilaitten tulisi oppia, että:
J. Teknologisen tiedon ja teknologisten prosessien laatu ja kehitys riippuvat
ympäristötekijöistä. Esimerkiksi traktori, aura ja heinän kuormaaja on suunniteltu maatilojen
käyttöön; pick-up -autoja, tankkiautoja ja traktorin peräkärryä käytetään kuljettamaan tavaroita
maatiloilta.
K. Teknologinen kehitys nopeutuu ja teknologiset tuotteet yleistyvät. Keksintöjen ja
innovaatioitten kehityksen nopeuteen vaikuttavat monet tekijät, esimerkiksi ajan ja rahan
käyttöresurssit. Uudet teknologiat rakentuvat aikaisempien varaan, ja ne kehittyvät ja löytävät
markkinoita usein hyvin nopeasti. Esimerkiksi ensimmäinen elektroninen käsilaskukone
suunniteltiin yksinkertaisia laskutoimituksia varten. Se on muuttunut nopeasti muutamien ihmisten
omistamasta kömpelöstä alkumuodostaan pienoiskokoiseksi tieteislaskuriksi, jonka käyttö on
yleistynyt.
L. Keksinnöt ja innovaatiot ovat tavoitteellisen erikoistutkimuksen tuotetta. Vuosien
kehitystyö johti ilmakehän tutkimiseen soveltuvan laserjärjestelmän kehittämiseen. Samaa
järjestelmää muokattiin ja sovellettiin myöhemmin verisuonitukoksien hoitoon.
M. Teknologian kehitystä kiihdyttää voitonhalu ja markkinointi. Teknologiatuotteen menestys
riippuu siitä, onko se hankittavissa ja toimiiko se. Usein teknologiaa kehitetään ja sovelletaan
keskitetysti ja isossa mittakaavassa, jotta tehokkuus ja luotettavuus voitaisiin optimoida ja siten
alentaa kustannuksia.
Standardi 2:
Oppilaat oppivat ymmärtämään teknologian peruskäsitteitä.
xxxviii
Kuten millä tahansa tiedonalalla, teknologiallakin on ydinkäsitteet, jotka luonnehtivat sitä ja
erottavat sen muista tiedonaloista. Nämä käsitteet muodostavat teknologiakasvatuksen perustan. Ne
auttavat yhdistämään irrallisilta vaikuttavia tekijöitä ja ohjaavat oppilaita ymmärtämään ihmisen
suunnittelemaa ja rakentamaa maailmaa.
Teknologian peruskäsitteet, joita kuvataan sisältöstandardien yhteydessä, ovat:
Järjestelmät (systeemit),
resurssit,
reunaehdot,
optimointi,
sopimukset ja kompromissit,
prosessit sekä
ohjaus ja säätö.
Nämä käsitteet ovat teknologian olennaista sisältöä. Niitä ei tulisi opettaa erillisinä, vaan
mieluimmin integroituina eri oppiaineisiin. Käsitteet löytyvät monista standardeista, esimerkiksi
luvusta 7, ‘Ihmisen suunnittelema ja rakentama maailma’.
Teknologian peruskäsitteet:
Järjestelmät
Järjestelmä on joukko toisiinsa liittyviä komponentteja, jotka on suunniteltu halutun tavoitteen
saavuttamiseksi. Systeemiajattelun avulla ymmärretään, miten kokonaisuus ilmaistaan osina ja
päinvastoin, sekä miten osat liittyvät toisiinsa ja kokonaisuuteen. Esim. järjestelmän vianetsinnässä
on otettava huomioon osat ja niiden vaikutus koko järjestelmään. Järjestelmiä on tutkittava eri
yhteyksissä, kuten tuotesuunnittelussa ja vianetsinnässä.
Voimavarat
xxxix
Kaikkiin teknologisiin toimintoihin tarvitaan resursseja. Perusresursseja ovat työkalut, koneet,
materiaalit, tieto, energia, pääoma, aika ja ihmistyövoima.
- Työkalut ja koneet on suunniteltu laajentamaan ihmisten voimavaroja.
- Materiaaleja on monenlaisia, ja ne voidaan luokitella luonnollisiin (esim. puu, kivi, metalli ja
savi), synteettisiin (esim. lasi, betoni ja muovit) ja sekamateriaaleihin, jotka on kehitetty
luonnonmateriaaleista parantamalla niiden ominaisuuksia (esim. nahka, vaneri ja paperi).
- Informaatio eli tiedon (datan) järjestely (tosiasiat ja numerot) on tuotteitten ja järjestelmien
toiminnan edellytys.
- Energia käsitteenä on ‘kyky tehdä työtä’; kaikki teknologiset järjestelmät tarvitsevat energiaa, jota
muunnetaan ja sovelletaan.
- Pääoma on rahoitusta teknologisten tuotteitten ja järjestelmien kehittämiseksi ja hyödyntämiseksi.
- Aikaa on aina teknologiselle toiminnalle ja sen kehittämiselle rajallisesti, ja siksi sen tehokas
hyödyntäminen on välttämätöntä.
- Lopuksi on mainittava ihmistyövoima, joka on tärkein resurssi kaikessa teknologisessa
toiminnassa.
Reunaehdot
Reunaehdot, ‘lähtökohtavaatimukset’, ovat tuotteen tai järjestelmän kehittämiseen liittyviä
muuttujia, ehtoja. Ne sisältävät:
turvallisuuden tarpeet,
ideoitten kehittelyn rajoitukset,
saatavissa olevat resurssit,
kulttuurinormit sekä
ongelmien ratkaisemisen kriteerit ja esteet.
xl
- Kriteerit osoittavat tuotteen tai järjestelmän haluttuja ominaisuuksia; esteet ovat suunnittelun
rajoituksia. Teknologian ymmärtämiseksi on hyvä tietää, miten puolivalmiiksi jäänyt tuotos tai
ylenmääräinen suunnittelu vaikuttavat vaatimusten toteutumiseen.
Optimointi ja kompromissit
- Optimointi on tuotteen, prosessin tai järjestelmän suunnittelu- tai valmistamismenetelmä, jolla
varmistetaan, että tuotos toimii niin hyvin ja niin lähellä täydellisyyttä kuin mahdollista. Pyörän
kehittäminen on esimerkki optimoinnin onnistumisesta. Optimoinnin tulee sisältyä koko
kehitysprosessiin alkuperäisestä ideasta aina lopulliseen tuotokseen saakka.
- Kompromissit sisältävät tietyn laatutason hyväksymisen tai tarvittaessa sen vaihtamisen toiseen.
Esimerkiksi päätös käyttää parasta mahdollista materiaalia maksimilujuuden saavuttamiseksi voi
kustannussyistä johtaa kompromisseihin. Kompromisseja on tehtävä vaadittujen kriteerien
täyttämiseksi, jotta täytettäisiin optimisuunnitelman ehdot.
Prosessit
Prosessi on suunnitelmallinen tapahtumasarja tuotteen valmistuksessa. Prosessien ymmärtäminen
vie aikaa. Sitä on vaikea soveltaa tilanteesta toiseen muuttamatta olosuhteita.
- Tuotesuunnittelu on luova keksimisprosessi.
- Mallinrakennusta ja mallintamista virtuaaliympäristössä käytetään kokeiltaessa visioita ja ideoita.
- Huolto tarkoittaa toimintaa järjestelmän osien tai koko järjestelmän kanssa oikean toiminnan
varmistamiseksi ja virheitten estämiseksi.
- Hallinto (management) on teknologian suunnittelua, järjestelyä ja valvontaa. Sitä tarvitaan
valvomaan resurssien käyttöä ja riittävyyttä sekä varmistamaan, että prosessit toimivat tehokkaasti
ja tuottavasti. - Arvioitaessa tuotteita ja järjestelmiä on osattava tehdä kysymyksiä. On myös pyrittävä hahmottamaan yksityiskohtien taustalla piileviä laajempia
kokonaisuuksia. Arvioinnin päätavoite on tuotteen tai järjestelmän parantaminen.
Ohjaus ja säätö
Ohjaus ja säätäminen ovat mekanismeja tai toimintoja. Niissä käytetään saatua informaatiota
järjestelmien toiminnan muuttamiseksi. Kodin termostaatti annostelee huoneitten lämpöä. Säädöt
eivät aina toimi kunnolla. Takaisinsyötön ymmärtäminen eli tuotoksesta saadun tiedon käyttäminen
xli
panoksen säätelyyn on tärkeätä, jotta voitaisiin tarkistaa säätöjen toiminta erilaisissa järjestelmissä,
myös esimerkiksi yhteiskunnallisissa ja kansalaisjärjestöissä sekä teknisissä järjestelmissä.
Luokat 0-2
Oppilaat oppivat ymmärtämään teknologian peruskäsitteitä, ja käsitteet ohjaavat myös oppimaan
lisää. Kerrattaessa opittua liitetään teknologian käsitteet muihin käsitteisiin ja näin opitaan
tunnistamaan teknologisen kehityksen malleja. Lapset alkavat esimerkiksi havaita, miten jonkin
järjestelmän, vaikkapa lämmitysjärjestelmän, käyttäminen riippuu resursseista ja laitteistolle
asetettavista vaatimuksista.
Omien kokemustensa kautta oppilaat oppivat, että teknologiassa tarvitaan työkaluja, materiaaleja ja
suunnittelua. He keksivät myös, miten teknologian käsitteet liittyvät heidän elämäänsä monin
tavoin. Oppilailla tulisi olla tilaisuuksia kertoa, miten heidän päivittäin käyttämänsä teknologiset
laitteet ovat osa heidän elinympäristöään, ja miten ne liittyvät teknologian ydinkäsitteisiin.
Teknologiakasvatuksen laboratorio-luokkahuoneen tulisi tarjota runsaasti tilaisuuksia keskusteluun,
tutkimiseen ja teknologian käsitteitten kohtaamiseen. Näin edistetään teknologian ydinkäsitteitten
oppimista.
Ymmärtääkseen teknologian peruskäsitteitä oppilaitten tulisi oppia, että:
A. Jotkin järjestelmät ovat luonnon järjestelmiä, jotkin ihmisen tekemiä. Avaruuden
aurinkojärjestelmä ja ruumiin verenkiertojärjestelmä ovat luonnon järjestelmiä. Tieto- ja
tietoliikennejärjestelmä on teknologinen ja sisältää puhelimet, televisiot, painetun materiaalin,
sähköpostin ja kirjeet.
B. Järjestelmissä on osia eli komponentteja, jotka toimivat yhdessä tavoitteen
saavuttamiseksi. Polkupyörää voi ajatella järjestelmänä. Siinä on useita osia – pyörät, ohjaustanko,
polkimet, jarrut, vaihteet ja ketjut – ja jokainen näistä on polkupyörän toiminnan kannalta tärkeä.
C. Työkalut helpottavat ihmisten työtä. Monilla työkaluilla on erityistehtävänsä, ja oikean
työkalun valinta helpottaa työn tekemistä. Työkaluja tarvitaan esineitten valmistamiseen. Myös
xlii
ruoan valmistuksessa käytetään työkaluja, pannuja, kattiloita, tarvikkeita ja laitteita. Lapset
leikkaavat paperia saksilla, käyttävät liimapuikkoja, huopakyniä ja tietokoneita.
D. Esineitten valmistamiseen käytetään erilaisia materiaaleja. Paperi, puu, kangas ja pahvi ovat
tavallisimpia materiaaleja, joita lapset työstävät rakennellessaan.
E. Ihmiset suunnittelevat töitään. Lapset oppivat, että jos he haluavat valmistaa vaikkapa
syntymäpäiväkortin vanhemmilleen, on oltava työkaluja ja materiaaleja, ja kortti on saatava
valmiiksi tiettyyn päivään mennessä.
Luokat 3-5
Luokilla 3-5 painotetaan järjestelmäkäsitteistä resursseja, reunaehtoja ja prosesseja. Tutustuminen
teknologian ydinkäsitteisiin auttaa oppilaita hahmottamaan teknologian opintojen merkitystä.
Oppilaitten tulisi esimerkiksi kyetä tunnistamaan oman yhteisönsä teknologisia resursseja. Ne
voivat olla kodin työkaluja ja koneita, teitten ja jalkakäytävien materiaaleja tai tuotteitten
käyttöohjeita.
Matematiikan ja luonnontieteen tunneilla oppilaat lajittelevat ja luokittelevat esim. kuvioita ja
muotoja tai kasveja ja eläimiä. Myös teknologisten järjestelmien luokittelu on tarpeen. Toinen
tärkeä matematiikan, luonnontieteen ja teknologian aspekti on ongelmanratkaisu. Teknologisten
ongelmien ratkaisutaidot kehittyvät erilaisia resursseja ja prosesseja tutkittaessa. Myöhemmin
oppilaat voivat työskennellä kehittyneemmillä välineillä. Käyttivätpä he sitten liimapistooleja tai
tietokoneita, heidän on oivallettava, että työnteossa tarvitaan työkaluja.
Reunaehtojen tunnistaminen on perusta ylemmillä luokilla vaadittavalle monimutkaisten
innovaatioiden ymmärtämiselle. Ideat määräävät, miten tuotetta suunnitellaan ja käytetään –
turvallisuus, rajoittavat säädökset, saatavissa olevat resurssit ja kulttuurinormit on otettava
huomioon.
Tunteakseen teknologian peruskäsitteitä olisi oppilaitten opittava, että:
F. Alajärjestelmä on järjestelmä, joka toimii toisen järjestelmän osana. Talon vesijohdot ovat
osa koko kaupungin vedenjakelujärjestelmää.
xliii
G. Kun järjestelmästä puuttuu osia, se voi toimia toisin kuin pitäisi. Radio ei toimi, kun ei ole
sähköä, tai kun paristot on poistettu.
H. Työn tekemiseksi tarvitaan resursseja; työkaluja, koneita, materiaaleja, tietoa, energiaa,
ihmisiä, pääomaa ja aikaa. Voimaksi muutettua energiaa käytetään kaikessa teknologisessa
toiminnassa, esimerkiksi paristo tuottaa energiaa taskulampulle.
I. Työkaluja tarvitaan teknologisessa tuotesuunnittelussa, teknologian valmistamisessa,
käyttämisessä ja arvioinnissa. Suunnittelussa tarvitaan monenlaisia työkaluja, paperia, lyijykyniä,
viivaimia ja sitä varten suunniteltuja tietokoneohjelmia.
J. Materiaaleilla on eri ominaisuuksia. Puu, kivi, metalli, lasi ja betoni ovat kovia materiaaleja;
nahka, paperi ja jotkut metallit taipuvat; lasi ja jotkin muovit ovat läpinäkyviä. Materiaalin
ominaisuudet määräävät, sopiiko se tiettyyn tarkoitukseen.
K. Työkalut ja koneet laajentavat ihmisen kykyä tehdä työtä, esimerkiksi pitää kiinni, nostaa,
kantaa, kiinnittää, leikata ja laskea. Työkalujen ja koneiden hyödyntäminen tekee mahdolliseksi
työpanoksen lisäämisen, esim. keritsimet, puristimet, ruuvipenkit, kärryt, porat, sahat ja tietokoneet.
L. Tuotannon reunaehdot ovat tuotteen tai järjestelmän suunnittelun ja valmistamisen
rajoituksia. Saattaa olla mahdotonta valmistaa tuotetta tietyllä tavalla kustannusten tai ajan
puutteen takia. Valittu valmistustapa ei silloin vastaa vaatimuksia. Näitä rajoituksia pohditaan
tehtäessä suunnittelua ja valmistamista koskevia päätöksiä.
ESIMERKKI
Tutustuminen polkupyörän rakenteeseen auttaa ymmärtämään
systeemiajattelua. Oppilaat tutkivat polkupyörää ja yrittävät keksiä, miten sen
osat toimivat yhdessä. Opettaja johdattaa oppilaat löytämään yhteyksiä käydyn
keskustelun ja heidän aikaisempien kokemustensa välillä. Oppilaat tutkivat ja
kokeilevat vaihteita, hammaspyöriä ja ketjuja, ja heidän annetaan yhdistellä
xliv
teknologiassa ja luonnontieteessä opittuja käsitteitä. (Esimerkki liittyy
standardeihin 2, 3, 5 ja 18.)
Polkupyörä oppimisvälineenä
Neljäs luokka tutki, miten järjestelmän eri osat toimivat yhdessä. Opettaja valitsi opetuskohteeksi
polkupyörän, koska se oli lapsille tuttu kulkuväline, ja koska yhteiskuntaopin ja teknologian
yhteisessä jaksossa oli opittu, että polkupyörää käytetään kuljetustarpeitten ratkaisemiseen. Oppilaat
olivat myös oppineet, että muut kuljetusmuodot kuluttavat uusiutumattomia raaka-aineita ja
saastuttavat ympäristöjä.
Opettaja toi luokkaan polkupyörän ja pyysi oppilaita selittämään, miten se toimii. Bob tarjoutui
nousemaan pyörälle ja polkemaan.
Caitlin sanoi: ‘Niin, sinä poljet, ja se panee pyörän kulkemaan.’
‘Mutta jos et ohjaa, voit törmätä johonkin tai pudota,’ lisäsi Alice.
Opettaja totesi, että polkupyörää ajettaessa todella tapahtuu paljon erilaisia asioita; polkija polkee ja
ohjaa, pyörät pyörivät, ja polkupyörä liikkuu eteenpäin.
Opettaja selvitti, miten monta järjestelmää oli toiminnassa. Mukana oli: panos (input) – tässä
tapauksessa polkemisella tuotettu energia; itse tapahtuma (prosessi) – polkimet saavat pyörät
pyörimään; tuotos (output) – liikkuva polkupyörä; ja takaisinsyöttö (feedback) – pyöräilijä
tarkkailee, että polkupyörä liikkuu haluttuun suuntaan halutulla vauhdilla.
Kun järjestelmistä oli keskusteltu ja polkupyörää kokeiltu, Jerome ehdotti: ‘Polkemisjärjestelmää
voitaisiin sanoa polkupyörän energiajärjestelmäksi!’
‘Hyvä ajatus!’ Jamie sanoi.
‘Onko myös ohjaus järjestelmä?’ opettaja kysyi.
Alice ajatteli hetken ja vastasi: ‘Mitä muuta se sitten olisi?’
xlv
‘On myös jarrutettava joskus’, sanoi Jamie.
‘Ovatko siis jarrut myös järjestelmä?’ opettaja kysyi.
Pohdittuaan Jamie päätteli, että jarruvipu oli panos, jarrupalojen kosketus vanteisiin prosessi, ja
hidastaminen ja pysähtyminen olivat tuotos.
‘Näyttää siis siltä, että teknologinen järjestelmä voi koostua useista alajärjestelmistä,’ opettaja
totesi. ‘Polkupyörästä löytyi siis energia-, ohjaus- ja jarrutusjärjestelmä. Mietitäänpä, mitä opimme
viime viikolla koneista. Huomaatteko polkupyörässä yhtäkään ‘yksinkertaista konetta?’ opettaja
kysyi.
‘Siinä on navat,’ Megan sanoi.
‘Hammaspyörä on myös pyörä, ja sitten siinä on myös talja ja vipu,’ Kendall sanoi.
Seuraavana päivänä polkupyörää kokeiltiin ylösalaisin, ja opettaja auttoi lapsia keksimään vauhdin
ja pyörimisen aikaansaavien voimien välistä suhdetta. Vaikka oppilaat eivät vielä pystyneet
matemaattisiin laskutoimituksiin, opettaja ohjasi heidät laatimaan yksinkertaisia kaavioita
teknologisten suhteitten esittämiseksi.
Vaihteet, hammaspyörät ja ketjut yhdistävät teknologiaa ja luonnontiedettä. Jotkut oppilaat olivat jo
kokeilleet vaihteita ja ketjuja rakentelusarjoilla.
Luokat 6-8
Opittuaan aikaisemmilla luokilla ymmärtämään teknologian ydinkäsitteitä yleisellä tasolla, oppilaat
voivat nyt tutkia niitä ja niiden sisäisiä suhteita syvemmin. Monet teknologian kehittämisen ja
käyttämisen aspektit liittyvät seuraaviin järjestelmiin: Resursseihin, reunaehtoihin, optimointiin
sekä sopimuksiin, prosesseihin ja valvontaan. Näiden peruskäsitteiden ymmärtäminen antaa vankan
pohjan oppilaan käsitteen muodostukselle, soveltamiselle ja teknologisen tietämyksen siirrolle
myöhemmin.
xlvi
Oppilaat voivat jatkaa järjestelmien, alajärjestelmien ja osien tutkimista ja opiskelua. He voivat
esimerkiksi selvittää, miten automaattiset tuotantolinjat toimivat valmistusjärjestelmän
alajärjestelminä. Järjestelmät ja niiden monimuotoisuus ovat tärkeitä ihmisen elämän kannalta.
Kuten oppilailla on ruumiissaan elimet, jotka eivät toimi ruumiin ulkopuolella, teknologisen
järjestelmän osat ja alajärjestelmät eivät toimi kunnolla, jos järjestelmä ei ole täydellinen. Jos
esimerkiksi liikennevalojen ohjausjärjestelmään tulee vika, ja valojen ajoitus pettää, tuloksena voi
olla paha liikennekaaos ja monia vihaisia kansalaisia.
On helpompi ymmärtää teknologian toimintaa, kun sen mieltää toisiinsa liittyvien osien
järjestelmänä. Systeemiajattelu on tämän luokka-asteen oppilaille uutta. Siinä analysoidaan
järjestelmää ja suunnittelua erillään systeemin osista. Oppilaitten tulisi oppia tarkastelemaan
ongelmaa kokonaisuutena ottaen huomioon kaikki mahdolliset rajoittavat tekijät, reunaehdot ja
kompromissit. Aikaisemmilla luokilla oppilaat ovat keskittyneet osiin, joista kokonaisuudet
muodostuvat. Näkökulman vaihtaminen voi joskus tuntua vaikealta, ja oppilaille tuleekin antaa
tilaisuuksia harjoitella. Opettajien tulisi ottaa uusi lähestymistapa huomioon ylemmille luokille
johdattavana.
Työskentely eri tekniikoilla vaihtoehtoisia prosesseja käyttäen auttaa oppimaan, miten laitteet
toimivat, ja miten niitä voi korjata, jos ne rikkoutuvat. Tätä taitoa tarvitaan virhetoimintojen syitten
selvittämiseen, tuotteitten ja järjestelmien huoltamiseen sekä teknologian eri näkökulmien
hallintaan. Prosessin ymmärtämiseksi on tiedettävä, miten prosessia käytetään ja milloin sitä
tarvitaan. Oppilaitten tulisi saada monipuolisia kokemuksia resursseista, reunaehdoista ja
prosesseista ja siitä, miten kompromissit ja palautejärjestelmät vaikuttavat tuloksiin. Oppilaitten
tulee oppia, miten ratkaistaan, vastaako tuote suunnitelman vaatimuksia ja toleransseja.
Tunteakseen teknologian peruskäsitteitä oppilaiden olisi opittava, että:
M. Teknologiset järjestelmät sisältävät panokset (input), prosessit, tuloksen (output) ja joskus
myös palautteen (feedback).
- Panos sisältää resurssit, joita tarvitaan teknologisen järjestelmän toimimiseen.
- Prosessi on järjestelmällinen toimintojen kulku, joka yhdistää resursseja tuloksen
aikaansaamiseksi, esim. koodaus, jäljentäminen, suunnittelu ja valmistaminen tai lisääminen.
- Tulos on lopputuotos, jolla voi olla myönteisiä tai kielteisiä vaikutuksia.
xlvii
- Takaisinsyöttö on tietoa, jolla ohjataan tai valvotaan järjestelmää. Usein järjestelmä sisältää
komponentin, joka muuntaa järjestelmää takaisinsyöttötiedon perusteella. Esimerkiksi auton
polttoaineen määrän ilmaisin on palautejärjestelmä, joka antaa tietoa kuljettajalle.
N. Systeemiajattelussa tarkastellaan, miten järjestelmän osat nivoutuvat toisiinsa. Järjestelmiä
käytetään teknologiassa monin tavoin. Ne vaikuttavat laajalti myös jokapäiväisessä elämässä, esim.
poliittisina, kansalais- ja teknologisina järjestelminä. Järjestelmän analysointi tapahtuu tutustumalla
yksittäisten osien toimintaan tai selvittämällä, miten koko järjestelmä toimii suhteessa muihin
järjestelmiin tai miten se liittyy niihin. Järjestelmien määrittely voi vaihdella. Esimerkiksi
tietokonejärjestelmään voidaan ajatella sisältyvän joko vain tietokoneen osat tai koko tietoverkko.
Vastaavasti aurinkojärjestelmä voi sisältää planeettojen, tähtien ja muiden taivaankappaleiden
luettelointia, tai siitä voidaan keskustella vertaamalla omaa aurinkokuntaamme muihin
aurinkojärjestelmiin.
O. Avoimen silmukan järjestelmässä ei ole palautepolkua ja sen hoitamisessa tarvitaan myös
ihmistä; suljetun silmukan järjestelmä säätää järjestelmää takaisinsyötön avulla. Esimerkki
avoimen silmukan järjestelmästä on mikroaaltouuni, jossa ihmisen on päätettävä, onko ruoka
lämminnyt riittävästi. Kodin lämmitysjärjestelmä on suljetun silmukan järjestelmä, jossa palautteen
antaa termostaatti, joka kytkee tai katkaisee järjestelmän.
P. Teknologisia järjestelmiä voidaan liittää toisiinsa. Järjestelmät voivat olla yhteydessä yhden
järjestelmän tulostukseen, joka on toisen järjestelmän panos. Joskus yhteydet toimivat siten, että
toinen järjestelmä valvoo toista.
Q. Viat minkä tahansa järjestelmän osassa voivat vaikuttaa koko järjestelmän toimintaan ja
laatuun. Kun järjestelmän osa pettää tai ei toimi kunnolla, tulos voi vaihdella pelkästä harmista
katastrofiin.
R. Tuotannon reunaehtovaatimukset ovat tuotteen tai järjestelmän kehittämisen muuttujia.
Usein niihin vedotaan kriteereinä tai ongelmina.
S. Kompromissi on päätöksentekoprosessi, jossa otetaan huomioon kilpailevat tekijät. Voidaan
esimerkiksi tehdä vertailua, lisätäänkö avaruusraketin lentoonlähtövoimaa vai käytetäänkö
kevyempiä materiaaleja. Lähtötehon lisääminen mahdollistaa isommat ja raskaammat moottorit,
xlviii
kun taas uusien materiaalien käyttäminen voi poistaa paino-ongelmat. Kompromisseissa on aina
tehtävä valintoja.
T. Teknologiat sisältävät eri prosesseja. Esimerkiksi tietojenkäsittely sisältää suunnittelun,
yhteenvedot, varastoinnin, tiedonhaun, jäljentämisen, arvioinnin ja tiedonvälityksen, kun taas
rakentamisprosessit sisältävät suunnittelun, kehittelyn, arvioinnin, valmistamisen, tuottamisen,
markkinoinnin ja hallinnon.
U. Kunnossapito tarkoittaa tuotteen tai järjestelmän säännöllistä tarkastamista, huoltoa, jotta
laite, tms., toimisi oikein, pysyisi kauemmin kunnossa tai toimisi paremmin. Kaikki
teknologiset järjestelmät lakkaavat toimimasta aikanaan. Kunnossapito vähentää toimintahäiriöiden
todennäköisyyttä. Jos kunnossapitoa ei järjestetä, vikoja tulee varmasti. Huoltomahdollisuudet
riippuvat järjestelmän monimutkaisuudesta, toimintaolosuhteista, ja siitä, miten hyvin laitteisto
alunperin oli rakennettu.
V. Laitteen ohjaaminen ja säätäminen tarkoittaa toimintaa järjestelmästä saadun
informaation pohjalta tai työvaiheita, jotka muuttavat järjestelmän toimintaa. Olennaista tälle
valvontamekanismille on informaation vertailu. ‘Mitä on tapahtumassa’ -tilannetta verrataan siihen,
mitä toivottiin tapahtuvan ja laitteet tai järjestelmät säädetään sen mukaisesti. Esimerkiksi
mikroprosessoria voidaan käyttää valvomaan mikro- ja perinteisten uunien toimintaa halutun
ruoanvalmistuslämpötilan säilyttämiseksi.
Luokat 9-12
Kun oppilaat siirtyvät 9. luokalle, heidän olisi jo tunnettava teknologian ydinkäsitteitä. Tällä
koulutasolla he osaavat jo analysoida, miten nuo käsitteet toimivat heitä kiinnostavissa laitteissa,
heidän yhteisössään ja maailmassa ylipäänsä. Oppiaineita yhdistävistä aiheista kuten esimerkiksi
‘miten raaka-aineet saadaan riittämään maailmassa’ ja ‘miten materiaalit ovat sidoksissa
reunaehtoihin tai optimointiin’, tulisi keskustella ja niitä olisi tutkittava yksityiskohtaisesti.
Oppilaitten tulisi perehtyä käsitteisiin systeemianalyysi, järjestelmien vakaus ja
valvontajärjestelmät. Oppilaitten tulisi havaita, että prosessien järjestys voi vaihdella, ja että uusia
teknologioita kehitetään usein vanhoista. Uusien teknologioitten markkinoinnilla on suora vaikutus
tulevaisuuden innovaatioihin.
xlix
Oppilaitten tulee perehtyä laajempaan globaaliin näkemykseen teknologian kehityksestä sen sijaan
että pohdittaisiin vain sen paikallisia vaikutuksia. Systeemiajattelu saa oppilaat tutkimaan ongelmia
kaikista näkökulmista, niiden kriteereitä, esteitä, hyötyjä ja muita seurauksia. Systeemiajattelu
auttaa oppilaita päättelemään, kannattaako jonkin erityisjärjestelmän kehittäminen sekä valitsemaan
parhaan lähestymistavan. Resursseja voidaan kartoittaa myös globaalista perspektiivistä tutkimalla
maan luonnonvarojen pysyvyyttä. Työn ja resurssien mielekäs käyttäminen ovat tärkein tekijä
tuotteitten ja järjestelmien taloudellisten sovellusten onnistumisessa. Heikko hallinto voi aiheuttaa
lisäkustannuksia, huonoa laatua ja tehottomuutta. Hyvä hallinto auttaa varmistamaan, että resurssit
hyödynnetään tehokkaasti ja prosessit toimivat tuottavasti. Materiaalien ja tilojen hankinta
työskentelyä varten sekä aikataulujen laatiminen ja noudattaminen ovat keskeisiä tekijöitä.
Oppilaitten tulisi oppia, että prosessit eivät aina toimi suoraviivaisesti. Esimerkiksi
tuotesuunnittelun prototyyppejä käytetään arvioitaessa suunnitelmaa ennen kuin tuotetta tai
järjestelmää aletaan valmistaa ja käyttää. Innovaatiot eivät aina ole heti valmiita myytäviksi. Kun
suunnitelmat valmistuvat, niitä on testattava ja paranneltava. Tuotannon reunaehtojen, pääoman,
ajoituksen ja kysynnän ongelmien takia eivät kaikki teknologiakeksinnöt koskaan tule myyntiin.
Tuotteen (tai järjestelmän) elinkaari kattaa koko prosessin alkaen käsitteen muotoutumisesta ja
päättyen markkinoilta pois vetämiseen. Joittenkin tuotteitten elinkaaret ovat pitkät, toisten hyvinkin
lyhyet.
Optimoinnin, sopimusten ja kompromissien pohdinta vie paljon aikaa ja vaivaa, ennen kuin niiden
tärkeys teknologisessa kehityksessä todella ymmärretään. Oppilailla on oltava mahdollisuuksia
simuloida tai mallintaa matemaattisesti. Tämä on tärkeätä, jotta suunnitelma onnistuisi
optimaalisesti. Jos ei voida toteuttaa matemaattista mallia, on mallit rakennettava. Oppilaitten on
saatava perehtyä konkreettisten mallien rajoituksiin uusia ratkaisuja tehtäessä. On myös tarpeen
saada kokemuksia sopimuksista ja kompromisseista, koska niitä joudutaan teknologian lisäksi
tekemään monilla luonnontieteenkin alueilla.
Ohjaus- ja säätötekniikka sisältää sekä yksinkertaisia että monimutkaisia järjestelmiä.
Ihmisruumiissa tarvitaan hengityksen, verenkierron ja ruoansulatuksen säätelyä. Nämä järjestelmät
ovat monimutkaisempia kuin monet ihmisen tekemät ohjausjärjestelmät. Säätölaitteen luotettavuus
määrää tehon ja hyödyn. Oppilaitten on tutustuttava säätöjärjestelmien suunnittelun ja toiminnan
koejärjestelyihin.
l
Tunteakseen teknologian peruskäsitteitä oppilaitten olisi opittava, että:
W. Systeemiajattelussa sovelletaan logiikkaa ja luovuutta. Siinä tehdään myös tarpeellisia
kompromisseja todellisen elämän monimutkaisissa ongelmissa. Systeemiajattelussa
hyödynnetään simulointia ja matemaattista mallinnusta, jotta voidaan selvittää ristiriitaiset
näkökannat ennen kuin järjestelmää aletaan valmistaa.
X. Järjestelmät, jotka ovat teknologian perusrakenteita, kuuluvat laajempiin teknologisiin,
yhteiskunnallisiin ja ympäristöllisiin järjestelmiin. Esimerkiksi keittiön monitoimikone on
järjestelmä, joka koostuu komponenteista ja alajärjestelmistä. Samalla se on vain yksi komponentti
laajemmassa ruoan valmistamisen järjestelmässä, joka taas kuuluu laajempaan kodin järjestelmään.
Y. Teknologisen järjestelmän kestävyyteen vaikuttavat sen kaikki komponentit, erityisesti
takaisinsyötön alueella. Esimerkiksi auton vakionopeuden säädin seuraa ja säätää vauhtia
automaattisesti. Pieni viive takaisinsyötössä voi aiheuttaa ongelmia.
Z. Resurssien valinnassa on tehtävä kompromisseja kilpailevien tekijöiden välillä, esimerkiksi
saatavuuden, kustannusten, haluttavuuden ja jäteongelman suhteen. Teknologinen kehitys
sisältää päätökset resurssien käyttämisestä. Esimerkiksi osa asunnoista on energiatehokkaita, toiset
taas kuluttavat energiaa hyvinkin paljon.
AA. Tuotantovaatimukset sisältävät tuotteen tai järjestelmän kriteerit ja ongelmat sekä
päätöksenteon siitä, miten ko. tekijät otetaan huomioon lopullisessa suunnitelmassa. Ne voivat
olla esteitä, reunaehtoja tai molempia. Ihanteena on tuotantovaatimusten tasapainottaminen.
BB. Optimointi on jatkuva prosessi tuotteen suunnittelun ja valmistamisen aikana. Se riippuu
suunnittelun kriteereistä ja esteistä. Sitä käytetään suunnittelun yksityiskohdissa lisäämään haluttuja
piirteitä. Tuotteen optimoinnin suunnittelua varten voidaan laatia malleja, niin että muunnelmia
voidaan testata.
CC. Modernit teknologiat luovat uusia prosesseja. Tietokone on johtanut moniin uusiin
prosesseihin, kuten piisirujen kehittämiseen, mikä mahdollisti entistä pienemmät komponentit.
DD. Laaduntarkkailu on suunnitelmallinen prosessi, jolla voidaan varmistaa, että tuote,
huolto tai järjestelmä noudattaa annettuja kriteereitä. Siinä tarkkaillaan, miten hyvin tuotos
li
mukautuu suunnitelmassa vaadittuihin kriteereihin ja toleransseihin. On sovittu tiukasta
kansainvälisestä standardijärjestelmästä (ISO 9000), jotta yrityksiä voitaisiin auttaa
järjestelmällisesti parantamaan laatua
EE. Hallinto on työn suunnittelu-, järjestely- ja valvontaprosessi. Hallintoa on joskus sanottu
myös työn teettämiseksi toisilla ihmisillä. Tiimityöskentely, vastuu ja henkilöitten välinen
dynamiikka ovat tärkeitä teknologisten tuotteitten kehittämisessä ja tuottamisessa.
Monimutkaisilla järjestelmillä on monikertaiset valvonta- ja palautesilmukat. Ne eivät kuitenkaan
aina onnistu tai toimi täydellisesti. Mitä enemmän osia ja kytkentöjä järjestelmässä on, sitä
todennäköisempää on, että jokin niistä ei toimi kunnolla. Siksi inhimillinen väliintulokin voi joskus
olla tärkeätä.
Standardi 3:
Oppilaat oppivat ymmärtämään teknologioiden yhteyksiä sekä teknologian ja
muiden tiedonalojen välisiä suhteita.
Teknologian tuotteita käytetään kaikessa tutkimuksessa. Teknologinen prosessi voi käynnistää uutta
kehitystä ja jopa luoda kokonaan uusia tutkimusalueita. Esimerkiksi kaukoputki mahdollisti
nykyisen tähtitieteen, ja filmikamera johti uuteen taidemuotoon. Teknologia lainaa tietotaitoa
monilta muilta tiedonaloilta, ja siten ne vaikuttavat teknologiaan. Ei liene yhtään tutkimusaluetta,
joka olisi yhtä läheisesti yhteydessä niin moniin muihin tiedonaloihin kuin teknologia.
Teknologialla on oma sisältöpohjansa erityiskäsitteineen ja periaatteineen, jotka erottavat sen
muista tieteistä. Teknologiat ovat läheisesti yhteydessä toisiinsa, kuten esimerkiksi energia- ja
voimalaitosteknologiassa käytettävien generaattoreitten ja moottorien valmistus. Teknologiaa ei voi
arvioida irrallaan yhteyksistään. Oppilaitten on ymmärrettävä, että teknologiat liittyvät toisiinsa ja
heidän on opittava huomaamaan, miten teknologioitten yhteydet toisiin teknologioihin muovaavat
niitä.
Standardi 3 käsittelee mahdollisuuksia yhdistellä teknologioita. Uudet tuotteet ja järjestelmät
rakentuvat aikaisemmille keksinnöille ja innovaatioille siten, että hankittua tietoa sovelletaan
lii
toisessa yhteydessä. Esimerkiksi perustettaessa bioteknologian yritystä on olennaisen tärkeää
ymmärtää, miten tuottaa laboratoriossa kehitettyä biologista tuotetta suuria määriä. Tutkimus
bioteknologian prosessien tuotanto-ongelmista on tulossa elintärkeäksi.
Luonnontiede ja teknologia ovat kuin siamilaiset kaksoset. Vaikka niillä kummallakin on oma
identiteettinsä, on niiden pysyttävä tiukasti yhteydessä toisiinsa. Luonnontiede tuottaa tietoa
luonnollisesta maailmasta, mikä on useimpien teknologisten tuotteitten pohjana. Teknologia tuottaa
luonnontieteelle työkaluja. Näillä kahdella on paljon yhteistä, esimerkiksi sääntöjärjestelmien
kehittäminen ja luottaminen teorioitten testaamiseen. Perusero on, että luonnontiede pyrkii
ymmärtämään jo olemassa olevaa universumia, kun taas teknologia luo universumia, joka on ollut
vain keksijöitten mielessä.
Matematiikalla ja teknologialla on samankaltainen joskin etäisempi sukulaisuus. Matematiikka
tarjoaa kielen, jolla ilmaista luonnontieteen ja teknologian suhteita, ja se antaa hyödyllisiä
analyyttisiä työkaluja luonnontieteilijöille ja insinööreille. Teknologiset innovaatiot, esimerkiksi
tietokone, voivat edistää matematiikan kehitystä, kun taas matemaattiset keksinnöt kuten numeeriset
analyysiteoriat auttavat teknologian kehittymistä.
Myös muilla tutkimusalueilla on yhteyksiä teknologiaan. Taide on yleensä siltojen, patojen ja
rakennusten suunnittelijoitten innoittaja. Vastaavasti teknologia vaikuttaa humanistisiin aloihin
usein hyvinkin syvällisesti tarjoamalla uusia valmiuksia ja lähestymistapoja. Esimerkiksi
syntetisaattori ja tietokone auttavat musiikin säveltämisessä ja esittämisessä, ja tietokoneitten
tietokantojen käyttö on saanut aikaan yhteiskuntatieteitten vallankumouksen.
Luokat 0-2
Oppimisesta tulee mielekkäämpää, kun oppilaat voivat yhdistää luokkahuoneessa saamaansa tietoa
arkipäivän kokemuksiin. Teknologian opiskelu tuo mahdollisuuksia luoda tällaisia yhteyksiä. Koska
lapset saavat näitä kokemuksia koulussa jo varhain, he alkavat ymmärtää, miten teknologia
vaikuttaa heidän jokapäiväiseen elämäänsä.
Koska teknologian opiskelulla on runsaasti yhteyksiä opetussuunnitelman muihinkin oppiaineisiin,
on erityisen tärkeätä aloittaa teknologian opiskelu jo esikouluvaiheessa. Opettajat voivat panostaa
liii
teknologian ja muiden aineiden (esim. luonnontiede, matematiikka, yhteiskuntatieteet, kielet,
terveyskasvatus, liikunta, musiikki ja taide) integrointiin.
Menetelmällisesti tehokasta on käyttää aiheina tuttua kirjallisuutta, esim. Richard Scarryn ‘Mikä
tätä pyörittää’, ‘Lotta ystäväni’, ‘Kolme pientä porsasta’ tai ‘Jaakko ja herneenvarsi’ (esim. Satujen
maailma, Kirjalito 2001). Esimerkiksi E. B. Whiten ‘Lotta ystäväni’ (WSOY 1954) tarjoaa
mahdollisuuksia oppia teknologiaa.
Kun kirjaa on luettu luokassa, oppilaat voivat tutkia verkkojen rakentamista ja suunnittelua ja
käyttää apuna valokuvia, piirroksia tai todellisia hämähäkinverkkoja. He voivat kopioida verkkoja
työstäen eri materiaaleja, lankaa, narua tai paperisuikaleita ja sitten pohtia, mitä materiaalia on
helpointa käyttää, mikä sopii parhaiten rakenteluun ja takaa parhaan lopputuloksen. Keskustelu
kirjan pohjalta antaa mahdollisuuksia löytää yhteyksiä luonnontieteen ja teknologian välille. Miten
hämähäkit tekevät verkkonsa? Miten ne käyttävät niitä? Miksi verkot ovat niin kestäviä? Missä
ihmiset käyttävät samanlaisia verkkoja (esim. kalaverkot)? Lasten klassikkokirja, Kolme pientä
porsasta, voisi olla virikkeenä rakentaa mallit taloista ja kokeilla niiden kestävyyttä. Kun lapset
saavat itse selvittää, mikä talo on paras porsaille, oppivat jo hyvin nuoretkin oppilaat ymmärtämään
materiaalien lujuutta, rakennustekniikkoja, mittausta ja mittakaavaa.
Tällä asteella oppilaitten on saatava tutkia ja keksiä teknologian ja muiden tiedonalojen välisiä
yhteyksiä. Se on tärkeätä oppimisprosessin kannalta sekä teknologian yhteiskunnallisen ja
kulttuurisen arvon ymmärtämiseksi. Oppilaat saavat hyvän yleisen tietopohjan tutkimalla näitä
asioita yhdessä.
Oppiakseen teknologioitten välisiä suhteita ja yhteyksiä muihin tiedonaloihin oppilaitten
tulisi oppia, että:
A. Teknologian opiskelussa käytetään samoja taitoja ja ideoita kuin muissakin oppiaineissa.
Monia matematiikassa opittuja asioita voi käyttää myös teknologian opinnoissa, esimerkiksi
numeroitten perussääntöjä ja niiden käyttöä mittauksissa. Teknologiassa opittuja taitoja ja ideoita,
esim. mittaamista ja rakentelua, voi käyttää matematiikan opiskeluun.
ESIMERKKI
liv
E. B. Whiten kirjoittama tarina ‘Stuart Little’ (Arthouse 2000) auttaa
oppilaita ymmärtämään, miten teknologian opiskelu on sukua muiden
tiedonalojen kanssa ja päinvastoin. Oppilaat saavat peruskäsityksen siitä,
miten tekniikka toimii, ja miten koulussa opitut asiat liittyvät toisiinsa.
(Esimerkki liittyy standardeihin n:o 1, 2, 3, 10, 11 ja 20.)
Stuart Littlen auttaminen
Opettaja valitsi E. B. Whiten kirjoittaman ‘Stuart Little’:n virikkeeksi luokan työskentelylle.
Tarinan avulla hän sai helposti johdatettua oppilaansa teknologian ja monen muunkin oppiaineen
käsitteisiin.
Opettajan lukiessa kirjaa päätettiin yhdessä rakentaa Littlen perheelle uusi koti. Luokan kanssa
keskusteltiin eroista perustarpeiden (suoja, ruoka, vaatetus) ja ihmisten muiden tarpeiden välillä.
Ryhmätyönä sovittiin, mitä huoneita oppilaat halusivat rakentaa uuteen kotiin. Kukin ryhmä valitsi
sopivankokoisen pahvilaatikon. Saatavilla olevasta materiaalista he rakensivat ovet, ikkunat, portaat
ja huonekalut. Seuraavaksi valittiin värit ja materiaalit sisustusta varten, ja suunniteltiin opettajan
avulla valaistus pieniä sähkölaitteita käyttäen.
Kun luettiin Isosta Kissasta, oppilaat sovelsivat oppimaansa ja rakensivat hälytyslaitteet.
Alumiinifoliosta, pahvista, johtimesta, valoista ja summereista he rakensivat
kissanvaroitusjärjestelmän, joka herättäisi perheen, jos Iso Kissa astuisi kuistille.
Myöhemmin oppilaat suunnittelivat ‘perheretkeä paikalliseen eläintarhaan’. He rakensivat
kulkuneuvoja ja laativat kartan eläintarhan sijainnista, pohtivat, miten kauas matkustettaisiin, ja
kauanko matka kestäisi.
Keväällä oppilaat suunnittelivat myös ‘perhematkaa Kiinaan’. He etsivät kartalta Kiinan ja
määrittelivät sen etäisyyden. Projektin aikana he oppivat kiinalaisia tapoja, tutustuivat Yhdysvaltain
valuutan arvoon Kiinassa ja laativat passit, niin että perhe pääsisi tullista läpi.
lv
Luokat 3-5
Luokka-asteen 3-5 päättyessä oppilaat ymmärtävät teknologioitten liityntöjä sekä toisiinsa että
muihin tiedonaloihin. Oppilaitten on myös saatava lisää kokemusta näiden valmiuksien käytöstä
ymmärtääkseen, miten teknologiset laitteet toimivat, miten teknologioitten suunnittelussa käytetään
hyväksi luonnonilmiöitä, ja miten eri teknologiat vaikuttavat muitten teknologioitten kehittämiseen.
Usein eri teknologioita yhdistellään kehiteltäessä uusia tuotteita ja koneita. Mekaanisia osia, kuten
jousia, pyöriä, hihnoja, vipuja ja kampiakseleita, käytetään yksinkertaisten koneitten
rakentamisessa. Ne ovat monimutkaisempien koneiden ja järjestelmien osia. Teknologioitten
yhdistäminen ei aina ole nähtävissä. On vaikeaa nähdä komponentteja, joita mikroaaltouuni tai
voimakas mikroskooppi käyttää. Teknologioitten yhdistelmät ovat joissakin laitteissa yleisempiä
kuin toisissa.
Teknologia on ihmisen aikaansaannos. Sillä on oma sisältönsä ja historiansa, ja se on riippuvainen
muista tiedonaloista. Laboratorio-luokkahuoneympäristöissä, joissa tätä riippuvuutta selvitetään, on
oppilailla mahdollisuus liittää ideoita luonnollisiin yhteyksiinsä yhden oppiaineen oppitunneilta
toisen aineen opetukseen. Esimerkiksi raketit ja avaruus kiinnostavat monia lapsia ja tarjoavat
luontaisia tilaisuuksia tiedonalojen liittämiseksi toisiinsa. Oppilaat voivat aloittaa tutkimalla kuun
pintaa ja liikettä luonnontieteen opetuksen yhteydessä. Seuraavaksi he voivat selvittää rakettien
kehittämisen historiaa. Sitten he voivat suunnitella raketin, rakentaa siitä mallin ja testata sitä. He
voivat soveltaa arviointitaitoja, joita ovat oppineet matematiikassa päätelläkseen, miten kauas
heidän omat rakettinsa voisivat lentää. Lopuksi he voivat kirjoittaa, miltä tuntuisi olla astronauttina
avaruudessa. Nämä kokemukset antavat oppilaille selkeän näkemyksen tiettyjen käsitteiden ja
periaatteiden oppimisen tärkeydestä.
Oppiakseen teknologioitten välisiä suhteita ja yhteyksiä muihin tiedonaloihin oppilaitten
tulisi oppia, että:
B. Useimmiten teknologioita yhdistellään. Esimerkiksi ihmisten siirtämiseksi hissillä kerroksesta
toiseen käytetään pyörää ja akselia sekä kaltevaa tasoa, väkipyörää, vaihteita, hihnoja ja
sähkömoottoria.
lvi
C. Teknologian ja muiden tiedonalojen välillä on lukuisia liittymiä. Teknologian opiskelu
edellyttää luonnonlakien ja järjestelmien tutkimista, suunnittelua, rakentelua,
kompromissisopimuksia ja sivuvaikutusten sietoa. Vastaavia asioita tutkitaan ja opiskellaan myös
luonnontieteissä ja matematiikassa. Useat tiedonalat käyttävät käsitteitä tiedonvälitys, mittakaava,
vakiointi ja muutos.
Luokat 6-8
Teknologian opiskelun avulla oppilaat löytävät vastauksia ikuiseen kysymykseen: ‘Milloin minä
muka tarvitsisin tätä tietoa?’ Teknologian opiskelu tällä luokka-asteella auttaa oppilasta
tunnistamaan teknologian eri aiheiden välisiä liittymäkohtia, luomaan poikkitieteellisiä yhteyksiä
sekä integroimaan ajatuksiaan ja toimintojaan strukturoidussa yhteydessä.
Esimerkiksi ilmailuteknologian oppiminen voi sisältää lentokoneiden ja helikoptereitten
suunnittelun teknologiaa, niiden suorituskykyyn liittyviä seikkoja, matemaattisia laskelmia,
korkeuden ja ilman aaltoliikkeiden laskemista sekä teknillistä dokumentaatiota ilmailun historiasta
ja lentämisen tieteellisistä perusteista. Tällainen tieto auttaa oppilaita luomaan yhteyksiä yli
oppiaineiden ja tiedonalojen ja antaa samalla tilaisuuksia laajentaa tietämystään tekemällä,
testaamalla ja tutkimalla.
Oppilailla on oltava mahdollisuuksia tutkia, miten teknologiset ideat, prosessit, tuotteet ja
järjestelmät, liittyvät toisiinsa. Esimerkiksi terveydenhoitojärjestelmässä sydäntä, verenpainetta ja
hengitystä valvovat teknologiset laitteet ovat riippuvaisia muista teknologisista laitteista sekä
tietokoneista ja niiden ohjelmista. Kodin lämmitysjärjestelmää säätelee termostaattijärjestelmä. Jos
jokin järjestelmän osa ei ole kunnossa, koko järjestelmä voi toimia huonosti tai pettää kokonaan.
Oppilaat voivat myös selvittää teknologian sisäisiä liittymiä tutkimalla eri ammattialoja, esimerkiksi
insinöörialoja.
Valtiovalta rajoittaa prosessien ja tekniikkojen vapaata jakelua. Taloudellisten intressien vuoksi
liike- ja elinkeinoelämä eivät yleensä julkista ideoitaan. Luotetaan siihen, että patentit suojaavat
keksintöjä, niin että niitä ei voi kopioida ilman lupaa. Teknologisen tiedon jakamista pidetään
elämän laadun parantamisena ja valtion kilpailukyvyn lisäämisenä kansainvälisillä markkinoilla.
Esimerkiksi geeniteknologiassa kehitettyjä keksintöjä, joita aluksi käytettiin kasveihin
avaruustutkimuksen alueella, aletaan nyt siirtää tutkimukseen myös ihmiskudoksessa.
lvii
Oppilaita tulisi rohkaista etsimään yhteyksiä teknologian ja muiden tiedonalojen välillä. Heidän
tulisi ymmärtää, että tietoa, jota hankitaan yhdeltä tutkimusalalta, voidaan soveltaa myös muissa
yhteyksissä. Tällaiset kokemukset kehittävät systeemiajattelua näyttämällä konkreettisesti, miten
osat toimivat yhdessä ja näin muodostavat kokonaisuuden.
Oppiakseen teknologioitten välisiä suhteita ja yhteyksiä muihin tiedonaloihin oppilaitten
tulisi oppia, että:
D. Teknologiset järjestelmät toimivat usein yhdessä. Esimerkiksi automaattisessa tuotannossa
tietokonejärjestelmät ja itse valmistusjärjestelmät toimivat yhdessä.
E. Johonkin yhteyteen kehitettyä tuotetta, järjestelmää tai ympäristöä voidaan soveltaa
toisessa yhteydessä. Esimerkiksi biologian laboratoriossa Mars Viking avaruusohjelmaa varten
kehitetystä tietokoneohjatusta pumpusta tehtiin insuliinin annostelulaite diabeetikoille veren sokerin
automaattiseen säätelyyn.
F. Muilla tiedonaloilla hankitulla tiedolla on suora vaikutus teknologisten tuotteitten ja
järjestelmien kehittämiseen. Teknologian historiassa keksijöiden onnistumiset ja epäonnistumiset
ovat opiksi nykypolville. Muilta tiedonaloilta opitut taidot ovat aina edistäneet teknologista
kehitystä. Esimerkiksi esiteltäessä koulussa projekteja on käytettävä suullista esitystaitoa.
Piirtämisen käsitteitä ja taitoja käytetään suunnittelussa ja kuvattaessa teknologisia tuotteita ja
järjestelmiä. Luonnontieteen ja matematiikan perusteet ja tiedot vaikuttavat tuotteen suunnitteluun
ja valmistamiseen sekä teknologisten järjestelmien toimintaan. Luonnontieteen käsitteitä,
esimerkiksi Ohmin lakia, aerodynamiikan periaatteita ja alkuaineiden periodista järjestelmää
käytetään uusien materiaalien ja tuotteitten suunnittelussa. Matemaattiset käsitteet, mittaus,
symbolit, estimointi, tarkkuus sekä mittakaava ja suhteet, ovat avaimia tehtäessä uusia tuotteita tai
järjestelmiä. Niitä tarvitaan myös esitettäessä tuotteen mittoja ja toimintaa.
Luokat 9-12
Oppilaitten teknologiakäsitys laajenee sen suhteitten ja yhteyksien sisäiseen ymmärtämiseen.
Teknologian monenlaisten yhteyksien merkityksen tiedostaminen auttaa käsittämään yhteiskunnan
lviii
tulevaisuuden ja hyvinvoinnin riippuvuutta teknologian ymmärtämisestä ja käyttämisestä,
kehittämisestä. Kuitenkin teknologian vaikutuksia on myös aina rajattava.
Keksinnön (uuden tuotteen tai järjestelmän) tai innovaation (vanhan tuotteen tai järjestelmän
parantamisen) kehitystyön ja valmistamisen tunteminen laajentaa teknologian tietopohjaa. Tämä
vaikuttaa taitoon kehitellä ja tuottaa uusia teknologioita. Sitä sanotaan myös teknologian siirroksi.
Teknologian siirto ja sivutuotteet ovat kiinnostavia käsitteitä. Oppilailla on oltava runsaasti
tilaisuuksia tutkia, miten teknologian siirto tapahtuu yhden teknologian piirissä, teknologioitten
välillä ja poikkitieteellisesti. Heidän on myös saatava tutkia sitä taloudellisen hyödyn kannalta.
Erilaisten tietolähteitten avulla oppilaat voivat valmistaa esityksen siitä, miten teknologia on
siirrettävissä, teknologian mahdollisuuksista tuottaa uusia sovelluksia sekä sen hyötynäkökohdista.
Liike-elämän kilpailussa on patenttien hankkiminen tärkeätä. Ne on suunniteltu suojaamaan
keksintöä estämällä prosessien ja tuotteitten kopioinnin, mikäli taloudellinen hyöty ei koidu
keksijän hyväksi. Patentit vanhenevat määräajassa. Tieteellistä tietoa voidaan välittää avoimesti
ammatillisissa kokouksissa ja tieteellisissä julkaisuissa.
Luonnontiede, matematiikka, insinööritieteet, kielitieteet, terveystieteet, taiteet ja yhteiskuntatieteet
tarjoavat kosketuspintoja teknologiasisällöille. Näiden oppiaineiden opettajat voivat käyttää
teknologian työkaluja, tarvikkeita, välineitä, simulaatioita ja tietokonemalleja havainnollistamaan
opetustaan. Teknologiaa opiskelevat oppilaat voivat teknologian laboratorio-luokkahuoneessa
käyttää vastaavasti muitten tiedonalojen sisältöjä hyväkseen.
Kun oppilaat esimerkiksi liikuntakasvatuksessa keskustelevat ergonomiasta, he voivat oppia
kokemuksen kautta ja soveltaa ergonomian periaatteita teknologian luokassa. He voivat suhteuttaa
liikunnan rasituksesta oppimaansa tietoa luonnontieteen ja matematiikan tietoihin sekä suunnitella
terveyshuonekalujen ja huvipuiston laitteitten malleja. Teknologisen tiedon yhdistäminen muihin
tiedonaloihin ja johtopäätösten tekeminen voi tuottaa arvokasta uutta tietoa.
Oppiakseen teknologioitten välisiä suhteita ja yhteyksiä muihin tiedonaloihin oppilaitten
tulisi oppia, että:
G. Teknologian siirrossa käyttäjä soveltaa olemassa olevaa innovaatiota, joka on kehitetty
toista tarkoitusta varten. Avaruusteknologian komposiittimateriaaleja käytettiin rullatuolin
suunnittelussa, ja siitä tuli kevyt ja helposti liikuteltava.
lix
H. Kun ideoita, tietoja tai taitoja jaetaan teknologian piirissä, teknologioitten kesken tai
poikkitieteellisesti, on tuloksena usein teknologinen innovaatio. Tiedon välittäminen esimerkiksi
kasteluteknologioista auttaa kehitysmaita kokeilemaan innovatiivisia järjestelyjä nykyisiin
menetelmiin parantaakseen veden jakelua.
I. Teknologisia ideoita voidaan suojata patentein. Luovan idean suojeleminen on keskeistä
teknologisen tiedon jakamisessa. Useimmiten tämä toteutetaan pitkän ja vaivalloisen patentin
hakuprosessin kautta. Tarkoituksena on varmistaa keksijän taloudellinen sijoitus ja antaa
tunnustusta sinne, minne se kuuluu.
J. Teknologinen kehitys edistää myös luonnontieteen ja matematiikan kehittymistä.
Vastaavasti luonnontieteen ja matematiikan kehittyminen johtaa teknologian edistymiseen. Binääri-
eli digitaalikielen kehitys (joka koostuu nollista ja ykkösistä); transistorin keksiminen (mikä
korvasi tyhjiöputken); integroitujen piirien käyttäminen (jotka sisältävät miljoonia
miniatyyritransistoreja), auttoivat kehittämään uusia koneitten ja laitteitten sukupolvia
pöytätietokoneista ja CD-soittimista digitaalitelevisioon. Matemaattiset ja luonnontieteelliset ideat,
joita sovellettiin laitteitten kehittämisessä, tuottivat tietokonemallintamisen. Näitä taas käytetään
tutkittaessa uusia matematiikan ja luonnontieteen ideoita ja näin syntyy yhä lisää keksintöjä.
ESIMERKKI
Seuraavassa esimerkki yhteistyön ja opetussuunnitelman koordinoinnista.
Koordinointi auttaa oppilaita liittämään teknologian opinnot muihin
tiedonaloihin ja ymmärtämään niitä. (Esimerkki liittyy standardeihin n:o 1, 3,
11, 12 ja 14.)
‘Tee-se-itse’ -kokemuksia
Luonnontieteen ja teknologian opettajat tekivät yhteistyötä ja suunnittelivat opetuskokonaisuuden
ruumiinosien toiminnasta ja proteesien valmistuksesta. Luonnontieteen tunnilla oppilaat oppivat
kuvien ja luurangon mallin avulla, miten eri ruumiinosat toimivat, ja miten ne voi tunnistaa.
lx
Teknologian tunnilla oppilaat oppivat proteesien historiaa. Sitten oppilaat jaettiin ryhmiin tekemään
käsiproteesit. Ryhmät saivat pahvia, jousen, kuminauhaa, juomapillejä, liimaa ja pahviveitsen.
Vaatimus oli, että tekokäden tuli poimia pöytätennispallo ja paperipala pöydän pinnalta ja pystyä
pyörittämään numeroita vanhassa puhelimessa. Näitä tehtäviä piti esitellä loppuraportoinnin
yhteydessä. Muutamien oppituntien jälkeen oppilaat testasivat ‘kätensä’ ja tarkistivat, miten
alkuperäiset vaatimukset toteutuivat.
Molemmissa oppiaineissa oppilaat oppivat nivelien, jänteiden ja lihasten anatomiaa sekä miten eri
teknologioita sovelletaan proteesien valmistuksessa.
lxi
4. LUKU
Teknologia ja yhteiskunta
Standardit: 4. Oppilaat oppivat ymmärtämään teknologian kulttuurisia, yhteiskunnallisia, taloudellisia ja
poliittisia vaikutuksia
5. Oppilaat oppivat ymmärtämään teknologian ympäristövaikutuksia
6. Oppilaat oppivat ymmärtämään yhteiskunnan roolia teknologian kehittämisessä ja
käyttämisessä
7. Oppilaat oppivat ymmärtämään teknologian vaikutuksia historiaan
Jotta teknologiaa ymmärrettäisiin oikein, se pitää esittää sosiaalisessa, kulttuurisessa ja
ympäristön kontekstissa.
Yhteiskunta sanelee teknologian tarpeet. Ne puolestaan ohjaavat teknologista kehitystä. Myös
fyysinen ympäristö voi luoda rajoituksia tai tarpeita. Esimerkiksi höyrykoneen alkuperäinen kehitys
sai alkunsa tarpeesta pumpata vettä hiilikaivoksista. Hiiltä tarvittiin, koska suurin osa Englannin
puista oli jo käytetty polttoaineeksi.
Teknologia vaikuttaa puolestaan yhteiskuntaan ja ympäristöön. Teknologiaa on kutsuttu ’historian
moottoriksi’, koska se saa aikaan yhteiskunnallisia muutoksia, kulttuurisia malleja ja poliittisia
virtauksia sekä vaikuttaa paikallisiin ja maailmanlaajuisiin talouksiin ja jokapäiväiseen elämään.
Samalla kun teknologia on kasvanut kohtaamaan maailman miljardien ihmisten vaatimukset, sen
vaikutus ympäristöönkin on kasvanut niin, että sen käyttö mahdollistaa ympäristön kehityksen. Se
voi kuitenkin aiheuttaa ympäristölle myös vakavia vahinkoja.
lxii
Tavallisesti yhteiskunnan vaikutukset teknologiaan ja teknologian vaikutukset yhteiskuntaan
kulkevat käsi kädessä niin, että nämä kaksi yhdessä suuntaavat kohti tulevaisuutta. Esimerkiksi
henkilökohtaisen tietokoneen keksiminen sai alkunsa pienen harrastajajoukon kiinnostuksesta. Kun
tietokone oli keksitty, alkoivat liikemaailma ja ihmiset yleensä pohtia sille käyttöä. Tämä sai vielä
aikaan kehitystä, mikä teki tietokoneista hyödyllisiä suurelle joukolle ihmisiä, joiden kiinnostus
johti edelleen kehitystyöhön ja niin edelleen yhä jatkuvaan kehityksen ja uuden koneen
käyttöönoton kierteeseen.
Tässä kappaleessa käsitellään teknologian käyttämisen vaikutuksia yhteiskuntaan ja ympäristöön,
yhteiskunnan vaikutusta teknologian kehitykseen ja teknologian muutoksia ja kehitystä
ihmiskunnan historian aikana.
Standardi 4:
Oppilaat oppivat ymmärtämään teknologian kulttuurisia, yhteiskunnallisia,
taloudellisia ja poliittisia vaikutuksia.
Teknologia määrittää monin tavoin yhteiskuntaa tai aikakautta. Tämä heijastuu aikakausien nimissä
kuvastaen vastaavia teknologisia ympäristöjä: kivikausi, pronssikausi, rautakausi, teollinen aika,
informaatioaika, jne. Teknologia muokkaa ympäristöä, jossa ihmiset elävät, ja ajan myötä
teknologiasta on tullut yhä tärkeämpi osa ihmisten elämää. Samaan aikaan luonnon vaikutus on
tullut merkittävästi pienemmäksi. Useimmat ihmiset asuvat taloissa tai kerrostaloasunnoissa,
työskentelevät ja käyvät ostoksilla suurissa rakennuksissa, liikkuvat kulkuneuvoilla, syövät
valmisruokaa, juovat vesijohtovettä sekä saavat tietonsa pääasiassa sanomalehtien, radion,
television ja Internetin kautta. Ihmiset asuvat teknologisessa maailmassa.
Monia teknologian vaikutuksia yhteiskuntaan pidetään toivottavina. Lääketieteen ja julkisen
terveydenhuollon kehitys on tehnyt mahdolliseksi pidemmän ja terveemmän elämän, kun
sairauksia, jotka estivät lapsia elämään aikuisuuteen asti, ei enää ole. Vesi- ja
viemäröintijärjestelmät ovat tuoneet vettä kaukaisille ja syrjäisille alueille ja poistaneet jätteet.
Parantuneet kuljetus- ja kommunikaatiojärjestelmät ovat ’pienentäneet maailmaa’, ja
lxiii
automatisoituneet tuotantojärjestelmät ovat tehneet keskivertokansalaiselle mahdolliseksi omistaa
autoja, televisioita, tietokoneita ja muita kulutushyödykkeitä.
Muita teknologian vaikutuksia pidetään joskus vähemmän toivottavina. Perinteiset elämäntavat on
korvattu kehittyneellä teknologialla. Tämä voi lisätä ihmisten välistä ja yhteiskuntien välistä
epätasa-arvoa saamalla aikaan tilanteen, jossa ihmisten ja ryhmien vähemmistö kontrolloi ja käyttää
suurinta osaa maailman voimavaroista. Kun teknologian muutosten vauhti on kiihtyvä, voidaan
kysyä, pysyvätkö yhteiskunnan poliittiset ja sosiaaliset normit tehokkaasti mukana muutoksissa.
Teknologiaa koskevat tekijät korostavat, että tuotteita tai järjestelmiä koskevat päätökset on tehtävä
huolella. Esimerkiksi kehittyvän geeniteknologian avulla on mahdollista kehittää maanviljelystä ja
edistää sairauksien hoitoa. Tähän liittyy kuitenkin monia huolenaiheita ja eettisiä kysymyksiä.
Demokraattisessa yhteiskunnassa yksittäisten kansalaisten tulee kyetä tekemään vastuullisia,
tietoisia päätöksiä kehityksestä ja teknologioitten käytöstä.
Luokat 0-2
Lastentarhan oppilailla on jo käsitys kodin laitteista, rakennustyövälineistä, kommunikaatiolaitteista
ja kulkuneuvoista. Luonnollinen tapa aloittaa teknologian oppiminen on pohtia, miten näitä esineitä
käytetään. Opettaja voi esimerkiksi pyytää oppilaita tunnistamaan tuotteita ja järjestelmiä, joita he
käyttävät sekä kertomaan, miten he niitä käyttävät (esim. jääkaappi pitää ruoan kylmänä,
mikrouunissa valmistetaan ruokaa ja televisio tarjoaa viihdettä).
Ohjatun kyselyn, havainnoinnin ja keskustelun avulla oppilaat voivat myös paremmin oppia
tuntemaan teknologian eri muotoja elämänpiirissään, miten niitä käytetään, ja mikä saa ne
tehokkaiksi. Oppilaat voivat esimerkiksi selvittää, miten koulun välituntikello eroaa
palohälytyksistä. Tietoisuuden kehittyminen siitä, miten teknologia liittyy jokaisen ihmisen
elämään, antaa perustan sen vaikutusten tutkimiselle myöhemmin.
Oppilaita pitäisi rohkaista näkemään teknologian sekä positiivisia että negatiivisia vaikutuksia.
Vaikka tuotteet ja järjestelmät yleensä suunnitellaan edistämään elämää ja parantamaan
elinolosuhteita, tulos ei aina ole positiivinen. Koulutyöskentely laboratorio-luokkahuoneessa voi
auttaa huomaamaan, että tuotteen epävarma toimiminen voi aiheuttaa ongelmia. Oppilaiden pitäisi
myös tutustua teknologioihin, jotka edistävät elämää ja parantavat elinolosuhteita. Opettaja voi
lxiv
esimerkiksi aktivoida oppilaita tekemään kysymyksiä, jotta he voisivat määrittää keinotekoisen
valaistuksen myönteisiä ja kielteisiä vaikutuksia. Oppilaat voivat kokeilla, kuinka koteja, toimistoja
ja katuja valaistaan ja näin varmistetaan suojaa ja turvallisuutta. He voivat myös kokeilla, kuinka
erilaisia valaisimia käytetään eri tilanteissa.
Ymmärtääkseen teknologian aiheuttamia muutoksia yhteiskunnassa oppilaiden tulisi oppia,
että:
A. Koneiden ja välineiden käyttö voi olla hyödyllistä tai vahingollista. Saksia voidaan käyttää
paperin leikkaamiseen, mutta ne voivat aiheuttaa myös vamman. Vaunua voidaan käyttää lelujen
kuljettamiseen, mutta jos vaunu kaatuu, lelut putoavat ja saattavat rikkoutua.
Luokat 3-5
Oppilaat ovat tiedonhaluisia ympäröivän maailman suhteen. Heitä kiinnostaa, kuinka asiat ja esineet
toimivat, ja miksi ne toimivat niin. He kyselevät: ’Miksi lentokone pysyy ilmassa? Miten lentokone
rakennetaan? Kuinka entisajan ihmiset mittasivat pituuksia? Kuinka liukuportaat ja hissit toimivat?
Miksi tietokone toimii niin kuin se toimii?’ Oppiminen, miten teknologia vaikuttaa elämäntyyliin
tai muuttaa sitä, vaatii aikaa ja kokemusta. Vastausten löytäminen teknologiaa koskeviin
kysymyksiin on mahdollista, kun oppilaille tarjotaan tilaisuuksia tutkia, tehdä kysymyksiä ja
käyttää tietolähteitä. Tämä saattaa johtaa uusiin kysymyksiin ja uusiin vastauksiin. Tutkimisen ja
asioiden yhdistelyn myötä oppilaille alkaa rakentua tietoperusta, jota he voivat myöhemmin käyttää
ongelmanratkaisussa. Samalla he oppivat ymmärtämään teknologian vaikutuksia yhteiskuntaan.
Esimerkiksi oppilaat, jotka ovat opiskelleet väkipyörän ja vastapainon käyttöä, voivat tutkia hissin
toimintaa. Rakennettuaan hissin pienoismallin he voivat havaita, kuinka väkipyörä ja vastapaino
tekevät mahdolliseksi rakentaa koneen, joka kuljettaa ihmisiä ja tavaroita ylös ja alas. Tämän
jälkeen voidaan pohtia, miten tällaiset koneet vaikuttivat ihmisten ja tavaroiden siirtämiseen, sekä
sitä, miten hissien tarve vaikuttaa rakennusten suunnitteluun ja rakentamiseen.
lxv
Oppilaat voivat pohtia asioita, jotka liittyvät kuljetukseen, maankäyttöön, ympäristösaasteiden
valvontaan ja tiedonvälitykseen. Näin he tiedostavat teknologian kehityksen liittyvän
päätöksentekoon. Selvittämällä näiden päätösten tekemistä oppilaat voivat havaita, että teknologian
käytöllä on sekä toivottuja että ei-toivottuja seurauksia. Oppilaat saattavat esimerkiksi keskustella
maankäytöstä ja siitä, kuinka huono suunnittelu tai rakentaminen voi joskus johtaa ympäröivän
maaperän tai vesistöjen saastumiseen. Tallaisissa tehtävissä oppilaat oppivat, että päätöksenteossa
on otettava huomioon teknologian kehityksen kustannukset ja hyöty.
Ymmärtääkseen teknologian aiheuttamia muutoksia yhteiskunnassa oppilaiden tulisi oppia,
että:
B. Teknologian hyödyntämisen tulokset voivat olla hyviä tai huonoja. Tulokset voivat vaikuttaa
yksilöön, perheeseen, yhteisöön tai talouteen. Esimerkki hyvästä lopputuloksesta on ilmastointilaite.
Lämpöaallon aikana sen liikakäyttö voi kuitenkin johtaa sähkökatkokseen, josta kärsii koko yhteisö.
Laivat kuljettavat öljyä, joka antaa polttoainetta kotien lämmitykseen, autoihin, ym. Jos laiva
haaksirikkoutuu ja öljyä valuu mereen, voivat ympäristöhaitat olla suuret.
C. Teknologian käytöllä voi olla odottamattomia seurauksia. Kun rakennetaan pato, jotta
kaupunkiin saataisiin vettä, voidaan luoda uusille kasveille ja eläimille suotuisa elinympäristö, joka
ei kuitenkaan ole alueelle tyypillinen. Samalla suuret vesimassat voivat tuhota alkuperäiset kasvit ja
eläimet. Suunnittelijoiden on päätettävä, kumpi on hyödyllisintä, uuden vesijärjestelmän tuotto vai
luonnon varjeleminen, ja mikä on paras tapa tyydyttää veden tarve.
Luokat 6-8
Luokilla 6-8 oppilaat pohtivat, miten teknologia saa aikaan muutoksia kulttuurissa, taloudessa,
yhteiskunnassa ja politiikassa sekä pohtivat myös teknologian vaikutusta omaan elämäänsä.
Oppilaat voivat esimerkiksi selvittää, miten teknologia on muuttanut oppimisympäristöjä. He voivat
myös pohtia, miten koteihin ja luokkahuoneisiin hankitut uudet tuotteet ja järjestelmät ovat
vaikuttaneet heidän turvallisuuteensa ja hyvinvointiinsa. Samoin oppilaat voivat päätellä, miten
tiettyjen teknologioiden käyttämisen vaikutus näkyy koulun henkilökunnan ja oppilaiden
valinnoissa ja asenteissa.
lxvi
Oppilaiden tulisi ymmärtää, että teknologia itsessään ei ole positiivista tai negatiivista, mutta sen
käyttö voi johtaa sekä myönteisiin että vähemmän myönteisiin seurauksiin. Parhaimmillaan
teknologia voi edistää elämän mukavuutta ja laatua, terveydenhoitoa ja luonnonvarojen
tarkoituksenmukaista käyttöä. Toisaalta myös kielteisiä seuraamuksia saattaa esiintyä, esim.
työpaikkojen ja raaka-aineiden vähenemistä tai ajan hukkakäyttöä. Jotkut lapset viettävät
tuntikausia päivässä tietokoneen tai videopelien ääressä sen sijaan, että tekisivät kotitehtäviään tai
urheilisivat. Perehtymällä teknologiaan lapsi oppii hahmottamaan sen käyttämisen moninaiset roolit
ja arvon yhteiskunnassa. Oppilaille voidaan opettaa esimerkiksi, miten elokuvan kehitys johti
elokuvateollisuuden syntyyn, joka puolestaan on vaikuttanut koko kansantalouteen, etenkin etelä-
Kaliforniassa.
Teknologian vaikutusten ymmärtäminen kulttuuriin, politiikkaan, talouteen, etiikkaan, jne., on
tärkeätä. Tähän perehtyminen edistää oppilaiden henkistä kasvua, virittää kriittistä ajattelua ja
auttaa päättelemään, mitä hyötyä ja haittoja teknologiasta on yhteiskunnalle. Tällainen työskentely
voi parantaa oppilaiden päättely- ja loogista kykyä sekä kriittistä ajattelutaitoa.
Ymmärtääkseen teknologian aiheuttamia muutoksia yhteiskunnassa oppilaiden tulisi oppia,
että:
D. Turvallisuus, hyvinvointi ja valinnat sekä asenteet teknologian kehitykseen ja käyttöön
ovat kaikki sidoksissa teknologiaan. Ihmisten asenteet tuotetta tai järjestelmää kohtaan ja tiedot
niistä vaihtelevat riippuen heidän moraalistaan ja sosiaalisista tai poliittisista uskomuksistaan.
Jotkut esimerkiksi kannattavat korkeajännitelinjojen rakentamista, koska ne tuovat sähköä
syrjäisimmillekin seuduille. Linjojen lähellä asuvat saattavat vastustaa niitä vedoten niiden
terveydelle haitallisiin vaikutuksiin. Joskus ihmiset tietävät paljon tuotteesta tai järjestelmästä,
toisinaan heillä on vaillinaiset tiedot rationaalisten ratkaisujen tekemiseksi teknologian
käyttämisestä tai kehittämisestä.
E. Teknologia itsessään ei ole hyvää eikä pahaa, mutta päätökset tuotteiden ja järjestelmien
käytöstä voivat johtaa joko toivottuihin tai odottamattomiin seurauksiin. Esimerkiksi
fossiilisten polttoaineiden käytöllä on sekä hyviä että huonoja seurauksia. Hyväkin energianlähde
voi vaurioittaa ympäristöä.
lxvii
F. Teknologian kehittäminen ja käyttäminen herättävät eettisiä kysymyksiä. Ihmiset miettivät
usein, onko jonkin teknologian käyttö eettisesti hyväksyttävää. Olisiko esimerkiksi oikein, jos
jokainen hankkisi aseen?
G. Teknologian kehittäminen ja käyttäminen vaikuttavat taloudellisiin, poliittisiin ja
kulttuurisiin seikkoihin. Informaatioteknologiaa on käytetty sekä yhteiskunnallisessa
tiedottamisessa että yhteiskuntaan vaikuttamisena. Teknologia vaikuttaa myös eri kulttuureissa
elävien ihmisten elämään, työhön ja heidän tekemiinsä päätöksiin.
Luokat 9-12
Näillä luokilla oppilaat jatkavat opiskelua siitä, millaisia sekä piileviä että näkyviä vaikutuksia eri
teknologioiden kehityksellä on kulttuureihin ja yhteiskuntiin. Tällöin oppilaat huomaavat, että
teknologian aiheuttamiin muutoksiin on ajanut halu parantaa elämän laatua, lisätä tietoa ja hallita
aikaa.
Uudet teknologiat kehitetään yleensä tietoisesti tyydyttämään jotakin tarvetta. Jotkin uudet tuotteet
ja menetelmät, kuten viihde-elektroniikan tuotteet, lääkkeet ja ruoat, ovat kuitenkin syntyneet uuden
teknisen tietämyksen ja tekniikoiden sovelluksina. Oppilaiden pitäisi tutkia syntyviä teknologioita
ja kehittää taitojaan niiden vaikutusten arvioimiseksi. Heidän pitäisi oppia käyttämään järkeään ja
tekemään kriittisiä kysymyksiä jotta eivät tekisi päätöksiä pelon tai väärinkäsitysten perusteella.
Tavoitteena on antaa oppilaille tarpeellista tietoa ja henkisiä kykyjä, jotta he osaisivat tutkia
teknologisia kysymyksiä ja tehdä omia vastuullisia ja eettisiä johtopäätöksiä.
Oppilaat voivat esimerkiksi tutkia synteettisen kumin käyttöä ja kehitystyötä sekä sen sukuisia
tuotteita kuten nailonia. Opettajat voivat ohjata oppilaita tunnistamaan maailman tapahtumien
vaikutuksia teknologian kehitykseen liittyviin ongelmiin ja päätöksiin. Esimerkiksi perehtyminen
toiseen maailmansotaan tekee mahdolliseksi ymmärtää, miksi oli tarve korvata luonnonkumi
synteettisellä. Sodan takia kaikkia voimavaroja oli vähän; armeijan tarpeet rajoittivat niitä
entisestään; eikä luonnonmateriaaleja ollut helposti saatavilla. Siten kokeilut ja uudet keksinnöt
saivat alkunsa sota-ajan pakottavista tarpeista.
lxviii
Oppilaiden tulee oppia arvostamaan teknologista tiedonsiirtoa niin kulttuurien ja yhteisöjen sisällä
kuin niiden välilläkin. Heidän pitäisi pystyä oivaltamaan, miten teknologian siirto yhteisöstä toiseen
vaikuttaa kulttuureihin, yhteiskuntiin, kansantalouksiin ja politiikkaan.
Ymmärtääkseen teknologian aiheuttamia muutoksia yhteiskuntaan oppilaiden tulisi oppia,
että:
H. Teknologian käytön aiheuttamat muutokset voivat vaihdella asteittaisista nopeisiin ja
vähäisistä selvästi havaittaviin. Muutokset ovat aiheuttaneet informaatiotulvaa ja nopean
sopeutumisen vaatimuksia sekä alkaneet suosia lyhytaikaisia ihmissuhteita ja tuoneet välittömän
palkitsemisen tarpeita. Kun ihmiset esimerkiksi kuuntelevat klassista musiikkia tai katsovat
televisiota huipputeknisillä laitteillaan, he voivat ohjelmoida levyn kappaleiden sointijärjestystä tai
katsella kahta TV-ohjelmaa samanaikaisesti, silmäillä kolmannen parhaat kohdat ja nauhoittaa
neljättä.
I. Päätettäessä teknologian käytöstä edellytetään myönteisten ja kielteisten vaikutusten
puntarointia. Näillä päätöksillä voi olla pysyviä, jopa maailmanlaajuisia vaikutuksia elintapoihin ja
kulttuurisiin käyttäytymismalleihin. Yhdysvalloissa osavaltioiden välisen valtatiejärjestelmän
rakentaminen ja käyttö vaatii turvallisten ja nopeiden liikennevälineiden etujen sekä taloudellisten
ja yhteiskunnallisten vaikutusten harkintaa.
J. Eettinen harkinta on tärkeää teknologian kehittämisessä, valinnassa ja käyttämisessä.
Esimerkiksi lääketieteen edistysaskeleet eliniän pidentämisessä ja sairauksien hoidossa ovat
aiheuttaneet huolta siitä, että terveydenhuollossa keskitytään enemmän pohtimaan parhaitten
mahdollisten teknologisten ratkaisujen käyttöä kuin ihmisten arvojen ja tarpeiden huomioon
ottamista. Pitäisi harkita, kuinka paljon lääketieteellisestä teknologiasta elämän ylläpitämiseksi
ollaan valmiita maksamaan. Huipputekniikalla tuotetut lääkkeet ovat muuttaneet filosofian ’kaikki
mahdollinen elämän pidentämiseksi’ harkinnaksi siitä, tarkoittaako pidempi elinikä välttämättä
parempaa elämää.
K. Teknologian siirtäminen yhteisöstä toiseen voi aiheuttaa molemmille osapuolille
kulttuurisia, sosiaalisia, taloudellisia ja poliittisia muutoksia. Ruoan tuotanto- ja
säilöntämenetelmien kehittäminen voi vaikuttaa merkittävästi maaseudun elämäntapoihin.
Esimerkiksi pikajäähdytyksen kehittäminen, jolloin ruoka jäädytetään niin, että se säilyttää
makunsa, ulkonäkönsä ja ravintoarvonsa, saatiin labradorilaisten tavasta säilyttää ruokansa.
lxix
Pakasteruoka, joka on valmis lämmitettäväksi ja syötäväksi, on huomattavasti muuttanut elintapoja
ja kulttuuria monissa yhteiskunnissa.
ESIMERKKI
Esimerkki käsittelee lentokentän rakentamista. Oppilaita aktivoitiin ottamaan
huomioon kaikki mahdolliset rakentamiseen liittyvät seikat ja selvittämään,
miten teknologia aiheuttaa muutoksia paikalliseen kulttuuriin, sosiaaliseen
elämään, talouteen ja politiikkaan. Oppilaiden tuli työskennellä yhteistyössä
biologiaa opiskelevien oppilaiden kanssa ja laatia yhteinen esitys löytämistään
asioista. (Esimerkki liittyy standardeihin 4, 5, 6, 10, 11 ja 18.)
Oppilaitten lentokenttäsuunnitelma
Oppilaat pohtivat kysymyksiä, jotka liittyivät paikallisen lentokentän rakentamiseen koulun lähelle.
Oppilaiden mielestä olisi hyvä laatia koulussa oma suunnitelma lentokentästä ja verrata sitä
suunnittelijoiden tekemään. Opettaja pyysi oppilaita etsimään alueen ilmakuvista hyvää paikkaa,
merkitsemään sen kaavoitussuunnitelmaan ja luonnostelemaan kartan ehdotuksestaan.
Pian oppilaat huomasivat, kuinka paljon lentokenttä tulisi vaikuttamaan ympäristöön. Koska maata
tarvittiin paljon, moottoritielle pitäisi suunnitella uusi reitti, osa purosta jouduttaisiin kanavoimaan
uudelleen, ja monia maatiloja pitäisi ostaa. Oppilaat ilmaisivat huolensa projektin vaikutuksista niin
paikalliseen talouteen, ympäristöön ja poliittisiin kysymyksiin kuin myös uusien asuintalojen
varaamiseen alueella asuville. Pitkän keskustelun jälkeen luokka tuli siihen tulokseen, että hyvässä
tutkimuksessa selvitettäisiin myös, millaisia saasteita ja mitä vahinkoja lentokenttä voisi aiheuttaa
soiseen maaperään.
Toisen opettajan biologian ryhmä tuli mukaan projektiin ja aloitti tutkimalla, millaisia vaikutuksia
lentokentällä olisi suomaaperän eläinlajeihin. Tämä ryhmä suunnitteli myös kyselyn, jonka lähetti
lentokentän lähellä asuville ihmisille selvittääkseen heidän mielipiteitään lentokenttäprojektista.
Oppilaat kävivät myös äänittämässä 80 kilometrin päässä olevan lentokentän ääniä eri etäisyyksiltä.
Opettaja jakoi oppilaat ryhmiin ja pyysi tekemään raportit suon maaperätutkimuksesta, asukkaille
suunnatusta kyselystä, äänihaitoista ja poliittisista kysymyksistä.
lxx
Kun nämä kaksi luokkaa olivat työskennelleet itsenäisesti useita viikkoja, ne kokoontuivat yhteen
esitelläkseen työnsä. Teknologian ryhmä oli saanut valmiiksi lentokentän CAD -suunnitelman, joka
sisälsi yksityiskohtia terminaaleista, kiitoradat, lennonjohtotornin ja muut tarvittavat palvelutilat.
Yksi ryhmistä oli laatinut uuden kartan, josta näkyivät muutokset, joita lentokentän rakentaminen
aiheuttaisi. Yksi ryhmä oli tehnyt pienoismallin lentokentästä ja toinen suunnitellut uuden reitin
moottoritielle.
Biologian ryhmä esitteli suon maaperäraportin, jossa oli käytetty valokuvia, grafiikkaa ja kuvauksia
eläimistä, jotka joutuisivat vaaraan lentokentän vuoksi. Oppilaat, jotka olivat tehneet tutkimuksen
asumiseen vaikuttavista seikoista, esittelivät toisen raportin. Kolmas ryhmä kirjoitti paikallisista
mielipiteistä ja valmisteli raportin lentokenttäprojektiin liittyvistä poliittisista kysymyksistä.
Lopullinen raportti sisälsi myös selvityksen äänihaitoista.
Koska luokkien keräämä tieto havaittiin tärkeäksi, opettajat rohkaisivat oppilaita yhdistämään
löytönsä laajemmaksi tutkimusraportiksi, joka voitaisiin esittää paikallisille päättäjille. Projekti
antoi oppilaille suoran kokemuksen siitä, kuinka teknologia voi vaikuttaa yhteiskuntaan, ja kuinka
yhteiskunta voi vaikuttaa teknologian kehitykseen. Tutkimuksessa siis esiteltiin käytännön ongelma
tarpeiden tyydyttämisestä suhteessa sen kulttuurisiin ja taloudellisiin seuraamuksiin.
Standardi 5: Oppilaat oppivat ymmärtämään teknologian ympäristövaikutuksia. Teknologian käytön vaikutukset niin yhteiskuntaan kuin ympäristöönkin voivat olla joko
positiivisia tai negatiivisia. Teknologia voi puhdistaa tai saastuttaa vesistöjä; se voi kirkastaa tai
tummentaa taivaan. Koska teknologian käyttö on lisääntynyt, ovat myös sen potentiaaliset
ympäristövaikutukset lisääntyneet - sata miljoonaa autoa vaikuttaa ympäristöön enemmän kuin sata
autoa. Tämän takia on tärkeätä, että kaikissa teknologian käyttöä koskevissa päätöksissä otetaan
huomioon ympäristö.
Luonnonvarojen suojeleminen ja kierrättäminen ovat parhaita tapoja käyttää teknologiaa
luonnonsuojeluun. Tuotteen koko elinkaari täytyy selvittää ennen tuotteen lopullista suunnittelua.
lxxi
On selvitettävä käytettävät materiaalt ja prosessit mutta myös tuotteen hävittäminen. Teknologisen
prosessin optimointi on järkevää sekä ympäristölliseltä että taloudelliselta kannalta, koska näin
voidaan vähentää jätteitä, lisätä kierrätystä ja suojella luonnonvaroja.
Insinöörit ovat tuotesuunnittelussaan alkaneet tuntea entistä enemmän vastuuta ympäristöstä.
Esimerkiksi monet uudet kemiallisen teollisuuden teknologiat on suunniteltu tuottamaan vähemmän
jätteitä ja vähentämään jätteiden myrkyllisyyttä. Kokonaan uusiakin teknologioita on kehitetty
puhdistamaan päästöjä ennen kuin ne joutuvat ympäröivään veteen tai ilmaan. Joitakin uusia
teknologioita on myös suunniteltu valmistamaan tuotteita jäte- ja jäännösmateriaaleista, jotka
muuten joutuisivat kaatopaikalle.
Teknologian vastuuton käyttäminen on kuitenkin saanut aikaan negatiivisia vaikutuksia jätteiden ja
sivutuotteiden takia. Esimerkkejä näistä ovat kemiallisen tehtaan myrkyllinen liete ja autojen
päästöt. Teknologian käyttö voi myös aiheuttaa vahinkoa pelkällä olemassaolollaan, kun
esimerkiksi uhanalaiset lajit joutuvat väistymään tekojärvien tieltä. Liikeyrityksiä tai vastaavia
yhteisöjä ei juuri tueta taloudellisesti estämään tuotteidensa aiheuttamia vahinkoja. Yritys joutuisi
itse maksamaan kustannukset vahinkojen välttämiseksi. Vahinkojen aiheuttamat kustannukset
jaetaan kuitenkin miljoonien ihmisten kesken. Tämän takia yhteiskunta luo yleensä vaihtoehtoisia
yllykkeitä poliittisen järjestelmän, lakien, säädösten ja oikeuden päätösten kautta. Jos kansalaisten
oletetaan osallistuvan tehokkaasti tähän poliittiseen prosessiin, heille on annettava koulussa tietoa
teknologian ympäristövaikutuksista.
Luokat 0-2
Tässä iässä lapsilla on vain perustietoja ympäröivästä maailmasta. He ovat keskittyneet välittömään
ympäristöönsä ja omaan elämäänsä. Luokkien 0-2 oppilaita tulisi ohjata vähitellen laajempaan
ajatteluun, joka auttaa heitä ymmärtämään, että heidän toimintansa vaikuttaa asioihin kodissa,
koulussa ja lähiseudulla.
Tämän ikäisiä lapsia aktivoidaan usein käyttämään jätepaperia, käytettyä pahvia ja kierrätettyjä
tölkkejä materiaaleina projekteissaan. Nuorimmat oppilaat ovat yleensä innokkaasti mukana koulun
kierrätysohjelmissa, koska he kantavat huolta ympäristöstä. Heidän tulisi oppia perusasiat siitä, että
saasteet voivat vaikuttaa ihmisiin ja eläimiin. Heidän tulisi oivaltaa, että suuri osa saasteista johtuu
suoraan käytön jälkeen poisheitetyistä esineistä. Opettajat voivat edistää uusiokäytön ymmärtämistä
lxxii
ja kierrättämistä sekä antaa tietoa saastumisesta opettamalla käyttämään teknologiaa parhaalla
mahdollisella tavalla.
On tärkeää, että oppilaat 0-2 -tasolla ottavat huomioon, vaikuttaako materiaali, tuote tai järjestelmä
ympäristöön. Saadakseen tästä selvän oppilaat voivat tutkia erilaisia materiaaleja ja tuotteita,
voidaanko niitä käyttää uudelleen tai kierrättää. Jos he saavat selville, että tavara on käytettävissä
uudelleen, he voivat suunnitella, miten se pitäisi tehdä. Jos he saavat selville, että tavara ei ole
kierrätettävissä, he voivat pohtia jotakin vaihtoehtoista suunnitelmaa. He voivat myös kokea
käytännön kierrättämistä konkreettisesti itse suunnittelemalla, valmistamalla ja testaamalla erilaisia
säilyttimiä paperia, muovia, lasia, pahvia ja muita materiaaleja varten. Myöhemmin he voivat ottaa
ne kotiin ja itse käyttää niitä kierrätyksessä. Sen lisäksi, että oppilaat oppivat uudelleenkäytön ja
kierrättämisen hyödyt, heidän tulisi oppia, että tiedon hankkiminen materiaaleista ja tuotteista on
välttämätöntä päätöksentekoa varten. Tämä auttaa oppilaita asennoitumaan myönteisesti
teknologian käyttöä ja ympäristöä käsittelevään opetukseen seuraavilla luokka-asteilla.
Ymmärtääkseen teknologian vaikutuksia ympäristöön oppilaiden tulisi oppia, että:
A. Joitakin materiaaleja voidaan käyttää uudelleen tai kierrättää. Muovi- tai lasiastioita,
pahviputkia ja laatikoita voidaan ehkä käyttää uudelleen valmistamalla niistä hyödyllisiä tavaroita.
Muita materiaaleja, käytettyjä sanomalehtiä, lasia ja alumiinia voidaan kierrättää.
Luokat 3-5
Ympäristö vaikuttaa suoraan elämän laatuun. Puhdas ilma ja vesi ovat terveyden ja tuotteliaan
elämän keskeisiä tekijöitä. Vaikka teknologian kehittäminen ja käyttäminen voivat ratkaista monia
ympäristöllisiä ongelmia, taitamattomat sovellutukset voivat olla vakava uhka ympäristölle.
Oppilaiden on jo luokilla 3-5 tärkeää oppia ymmärtämään, kuinka teknologia vaikuttaa ympäristöön
sekä myönteisesti että kielteisesti. Heidän on myös saatava selville, että on etsittävä vaihtoehtoisia
tapoja suojella ympäristöä.
Oppilailla tulisi olla mahdollisuuksia tutkia ja pohtia paikallisella tasolla nähtävissä olevia
ympäristöasioita, kuten raaka-aineiden hankintaa ja ympäristöjen saastumista. He voivat selvittää
keinoja, joilla on kehitetty ja käytetty teknologiaa vähentämään luonnonvarojen epäasiallista
käyttöä. Laajemmassa mittakaavassa oppilaat voivat tarkastella ympäristöön globaalisti vaikuttavia
lxxiii
seikkoja, kuten trooppisten sademetsien vähenemistä ja otsonikerroksen kulumista. Oppilaat voivat
käyttää näitä tietoja opiskellessaan päätöksentekoa teknologian ympäristövaikutuksista.
Jätteiden asianmukainen hävittäminen ja kierrättäminen helpottavat pitämään ympäristön
terveellisenä ja nautittavana tulevaisuutta varten. Oppilaat voivat jo tällä asteella hyvin ymmärtää,
mitä jätteille tapahtuu, ja onko hävittäminen järjestetty oikein. Oppilaat voivat myös tutkia, kuinka
kuljetusten vaihtoehtoiset ratkaisut voivat vähentää saasteita, jotka vaikuttavat ympäristöön.
Ymmärtääkseen teknologian vaikutuksia ympäristöön oppilaiden tulisi oppia, että:
B. Jätteet täytyy asianmukaisesti kierrättää tai hävittää, jotta estetään tarpeettomat
ympäristöhaitat. Biomateriaalit voidaan kompostoida, ja monet kiinteät materiaalit voidaan
kierrättää. On tärkeää vähentää kaatopaikoille joutuvien materiaalien määrää.
C. Teknologian käytöllä on ympäristöön hyviä ja huonoja vaikutuksia. Esimerkiksi metsäisten
alueiden läpi rakennetut joukkoliikenneväylät voivat näyttää parantavan ympäristöä, kun ne
vähentävät autojen määrää. Tällainen järjestelmä voi kuitenkin aiheuttaa kasvillisuuden
tuhoutumista, olla vaarana paikallisille eläimille ja vaarantaa luonnonmukaista estetiikkaa.
Luokat 6-8
Erilaisia mahdollisuuksia ymmärtää materiaalien tai tuotteiden elinkaarta tulisi aloittaa oppimalla,
mikä niiden alkuperä on. Oppilaiden täytyisi tutkia, miten jäte- ja jäännösmateriaaleja voi kierrättää,
käyttää uudelleen tai valmistaa aivan uusiksi tuotteiksi. Esimerkiksi vanhoja autonrenkaita voidaan
jauhaa massaksi ja käyttää uudelleen tien päällystykseen tai niistä voidaan tehdä kengänpohjia. Kun
oppilaat ymmärtävät tuotteitten valmistusta, he voivat selvittää niiden käyttöä ja lopullista
hävittämistä. Kun tuotteen elinkaarta seurataan alusta loppuun, pystytään tunnistamaan seikkoja,
joissa teknologialla on ollut osansa.
Oppilaat voivat myös opiskella erilaisten kasvien, kuten maissin tai tomaattien kasvattamista.
Opittuaan, miten maa muokataan, taimet lannoitetaan ja miten sato korjataan, pakataan, kuljetetaan
ja myydään, oppilaat voivat tutkia näiden eri prosessien vaikutusta ympäristöön ja päätyä
ympäristöystävällisempiin ratkaisuihin.
lxxiv
Ikävä kyllä, ympäristö ei ole aina ystävällinen ihmisiä kohtaan. Teknologiaa voidaan kuitenkin
käyttää ympäristön muokkaamiseen. Teknologisia tuotteita ja järjestelmiä on käytetty hyväksi
korjattaessa luonnonkatastrofien, kuten maanjäristysten, hurrikaanien ja tornadojen tuhoja. Uusia
rakenteita ja maanviljelystekniikoita on kehitetty vähentämään ihmisille ja omaisuudelle koituvia
haittoja.
Oppilaiden tulisi tutkia, miten teknologia on vaikuttanut luontoon sekä myönteisesti että kielteisesti.
Teknologian positiivisia vaikutuksia on esimerkiksi se, kuinka jätevesihuollon avulla voidaan pitää
joet, järvet ja meret puhtaina, ja miten saastetasojen valvontalaitteilla on voitu vähentää tuhoisia
happosateita. Toisaalta teknologian haitallisia vaikutuksia ovat otsonikerroksen ohentuminen,
happosateet, aavikoituminen sekä ilman ja veden saastumisen lisääntyminen. Oppilaiden tulisi
oppia tutkimaan teknologian hyötyjä ja haittoja objektiivisesti, jotta kehittyisivät vastuullisiksi
päätöksentekijöiksi.
Kaiken kaikkiaan oppilaiden tulisi tutkia mahdollisia ristiriitoja ympäristöajattelun ja teknologisiin
tuotteihin liittyvän taloudellisen ajattelun välillä. He voivat selvittää, miten teknologian
kehittäminen ja käyttäminen saa toisinaan ympäristölliset ja taloudelliset näkökohdat vastakkain.
Oppilaat voivat esimerkiksi seurata väittelyjä, joita käydään antarktisen alueen kehityksestä.
Aikaisemmin ei ollut teknologiaa, jolla Etelänapamannerta olisi voitu käyttää muuhun kuin
tieteelliseen tutkimukseen. Nykyteknologian saavutusten ansiosta tämän mantereen tulevaisuus ja
sitä ympäröivän meren elinkelpoisuus ovat merkittäviä seikkoja. Taloudellisen kiinnostuksen
lisääntyminen mahdollisuudesta käyttää Etelänapamantereen mineraaleja on synnyttämässä
keskustelua maanosan käytöstä tulevaisuudessa ja sen aiheuttamista tuntemattomista vaikutuksista.
Ymmärtääkseen teknologian vaikutuksia ympäristöön oppilaiden tulisi oppia, että:
D. Teknologisissa järjestelmissä tuotettujen jätteiden käsittely on tärkeä yhteiskunnallinen
kysymys. Materiaalien, kuten paperin, lasin ja alumiinin kierrätys on vähentänyt kaatopaikalle
toimitettavan jätteen määrää, ja näin uusien kaatopaikkojen tarve on vähentynyt.
E. Teknologiaa voidaan käyttää korjaamaan luonnonmullistusten aiheuttamia tuhoja ja
vähentämään eri tuotteiden ja järjestelmien tuottamien jätteiden määrää. Uusia
rakennusteknologioita ja maisemointitekniikkoja voidaan käyttää vähentämään maanjäristysten ja
hirmumyrskyjen aiheuttamia vahinkoja. Kun vielä löydetään uusia innovatiivisia tapoja jätteitten
vähentämiseksi, niin se auttaa ympäristön vahinkojen korjaamisessa. Esimerkiksi bakteerien
lxxv
käyttäminen jätehuollossa auttaa puhdistamaan ihmisten likaamaa vettä, jonka jälkeen se voidaan
palauttaa puhtaana takaisin jokiin tai järviin.
F. Päätökset teknologian käyttämisestä ja kehittämisestä saattavat usein ympäristölliset ja
taloudelliset näkökohdat kilpailemaan keskenään. Esimerkki tästä on ydinvoiman käyttö. Myös
soiden suojelu sekä teiden ja moottoriteiden sijoitus ovat joskus ristiriidassa monien muiden
näkökulmien ja intressien kanssa.
ESIMERKKI
Oppilaille tavallinen kohde on ruokakaupan kassi. Yhdessä tutkitaan, miten
hyvin se toimii, ja mitä ympäristövaikutuksia sen käytöllä on. Oppilaat
työskentelevät ryhmissä keräten tietoa ja ottavat selville, minkälainen kassi
sopii parhaiten ruokatavaroiden kuljettamiseen. He tutkivat myös
ympäristövaikutuksia ja huomaavat, että teknologian käytöllä on suora
vaikutus paikalliseen jätteitten käsittelyyn. (Esimerkki liittyy standardeihin 5,
6, 8, 9, 10 ja 13.)
Paras kassi Agawamissa
Haluaisitko paperi- vai muovikassin? Lähtökohtana oli tämä tuttu kysymys määriteltäessä
ruokaostoskassin vaikutusta luontoon ja tavallisen tuotteen teknologista arviointia. Oppilaat
vertailivat kasseja käyttäen taulukkolaskentaa tallettaessaan niiden ominaisuuksia ja vaikutuksia
luontoon.
Luokka aloitti työn aivoriihenä ruokakassien eri ominaisuuksista ja valitsemalla sitten kaikkein
tärkeimmät piirteet kokeiluaan varten. Seuraavaksi he selvittivät kassien testaamista.
Kun testit oli valittu, oppilaat jakautuivat ryhmiin ja valitsivat ryhmille johtajat. Viisi ryhmää olivat
tietotiimi, puhallustiimi, puhkaisutiimi, ympäristövaikutusten tiimi ja painotiimi. Kuudes,
hallintotiimi, muodostettiin ryhmien johtajista ja projektin johtajasta. Tämän jälkeen oppilaat
laativat ansioluettelonsa ja hakivat tiimin johtajien paikkoja. Tarkasteltuaan kunkin hakijan ansioita
lxxvi
ja haastateltuaan luokkatovereitaan luokka valitsi hallintotiimin. Se valitsi loput oppilaat jäseniksi
vastuullaan oleviin ryhmiin ja määrittelivät työn aikarajat. Opettaja toimi konsulttina.
Hallintotiimi valitsi kassien keräyskohteiksi kymmenen kauppaa. Kassit kerättiin minimi- ja
maksimimittojen perusteella.
Tietoryhmä suunnitteli taulukkolaskennan avulla asteikon 1-10 testituloksia varten. Pisteet annettiin
kassin testimenestyksen mukaan. Taulukko oli suunniteltu mittaamaan yksittäisten testien tuloksia
mutta myös kokonaismenestymistä.
Puhallustiimi rakensi testilaitteiston, jonka avulla he voivat puhaltaa kassien näytteistä kuplia ja
verrata kalvojen paksuuseroja (neliötuumaa kohti, PSI). Ryhmä mittasi kalvojen paksuuden ennen
ja jälkeen puhalluksen eri paineissa sekä merkitsi muistiin, missä paineessa kassi repesi.
Puhkaisutiimi rakensi ilmaputkeen kiinnitetyn mittauslaitteen, jossa oli pulloja ja laatikoita. Kun
kassin kalvon näytettä työnneltiin pulloilla ja laatikoilla, pantiin muistiin, missä paineessa kassi
repesi.
Painoryhmä jännitti kassien kädensijoja ja täytti sitten kassit hiekalla saadakseen selville, missä
vaiheessa kädensijat repeytyisivät. Testattuaan muutaman kassin ryhmä päätti muuttaa testiä
mittaamaan myös saumojen repeämisrasituksen.
Ympäristöryhmä tutki paikallisia kuluttajia saadakseen selville, kuinka kasseja käytettiin sen
jälkeen, kun ne oli viety kotiin. Oppilaat merkitsivät muistiin, kierrätettiinkö kasseja vai pantiinko
ne roskiin. Ryhmä tarkisti myös paikallisesta jätehuoltotoimistosta tietoja poisheitetyistä
ruokakasseista. Kaikki informaatio lisättiin taulukkolaskentaan.
Kun kokeet oli suoritettu ja pisteet laskettu, eniten pisteitä saanut kassi julistettiin voittajaksi.
Oppilaat ottivat sitten yhteyttä voittaneen kassin toimittajaan saadakseen selville, miksi tämä oli
valinnut myyntiin juuri kyseisen kassin. Oppilaat hämmästyivät huomatessaan, että kassi oli valittu
ulkonäön eikä kestävyyden tai kierrätettävyyden takia. Oppilaat olivat yhtä mieltä siitä, että
ulkonäkö oli tärkeä, koska kassia, jolla on visuaalista vetovoimaa ja kestävyyttä, voidaan käyttää
uudelleen. Oppilaat päättelivät kuitenkin, että tarvittaisiin lisää tutkimusta, jotta saataisiin selville,
voitaisiinko tehdä jotakin muuta rajoittamaan tuhlattujen kassien määrää.
lxxvii
Luokat 9-12
Luokkien 9–12 oppilaiden tulee ymmärtää ihmisten, teknologian ja ympäristön välistä herkkää
tasapainoa. Esimerkiksi luonnonvarojen säästäminen, vanhan teknologian parantaminen ja
teknologian laaja käyttö vaikuttavat maailmanlaajuisiin muutoksiin. Oppia arvostamaan päätöksiä
tasapainon ylläpitämiseksi teknologian käytön sekä yhteiskunnan ja ympäristön erilaisten intressien
välillä on keskeistä kehitettäessä teknologista perussivistystä.
Vaikka monet teknologiset tuotteet tai järjestelmät on kehitetty ympäristön parasta ajatellen, niillä
on joskus tahattomia sivuvaikutuksia. Jotta oppisi ymmärtämään teknologian vaikutuksia
ympäristöön, on tutustuttava teknologisiin laitteisiin ja järjestelmiin, jotka on suunniteltu
helpottamaan ympäristöonnettomuuksien korjaamisessa. Oppilaat voivat esimerkiksi suunnitella,
rakentaa ja valvoa jätteiden käsittelyä tai vesihuoltojärjestelmää, joka käsittelisi saastunutta
maaperää tai puhdistaisi vettä. Oppimansa vahvistamiseksi oppilaat voivat vierailla paikallisessa
vedenkäsittelylaitoksessa, jotta osaisivat määritellä, kuinka veden ja jäteveden käsittely vaikuttavat
lähiympäristöön.
Ympäristötuhoista raportoidaan säännöllisesti uutisissa. Oppilaiden tulisi ymmärtää, kuinka
maisemointi- ja arkkitehtuuriteknologiaa on käytetty lieventämään tuhoja. Samaan aikaan
materiaalien ja tuotteitten käyttäminen väärin saattaa vaikuttaa ympäristöön ja sen kautta ihmisten
terveyteen ja turvallisuuteen. Oppilaat voivat tutkia, suunnitella ja rakentaa leikkausmallin
paikallisesta maastosta esittäen kaiken mahdollisen, luolat, hiekan, mullan, veden virtausmallit,
lammet ja järvet. Tällaista mallia voidaan käyttää osoittamaan, kuinka polttoaineitten tai muitten
nesteitten vuodot vaikuttavat vedenjakajilla ja vesimassoihin. Oppilaat voivat sitten suunnitella ja
kehittää ratkaisuja potentiaalisten vuotojen korjaamiseksi omalla alueellaan.
Oppilaat voivat määritellä, miten arvioida heidän tarpeitaan saada joitakin tuotteita tai järjestelmiä
verrattuna niiden ympäristövaikutuksiin. Tällainen arviointi on hyvin monimutkainen prosessi.
Esimerkiksi patoja ja korkeajännitelinjoja tarvitaan tuottamaan energiaa ja palvelemaan yhteisöjä.
Virtojen ja jokien patoaminen ja vesistöjen luonnollisten kulkusuuntien muuttaminen voi kuitenkin
vahingoittaa kasvupaikkoja ja ympäristöjä. Tehtävien kompromissien ymmärtäminen ja päätösten
tekeminen niiden mukaan auttaa oppilaita tuntemaan teknologisten ratkaisujen myönteisiä ja
kielteisiä seurauksia.
lxxviii
Ymmärtääkseen teknologian vaikutuksia ympäristöön oppilaiden tulisi oppia, että:
G. Ihmiset voivat keksiä teknologioita veden, maaperän ja energian säästämiseksi
käyttämällä uudestaan, vähentämällä käyttöä ja kierrättämällä. Jätevesien käsittely ja
suodattaminen helpottavat veden uudelleenkäyttöä. Tuulen ja veden kuluttavaa vaikutusta voidaan
vähentää luonnonmukaisella viljelyllä. Alumiinitölkkejä voidaan kierrättää.
H. Kun uusia teknologioita on kehitetty vähentämään luonnonvarojen käyttöä,
kompromissien harkinta on tärkeää. Esimerkkejä ovat vaikkapa aurinkokennojen korkeat
kustannukset heikonkin tehon tuottamisessa syrjäseuduilla ja uusien lääkkeiden potentiaaliset
pitkäaikaiset sivuvaikutukset.
I. Teknologian avulla eri ympäristönäkökohtia voidaan tarkastella informaationa
päätöksentekijöille. Ihmisten aikaansaamien kaasujen, kuten CFC:n vaikutus tai säämallien
(meteorologia) ja muiden ilmakehän tilojen tarkkailuun tarvittava instrumentointi ovat esimerkkejä
näistä teknologioista.
J. Teknologisten prosessien tarkistaminen luonnon prosessien mukaisiksi maksimoi
suorituskykyä ja vähentää negatiivisia ympäristövaikutuksia. Esimerkiksi rakennukset voidaan
suunnata aurinkoon, jotta maksimoitaisiin aurinkosäteilyn saanti. Biologisesti hajoavia materiaaleja
voidaan kompostoida, jotta maaperä saadaan tuottavammaksi.
K. Ihmiset keksivät uusia teknologioita vähentääkseen vanhojen teknologioiden negatiivisia
vaikutuksia. Esimerkkejä ovat hiilivoimaloiden laitteistojen puhdistusharjat, polttoaineet, jotka
palavat puhtaammin ja materiaalien erottelu kierrätysprosessissa.
L. Teknologian toimeenpanoa koskevat päätökset sisältävät ennustettujen positiivisten ja
negatiivisten ympäristövaikutusten vaihtoehtojen punnitsemista. Esimerkiksi uudet liikenne- ja
kuljetusteknologiat, kuten sukkulaliikenne ja maanalainen kiskoliikenne ovat kehittäneet
matkustamista valtavasti. Samaan aikaan ajoväylät, kaupunkimaisen asutuksen leviäminen ja
autojen päästöt ovat suoraan vaikuttaneet ympäristöön. Epäsuoriin vaikutuksiin kuuluvat
teollisuuden aiheuttama saaste ja romuautot.
lxxix
Standardi 6:
Oppilaat oppivat ymmärtämään yhteiskunnan roolia teknologian kehittämisessä
ja käyttämisessä.
Kuten teknologia muovaa yhteiskuntaa, niin myös yhteiskunta muotoilee teknologiaa monin eri
tavoin. Kaikkein selvintä yhteiskunnan vaikuttamista ovat mielipiteet, tyydyttääkö jokin tuote
tiettyä tarvetta. Jos riittävä määrä ihmisiä pitää tuotetta hyödyllisenä tai haluttavana, sen tuottamista
yleensä jatketaan ja kehitetään. Jos sitä ei kelpuuteta, se poistuu teknologisesta maailmasta.
Useimmissa tapauksissa nämä mielipiteet täsmäävät markkinoiden kanssa; on tuotteita joiden tuotto
pitää ne myynnissä, ja tuotteita, jotka häviävät henkiinjäämisen taistelussa. Kuitenkin erityisesti
vaarallista teknologiaa koskevat päätökset tehdään yleensä poliittisesti. Ydinvoiman ovat
esimerkiksi kieltäneet lukuisat hallitukset ympäri maailman.
Koska nykyään useimmat innovaatiot kehitetään organisaatioiden sisällä, organisaatioiden
kulttuureilla on tärkeä rooli teknologian muovaamisessa. Applen kehittämä tietokone esimerkiksi
on hyvin erilainen verrattuna IBM:n tietokoneeseen. Valtiovallan säännökset, tukipalkkiot ja
taloudelliset kannustimet voivat suosia joitakin teknologioita ja haitata toisia. Markkinavoimat ja
liike-elämän kilpailu vaikuttavat usein teknologian valintoihin, kuten on tapahtunut Microsoftin ja
Netscapen välisessä taistelussa Internet-selaimen teknologiasta. Myös yksilöt Henry Fordista Ralph
Naderiin ovat jättäneet henkilökohtaista leimaansa teknologiaan. Yhtiöt haluavat luoda teknologista
kysyntää välittämättä tarpeista kehittääkseen tai lisätäkseen yhtiön markkina-arvoa. Yksilöiden
arvot ja uskomukset muokkaavat heidän asenteitaan teknologiaa kohtaan. Esimerkiksi
geeniteknologia on joidenkin mielestä tapa tuottaa enemmän ja parempia maataloustuotteita
halvemmalla, kun taas toiset näkevät siinä ympäristöuhan mahdollisuuksia ja taloudellista uhkaa
pienille maatiloille. Yleensä joillakin ihmisillä on tapana suhtautua toiveikkaasti teknologiaa
kohtaan uskoen sen olevan edistystä, kun taas toiset suhtautuvat siihen epäluuloisesti väittäen sen
haittojen liian usein peittävän hyödyn.
Luokat 0-2
Pienet lapset ovat kiinnostuneita oppimaan teknologian tuotteista ja järjestelmistä ja miten ne voivat
tyydyttää heidän tarpeitaan. Tätä kiinnostusta voidaan hyödyntää, kun opetetaan, että yleensä
lxxx
tällaisia tuotteita ja järjestelmiä on suunniteltu tavoitteena tyydyttää yksilöllisiä tarpeita ja toiveita.
Oppilaat saattavat esimerkiksi tutkia, kuinka tarve nähdä pimeän tulon jälkeen ja entistä
turvallisempien ja luotettavampien valonlähteitten tarve johti kynttilöiden, öljylamppujen,
kaasulamppujen ja viimein sähkölampun käyttöön. Opettajien pitäisi auttaa oppilaita ymmärtämään,
että sähkölamppu korvasi kynttilän ja kaasulampun, koska sillä oli monia haluttavia ominaisuuksia.
Sähkölamppu antoi kirkkaampaa, vakaampaa ja luonnollisempaa valoa; se oli puhtaampi ja oli
vähemmän todennäköistä, että se aiheuttaisi tulipaloja. Tämä esimerkki osoittaa, että
henkilökohtaiset mieltymykset ja vastenmielisyydet sekä ominaisuuksien preferointi auttavat
tuotekehittelyssä.
Ymmärtääkseen yhteiskunnan vaikutuksia teknologiaan oppilaiden tulisi oppia, että:
A. Tuotteet on tehty tyydyttämään yksilöiden tarpeita ja toiveita. Kun ihmiset esimerkiksi
tarvitsevat vettä, luotiin järjestelmä, joka tuo vettä kotiin ja kouluun. Koska ihmiset pitävät
videopeleistä, tietokoneohjelmistojen suunnittelijat tuottavat jatkuvasti uusia pelejä.
ESIMERKKI
Esimerkki kertoo, miten oppilaat voivat oppia, miten ihmiset muovaavat
teknologian kehitystä ja käyttöä yhden tuotteen tai samanlaisten tuotteitten
muutoksina ja historiana. (Esimerkki liittyy standardeihin 4, 6, 7, ja 11).
Napin kehitys
Kaksi ihmistä yksinkertaisissa poimutetuissa viitoissa vieraili luokassa auttaakseen esittelemään
yhtä seikkaa teknologian kehityksessä. Tekemällä huolellisesti suunnattuja kysymyksiä opettaja
auttoi lapsia havaitsemaan, että viitoissa ei ollut vetoketjuja, neppareita eikä nappeja – vain vyöt ja
solmut pitivät viittoja päällä. Oppilaitten toimiessa mannekiineina demonstroitiin, miten viitta oli
poimutettu ja varmistettu käyttämällä vain vöitä ja solmuja.
Demonstraation jälkeen luokka palasi aiheeseen ja keskusteli, miten vaatteiden kiinnittimet olivat
muuttuneet aikojen kuluessa nappien ja napinläpien kehitykseen 1200-luvulla, ja miten yksilölliset
lxxxi
tarpeet johtivat noihin muutoksiin. Opitun vahvistamiseksi oppilaat keskustelun perusteella
kokeilivat nappien valmistamista materiaaleista, jotka edustivat historian ajanjaksoja.
Seurattuaan nappien ja napinläpien valmistamista ja testaamista opettaja ja oppilaat tutkivat, miksi
nappi oli niin suosittu. Opettaja auttoi lapsia oivaltamaan, että napit saivat vaatteet sopimaan
paremmin, ja sen vuoksi ne pitivät ihmiset lämpimämpinä. Esimerkki antoi opettajalle tilaisuuden
kertoa, että nappien keksiminen auttoi pitämään myös vauvat lämpiminä sen ajan kylmissä,
vetoisissa taloissa. Näin nappi paransi vauvojen hengissä säilymistä - melkoinen saavutus niin
yksinkertaiselta ja pieneltä laitteelta.
Luokat 3-5 3-5 -luokkien oppilaiden pitäisi oppia, että ihmisten tarpeilla ja sillä, mitä he tahtovat, on suora
vaikutus teknologian kehitykseen. Jos ihmiset eivät halua tiettyä tuotetta tai järjestelmää,
liikeyritykset eivät yleensä ala kehittää sitä. Kun ihmiset kerran menettävät kiinnostuksensa
johonkin tuotteeseen, vaikka se olisi aikaisemmin nähty ihan välttämättömänä, se todennäköisesti
poistetaan markkinoilta ja unohdetaan nopeasti.
Liikeyritykset luovat kuitenkin usein tuotteen kysyntää markkinoinnilla tai aiheuttamalla
tarkoituksella puutetta tuotteesta. Koska ihmisten tarpeet muuttuvat jatkuvasti, myös teknologia
muuttuu. Esimerkki lelujen myynnistä voi valaista tätä. Monet lelut on tehty ja tuotu markkinoille,
koska vanhemmat ja lapset haluavat niitä. Jos joidenkin leikkikalujen kysyntä laskee, hinnatkin
laskevat, ja yritykset vähentävät niiden valmistusta. Oppilaiden tulisi oppia, että ihmisten valitessa,
mitä tuotetta ostavat, he samalla vaikuttavat teknologian kehitykseen.
Ymmärtääkseen yhteiskunnan vaikutuksia teknologiaan oppilaiden pitäisi oppia, että:
B. Koska ihmisten tarpeet ja toiveet muuttuvat, kehitetään uusia teknologioita ja vanhoja
parannetaan uusien vaatimusten mukaisesti. Ennen ilmastointilaitteiden aikaa olivat katetut
kuistit kodeissa hyvin suosittuja, koska ihmiset voivat mennä ulos nauttimaan viileästä
tuulahduksesta mukavalla, varjoisalla paikalla. Nyt, kun ilmastointilaitteita on yleisesti saatavissa,
lxxxii
uusissa taloissa on enää harvoin avonaisia etukuisteja. Sen sijaan kattamattomat takapihat ovat
suosiossa nykyajan mieltymyksinä.
C. Yksilölliset, perheen, yhteisön ja kansantaloudelliset huolet voivat lisätä tai rajoittaa
teknologian kehitystä. Tuotteen tai järjestelmän kehitys liittyy siihen, mitä yksilöt haluavat, mikä
heitä kiinnostaa ja mitä he hyväksyvät. Pelkästään se, että tuote tai järjestelmä voitaisiin kehittää, ei
tarkoita sitä, että se pitäisi tehdä. Joskus teollisuus pystyisi valmistamaan järjestelmää tai tuotetta,
mutta väärinkäsitysten tai pelkojen takia sitä ei kehitetä. Esimerkiksi sähköauto, ydinvoima ja
geenimanipuloidut siemenet ovat virittäneet sekä julkista epäluottamusta että väärinymmärrystä.
Luokat 6-8
Teknologiaa pidetään yleensä monien yhteiskunnallisten muutosten aiheuttajana. Myös
päinvastainen väite on totta; yhteiskunnalla on tärkeä, vaikkakaan ei aina selvä rooli teknologian
käytössä ja kehityksessä. Niinpä 6-8 -luokkalaisten tulisi tietää, että keksinnöt ja innovaatiot on
tehty tyydyttämään yksilöiden ja yhteisöjen vaatimuksia ja tarpeita. Oppilailla pitäisi myös olla
tilaisuuksia pohtia ja toteuttaa pitkäkestoisia tutkimus- ja kehitysprojekteja, joilla on ollut suuri
vaikutus maailmaan, kuten ydinteknologia, avaruus- ja geenitutkimus.
Oppilaat voivat tutustua siihen, kuinka modernin kuljetusjärjestelmän kehittämisen lähtökohta oli
ihmisten tarve liikkua nopeasti paikasta toiseen. Voimakkaiden koneiden ja moottoreiden
keksiminen on auttanut toteuttamaan toiveen nopeasta ja miellyttävästä matkustamisesta. Se on
vuorostaan johtanut liikenne- ja kuljetusteknologioitten kehittymiseen lisäämällä kulkuneuvojen ja
teiden määrää. Tästä on seurannut kuljetusteknologian jatkuva kehittäminen ja lisääntyvä tarve
saada yhä parempaa.
Ymmärtääkseen yhteiskunnan vaikutuksia teknologiaan oppilaiden tulisi oppia, että:
D. Kautta historian ovat uudet teknologiat syntyneet liike-elämän, yksilöiden, teollisuuden ja
yhteisöjen kysynnän, kiinnostuksen ja arvojen tuloksena. Kirjoituskoneen keksiminen nopeutti
lxxxiii
asiakirjojen kirjoittamista monissa yrityksessä. Valokopiokoneen keksiminen mullisti
monistamisen. Näitä seurasivat monet muut innovaatiot, kuten faksi ja sähköposti. Ne jatkavat alan
muutoksia.
E. Keksinnöt ja innovaatiot ovat johtanut yhteiskunnan muutoksiin ja luoneet uusia tarpeita.
Esimerkiksi radion, television ja äänentoistolaitteitten keksiminen on johtanut yhä kasvavaan
viihteen ja informaation kysyntään. Näin siis teknologian kehitys luo joskus uutta kysyntää.
F. Teknologiset laitteet heijastavat yhteiskunnallisia ja kulttuurisia arvoja ja prioriteetteja.
Esimerkiksi geneettisesti valmistettujen ravintoaineiden vastustaminen on vaikuttanut tämän
teknologian kehittämiseen. Silti monia kylvösiementä tuottavia yrityksiä on painostettu kehittämään
hyönteisille ja taudeille vastustuskykyisiä kasveja. Samoin kuluttajien makumieltymykset
vaikuttavat teolliseen suunnitteluun, kuten kodin koneiden väreihin ja muotoiluun. Esimerkiksi
uusia laitteita ei enää markkinoida 50-luvun pyöreillä muodoilla tai 70-luvun avokadonvihreinä.
G. Yhteiskunnallisten odotusten täyttäminen on tuotteiden ja järjestelmien kehittämisen ja
käyttämisen käyttövoima. Hyväksyykö yhteiskunta teknologian vai ei, riippuu siitä, kuinka hyvin
se toimii, ja onko se sopusoinnussa taloudellisten, poliittisten, kulttuuristen ja ympäristöllisten
vaatimusten kanssa. Yleensä ihmiset eivät kuitenkaan kiinnitä paljoakaan huomiota teknologiaan,
kun he odottavat rakennusten tarjoavan suojaa, siltojen ylittävän vesistöjä ja patojen tarjoavan
energiaa ja luovan virkistyspaikkoja.
Luokat 9-12
Teknologia liittyy ja vaikuttaa yhteiskunnan kaikkiin instituutioihin, kuten talouselämään,
perheeseen, koulutukseen ja politiikkaan. Nämä yhteiskunnalliset instituutiot vaikuttavat myös
voimakkaasti ihmisten elämään, työntekoon, leikkimiseen ja oppimiseen. Luokkien 9-12 oppilaiden
tulisi ymmärtää yhteiskunnan vaikutuksia teknologiaan, ja miten sen päätökset vaikuttavat suoraan
tuotteitten ja järjestelmien valmistamiseen.
Tämän ikäluokan oppilaat alkavat etsiä paikkaansa monimutkaisessa teknologisessa maailmassa.
Heidän on opittava, että päätökset, joita heidän odotetaan tekevän, voivat olla heidän oman
teknologisen ymmärryksensä värittämiä. Mitä enemmän heillä on tilaisuuksia harjoitella
lxxxiv
teknologista ajatteluaan ja päätöksentekoaan, sitä paremmin he ovat valmistautuneita tekemään
päätöksiä ottaen huomioon tuotteen tai järjestelmän lopputuloksen tai seurauksen.
Oppilaiden pitäisi tutkia, miten yleinen mielipide ja vaatimukset vaikuttavat suoraan markkinoihin.
Kun tuotteeseen tai järjestelmään ei suhtauduta myönteisesti, sen kehittäjien on päätettävä,
jatketaanko vai pysäytetäänkö sen kehittely. Vain se, että tuote tai systeemi voidaan kehittää, ei
tarkoita sitä, että se pitäisi tehdä. Yhteiskunnan hyväksyntä tai hyljeksintä määrää useimmiten
tuotteen menestyksen tai epäonnistumisen. Jos yritykset eivät välitä yleisestä mielipiteestä, niiden
valmistamat tuotteet tai järjestelmät voivat olla tuomittuja epäonnistumaan, mikä voi johtaa
merkittäviin taloudellisiin menetyksiin. Demonstroidakseen käsitettä oppilaat voivat tutkia
keksintöjä tai innovaatioita, joilla on ollut heikko menestys. Esimerkiksi Henry Fordin pojan
mukaan nimettyä Edseliä pidettiin huonosti suunniteltuna autona. Hindenburgin katastrofin jälkeen
ilmalaivan tuotanto lopetettiin. On erittäin vaikeaa saada ihmiset hylkäämään vakiintunut tuote,
minkä valmistamiseen on sijoitettu paljon. Oppilaiden pitäisi ymmärtää yleisen mielipiteen tärkeys.
Niillä, jotka hyötyvät teknologiasta, on enemmän mahdollisuuksia vaikuttaa päätöksiin, jotka
koskevat sen kehittämistä ja toimeenpanoa.
Ymmärtääkseen yhteiskunnan vaikutuksia teknologiaan oppilaiden tulisi oppia, että:
H. Eri kulttuurit kehittävät omia teknologioitaan tyydyttääkseen yksilöllisiä ja yhteisiä
tarpeita ja arvoja. Yhdysvaltain liikenne- ja kuljetusjärjestelmät liittyvät läheisesti vapauteen ja
itsenäisyyteen, kun taas muut kulttuurit voivat panna enemmän arvoa joukkokuljetusjärjestelmien
nopeudelle ja mukavuudelle.
I. Päätökseen teknologian kehittämisestä vaikuttavat yrityskulttuurin lisäksi myös
yhteiskunnalliset mielipiteet ja vaatimukset. Teknologista asiantuntemusta tietyn tuotteen tai
järjestelmän kehittämiseksi voi olla saatavilla, mutta jos yleinen reaktio kehitykseen on sen
vastainen, tai jos yritys kieltäytyy sopeutumasta uusiin ja monimutkaisiin ideoihin, tuotteen
kehittämistä useimmiten rajoitetaan tai se pysäytetään.
J. Lukuisat eri tekijät, mainonta, kansantalous, yrityksen tavoitteet ja ‘viimeisimmät
villitykset’ vaikuttavat erilaisten teknologioitten tuotesuunnitteluun ja kysyntään. Joskus nämä
voimat ovat yhdenmukaisia toistensa kanssa. Joskus ne voivat kilpailla keskenään. Ihmiset joko
ovat tai eivät ole tietoisia niistä tekijöistä, jotka muokkaavat teknologiaa, tai kuinka teknologinen
kehitys vaikuttaa ympäristöön.
lxxxv
Standardi 7:
Oppilaat oppivat ymmärtämään teknologian vaikutuksia historiaan.
Teknologia alkoi hyvin yksinkertaisin työkaluin. Kiviä ja muita luonnonmateriaaleja muotoiltiin
palvelemaan paremmin tarkoitusta, joka tekijällä oli mielessään. Ajan kuluessa ihmiset kehittyivät
taitavammiksi työvälineiden valmistamisessa ja oppivat myös muokkaamaan raaka-aineita
muotoihin, joita ei esiintynyt luonnossa – alettiin valmistaa esim. pronssia, rautaa, keramiikkaa,
lasia, paperia ja mustetta. Uudet materiaalit antoivat mahdollisuuden kehittää työvälineitä ja luoda
täysin uutta teknologiaa. Ihmiset oppivat liittämään yksittäisiä välineitä järjestelmiksi, muun muassa
pyörän ja akselin; vivun, jousen ja nuolen, ja näin voitiin suorittaa entistä laajempia tehtäviä.
Työnjako antoi mahdollisuuden erikoistua ja tehdä yhteistyötä, jotta tuotteista saatiin
monimutkaisempia ja hienompia kuin yhden henkilön tekeminä.
Iso harppaus teknologian kehittymisessä tapahtui 1500-1600 -luvuilla luonnontieteen kehittymisen
myötä. Tieteellinen tieto avasi tien uudenlaiseen suunnitteluun, joka ei enää perustunut vain
yritykseen ja erehdykseen. Se perustui osittain kykyyn ennustaa, kuinka jonkin piti toimia jopa
ennen kuin se oli rakennettu.
Historiassa on nähty ainakin kolme vallankumousta, jotka olivat teknologian aikaansaamia.
Maatalouden kehittyminen noin 14.000 vuotta sitten oli ensimmäinen. Takaamalla pysyvän
ravinnon maatalous mahdollisti yhteisöjen kasvun ja kukoistuksen, joka puolestaan johti
ensimmäiseen suureen sivilisaation kukoistukseen. Toinen vallankumous tapahtui 1700 -luvulla
höyrykoneen ja monien muiden tärkeiden koneiden keksimisen ja ensimmäisten tehtaitten
perustamisen mukana. Nämä muutokset edelsivät teollista, massatuotannon aikaa. Toisiinsa
liittyneiden materiaalien hankkijoiden, valmistajien, jakelijoiden, rahoittajien ja keksijöiden
järjestelmä mullisti esineiden tuotannon tekemällä niistä helposti saatavia ja huokeita mutta
kuitenkin korkealaatuisia. Viimeisin muutos – tehokkaitten tietokoneitten ja nopean
telekommunikaatioverkoston kehitys – on vallannut alaa viime vuosikymmenien aikana. Nämä
teknologiat ovat tuoneet tiedolle saman, mitä kaksi aikaisempaa vallankumousta toi ruoan ja
esinetuotannon kehitykselle. Mahdollisuus varastoida, käsitellä ja siirtää tietoa nopeasti ja halvalla
lxxxvi
on merkittävästi vaikuttanut lähes kaikkiin yhteiskunnan osa-alueisiin kasvatuksesta ja viihteestä
liike-elämään ja tieteeseen.
Teknologian historian ajanjaksojen tunteminen erityistapahtumineen ja merkkipaaluineen auttaa
ymmärtämään ympäröivää maailmaa; miten keksinnöt ja innovaatiot ovat kehittyneet ja tehneet
maailman sellaiseksi kuin se tällä hetkellä on. Opiskelemalla menneitä tapahtumia alkaa tajuta
malleja, jotka voivat auttaa aavistamaan tulevaa. Näin teknologian opiskelu antaa valmiuksia tehdä
yhä vastuullisempia päätöksiä teknologiasta ja sen paikasta yhteiskunnassa.
Luokat 0-2
Teknologian historian opiskelu koulun alkuvaiheessa on tärkeää, koska se antaa oppilaille
peruskäsityksen siitä, miten ympärillä oleva maailma syntyi. Tällainen perustus on tärkeä, kun
koulunkäynti edistyy.
Oppilaat oppivat, kuinka teknologia on kehittynyt varhaisista sivilisaatioista, kun ensimmäiset
ihmiset valmistivat alkeellisia työkaluja lohkomalla piikiviä. Työkalujen valmistaminen ja käyttö
olivat ensimmäisiä teknologioita; ne olivat – ja ovat vieläkin – keinoja laajentaa ihmisen kykyjä ja
auttaa helpottamaan työntekoa. Oppilaat ymmärtävät, että ihmisistä on myöhemmin tullut enemmän
kuin pelkkiä työkalujen valmistajia. Aikojen kuluessa ihmiset ovat kehittäneet taitoja valmistaa
tuotteita tai järjestelmiä antamaan suojaa, ruokaa, vaatteita, tiedonvälitystä, kuljetusta, aseita,
terveyttä ja kulttuuria.
Tunteakseen teknologian historiaa oppilaiden pitäisi oppia, että:
A. Ihmisten tyyli elää ja työskennellä on muuttunut historian kuluessa teknologian ansiosta.
Kun ihmiset oppivat rakentamaan suojaa itselleen – ensin yksinkertaisia majoja ja myöhemmin
taloja, linnoja ja pilvenpiirtäjiä – heidän ei enää ollut pakko etsiä suojaa luonnosta, esimerkiksi
luolia. Yksinkertaisten laitteiden, kuten kalastuskoukkujen, jousen ja nuolen sekä auran ja muiden
maatalousteknologioiden keksiminen helpotti ruoan hankkimista. Aikaa vapautui muihin
askareisiin. Ihmisten kyky kommunikoida ajasta ja paikasta riippumatta on parantunut uusien
työkalujen ja prosessien, kuten savumerkkien, kellojen, paperin valmistuksen, puhelimien ja
Internetin ansiosta.
lxxxvii
Luokat 3-5
Kautta historian ihmiset ovat kehittäneet erilaisia tuotteita ja järjestelmiä saavuttaakseen
tavoitteensa helpommin. Tämän ymmärtääkseen 3-5 -luokkalaiset voivat opiskella esimerkiksi
rakentamisen kehitystä. He voivat seurata rakenteiden kehitystä alkaen vanhimmista ihmisten
aikaansaannoksista Egyptin pyramideihin, Rooman akvedukteihin, purjelaivoihin ja nykypäivän
pilvenpiirtäjiin. Näin oppilaat näkevät, kuinka teknologian kehitysvaiheet ovat olleet läheisessä
yhteydessä sivilisaation kehitykseen.
Historiallisiin ajanjaksoihin perustuva toiminta auttaa oppimaan, miten ihmiset kehittivät
asuinsuojiaan, ruokaansa, vaatetustaan, tiedonvälitystään, kuljettamistapojaan, terveyttään ja
turvallisuuttaan paremmiksi ja näin edistivät kulttuuriaan. Ymmärtääkseen paremmin esimerkiksi
kommunikaation kehitystä oppilaat voivat kokeilla erilaisia kommunikointitapoja alkaen
luolamaalauksista ja veistoksista, tutustua karttoihin ja kuvioihin, valokuvaukseen ja lopulta
graafiseen suunnitteluun. He voivat jäljittää keinotekoisen valaistuksen kehitystä alkukantaisista
luolanuotioista kynttilöihin, kaasuvaloihin ja sähköhehkulamppuihin sekä lopulta neonvaloihin,
loistelamppuihin ja lasereihin.
Siihen mennessä, kun oppilaat lopettavat ala-asteen, he ovat saaneet näkemystä teknologian
tärkeydestä sen historiallisessa kehityksessä. Sen lisäksi he ymmärtävät työkalujen ja koneiden
tärkeyttä koko historian aikana.
Tunteakseen teknologian historiaa oppilaiden pitäisi oppia, että:
B. Ihmiset ovat valmistaneet työkaluja hankkiakseen ruokaa, tehdäkseen vaatteita ja
suojellakseen itseään. Kehitetyt tuotteet ja järjestelmät eivät aina toimineet. Usein oli yritettävä
monta kertaa ja kokeiltava erilaisia muunnoksia ennen kuin ideasta tuli totta. Esimerkiksi
keramiikka kehittyi 10.000 vuoden aikana. Opittiin sekoittamaan erilaisia maa-aineksia, jotta
esineistä tulisi kestävämpiä ja polttamaan astioita uunissa, jotta savi kovettuisi nopeammin.
Erilaiset astiat, kannut, maljakot ja kupit suunniteltiin esimerkiksi veden, maidon, siementen ja
viljan säilyttämiseen. Kaikki suunnitellut tuotteet eivät toimineet, ja erilaisia muunnelmia niistä
voidaan nähdä kaikissa muinaisissa sivilisaatioissa.
lxxxviii
ESIMERKKI
Esimerkki tutkii tiedonvälityksen historiaa ja auttaa oppilaita ymmärtämään,
kuinka teknologian kehitys liittyy ihmiskunnan historiaan. (Esimerkki liittyy
standardeihin 3, 4, 6, 7, 13 ja 17.)
Eri aikojen tiedonvälityksen vertailua
Historiallisten näkökulmien ymmärtäminen on tarpeen, kun opettajat huomaavat, että oppilaat eivät
tunne muutamaa vuotta vanhempaa teknologiaa. Tämä tuli selväksi eräälle opettajalle, kun hän
huomasi, etteivät hänen neljännen luokan oppilaansa olleet koskaan kuulleet puhuttavan rautatien
lennättimien Morsen aakkosista länteen suuntautuvan asutuksen leviämisen yhteydessä. Opettaja
päätti auttaa oppilaitten teknologian historian tutkimista opettamalla tiedonvälitysjärjestelmiä.
Aluksi opettaja antoi taustatietoa, ja oppilaat tekivät perustutkimusta. Sitten oppilaat piirsivät
aikajanan, joka kuvasi kommunikaatiotapoja esihistoriallisista ajoista nykypäivään asti. Aikajana
sisälsi sellaisia virstanpylväitä kuin rummut, sanansaattajat, vihellykset, peilit, puhelimet, faksit ja
sähköposti. Luokka jakaantui ryhmiin, ja ne tutkivat eri kommunikaatiotapoja ja kertoivat
oppimansa toisille. Luokka kokeili kommunikoinnin varhaisia muotoja (viestin lähettämistä jalan,
viheltämällä ja peilin avulla) naapurikoulun kanssa. Kommunikaation peruslajien pohdinnan jälkeen
oppilaat päättelivät, että projektiin tarvittaisiin nykyaikaisempaakin sisältöä.
Oppilaille annettiin mahdollisuus työskennellä modernein kommunikaatiomuodoin, kun koulu juhli
kaikkien 18 luokan verkostoitumista Internetiin. Opettaja aktivoi oppilaat testaamaan uutta
järjestelmää nähdäkseen, toimiko se yhtä hyvin vai paremmin kuin aikaisemmat järjestelmät.
Testausta varten luokka laati viestin, jossa luki: ’Koulumme luokkahuoneet on juuri kytketty
Internetiin, joten auta meitä juhlimaan lähettämällä takaisin tämä viesti niin pian kuin mahdollista
käyttäen samaa menetelmää, jolla se lähetettiin (esimerkiksi koulujen sisäinen posti, puhelin, kirje,
sähköposti ja telekopiolaite). Tämä on uuden kommunikaatiosysteemimme testi. Kiitos
osallistumisesta juhlintaamme.’
Oppilaat lähettivät viestin alueen kymmeneen muuhun kouluun. Kukin ryhmä käytti erilaista
kommunikointitapaa ja merkitsi muistiin viestien saamiseen kuluneen ajan. Yksi ryhmä käytti
lxxxix
koulujen sisäistä käsipostia, toinen ryhmä puhelinta, kolmas postitse lähetettyä kirjettä, neljäs
sähköpostia ja viides ryhmä telekopiolaitetta.
Kaikki 10 koulua vastasi viestiin käyttäen samaa kommunikaatiomenetelmää, jolla he saivat viestin.
Oppilaat voivat täten vertailla vastausaikaa ja täsmällisyyttä ja arvioida eri kommunikaatiolajien
hyviä ja huonoja puolia. Lopuksi oppilaat laativat raportit muille luokille. Ne sisälsivät tietoa
tarkoituksenmukaisista kommunikaatiotyyleistä (esim. postitettu kirje virallisiin kutsuihin ja
sähköposti epävirallisiin viesteihin tai raportteihin). Tämän harjoituksen tuloksena luokka oppi
paljon tiedonvälityksen historiallisesta kehityksestä ja parannuksista, joita teknologia on saanut
aikaan.
Luokat 6-8
Näillä luokilla oppilaat tutustuvat moniin ihmiskunnan historian teknologisiin merkkipaaluihin. He
oppivat tunnistamaan, miten teknologia on vaikuttanut ihmisiin eri aikakausina – miten he asuivat,
työskentelivät ja millaisia päätöksiä he tekivät. Vertaamalla teknologisen kehityksen historiaa
ihmiskunnan historian laajempiin yhteyksiin saa oppilaat ymmärtämään, miten teknologian vaikutus
ihmiskuntaan on vaihdellut ajan mukana.
Opettajat voivat kiihottaa oppilaitten mielikuvitusta teknologian historiasta eri tavoin. He voivat
esimerkiksi antaa oppilaitten tutkia erilaisia rakenteita, jotka antavat suojaa ja tutkia, miten niiden
ilmastointijärjestelmät, lämmitys ja jäähdytys, ovat tehneet sisätiloissa asumisen mukavammaksi.
Tutkiessaan oppilaat voivat käyttää tietolähteinään kirjoja, Internetiä ja yhteisön vanhempia jäseniä
oppiakseen ajasta ennen kuin kodit oli ilmastoitu ja varustettu keskuslämmityksellä. Kun oppilaat
ovat keränneet tietoja, he voivat esittää ne luokalle eri muodoissa, rakentamalla pienoismalleja,
tekemällä piirtoheitinkalvoja tai video-ohjelman. Mikä tahansa muukin aihe, ruoka, vaatetus,
tietojen välitys, liikenne, aseet ja terveys voi myös olla tällaisen esityksen pohjana. Tutkimalla
historian eri aikakausien tärkeimpiä keksintöjä ja innovaatioita oppilaat voivat tehdä johtopäätöksiä
yhteiskunnan ja kulttuurin vaikutuksista teknologiseen kehitykseen ja päinvastoin.
Tunteakseen teknologian historiaa oppilaiden pitäisi oppia, että:
xc
C. Monet keksinnöt ja innovaatiot ovat kehittyneet hitaiden ja menetelmällisten testaus- ja
viimeistelyprosessien kautta. Esimerkiksi kehittäessään hehkulamppua Edison kokeili
kahdenkymmenen teknillisesti hyvin koulutetun avustajansa kanssa yli tuhatta eri materiaalia
hehkulangaksi, ennen kuin päädyttiin siihen, joka toimi. Siitä lähtien, kun ensimmäinen
hehkulamppu toimi 13 tuntia vuonna 1879, on tapahtunut monia uusia innovaatioita ja
tuotesuunnitelman muutoksia.
D. Funktion eritteleminen on ollut monen teknologisen parannuksen ydin. Esimerkiksi
varhainen höyrykone oli alun perin suunniteltu yhdeksi kammioksi, jossa höyry laajeni ja sitten
tiivistyi suorittaen näin kaksi hyvin erilaista toimintoa samassa tilassa. Viisikymmentä vuotta
myöhemmin James Watt rakensi tehokkaamman höyrykoneen eristämällä sylinterin ja höyryn
tiivistymisen toiminnot eri osiin.
E. Palveluiden tai mukavuuksien suunnittelu ja rakentaminen ovat muuttuneet
mittaustekniikan, ohjausjärjestelmien ja tilasuhteiden ymmärtämisen kehityksen ansiosta.
Esimerkiksi roomalaisten vesijohtojärjestelmän, akveduktien, tarkoitus oli palvella siirtämällä vettä
kaupunkiin ympäröiviltä kukkuloilta. Vesi virtasi kanavia myöten, jotkin niistä olivat maan päällä
korkeiden kaarien tai porrastusten varassa, mutta useimmat olivat maanalaisia. Ne kaikki oli
suunniteltu viettämään lievästi alaspäin. Vesijohtojen rakentamisessa tarvittiin organisointia ja
materiaalien ja maaperän tuntemista.
F. Menneinä aikoina keksintöjä tai uudistuksia ei kehitelty tieteellisen tiedon avulla.
Tieteellisen tiedon yhdistäminen teknologiseen tietoon johti koneellistumisen ja teknologisen
kehityksen voimakkaaseen kasvuun. Uuden tuotteen tai järjestelmän kehitys tapahtuu usein aloilla,
jotka eivät ole olleet tieteellisesti analysoituja, tai joilla tietoa kerätään teknologisen kehityksen
yhteydessä, kuten avaruusohjelmissa.
Luokat 9-12
Luokilla 9-12 oppilaiden pitäisi oppia, että joskus teknologiset muutokset ovat äkillisiä ja näkyviä,
ja toisinaan ne kehittyvät hitaasti. Teknologisen edistyksen vaikutukset voivat myös olla hyvin
voimakkaita, peruuttamattomia ja globaaleja.
xci
Oppiakseen ymmärtämään teknologian historiaa tämän kouluasteen oppilaiden tulisi oppia
erilaisten keksintöjen ja innovaatioiden alkuperää ja historiaa, ja miten ne liittyvät tiettyyn
ajanjaksoon. Historialliset aikakaudet on määritelty ja nimetty ajan tärkeiden tuotteiden tai
järjestelmien mukaan. Oppilaiden tulisi esimerkiksi oppia, että kivikausi alkoi kivestä veistettyjen
työkalujen myötä, joka myöhemmin johti terätyökaluihin, kirveisiin, keihäisiin sekä nuoliin ja
jousiin, ja että tuli valjastettiin käyttöön tänä aikana. Toisia historiallisia aikakausia on kuvattu
tärkeillä teknologisilla kehitysaskeleilla, kuten pyörän, kirjapainotaidon, massatuotannon tai
tietokoneen avulla.
Kiistämättä teknologian tärkeät kehitysaskeleet ovat edistäneet sivilisaatiota ja luoneet pohjaa
nykyiselle korkean teknologian aikakaudelle. Viimeisten 200 vuoden aikana teknologinen ja
tieteellinen kasvu ovat olleet progressiivista. Oppilaiden tulisikin verrata erilaisia aikakausia
keskenään ja oppia näin ymmärtämään, että teknologian historian opiskelu on myös
muutosprosessin opiskelua.
Oppilaiden pitäisi myös ymmärtää, että samalla, kun historiaa on tapana kuvata sankareiden ja
yksittäisten keksijöiden kautta, todellisuudessa monet ihmiset erilaisine taustoineen ovat
työskennelleet yhdessä ja erikseen kauan kehittäessään teknologiaa.
Tunteakseen teknologian historiaa oppilaiden pitäisi oppia, että:
G. Suurin osa teknologisesta kehityksestä on perustunut vaiheittaiseen kehitystyöhön, jonkin
peruskeksinnön parantamiseen. Esimerkiksi lyijykynän kehitys oli pitkä ja vaivalloinen prosessi.
Insinöörit, tuotesuunnittelijat ja teknikot kehittivät monia tekniikoita ja prosesseja ja käyttivät
monia materiaaleja kehittääkseen parhaan mahdollisen lyijykynän. Usein tuotteella tai järjestelmällä
on suora vaikutus toiseen tuotteeseen tai järjestelmään tai riippuvuutta toisesta, mikä vaikuttaa
muutoksen nopeuteen tai luonteeseen toisessa tai molemmissa. Esimerkiksi tieto- ja
tietoliikenneteknologioilla on ollut valtava vaikutus liikenne- ja kuljetusjärjestelmien kehittymiseen.
H. Sivilisaatioiden evoluutioon on suoraan vaikuttanut työkalujen ja materiaalien kehitys ja
käyttö, ja päinvastoin. Tiedonvälitys, maatalous ja kuljetus ovat esimerkiksi kehittyneet tietyn
ajan poliittisista, taloudellisista ja sosiaalisista intresseistä ja arvoista. Sähkön, traktorien ja
xcii
lentokoneiden käyttö on lisännyt turvallisuutta ja mukavuutta, kehittänyt tiedonvälitysmenetelmiä
sekä auttanut hankkimaan ruokaa ja edistämään kuljetusjärjestelmiä.
I. Kautta historian teknologia on ollut tärkeä sosiaalisen, kulttuurisen, taloudellisen ja
sosiaalisen ympäristön uudelleenmuotoilun voima. Teknologian historian opiskelu auttaa
päättelemään mahdollisia tulevaisuudennäkymiä. Esimerkiksi mekaanisen kellon kehitys
neljännellätoista vuosisadalla muutti ihmisen suhtautumista ajankäyttöön.
J. Teknologian kehityksen alkuaikoina monien työkalujen ja koneiden kehitys ei perustunut
tieteelliseen tietoon vaan teknologiseen asiantuntemukseen. Kivikaudella alkoi kivityökalujen
kehitys. Niitä käytettiin metsästämiseen, vihannesten ja lihan käsittelyyn, tulen valjastamiseen
lämmitystä ja ruoanlaittoa varten sekä turvallisuuden kehittämiseen. Pronssikausi alkoi kuparin ja
kuparipohjaisten metallien kehittämisellä. Maanviljelytekniikoita kehitettiin ruokakasvien viljelyn
ja niiden saatavuuden parantamiseksi. Tänä aikakautena kehittyivät myös paremmat
tiedonvälitystavat, paperi, muste ja aakkoset. Samoin kehittyivät navigointi – tuohon aikaan
puuveneillä – ihmisen anatomian ymmärtäminen ja balsamointitekniikka.
K. Rautakaudella työkalujen päämateriaalina oli rauta ja teräs. Tällä aikakaudella jatkuva
teknologinen kehitys sai monet ihmiset muuttamaan maatiloilta kehittyviin kaupunkeihin. Muita
tämän aikakauden vaikuttavia kehitysvaiheita olivat kutoma- ja kehruukoneet, jotka edistivät
kankaiden valmistusta. Ruudin ja tuliaseiden keksiminen paransi aseita metsästämistä ja itsensä
suojelua varten. Uusien maanviljelytekniikoiden, kuten sirpin, auran, tuulimyllyn ja keinokastelun
yleistyminen mahdollisti suuremman sadon tuottamisen pienemmällä määrällä työntekijöitä.
L. Keskiaika toi tullessaan monia teknisiä laitteita, jotka vaikuttivat pitkään sekä aikakauden
teknologiaan että yhteiskuntaan. Tämän aikakauden aikaansaannoksia olivat mm. vesimylly,
kirjapainolaatta, paperiraha, kompassi ja kirjapaino. Kaikki nämä laitteet ovat edelleen käytössä
mutta tietenkin kovasti muunneltuina.
M. Taiteiden ja ihmistieteiden uudelleen syntymisen aikakausi, renessanssi, oli tärkeä
kehitysvaihe myös teknologisen historian saralla. Leonardo da Vinci, italialainen taidemaalari,
arkkitehti ja insinööri, piirsi ja kirjoitti kuvaukset ihmislentokoneesta, helikopterista, laskuvarjosta,
sukelluspuvusta, nivelketjusta, varsijousesta sekä liikkuvista aseistetuista ajoneuvoista. Asesepät
keksivät ruuvitaltan yrittäessään säätää aseiden mekanismeja. Muita tämän aikakauden saavutuksia
xciii
olivat kamera (camera Obscura), silkinkudontakone, teleskooppi, sukellusvene, hydraulinen puristin
ja laskukone.
N. Teollisen vallankumouksen saavutuksia olivat jatkuva tuotanto, kehittyneet liikenne-,
kuljetus- ja tietoliikennejärjestelmät, rakennusmenetelmien kehitys sekä koulutuksen ja
vapaa-ajan edistäminen. Tämän aikakauden suuria aikaansaannoksia olivat jatkuvatoiminen
mylly, sähköinen kutomakone ja kuvioiva kutomakone, höyrykone, sähkömoottori, bensiini- ja
dieselkoneet, vulkanoitu kumi, lentokone, sähkötys, puhelin, radio ja televisio. Lisäksi idea
keskenään vaihdettavista osista (Eli Whitney) ja Henry Fordin liukuhihna kuuluvat tuotantoa
hyödyttäviin edistysaskeliin. Lisääntynyt vapaa-aika oli mahdollista, kun tehokkuus lisääntyi, ja
laajalle levinnyt koulutus tuli myös mahdolliseksi, koska lapsia ei enää tarvittu maatiloilla, ja he
voivat olla koulussa kauemmin.
O. Tiedon aikakausi korostaa tiedon käsittelyä ja välittämistä. Binäärikielen kehittyminen,
transistorit, mikrosirut ja elektroninen laskukone (ENIAC) johtivat tietokoneiden ja laskinten
nopeaan leviämiseen, joka mahdollisti tiedon nopean siirtämisen paikasta toiseen. Holografia,
kybernetiikka, valokopiointi (xerox), hyötyreaktori, vetypommi, kuualus, viestintäsatelliitit,
puolivalmisteet, bioteknologia sekä pakastekuivaus ovat olleet aikakauden tärkeitä edistysaskeleita.
5. LUKU
Tuotesuunnittelu, design
Standardit
8. Oppilaat oppivat ymmärtämään tuotesuunnittelun tekijöitä
9. Oppilaat oppivat ymmärtämään insinöörin suunnittelutyötä
10. Oppilaat oppivat ymmärtämään vianetsintää, tutkimus- ja kehitystyötä, keksimistä,
innovointia sekä kokeellisuutta ongelmanratkaisussa
Tuotesuunnittelua pidetään usein teknologisen kehitystyön ongelmanratkaisuprosessin
keskuksena. Se on yhtä olennaista teknologialle kuin tiedon etsintä luonnontieteessä ja
xciv
lukeminen kielitaidossa. Jotta saavuttaisi ’tuotesuunnitteluprosessin lukutaidon’, sen
perustaidot, on opittava tiedollisia ja menetelmällisiä taitoja tuotesuunnitelman
valmistamiseksi ja lisäksi tunnettava prosessit, joita tarvitaan suunnitelman saattamiseksi
valmiiksi tuotteeksi.
Vielä yleisemmin sanottuna ongelmanratkaisu on teknologian perusta. Tuotesuunnittelu on
ongelmanratkaisun yksi laji, mutta kaikki teknologiset ongelmat eivät ole
tuotesuunnitteluongelmia. Teknologia sisältää monia muitakin ongelmia ja tapoja ratkaista
ne, esim. vianetsinnän, tutkimus- ja kehitystyön, keksimisen, uudistamisen ja kokeilemisen.
Teknologinen kehitys alkaa halusta tyydyttää tarve tai toive. Ne voivat olla yhden keksijän tai
miljoonien ihmisten yhteisiä. Kun ne on tunnistettu, tuotesuunnittelijoiden on päätettävä, kuinka
tyydyttää tai ratkaista ne. Nykyaikaisella insinööritaidolla on useita hyviä menetelmiä löytää
ratkaisuja, joilla on tiettyjä yhteisiä piirteitä. Ensin tuotesuunnittelija pyrkii löytämään tietyt
suunnittelun kriteerit, mitä tuotteen on tarkoitus saada aikaan. Toiseksi, tuotesuunnittelija
työskentelee yleensä heikosti resurssoituna esim. ajan ja rahan suhteen. Tuotesuunnitteluprosessin
vaiheet ovat toistuvia, ja ne voidaan suorittaa eri järjestyksessä riippuen suunnitteluongelman
yksityiskohdista. Kun tuotesuunnittelija keksii ratkaisun, hän kokeilee sitä löytääkseen sen puutteet
ja suunnittelee sitten uudelleen – ja tarvittaessa yhä uudelleen.
Teknologinen tuotesuunnittelu eroaa huomattavasti taiteellisesta suunnittelusta. Teknologinen
tuotesuunnittelija työskentelee tyydyttääkseen vaatimuksia, jotka ovat inhimillisiä tarpeita ja
toiveita, kun taas taiteilijat esittävät omia sisäisiä mielikuviaan ja ideoitaan, joilla ei ole paljoa
rajoituksia. Lisäksi teknologiset suunnittelijat, kuten insinöörit, ovat kiinnostuneita tuotteen tai
järjestelmän käyttökelpoisuudesta ja haluttavuudesta. Tehokkuus onkin teknologisen suunnittelun
tärkein näkökohta tuotteen kauneuden ja ulkonäön jäädessä vähemmälle. Taiteellisessa
suunnittelussa taas esteettisyys ja kauneus ovat tärkeintä, ei niinkään tehokkuus. Ne, jotka
arvostavat teknologisia tuotesuunnitelmia, voivat pitää niitä taiteena, joka edustaa luovuutta samoin
kuin hyvin tehty runo tai innoittunut maalaus. Teollinen tuotesuunnittelu voi löytää tasapainon
taiteen ja teknologian välillä.
Kolmen viime vuosikymmenen aikana on monissa maissa alettu korostaa teknologisen
tuotesuunnittelun opetusta opetussuunnitelmissa. Koska teknologinen tuotesuunnittelu sisältää
käytännöllisiä, todellisessa elämässä tarvittavia ongelmanratkaisutaitoja, se opettaa taitoja, joita voi
hyödyntää jokapäiväisessä elämässä ja antaa teknologisessa ympäristössä elämiseen tarvittavia
xcv
välineitä. Teknologinen tuotesuunnittelu edistää myös ryhmätyön käyttöä työtapana, jolloin
työskennellään yhdessä yhteisen tavoitteen saavuttamiseksi. Jos oppilaat tietävät, kuinka
ongelmanratkaisumenetelmät toimivat, he voivat arvostaa ja ymmärtää teknologiaa paremmin.
Käyttämällä näitä ongelmanratkaisumenetelmiä oppilaat oppivat monia arvokkaita taitoja, esim.
mittaamista, arviointia ja laskutaitoja. Niihin kuuluvat myös taito käyttää työkaluja, työskennellä
kaksi- ja kolmiulotteisten mallien kanssa, esittää monimutkaisia ideoita selkeästi ja löytää
ongelmiin toimivia ratkaisuja.
Standardi 8:
Oppilaat oppivat ymmärtämään tuotesuunnittelun tekijöitä.
Tuotesuunnittelu on tuotteen tai järjestelmän valmistamisen ensimmäinen vaihe. Ilman
tuotesuunnitelmaa ei tuotetta tai järjestelmää voida valmistaa tehokkaasti. Teknologinen
tuotesuunnittelu on selväpiirteinen prosessi, jolla on monia ominaispiirteitä: se on
tarkoituksenmukainen; se perustuu tiettyihin vaatimuksiin; se on järjestelmällinen; toistava; luova;
ja mahdollisia ratkaisuja on paljon. Nämä piirteet ovat keskeisiä minkä tahansa tuotteen tai
järjestelmän suunnittelussa ja kehittelyssä, alkaen primitiivisistä piiveitsistä pitkälle kehitettyihin
tietokoneen mikrosiruihin.
Teknologinen tuotesuunnittelu on tarkoituksenmukaista, koska suunnittelijalla täytyy olla tavoite
suunnitellessaan uutta tuotetta tai järjestelmää, käyttötarkoitus tai luettelo siitä, mitä tuotteen tai
järjestelmän tulisi tehdä. Tarkoitukseton suunnittelu on vain ajatusten leikkiä.
Tuotesuunnitteluprosessi on järjestelmä, joka muuntaa panokset tuotoksiksi tai ideat viimeistellyiksi
tuotteiksi tai järjestelmiksi.
Tuotesuunnittelija tai insinööri työskentelee aina kriteerien ja rajoitusten määräämien vaatimusten
perusteella. Suunnittelulle asetetut kriteerit asettavat sille rajat tunnistamalla tuotteen tai
järjestelmän avainelementit ja piirteet, ja mitä tuotteen tulisi tehdä. Tehokkuus on tärkeä kriteeri
useimmissa tuotesuunnitelmissa. Suunnittelun esteet ovat sen rajoja. Jotkut rajoitukset ovat
ehdottomia; kukaan ei esimerkiksi voi rakentaa ikiliikkujaa, mutta kuitenkin useimmat
tuotesuunnittelijan rajoitukset ovat suhteellisia; rahoitus, tilat, materiaalit, inhimilliset kyvyt, aika ja
ympäristö. Kaikki nämä tekijät on tasapainotettava toistensa suhteen sekä niin, että suunnittelu
xcvi
tyydyttää vaatimuksia. Jotta ratkaisuista tulisi mahdollisimmat hyviä, suunnitelman on läpäistävä
optimointiprosessi, jossa parannellaan suunnitelman tehokkuutta annettujen vaatimusten puitteissa.
Joskus tehdään kompromisseja valittaessa toinen kahdesta mahdollisesta.
Teknologisen tuotesuunnitelman tulee olla järjestelmällinen. Koska ongelman ratkaisemiseksi on
monia mahdollisia lähestymistapoja, suunnittelijan on oltava systemaattinen, tai muuten voi olla
vaikeaa löytää ratkaisua. Ajan mittaan insinöörikunta on kehittänyt testattuja säännöstöjä ja
tuotesuunnittelun periaatteita, jotka tekevät mahdolliseksi järjestelmällisen tuotesuunnittelun.
Tuotesuunnittelun vertailtavuus, joka on nykyään insinöörien avainkäsite, koskee
tuotesuunnittelijan kykyä ilmaista määrällisesti suunnitteluprosessia sen tehokkuuden
parantamiseksi. Tuotesuunnittelu ei ole suoraviivainen vaiheittainen prosessi. Ennemminkin sen
tulisi olla toistava, kertaava prosessi, joka sallii suunnittelijoiden tutkia eri vaihtoehtoja
käytännössä, kehittyä itsenäisiksi päätöksentekijöiksi ja nähdä ongelmaan monia vastauksia.
Teknologinen tuotesuunnittelu sisältää epäilemättä tietyn määrän – joskus jopa paljonkin –
luovuutta. Huolimatta siitä, kuinka tarkkoja lähtökohtavaatimukset tai kuinka lopullisia
suunnitteluperiaatteet ovat, valintoja on aina tehtävissä. Tuoreille ideoille ja uudelle
lähestymistavalle on aina tilaa. Pyrkiessään hienoimpiin mahdollisiin suunnitelmiin, jotka antavat
parhaat ratkaisut, tuotesuunnittelijat ja insinöörit ovat riippuvaisia myös aikaisempien
kokemustensa antamasta intuitiosta, tunteista ja vaikutelmista päättääkseen, miten jatkaa työtään.
Suunnitteluongelmaan on siis olemassa monia mahdollisia ratkaisuja. Se, mikä voi olla paras
ratkaisu yhdessä tilanteessa, ei ehkä ole paras jossakin toisessa tilanteessa. Ongelman ratkaisijan on
tutkittava monia eri vaihtoehtoja päättääkseen, mikä on kulloinkin paras.
Luokat 0-2
Monet oppilaat saavat luokilla 0-2 ensimmäisiä strukturoituja kokemuksia tuotesuunnittelusta ja
teknologiasta. Oppilaille tulisi tässä iässä vähitellen alkaa esitellä esineiden suunnittelun ja
visualisoinnin tärkeyttä, ideoiden muuntamista luonnoksiksi ja tuotesuunnitteluprosessia ongelmien
ratkaisemisessa.
Oppimisen tutkimus osoittaa, että pienten lasten mielikuvitusta voidaan stimuloida paremmin, kun
heillä on tilaisuuksia työskennellä todellisilla materiaaleilla. Työskentelemällä yksilöllisesti tai
xcvii
aivoriihiryhmissä, keskustellen ideoistaan, käsitellen materiaaleja ja tutkien, kuinka materiaaleja
voidaan muunnella ja muokata, oppilaat alkavat ymmärtää, mitä tuotesuunnittelu on, ja he saavat
virikkeitä mielikuvitukselleen.
Tässä iässä oppilaat ovat luovia ja esittävät usein hämmästyttävää kykyä tuottaa omia ideoita.
Luokilla 0-2 oppilaiden tulee ymmärtää, että annettuun ongelmaan voi olla useita ratkaisuja, ja että
jotkin ratkaisuista ovat parempia tiettyyn tilanteeseen kuin toiset. Oppilaita on rohkaistava ja
palkittava yksilöllisestä ja tiimissä osoitetusta luovuudesta.
Ymmärtääkseen tuotesuunnittelua oppilaiden pitäisi oppia, että:
A. Jokainen voi suunnitella ratkaisuja ongelmaan. Etsittäessä tarkoituksenmukaista ratkaisua
tuotesuunnitteluongelmaan tulisi harkita useita ideoita eikä vain yhtä ainoata oikeaa ratkaisua. Jos
on esimerkiksi pyydetty suunnittelemaan leikkimökki, oppilaat voivat tuottaa aivoriihessä erilaisia
ratkaisuehdotuksia. Sellaisia ovat vaikkapa pahvilaatikon käyttäminen seiniksi, rakentaminen
vanerista tai lakanan levittäminen tuolien väliin.
B. Suunnittelu on luova prosessi. Kun ihmiset pohtivat ongelmia ratkaistakseen niitä, se auttaa
stimuloimaan innovaatioita ja muuttamaan ideat toiminnaksi.
Luokat 3-5
Luokilla 3-5 oppilaat oppivat, että tuotesuunnittelu on käyttökelpoinen osa suunnittelua, joka antaa
mahdollisuuden keksiä toimivia ratkaisuja jokapäiväisiin käytännöllisiin ongelmiin. Aikaisemmin
oppimansa pohjalla oppilaat oppivat nyt perusteellisemmin, miten tuote ja järjestelmä on
suunniteltu, miten sitä on kehitelty, valmistettu ja arvioitu sekä miten sitä käytetään. Oppilaita on
aktivoitava harkitsemaan kaikkia vaiheita valmistaessaan tuotteita. Heitä on rohkaistava tekemään
kysymyksiä ja tarjottava mahdollisuuksia useampien ratkaisujen etsimiseen annettuun ongelmaan.
Oppilaiden tulisi oppia, mitkä ovat tuotesuunnittelun yleisimmät hyvät ja huonot sivuvaikutukset.
Kuten elämässä yleensäkin, joskus ratkaisun keksiminen voi aiheuttaa uusia ongelmia. Oppilailla
tulisi olla mahdollisuus muokata, kokeilla ja arvioida tuotteitaan ennen niiden suunnittelua
uudelleen. Tämä jatkuvan kehityksen prosessi on nykyaikaisen teknologisen kehityksen
avainkäsitteitä. Tuotesuunnittelu sisältää aina tavoitteen ja se on ennalta sidoksissa tiettyihin
xcviii
lähtökohtana oleviin vaatimuksiin. Tällaisia ovat esimerkiksi kustannukset, ulkoasu,
käyttötarkoitus, turvallisuus ja tuotteen markkina-arvo. Erityisongelmat laboratoriossa tai luokassa,
kuten materiaalikulut tai käytettävissä olevat työkalut on yleensä otettu huomioon etukäteen. Nämä
seikat muodostavat tarkat lähtökohtavaatimukset, joiden puitteissa oppilaiden tulee työskennellä.
Ymmärtääkseen tuotesuunnittelua oppilaiden tulee oppia, että:
C. Tuotesuunnitteluprosessi on tavoitteellinen menetelmä ongelmien käytännöllisiä ratkaisuja
pohdittaessa. Prosessi auttaa muuntamaan ideat tuotteiksi tai järjestelmiksi. Prosessi on
intuitiivinen sisältäen esimerkiksi ideoiden luomisen, niiden kirjaamisen sanoin ja kuvin, mallin
rakentamisen, sen testaamisen sekä ratkaisujen kehittämisen edelleen.
D. Tuotesuunnittelun lähtökohtavaatimukset sisältävät tuotteen tai järjestelmän toivotut
yksityiskohdat ja suunnittelun rajoitukset. Onnistuakseen on teknologisen tuotesuunnittelun
täytettävä nämä vaatimukset. Vaatimukset liittyvät yleensä tuotteen tai järjestelmän
käyttötarkoitukseen. Muut vaatimukset, kuten koko ja kustannukset, määräävät suunnittelun rajat.
Luokat 6–8
Kaikki ihmiset osaavat suunnitella ja ratkaista ongelmia. Se on perustavaa laatua olevaa inhimillistä
toimintaa. Luokilla 0-5 opitun pohjalle rakentuen oppilaitten ymmärrys tuotesuunnittelusta
vahvistuu, ja sen suhde ihmisen jokapäiväisen elämän perustoimintoihin selkeytyy.
Tuotesuunnittelu on luova prosessi, joka tekee mahdolliseksi toteuttaa unelmiaan ja ideoitaan
paremmasta ympäristöstä. Tuotesuunnittelu on luonnosten tekemistä, luovuutta, muokkaamista,
suunnitelman parantelua, rakentamista ja iloa lopputuloksesta. Hyvä tuotesuunnittelu muuttaa ideat
tuotteiksi ja järjestelmiksi, jotka puolestaan miellyttävät ja herättävät kiinnostusta käyttäjissä.
xcix
Tuotesuunnitteluprosessin ei koskaan katsota olevan lopullinen, vaan mahdollisia ovat aina useat
ratkaisut. Kokoavasti sanottuna; teknologinen ongelmanratkaisuprosessi eroaa muiden tiedonalojen
ongelmanratkaisusta, joissa etsitään ehdottomia, absoluuttisia tai ’ainoita oikeita’ vastauksia.
Luokilla 6-8 oppilaat oppivat lisää lähtökohtavaatimusten vaikutuksista suunnitteluprosessiin. Tässä
iässä oppilaat on helppo saada kiinnostumaan ongelmista, niiden tunnistamisesta ja
mahdollisuuksista, joita ne saattavat tarjota. Tavoitteena on saada oppilaat työskentelemään
järkevien suunnitteluvaatimusten puitteissa ja keskittää ajatuksia. Esimerkiksi Apollo –
avaruusohjelmalla oli selkeät lähtökohtavaatimukset, kuten kustannukset, koko, äärimmäisten
lämpötilojen kestämisen sekä ihmisten hengissä pitämisen vaatimukset. Nämä vaatimukset
pakottivat insinöörit käyttämään luovuutta, jotta he saisivat astronautin kuuhun.
Tuotesuunnittelun lähtökohtavaatimukset sisältävät kriteerejä ja rajoituksia. Eläminen kriteerien ja
rajoitusten puitteissa on haaste, jonka oppilaat kohtaavat useasti elämänsä aikana, ja sen oppiminen
varhaisessa iässä on tärkeätä. Tarpeellisia kriteerikysymyksiä ovat esimerkiksi: ’Toimiiko se
oikein? Toimiiko se niin tehokkaasti kuin miltä se näyttää? Näyttääkö koko olevan sopiva?’
Rajoituksia, jotka erittelevät tuotesuunnitelman rajoja, ovat esimerkiksi: ’Onko sopivia materiaaleja
käytettävissä? Paljonko tämä maksaa? Paljonko tilaa tarvitaan, jotta tätä tuotetta tai järjestelmää voi
valmistaa? Minkälaisia taitoja tarvitaan sen käyttämiseksi?’
Ymmärtääkseen tuotesuunnittelua oppilaiden pitäisi oppia, että:
E. Tuotesuunnittelu on luova suunnitteluprosessi, joka johtaa käyttökelpoisiin tuotteisiin ja
järjestelmiin. Tuotesuunnitteluprosessi tapahtuu tavallisesti ryhmätyönä, johon sen jäsenet tuovat
erilaisia ideoita ja asiantuntemusta. Joskus tuotesuunnittelu koskee konkreettista kohdetta, taloa,
siltaa tai laitetta, ja joskus se taas ei ole konkreettista, kuten esimerkiksi tietokoneohjelmiston
suunnittelu.
F. Täydellistä tuotesuunnitelmaa ei ole olemassa. Kaikkia tuotesuunnitelmia voidaan parantaa.
Parhaat suunnitelmat optimoivat toivotut ominaisuudet – turvallisuuden, luotettavuuden,
taloudellisuuden ja tehokkuuden – annettujen rajoitusten puitteissa. Kaikki tuotesuunnitelmat
perustuvat myös toisten suunnittelijoitten luoviin ideoihin.
G. Tuotesuunnittelun lähtökohtavaatimukset koostuvat kriteereistä ja rajoituksista. Kriteerien
avulla tunnistetaan tuotteiden ja järjestelmien toivotut elementit ja piirteet, ja ne liittyvät tavallisesti
c
tuotteen tarkoitukseen tai funktioon. Sellaiset rajoitukset kuin koko ja kustannukset muodostavat
suunnittelun rajat.
ESIMERKKI
Valmistetaan lahjaesine tunnustuksenosoituksena opettajille opettajien viikon
aikana. (Esimerkki liittyy standardeihin 8, 9, 10, 11 ja 19.)
Tunnustuslahjojen suunnittelu
Opittuaan perusasioita eri materiaaleista ja suunnitteluprosessista oppilaat saivat suunnitella lahjat
koulun opettajille. Aluksi sovittiin suunnittelukriteereistä ja rajoituksista: lahja ei saanut maksaa yli
1.50 dollaria, se tuli suunnitella ja valmistaa teknologialuokassa, ja sen täytyi olla käyttökelpoinen.
Luokka suunnitteli ideoita aivoriihessä. Esimerkiksi muistiinpano- ja kynätelineitä sekä
diskettilaatikkoja ehdotettiin. Valittuaan diskettilaatikot oppilaat keskustelivat eri
materiaalivaihtoehdoista. Oppilaat työskentelivät sitten itsenäisesti tutkien eri materiaaleja ja
luonnostellen ideoita. Arvioidessaan kustannuksia oppilaat käyttivät tuoteluetteloita, joissa oli
hintoja, soittivat paikallisille tavarantoimittajille ja hankkivat tietoa Internetistä. Hinnat taulukoitiin
eri yhdistelmien kustannusten arvioimiseksi.
Jokainen oppilas esitteli mallin luokalle. Luokkatoverit arvioivat niitä sovittujen kriteerien
mukaisesti. Keskusteltuaan rajoituksista, kuten kustannuksista, käyttökelpoisuudesta ja
esteettisyydestä, luokka valitsi mallin, joka perustui suunnittelun vaatimuksiin. Sovittua mallia
valmistettiin riittävästi.
Luokat 9-12
Lukion oppilaat ymmärtävät suunnitteluprosessia jo paremmin ja osaavat suunnittella ‘syvemmin’.
Suunnittelussa on seuraavia piirteitä: se on tarkoituksellista ja perustuu tiettyihin vaatimuksiin, se
ci
on systemaattista, toistuvaa ja luovaa, ja suunnitteluongelmiin on monia ratkaisuja. Oppilaat
oppivat, että ratkaisujen etsiminen ongelmiin on teknologialle luonteenomaista. Löytääkseen
ratkaisuja monimutkaisiin suunnittelutehtäviin oppilaitten tulisi osata myös poiketa suoraviivaisista
lähestymistavoista. Suunnitteluprosessin vaiheet ohjaavat parhaita oppilaita hyödyntämään sisäisiä
näkemyksiään ja kekseliäisyyttään erilaisissa ratkaisuissa. Suunnitteluprosessin vaiheitten
toistaminen antaa mahdollisuuden tarkastella erilaisia ratkaisuja käytännössä. Prosessin aikana
voidaan korjata suunnitelmia. Oppilaat ymmärtävät, että tuotesuunnitteluprosessin luonne on
järjestelmällinen mutta sen eri vaiheita toistetaan.
Tuotesuunnitelmat ovat tavallisesti huonosti määriteltyjä, eikä prosessilla ole luontevaa
päättymisajankohtaa. Parasta ratkaisua etsittäessä suunnitellaan uudelleen, testataan ja parannetaan
mallia toistuvasti, kunnes löydetään haluttu ratkaisu, eikä prosessia tarvitse enää jatkaa.
Kriteerit ja rajoitukset kuuluvat tuotesuunnittelun ominaisuuksiin. Kriteerit ovat päätöksiä, jotka
auttavat tunnistamaan suunnittelulta odotetut yksityiskohdat. Ne sisältävät sukuun ja perheesen
liittyviä, taloudellisia, ympäristöllisiä, poliittisia, eettisiä ja yhteiskunnallisia seikkoja, jotka voivat
aiheuttaa ongelmia ja ristiriitaisia ratkaisuja. Koska lähtökohtavaatimukset voivat kilpailla
keskenään, yhteen pitäytyminen aiheuttaa usein ristiriitoja muiden kanssa. Ristiriidat johtavat
kompromisseihin, joita on pohdittava. Esimerkiksi korkean laadun vaatimus kilpailee huokeuden
kanssa. Ristiriitaisten vaatimusten takia täydellisiä suunnitelmia on vain harvoin. Löytääkseen
parhaan suunnitelman oppilaiden tulisi oppia keskittymään mahdollisimman moniin ratkaisuihin.
Lähes kaikessa teknologisessa tuotesuunnittelussa on tehokkuus yleensä keskeinen vaatimus. Siinä
eritellään, miten hyvin annettu tuote tai järjestelmä toimii ja kuinka lähellä tämä toiminta on parasta
mahdollista. Optimointi voi auttaa varmistamaan, että tuote tai järjestelmä on mahdollisimman
tehokas. Optimointiprosessi sisältää esimerkiksi kokeilua, yrityksiä ja erehdyksiä sekä
kehittelytyötä.
Ymmärtääkseen tuotesuunnittelua oppilaiden pitäisi oppia, että:
H. Tuotesuunnitteluprosessi sisältää ongelman määrittelyn, aivoriihityöskentelyä, tutkimista
ja ideointia, kriteerin tunnistamista, rajoitusten erittelyä, mahdollisuuksien selvittämistä,
lähestymistavan valintaa, suunnitelman kehittämistä, mallin tai prototyypin valmistamisen,
suunnitelman testaamisen ja arvioinnin sekä suunnitelman edelleen kehittelyn ja prosesseista
ja tuloksista tiedottamisen. Tuotesuunnitteluprosessi on järjestelmällinen ja toistuva
cii
ongelmanratkaisun lähestymistapa, joka edistää innovaatiota ja tuottaa ratkaisuja. Etsiessään
järjestelmällisesti parasta ratkaisua insinöörit ja muut tuotesuunnittelun ammattilaiset käyttävät
kokemustaan, koulutustaan, vakiintuneita suunnitteluperiaatteita, luovaa sisäistä näkemystään ja
kulttuurisia lähtökohtavaatimuksia.
I. Tuotesuunnittelun ongelmat ovat vain harvoin selvästi määriteltyjä. Suunnittelun
päämääristä ja vaatimuksista on sovittava ja esteet ja vaikeudet on tunnistettava ja pantava
tärkeysjärjestykseen tuotetta kehitettäessä. Tuotesuunnitteluun sisältyy yleensä yksilöllisiä,
perheeseen ja sukuun liittyviä, taloudellisia, sosiaalisia, eettisiä ja poliittisia kiistakysymyksiä. Ne
johtavat usein ristiriitaisiin ratkaisuihin. Esimerkiksi poliittisesti suosittu ratkaisu ei välttämättä ole
taloudellisesti tai yhteiskunnallisesti järkevä. Mainittujen seikkojen takia ja riippuen suunnitelman
vaikutuksista ei vaihtoehdottomia tuotesuunnitteluratkaisuja pitäisikään kehittää.
J. Tuotesuunnittelua on jatkuvasti tarkistettava ja arvioitava. Suunnittelun ideoita tulee myös
tarkastella ja parannella. Suunnitteluprosessin aikana on harkittava, kuinka malleja tullaan
kehittämään, tuottamaan, ylläpitämään, hoitamaan, käyttämään ja arvioimaan. Näin ovat monet
ratkaisut mahdollisia. Tiedon lisääntyminen tai uusi teknologia voivat aiheuttaa muutoksia
suunnitelmiin.
K. Tuotesuunnittelun perusvaatimukset, kuten kriteerit sekä suunnittelun vaikeudet ja
tehokkuus, kilpailevat joskus keskenään. Kun tällaista kilpailua tapahtuu, syntyy kompromisseja,
ja mallia mukautetaan vaatimuksiin. Ihmiset tekevät ratkaisunsa punnittuaan eri vaihtoehtoja.
Standardi 9:
Oppilaat oppivat ymmärtämään insinöörin suunnittelutyötä.
Teknologiaa kehittävät insinöörit harjoittavat ’insinöörisuunnittelua’. Tuotesuunnitteluprosessi on
välttämätön teknologiassa ja insinöörin työssä. Sitä voidaan kutsua myös teknologiseksi
suunnitteluksi. Siinä tarvitaan kriittistä ajattelua, teknisen tietämyksen soveltamista, luovuutta sekä
tuotesuunnittelun yhteiskunnallisten ja ympäristöllisten vaikutusten ymmärtämistä.
ciii
Kirjallisuudessa insinöörin suunnitteluprosessia kuvataan nykyisin monien mallien avulla. Jotkin
niistä ovat suoraviivaisia ja kuvaavat kehitystä vaiheittain tarkassa järjestyksessä. Monet insinöörit
eivät kuitenkaan usko, että tällainen malli kuvaisi tarkalleen sitä, mistä insinöörisuunnittelussa on
kysymys. Toiset mallit kuvaavat sitä ympyränä, jonka kehällä ovat suunnittelun eri vaiheet, toiset
spiraalina. Mallit pyrkivät kuvaamaan suunnitteluprosessin toistuvaa luonnetta sekä osoittamaan,
että prosessin ei tarvitse edetä määrätyssä järjestyksessä. Vaikka insinöörien keskuudessa ei olekaan
päästy yksimielisyyteen siitä, mikä malli parhaiten kuvaisi prosessia, ollaan kuitenkin yleensä
samaa mieltä vaiheista, jotka on syytä ottaa huomioon prosessia kuvattaessa. Niitä ei tarvitse
suorittaa ennalta määrätyssä järjestyksessä, vaan suunnittelijoiden on itse päätettävä, mikä vaihe
sopii parhaiten kulloiseenkin ongelmaan. Suunnitteluympäristön tulisi olla avoin ja tukea luovuutta.
Yksi teknologisen suunnittelun vaiheista on ongelman määrittely. Toinen on ideoitten tuottaminen
esimerkiksi aivoriihessä tai tutkimuksen avulla. Ongelman lähtökohtavaatimukset tulisi tunnistaa, ja
suunnittelijan pitäisi ottaa selvää ongelmanratkaisumahdollisuuksista sekä valita ratkaisuihin
johtava lähestymistapa. Ratkaisuja arvioitaessa voidaan apuna käyttää malleja ja prototyyppejä,
joiden kokeilusta saaduista tuloksista voidaan päätellä, miten hyvin lähtökohtavaatimukset on
tyydytetty. Ratkaisua täytyy jatkuvasti jalostaa palautteen ja uusien ideoiden avulla. Voi olla myös
tarpeen uusia prosessin vaiheita, jotta suunnitteluratkaisua pystyttäisiin vielä parantamaan ennen
parhaan mahdollisen valintaa. Yksi viimeisimmistä vaiheista suunnitteluprosessissa on konstruoida
tuote itse, jotta voidaan saada selville sen toimivuus. Kun suunnittelija on tyytyväinen ratkaisuunsa,
lopullista tuotetta voidaan valmistaa ja markkinoida.
Luokat 0-2
Tämän ikäiset lapset nauttivat piirtelystä, luonnostelusta ja yksinkertaisesta rakentelusta. He oppivat
hyödyntämään kykyjään, kun heitä johdatellaan rakentamisen suunnitteluun. Oppilaat ymmärtävät
myös, että insinöörin suunnitteluprosessi on menetelmä, jota käytetään ongelmien ratkaisussa.
Kaikki tuotteet ja järjestelmät, joita he näkevät ympärillään, on suunniteltu ja valmistettu;
lounastamiseen käytettävästä haarukasta leluihin ja vaatteisiin.
Insinöörin suunnitteluprosessi rakentaa luovaa ja innovatiivista ajattelua. Prosessiin kuuluu useita
vaiheita, joita lasten olisi hyvä opetella. Yksinkertaistetussa muodossaan suunnitteluprosessin
vaiheita ovat ongelman tunnistaminen, ideoiden etsintä, ratkaisujen kehitteleminen ja niistä
kertominen. Koska tämän ikäiset oppilaat ovat keskittyneet välittömään ympäristöönsä, heille tulisi
civ
antaa ratkaistavaksi ongelmia, jotka liittyvät heidän omaan elämäänsä, kuten vuorovaikutukseen
perheissä ja kouluympäristössä. Ideoiden etsintä tai tutkiminen voi olla esimerkiksi kirjojen
lukemista tai keskustelua tovereiden kanssa. Toinen menetelmä uusien ideoiden kehittelemiseksi on
tutkia käytössä olevia esineitä ja pohtia mahdollisuuksia niiden parantelemiseksi. Tutkimisen
päätteeksi oppilaat kehittävät usein monia uusia ratkaisuja.
Insinöörin suunnitteluprosessissa oppilaitten tulisi esitellä ajatuksiaan ja ratkaisujaan
luokkatovereille, opettajille, perheille sekä lähiyhteisön jäsenille suullisesti sekä luonnosten ja
mallien avulla. Näin he voivat pohtia edistymistään ja saada ideoita muilta.
Ymmärtääkseen insinöörin suunnitteluprosessia oppilaiden tulisi oppia, että:
A) Insinöörisuunnittelu sisältää ongelman määrittelemisen, ideoitten etsimisen, ratkaisujen
kehittelemisen ja niiden jakamisen muiden kanssa. Suunnitteluprosessi antaa ongelmiin monia
ratkaisuja, ja jokaista suunnitelmaa voidaan parannella.
B) Ajatusten esittäminen muille suullisesti sekä luonnosten ja mallien avulla on tärkeä osa
suunnitteluprosessia. Luonnos, jossa kuvataan tuotteen ulkomuotoa, voi auttaa ideoitten
muuttamisessa kommunikointia helpottavaan muotoon. Luonnokset ovat tehokkaampia kuin sanat
esitettäessä tuotteen kokoa, muotoa ja tehtävää. Mallien avulla voidaan kolmiulotteinen suunnitelma
esittää tehokkaasti tuotesuunnitteluideana.
ESIMERKKI
Esimerkki on lastenkirjallisuuden käytöstä teknologian tutkimuksessa. Siinä
työstetään kirjassa esitettyä ongelmaa, joka tarkoituksena on aktivoida
oppilaita. Esimerkkiä voidaan käyttää luokilla 0-2 tarkoituksena saada oppilaat
innostumaan teknologiasta ja kirjallisuudesta. (Esimerkki liittyy standardeihin
3, 9, 10.)
Osaatko auttaa Mike Mulligania?
cv
Virginia Lee Burtonin kirja, ’Mike Mulligan and his steam shovel’ (Scott Foresman 1977) tarjosi
haasteen ongelmanratkaisulle. Luettuaan tarinan siihen saakka, jossa Mike Mulligan huomaa, ettei
hänelle jäänyt ulospääsytietä kellarissa olevasta aukosta, opettaja pyysi luokkaansa tunnistamaan
ongelman. Oppilaat ymmärsivät, että Mike Mulligan ja hänen ’höyrylapionsa’ olivat tarttuneet
aukkoon. Opettaja aloitti aivoriihityöskentelyn, jossa keksittäisiin keinoja, joilla Mike Mulligan
saisi lapionsa pois aukosta.
Kerättyään ideoita taululle opettaja jakoi luokan 3-4 oppilaan ryhmiin. Ryhmät saivat ämpärin,
jossa oli märkää hiekkaa ja siinä reikä. Reiän pohjalla oli pienoiskokoinen ’lapio’. Oppilaille
annettiin myös laatikollinen muita materiaaleja, puolia, pillejä, naru, johtoa, jäätelötikkuja, lankaa,
paperiliittimiä, savea, liimaa, teippiä ja kuminauhoja. Opettaja kehotti oppilaita käyttämään opittuja
ongelmanratkaisutaitoja ja yrittämään keksiä, miten lapion saisi reijästä siihen koskematta.
Oppilaat alkoivat työskennellä ryhmissä suunnitellen ongelmaan ratkaisuja. Useimpien ryhmien
ensimmäiset ratkaisut eivät toimineet. Arvioituaan syitä jotkin ryhmät päättivät muokata
suunnitelmaansa, toiset keksivät kokonaan uusia ratkaisuja. Opettaja antoi vihjeiksi
lähdemateriaalia. Kun oppilaat olivat tehneet ratkaisunsa ja rakentaneet mallin, he luonnostelivat
piirustuksen ja nimesivät laitteet, joita käytettäisiin. Ryhmät kirjoittivat sitten tarinalle uuden lopun
nyt kehitettyjen laitteiden pohjalta.
Luokka kokoontui tuotosten esittelyyn. Ryhmät esittelivät menetelmiä ja laitteita, jotka olivat
kehittäneet ja lukivat tarinansa. Esitysten jälkeen opettaja luki tarinan lopun.
Luokat 3-5
Oppilaat oppivat insinöörin suunnitteluprosessia aiemmin oppimansa pohjalla ja saavat siihen lisää
vaiheita. Heidän tulisi esimerkiksi ymmärtää, että suunnitteluprosessin tarkoitus on muuntaa ideoita
valmiiksi tuotoksiksi ja järjestelmiksi. Joskus suunnittelu johtaa konkreettisiin tuotoksiin (esim.
ompelukone, silta tai auto), toisinaan suunnitellaan prosesseja (esim. tietokoneohjelman
käyttäminen, piirustuksen tekeminen tai pikkuleipien leipominen).
Insinöörin suunnitteluprosessi sellaisena kuin tämän ikäiset sen ymmärtävät, sisältää ongelman
määrittelyn, ideoiden tuottamisen, ratkaisun valitsemisen, esineen valmistamisen, lopputuloksen
cvi
arvioinnin ja tulosten esittelyn. Kun oppilaat työskentelevät insinöörisuunnittelun parissa, heidän on
tärkeää ymmärtää, että näitä vaiheita ei tarvitse suorittaa tietyssä vaan pikemminkin vapaasti
sellaisessa järjestyksessä, mikä tuottaa parhaat tulokset.
Jokaisessa suunnitteluprosessin vaiheessa oppilas joutuu hankkimaan tietynlaista tietoa ja oppimaan
erityistaitoja. Esimerkiksi ideoiden luomisvaiheessa oppilaita tulisi aktivoida luovuuteen ja tarkkaan
harkitsemaan kaikkia ideoita. Kun oppilaat ovat valinneet ratkaisunsa, he tekevät luonnoksia ja
piirroksia tuotteen muotoilusta, ulkonäöstä. Ratkaisut tulisi tehdä saatavissa olevia resursseja
käyttäen ja sitten arvioida niitä. Arviointi on aina kaksisuuntainen prosessi, johon kuuluu ratkaisun
arviointi ja siitä saadun palautteen hyödyntäminen ratkaisun hienosäätöön ja paranteluun. Kun
oppilaat ovat saaneet ratkaisunsa valmiiksi, heidän tulisi kertoa muulle luokalle, opettajalle ja
muille yhteisön ja koulun jäsenille, mitä ovat oppineet. Tässä viestintäprosessissa tulisi lisäksi
esittää, mikä meni hyvin ja vaikeuksia, joita kohdattiin teknisen suunnitteluprosessin aikana.
Ymmärtääkseen insinöörin suunnitteluprosessia oppilaiden tulisi oppia, että:
C. Insinöörin tuotesuunnittelu sisältää ongelman määrittelyn, ideoinnin, ratkaisun
valitsemisen, ratkaisu(je)n testaamisen, esineen valmistamisen, arvioinnin ja tulosten
esittelemisen. Prosessin alkuvaiheessa on tärkeää, että oppilaat keräävät mahdollisimman paljon
tietoa ongelmasta. Tämä kaikkien ideoiden ‘täysin avoin’ punnitseminen auttaa löytämään parhaan
ratkaisun.
D. Kun esinettä suunnitellaan, on tärkeää olla luova ja harkita kaikkia ideoita.
Suunnitteluprosessi voi vapauttaa luovaa ajattelua ja muuttaa ideat todellisuudeksi. Suuri määrä
ideoita antaa paljon mahdollisuuksia.
E. Malleja käytetään suunnitteluideoiden ja –prosessien testaamiseen ja niistä kertomiseen.
Mallit ovat esineiden kolmiulotteisia kaksoiskappaleita. Niitä voidaan käyttää ideoitten
kokeilemiseen ja suunnitelmien muuntelun. Niiden avulla voidaan myös oppia lisää siitä, mitä
tapahtuisi samanlaiselle oikealle esineelle.
Luokat 6-8
cvii
Opiskellessaan suunnitteluprosessia on opettajan ja oppilaitten ensin määriteltävä ongelma. Kun se
on tehty, aivoriihi on ryhmälle tärkeä ongelmanratkaisutekniikka, jotta tuotettaisiin
mahdollisimman paljon ideoita. Se mahdollistaa monien luovan panoksen ja rohkaisee puhumaan
pelkäämättä, että ajatuksia arvostellaan tai vähätellään. Mitä useampia ideoita saadaan käyttöön, sitä
varmemmin päädytään parhaaseen mahdolliseen ratkaisuun. Kun ensimmäinen aivoriihi-istunto on
pidetty, ryhmän on valittava ehdotuksista käyttökelpoisimmat. Niitä tutkitaan sitten tarkemmin.
Suunnittelijan on myös määriteltävä rajoittavat tekijät ja suuntaa antavia kriteerejä. Vaihtoehtoisia
ratkaisuja on harkittava koko prosessin ajan.
Tässä vaiheessa on valittava lähestymistapa ongelman ratkaisemiseksi ja kehitettävä
tuotesuunnitteluehdotus. Se on kirjallinen suunnitelma, jossa määritellään, miltä lopputulos tulee
näyttämään ja mitä resursseja sen valmistamiseksi tarvitaan. Se voidaan esitellä monin eri tavoin,
luonnoksina, piirroksina, malleina ja kirjallisina ohjeina. Suunnittelija voi tehdä ideoistaan
pienemmän mallin tarvitsematta investoida rahaa ja aikaa suuremman version tekemiseen. Idea
voidaan välittää myös matemaattisten tai graafisten mallien avulla.
Kun idea on kehitetty, on tärkeää testata ja arvioida lähtökohtavaatimuksiin perustuvaa
tuotesuunnitelmaa. Tämä testaus- ja arviointiprosessi johtaa tuotesuunnitelman tarkistamiseen ja
paranteluun. Seuraavaksi kehitellään paranneltua suunnitelmaa ja tuote valmistetaan. Voi olla
tarpeen tehdä useampi kuin yksi kappale.
Ymmärtääkseen insinöörin suunnitteluprosessia oppilaiden tulisi oppia, että:
F. Tuotesuunnittelu tapahtuu vaiheittain, jotka voidaan suorittaa eri järjestyksessä ja toistaa
tarvittaessa. Jokainen suunnitteluongelma on ainutlaatuinen ja saattaa vaatia uusia
työskentelytapoja tai vaiheitten suorittamista eri järjestyksessä kuin ennen. Insinööreillä ja
muotoilijoilla on usein myös omia mieltymyksiä ja ongelmanratkaisutapoja, ja he saattavat valita
erilaisia lähestymistapoja.
G. Aivoriihi on ryhmässä tapahtuvaa, ongelmia ratkovaa tuotesuunnittelua, jonka aikana
jokainen ryhmän jäsen esittelee avoimesti omat ideansa. Tässä prosessissa ei saa arvostella
toisten ajatuksia, vaikka ne olisivatkin toteuttamiskelvottomia. Kun kaikki esille tulleet vaihtoehdot
on kirjattu, ryhmä valitsee niistä parhaat ja kehittää niitä edelleen.
cviii
H. Mallintaminen, testaus, arviointi ja muokkaus muuntavat ideat käyttökelpoisiksi
ratkaisuiksi. Perinteisesti tämä menetelmä on keskittynyt tuottamaan ja testaamaan konkreettisia
malleja. Ne ovat erityisen tärkeitä suunniteltaessa suuria esineitä, kuten autoja, avaruusaluksia ja
lentokoneita, sillä kustannukset ovat pienemmät analysoitaessa mallia ennen lopullisen tuotteen
valmistamista. Arviointia käytetään päätettäessä, kuinka tuotesuunnitelma vastaa asetettuja
vaatimuksia, ja se antaa tarvittaessa suuntaa viimeistelylle. Arviointimenetelmät vaihtelevat
silmävaraisesta tarkastelusta pienoismallien ja järjestelmien käyttämiseen ja testaamiseen.
Luokat 9-12
Insinööri on itse asiassa ongelmanratkaisija, joka käyttää insinöörin tuotesuunnitteluprosessia
ongelmien ratkaisemiseksi. Insinöörin tehtävä on enemmän kuin vain toimivan tuotteen
suunnitteleminen. Hänen on harkittava monia tekijöitä, kuten turvallisuutta, ympäristöseikkoja,
eettisiä näkökohtia sekä riskejä ja hyötyä. Suunnitteluprosessissa on tärkeää, että eri asioista
kiinnostuneet ihmiset ja asiantuntijat työskentelevät yhdessä ratkaistessaan ongelmia. Tällä tavoin
saadaan ongelmanratkaisuun vaikuttamaan erilaisia näkökulmia.
Kouluttaessaan oppilaita insinöörisuunnitteluun opettajan on innostettava heidän uteliaisuuttaan,
niin että he kiinnostuvat tuotesuunnitteluprosessista ja motivoituvat oppimaan siitä enemmän.
Oppilailla tulisi olla paljon suunnittelumahdollisuuksia, jotta he kehittyisivät sisäistämään tämän
tärkeän prosessin.
Luokilla 9-12 oppilaat perehdytetään vielä kahteen muuhun insinöörisuunnitteluprosessin
käsitteeseen: prototyyppien tekemiseen ja tuotesuunnittelun periaatteiden käyttöön. Prototyyppi on
toimiva malli, joka on kehitetty suunnitteluprosessin alkuvaiheessa. Prototyyppi antaa
mahdollisuuksia suunnitelmien testaamiseen ja arviointiin tekemällä havaintoja ja tarvittavia
säätöjä. Tietokoneella tehtyjen prototyyppien avulla voidaan suunnitteluratkaisa testata
virtuaaliympäristössä. Oppilaita perehdytetään myös tuotesuunnittelun periaatteisiin, tasapainoon,
suhteisiin, funktioon ja joustavuuteen. Nämä periaatteet ovat yleismaailmallisia kaiken tyyppisessä
suunnittelussa ja ne muodostavat säännöt, joita suunnittelijat noudattavat työssään, luodessaan
tuotteita, jotka sekä miellyttävät silmää että ovat tarkoituksenmukaisia. Suunnittelun periaatteita
käytetään myös arvioitaessa olemassa olevia tuotesuunnitelmia ja niiden tuloksia sekä kerättäessä
tietoa.
cix
Tuotesuunnitteluun vaikuttavat monet tekijät, kuten suunnitteluratkaisun turvallisuus, luotettavuus
ja laadun valvonta. Ympäristönäkökohdat ja se, kuinka hyvin ratkaisu voidaan valmistaa, on
otettava huomioon. Kun suunnitellut tuotteet tai järjestelmät on tehty, on tärkeää ylläpitää ja korjata
niitä. Se tulee sisällyttää suunnitteluun. Kaiken kaikkiaan inhimillisten tekijöitten mukainen
insinööritaito, jota sanotaan myös ergonomiaksi, on myös tärkeä käsite, joka on vaikuttanut moniin
tuotesuunnitelmiin. Toteuttamalla ergonomiaa voidaan tuotesuunnittelussa muotoilla työkaluja,
koneita ja ympäristöjä sopimaan paremmin ihmisten tarpeisiin. Esimerkiksi ergonomisesti
suunnitelluissa tuoleissa on helpompi istua, ja ne tukevat ihmisen vartaloa oikein.
Ymmärtääkseen insinöörin suunnitteluprosessia oppilaiden tulisi oppia, että:
I. Vakiintuneita tuotesuunnitteluperiaatteita hyödynnetään valmiitten tuotteiden ja
tuotesuunnitelmien arvioinnissa, tietojen keräämisessä ja suunnitteluprosessin
suuntaamisessa. Tuotesuunnittelun periaatteisiin kuuluu joustavuus, sommittelun tasapaino,
toiminnallisuus ja suhteet. Näitä periaatteita voidaan soveltaa monenlaisessa suunnittelussa, ja ne
ovat yleisiä kaikissa teknologioissa.
J. Insinöörisuunnitteluun vaikuttavat persoonallisuuden piirteet, kuten luovuus, kekseliäisyys,
kyky visualisoida ja ajatella käsitteellisesti. Yksilöt ja ihmisryhmät, joilla on näitä ominaisuuksia,
osaavat tuottaa ongelmiin paljon hyviä ratkaisuvaihtoehtoja. Tuotesuunnitteluprosessi tapahtuu
usein ryhmässä, jonka jäsenillä on erilaista kokemusta, eri taustoja ja kiinnostuksia. Tällainen
yhteistoiminta lisää luovuutta, antaa uusia mahdollisuuksia ja korottaa asiantuntijuuden tasoa
tuotesuunnittelun ongelmien ratkaisemisessa.
K. Prototyyppi on toimiva malli, jossa tuotesuunnitelmaa testataan tekemällä todellisia
havaintoja ja tarvittavia muutoksia. Prototyyppien tekeminen auttaa määrittelemään
suunnitelman tehokkuutta mahdollistamalla suunnitelman testaamisen ennen sen rakentamista.
Prototyypit ovat tärkeitä testattaessa tai viimeisteltäessä tuotteita tai monimutkaista toimintaa
suorittavaa järjestelmää (esim. autot, kodin koneet ja tietokoneohjelmat).
L. Insinöörin suunnitteluprosessi ottaa huomioon monia tekijöitä. Näihin tekijöihin kuuluvat
turvallisuuden, luotettavuuden, taloudellisuuden ja ympäristöseikkojen huomioon ottaminen, laadun
valvonta, valmistettavuus, hoito ja korjaukset sekä inhimilliset tekijät (ergonomia).
cx
Standardi 10:
Oppilaat oppivat ymmärtämään vianetsintää, tutkimus- ja kehitystyötä,
keksimistä ja innovointia sekä kokeellisuutta ongelmanratkaisussa.
Insinöörisuunnittelu on ongelmanratkaisuprosessin päätyyppi, mutta ei ainoa. On myös monia muita
lähestymistapoja, joita käytetään joko muodollisten (hyvin määriteltyjen) tai muodollisista
poikkeavien (huonosti määriteltyjen) ongelmien ratkaisuun. Vianetsintä on erityinen
ongelmanratkaisun muoto, jonka tarkoituksena on löytää toimintahäiriön syy. Usein ongelma
voidaan jäljittää yksittäiseen häiriöön, kuten katkenneeseen johtimeen, palaneeseen sulakkeeseen tai
huonoon katkaisijaan. Hyvät vianetsijät ovat systemaattisia eliminoidessaan erilaisia
selitysmahdollisuuksia ja keskittyessään ongelman alkuperään.
Ongelmanratkaisumenetelmänä tutkimus ja kehittäminen (T&K) on paljon laajempaa kuin
vianetsintä. Kun jotakin uutta on pantu alulle, tiimeiltä voi kulua melkoisesti aikaa idean
paranteluun ja valmistamiseen ennen kuin markkinoille sopiva tuote saadaan aikaan. Jos
suunnittelussa on virheitä, ne täytyy tutkia, analysoida, suunnitella uudelleen ja korjata.
Vianetsinnästä poiketen T&K selvittää tavallisesti montaa asiaa samanaikaisesti. Tuotteen täytyy
toimia. Sen on myös oltava luotettava ja turvallinen, ja sillä pitää olla kaupallista vetovoimaa.
Joskus on myös tutkittava tuotteen yhteiskunnallisia arvoja tai mahdollisia ympäristöhaittoja.
Keksiminen ja innovointi kuuluvat kaikkein avoimimpiin ja luovimpiin ongelmanratkaisun
lähestymistapoihin. Keksimisessä heittäydytään uuteen ja kokeilemattomaan poiketen monista
muista ongelmanratkaisutavoista, jotka usein käsittelevät jo olemassa olevaa. Keksiminen on
prosessi, jossa syntyy uusia ideoita, ja tuotesuunnittelussa sovelletaan niitä. Innovaatio on olemassa
olevan tuotteen, järjestelmän tai työmenetelmän parannus. Luovassa toiminnassa pystytään
ajattelemaan ilman rajoja ja visioimaan uusia mahdollisuuksia, mikä on keskeistä keksimisessä ja
innovoinnissa. Kaikki teknologiset tuotteet ja järjestelmät ovat aluksi olleet olemassa vain ihmisen
mielikuvituksessa.
Kokeilu on teknologisen ongelmanratkaisun muoto, joka muistuttaa läheisesti tiedemiesten
käyttämiä menetelmiä. Käyttämällä samankaltaisia metodeja kuin luonnontieteilijät, teknologisten
ongelmien ratkojat soveltavat toistavia prosesseja kokeiluissaan. Esimerkiksi metallien kovuus on
testattava ennen kuin niistä voidaan valmistaa työkaluja. Toinen esimerkki on lentokoneitten
cxi
testaaminen erilaisissa tilanteissa, jotta saataisiin selville, miksi samanlaisille koneille on tapahtunut
onnettomuuksia. Koska teknologien ja luonnontieteilijöitten tavoitteet ovat erilaiset, myös heidän
lähestymistapansa työhön on erilainen. Tiedemiehet tekevät kokeita ymmärtääkseen paremmin
luontoa. Teknologit tekevät kokeita ymmärtääkseen ja muuttaakseen ihmisen rakentamaa maailmaa.
Laadun valvontaa pitäisi käyttää kokeilussa, jotta taattaisiin halutun vaatimustason saavuttaminen.
Eri ongelmanratkaisutapoja ei aina ole helppoa erottaa toisistaan. Joskus ne etenevät yhtäaikaisesti,
kun tiimit ratkovat suuria ongelmia. Lisäksi jotkut ongelmat vaativat sekä tieteen että teknologian
asiantuntijoita, jotta ratkaisut löytyisivät.
Luokat 0-2
Alimmilla luokka-asteilla oppilaat oppivat joitakin ongelmanratkaisun perustapoja.
Tuotesuunnitteluprosessia, joka on yksi niistä, pohdittiin kahdessa edellisessä standardissa. Tällä
tasolla voidaan esittää myös muita lähestymistapoja. Kun esimerkiksi tuote tai systeemi lakkaa
toimimasta, on tarve eristää ja korjata ongelma. Oppilaita tulisi johdatella vianetsintään; siinä he
oppivat, kuinka korjata ongelmia yksinkertaisilla menetelmillä. He voivat esimerkiksi ottaa selville
taskulampun toimimattomuuden ongelman ja korjata vian. Systemaattisesti prosessoimalla oppilaat
voivat määritellä, oliko ongelman syynä lamppu, paristot vai katkaisija.
Pienetkin oppilaat voivat olla kekseliäitä. Oppilaat nauttivat haasteista keksiä jotakin uutta.
Oppilaille pitäisi opettaa hyvien kysymysten esittämistä, jotta he saisivat tarkkaa ja ajankohtaista
tietoa. Heidän tulisi oppia tekemään havaintoja teknologisesta prosessista, tuotteista ja järjestelmistä
saadakseen ensikäden tietoa siitä, miten asiat toimivat. Opettajien tulisi luoda turvallinen
työympäristö, joka aktivoi oppilaita keksimään ideoita.
Toinen tärkeä opittava asia on, että toimintahäiriöt ja viat ovat yleisiä teknologisissa tuotteissa ja
järjestelmissä. Asiallisella hoitamisella monet tuotteet ja järjestelmät voidaan saada kestämään
kauemmin. Kun ne pettävät, ne voidaan useinkin korjata. Toisinaan tuotteita tai järjestelmiä ei
kuitenkaan voida korjata, ja ne on hylättävä.
Jotta oppilaat ymmärtäisivät erilaisia tapoja ratkaista ongelmia, heidän tulisi oppia, että:
cxii
A. Kysyminen ja havaintojen tekeminen auttaa mieltämään, miten asiat ja esineet toimivat.
Yksi parhaita oppimistapoja on tehdä yksinkertaisia kysymyksiä: ’Kuinka nämä kaksi osaa sopivat
yhteen?’ tai ’Mitä työkaluja tarvitsemme korjataksemme polkupyörän?’ Tärkeä tapa oppia on
tarkastella jotakin ja yrittää saada selville, kuinka se toimii.
B. Kaikki tuotteet ja järjestelmät voivat pettää. Monia niistä voidaan kuitenkin korjata. Jotkin
lakkaavat toimimasta, koska ovat vanhoja ja toiset, koska osat ovat loppuunkuluneet. Vianetsintä
auttaa löytämään vikoja, niin että ne voidaan korjata. Tuotteita ja järjestelmiä on huollettava, jotta
ne pysyisivät kunnossa.
Luokat 3-5
Luokilla 3-5 oppilaiden tulisi oppia lisää ongelmanratkaisutaitoja, joita kehitettiin jo aiempina
vuosina. Heidän tulisi nähdä vianetsintä haasteellisena yhä monimutkaisemmissa epäkuntoisissa
järjestelmissä.
Keksimistä ja innovointia voidaan erityisesti korostaa tässä vaiheessa. Oppilaat voivat esimerkiksi
nähdä haasteellisena lelujen keksimisen esikoululaisille. Jotta oppilaat oppisivat innovoimaan, heitä
voidaan haastaa olemassa olevan lelun uudenlaiseen muotoiluun ja parantamaan sen suunnittelua tai
käyttötarkoitusta.
Kokeilu on myös tärkeä osa teknologiaa. Neljännen ja viidennen luokan aikana oppilaita
perehdytetään siihen luonnontieteen oppitunneilla. Teknologiassa kokeilua voidaan demonstroida
etsimällä ratkaisuja teknologisiin ongelmiin. Esimerkiksi ongelma tunnistetaan, saadaan aavistus (ja
laaditaan hypoteesi) ongelman lähteestä, suoritetaan testit ja kerätään tietoja. Tiedot voivat paljastaa
ongelman luonteen, joka ohjaa työskentelyä oikeaan suuntaan.
Jotta oppilaat ymmärtäisivät erilaisia tapoja ratkaista ongelmia, heidän tulisi oppia, että:
C. Vianetsintä on keino löytää toimintaongelmiin syy, niin että se voidaan korjata. Vianetsintä
on looginen ja järjestelmällinen selvitysprosessi ongelman merkityksestä järjestelmän osana.
cxiii
D. Keksiminen ja innovaatio ovat luovia tapoja muuttaa ideat todellisiksi esineiksi tai asioiksi.
Teknologia alkaa keksimisellä, ja sitä parannetaan innovoinnilla. Keksiminen on uusien asioiden
tuottamista, innovaatiot muuttavat jo olemassa olevia asioita ja esineitä.
E. Kokeiluprosessia, joka on yleistä luonnontieteessä, voidaan käyttää myös teknologisten
ongelmien ratkaisuun. Kokeileminen sisältää tyypillisesti jonkin esineen, tms., testaamista
kontrolloiduissa olosuhteissa, jotta sitä voidaan parantaa tai muuttaa.
ESIMERKKI
Tässä esimerkissä esitetään kuljetusteknologiaan liittyviä ongelmia. Oppilaita
aktivoidaan keksimään ja innovoimaan laivojen navigointimenetelmiä.
(Esimerkki liittyy standardeihin 3, 10 ja 18.)
Navigointiteknologiaa
Historialliset esimerkit, miten ongelmanratkaisutaitoja on käytetty ratkaistaessa teknologisia
ongelmia, voivat antaa mahdollisuuksia oppia eri tiedonaloja. Erään koeperiodin aikana opettaja
avusti luokkaansa lukemaan Pam Conradin romaania Pedro’s Journal. Tämä antoi taustaa
purjehtimisteknologian tutkimiseen.
Oppilaat saivat selville, että purjehtijat pystyivät suhteellisen helposti selvittämään leveysasteensa
mittaamalla Pohjantähden korkeuskulman. Opettaja esitteli kulmien käsitteet ja globaalin
koordinaattiruudukko -järjestelmän. Luokkahuoneessa oppilaat käyttivät astelevyjä ja kulmamittoja
ja rakensivat tähtitieteen mittauskojeita. Multimediaohjelmistoa käytettiin tähtien näennäisten
liikkeiden simulointiin. Oppilaat saivat selville, että Pohjantähti on ainoa pohjoisen
pallonpuoliskon tähti, joka tarkkailijan kannalta ’pysyy paikallaan’, jolla on vakioasema.
Tarkka tähtikartta Pohjantähteä ympäröivistä tähtikuvioista pantiin luokan kattoon. Oppilaat
käyttivät ongelmanratkaisua navigoidakseen reittinsä ympäri huonetta ja selvittäessään pulpettinsa
’leveyspiirin’ ja oliko kynänteroitin enemmän pohjoisella vai eteläisellä leveyspiirillä kuin opettajan
pöytä. Pohdinnassaan luokka tuli siihen johtopäätökseen, että tähtitieteen laboratoriot kykenivät
vain määrittämään leveysasteen, ja että monet kohdat luokkahuoneessa olivat samalla
cxiv
leveysasteella. Oli selvää, että varhaisten merenkulkijoiden oli kehitettävä teknologiaa voidakseen
määritellä asemansa merellä täsmällisesti.
Oppilaat jaettiin tiimeihin tehtävänään kehittää navigointilaitteita, jotka olisivat voineet ratkaista
ongelman ja antaa merenkulkijoille mahdollisuuden määritellä tarkasti sijaintinsa merillä. Ennen
parhaan idean valintaa ryhmät tuottivat aivoriihissä erilaisia ajatuksia ja tekivät tutkimusta
kirjastossa ja Internetissä. Opettajan avulla jokainen ryhmä teki mallin ja testasi sitä. Ryhmät
esittelivät myöhemmin löytöjään ja laitettaan luokkatovereilleen.
Oppilaat olivat lukeneet romaanista, että merenkulkijat mittasivat laivan nopeutta syöttämällä
köyttä perän yli ja laskemalla solmut köyden juostessa yli partaan. Luokka pohti, miten tämän
menetelmän epätarkkuudet antoivat Kolumbukselle mahdollisuuden helposti pettää miehistöään
luulemaan olevansa lähempänä idässä päin olevaa kotiaan, kuin he tosiasiassa olivat.
Opiskellessaan navigointiteknologian kehitystä luokka oppi ongelmanratkaisumenetelmiä,
mittaamista sekä asioita kulmista, koordinaattiruudukkojärjestelmistä, hienomekaniikan ja
tarkkuuden suhteista, tähtitieteestä, nopeudesta, ajan ja etäisyyden arvioinnista; tutkimisesta,
suunnittelusta, kehittämisestä ja testaamisesta, läntisestä historiasta ja luetun ymmärtämisestä.
Luokat 6-8
Keskiluokilla oppilaat työskentelevät yhä monimutkaisempien ja vaativampien teknologisten
ongelmien parissa. Tässä vaiheessa heidän on opittava erittelemään erilaisia ongelmia. Heidän tulee
esimerkiksi ymmärtää, että tuotesuunnittelu tiettyjen vaatimusten perusteella vaatii erilaisen
ongelmanratkaisuprosessin kuin toimimattoman laitteen vian selvittäminen. Tuotesuunnittelun
lisäksi oppilaiden tulisi laajentaa ongelmanratkaisutaitojaan vian etsintään, keksimiseen,
innovaatioihin ja kokeiluun. Eri ongelmanratkaisutavat vaativat erilaisia taitoja, tietoja, asenteita ja
henkilökohtaisia ominaisuuksia. Joskus onnistuminen ongelmanratkaisussa vaikuttaa
itsevarmuuteen sekä luottamiseen omiin kykyihin ja vaistoihin. Koska ihmiset ovat ainutkertaisia
erilaisine vahvoinen puolineen, myös heidän ongelmanratkaisukyvyissään on eroja. Tästä johtuen
tiimityöskentely on tärkeää. Se antaa yksilöille mahdollisuuden yhdistää vahvuutensa, jolloin
päästään parempiin ratkaisuihin.
cxv
Keksijät ovat yleensä luovia, ja heillä on erinomainen mielikuvitus. Heillä on myös kyky nähdä
mahdollisuuksia, joita muut eivät huomaa. Toisaalta vianetsintä vaatii melkein aina erityistietoutta.
Sen oivaltaminen, miksi auto ei käynnisty, vaatii erityistietoa auton järjestelmistä. Ihmiset, joilla ei
ole oikeanlaista tietoa, voivat sortua tehottomiin työskentelytapoihin eivätkä useinkaan onnistu
löytämään ongelman syytä. Kokeilu on yksi muodollisimmista ongelmanratkaisun lajeista; se vaatii
noudattamaan tiettyjä menettelytapoja.
Jotta oppilaat ymmärtäisivät erilaisia tapoja ratkaista ongelmia, heidän tulisi oppia, että:
F. Vianetsintä on ongelmanratkaisumenetelmä, jota käytetään teknisten järjestelmien
toimintahäiriöiden tunnistamisessa. Tällaiset ongelmat vaativat yleensä jonkinlaista
erityistietämystä. Esimerkiksi selvitettäessä miksi polkupyörän vaihteet eivät toimi kunnolla,
tarvitaan tietoa vaihteen toiminnasta. Kun ongelman syy on tunnistettu, seuraava vaihe on korjata ja
testata se.
G. Keksiminen on prosessi, jossa ideat ja mielikuvitus muutetaan laitteiksi ja järjestelmiksi.
Innovaatio on prosessi, jossa muokataan jo olemassa olevaa tuotetta tai järjestelmää sen
parantamistarkoituksessa. Kaikki teknillinen uudistaminen tapahtuu innovaatioprosessissa.
H. Jotkin teknilliset ongelmat ratkaistaan parhaiten kokeilemalla. Näihin kuuluvat kokeilut
teknillisillä tuotteilla ja järjestelmillä. Tämä muistuttaa läheisesti (luonnon)tieteellistä metodia.
Erona ovat tavoitteet, joihin pyritään. Luonnontieteen päämääränä on ymmärtää, kuinka luonto
toimii, kun taas teknologian tavoite on luoda ihmisten tekemää maailmaa. Molemmissa tapauksissa
prosessi on järjestelmällinen ja sisältää asian parissa puuhailua, hypoteesien tekoa, havainnointia,
testaamista ja dokumentointia.
Luokat 9-12
Opittuaan vikojen etsintää, keksimistä ja innovointia sekä kokeiltuaan oppilaat haluavat tehdä
tutkimus- ja kehitystyötä (T&K). Se on tavoiteorientoitunut prosessi, jossa tuotesuunnitelmia,
keksintöjä ja innovaatioita tutkitaan ja jalostetaan tiettyjen tavoitteiden ja näkökulmien mukaan.
Näkökulmat voivat olla funktionaalisia (esim. tuotteen toiminnan parantaminen), taloudellisia
(esim. kaupallisen vetovoiman lisääminen) ja eettisiä (esim. turvallisuuden lisääminen). T&K hakee
ratkaisuja vastausta vailla oleviin kysymyksiin, jotka on ratkaistava, ennen kuin tuotesuunnittelu voi
cxvi
toimia. Tuotteiden ja järjestelmien, joita valmistetaan markkinoille, pitäisi lähes aina käydä läpi
laaja T&K -periodi, jossa on mukana tiimejä monilta asiantuntija-alueilta.
T&K:n aikana sovelletaan samaan ongelmaan useita erilaisia ongelmanratkaisustrategioita joko
yhtä aikaa tai jaksoittain. Esimerkiksi tuotesuunnitteluprosessin prototyyppivaiheessa on usein
tarpeellista käyttää vianetsintää, jotta prototyyppi saadaan toimimaan.
Oppilaiden tulisi myös oivaltaa, että on oltava tietämystä monilta tiedonaloilta, jotta teknologisia
ongelmia voidaan ratkaista. Tieto pelkästään teknologiasta ei riitä sitä koskevien ongelmien
ratkaisuun. On esimerkiksi mahdotonta tietää tarkasti, mitä tietoa tarvitaan kansainvälisen
avaruusaseman rakentamiseksi ja ihmisen lähettämiseksi sinne. Psykologit ja fysiologit voivat
esimerkiksi auttaa suunnittelemaan avaruusasemalle sopivaa ergonomiaa. Ravintospesialistit voivat
määritellä ruokavaliot, lääkärit keskittyä terveysasioihin ja ekonomistit kustannuksiin. Ratkaisuja
vaikeisiin ongelmiin löydetään jatkuvasti, kun hyvin erilaista tietoa tai uusia näkökulmia tuodaan
annettuun tilanteeseen.
Jotta oppilaat ymmärtäisivät erilaisia tapoja ratkaista ongelmia, heidän tulisi oppia, että:
I. Tutkimus- ja kehitystyö on erityinen ongelmanratkaisun lähestymistapa. Sitä käytetään
tehokkaasti liiketoiminnassa ja teollisuudessa valmistettaessa laitteita ja järjestelmiä.
Valtiovallan, liiketoiminnan ja teollisuuden erityisen kiinnostuksen kohteiden selvittäminen voi
antaa enemmän informaatiota ja monissa tapauksissa luoda keksinnön tai innovaation. Kehitystyö
auttaa valmistelemaan tuotetta tai järjestelmää sen lopullista tuotantoa varten. Tämän tyyppinen
tuotteen kehittely vaatii aina tiimin eri taustan omaavilta jäseniltä pitkäaikaista ponnistelua.
J. Teknologisia ongelmia on tutkittava ennen kuin niitä voidaan ratkaista. Kun ongelmia
ilmaantuu, on välttämätöntä ensiksi oppia niistä tarpeeksi, jotta voidaan päättää parhaat
ongelmanratkaisumenetelmät.
K. Kaikki ongelmat eivät ole teknologisia, eikä kaikkia ongelmia voida ratkaista teknologian
avulla. Teknologian avulla ei voida ratkaista menestyksellisesti kaikkia ongelmia tai tyydyttää
kaikkia tarpeita tai toiveita. Sen sijaan jotkin ongelmat voidaan parhaiten ratkaista muilla kuin
teknologisilla ratkaisuilla. Esimerkiksi kierrättäminen saastuttamisen vähentämisenä ja
luonnonvarojen säilyttäminen ovat käyttäytymistä koskevia ratkaisuja teknologiseen ongelmaan.
Terveydenhuollossa terveelliset elämäntavat, kuten hyvä hoito ja säännöllinen harjoitus, voivat
cxvii
usein ennalta estää ja ratkaista ongelmia, joita kirurgia ja lääkehoito eivät ole pystyneet
ratkaisemaan.
L. Useissa teknologisissa ongelmissa tarvitaan monitieteisiä lähestymistapoja. Riippuen
ongelman luonteesta saatetaan tarvita paljon tietoja. Esimerkiksi uuden videopelin tutkiminen ja
kehittäminen voi hyötyä fysiologisesta tiedosta (esim. reaktioajat ja silmä-käsi -koordinaatio) yhtä
hyvin kuin psykologiasta (esim. huomiokyvyn kesto ja muisti).
cxviii
6. LUKU
Teknologisessa maailmassa tarvittavia taitoja.
Standardit
11. Oppilaat oppivat taitoja soveltaa tuotesuunnittelua
12. Oppilaat oppivat taitoja käyttää ja huoltaa teknologisia tuotteita ja järjestelmiä
13. Oppilaat oppivat taitoja arvioida tuotteitten ja järjestelmien vaikutuksia
Kun teknologiat kehittyvät tehokkaammiksi ja käyttökelpoisemmiksi, ne yleensä myös
monimutkaistuvat.
Sulkakynästä tulee kirjoituskone, josta kehittyy tietotekninen tekstinkäsittelyohjelma. Hevosesta ja
kärrystä kehittyy Fordin T-malli, josta taas nykyaikainen perheauto. Teknologian kehittyessä kasvaa
myös vaatimustaso sen ymmärtämiseksi ja sen kanssa selviytymiseksi. Jokainen maanviljelijäkodin
lapsi osasi tarvittaessa huoltaa hevosen ja kärryt, ja useimmat T-mallin omistajat oppivat nopeasti
pitämään sen toimintakunnossa. Mutta kun perheen tila-auto menee epäkuntoon, on auto yleensä
vietävä korjaamoon ammattilaisen korjattavaksi.
Vuosikymmenten kuluessa teknologinen tieto on tullut yhä monimutkaisemmaksi ja
vaikutukseltaan laaja-alaisemmaksi. Tietyssä määrin tämä kehitys tulee jatkumaan. Taito käyttää
teknologiaa ja kyky työskennellä tietoyhteiskunnan teknologian parissa ei tulisi kuitenkaan olla vain
ammattilaisten etuoikeus. Päinvastoin, koska teknologialla on niin tärkeää osa ihmisen elämässä,
jokaisen tulisi ymmärtää mahdollisimman laajasti, mitä se on, kuinka sitä on kehitetty, kuinka se
toimii ja miten tehdä sen suhteen järkeviä päätöksiä.
Teknologinen perussivistys voidaan määritellä kykynä käyttää, hallita, arvioida ja ymmärtää
teknologisia tuotteita ja laitteistoja. Tämä vaatii tiettyjä ajattelun taitoja, kuten
ongelmanratkaisukykyä, visuaalista hahmottamista, kriittistä ajattelua ja päättelytaitoa. Näiden
taitojen kehittyminen on keskeistä teknologisessa perussivistyksessä. Nämä taidot voivat oppilaalla
kehittyä mallintamisen, testaamisen, vianetsinnän, havainnoinnin, analysoinnin ja tutkimisen kautta.
cxix
Tässä luvussa tarkastellaan teknologisen maailman vaatimien tärkeiden taitojen ja valmiuksien
kehittymistä. Ne sisältävät mm. tuotesuunnitteluprosessin soveltamista, teknologisten tuotteiden ja
laitteistojen käyttöä ja ylläpitoa sekä tuotteiden ja laitteistojen arviointia.
Standardi 11:
Oppilaat oppivat taitoja soveltaa tuotesuunnittelua.
Vain hyvin harvat nykyiset tuotteet ja laitteistot on kehitetty yrityksen ja erehdyksen kautta tai
keksitty sattumalta. Itse asiassa melkein kaikki teknologia, jota oppilas elämässään käyttää, on
järjestelmällisen ongelmanratkaisuun pohjautuvan tuotesuunnittelun tulosta, jossa alkuperäinen idea
muuttui lopulliseksi tuotteeksi tai systeemiksi. Tämä vaatii ongelman ja käytettävissä olevien
voimavarojen syvällistä ymmärtämistä, perusteellista ratkaisujen etsimistä, tehokasta arviointia ja
ratkaisujen edelleen kehittelyä. Tuotesuunnitteluprosessi on kaiken teknologisen toiminnan perusta.
Useimmat ihmiset ajattelevat, että tuotesuunnittelutehtävät kuuluvat vain insinööreille ja
tuotesuunnittelijoille. Itse asiassa kaikilla on kyky suunnitella ja valmistaa. Seuraavien suunnittelu-
ja muotoiluprosessin toistuvien vaiheiden kautta jokainen koululainen, ensiluokkalaisesta lähtien,
voi oppia tuotesuunnittelua.
Tuotesuunnitteluprosessissa käytetään monia menetelmiä, ongelmanratkaisua, luovaa ajattelua,
visuaalista hahmottamista, kriittistä ajattelua ja päättelytaitoa. Siinä tarvitaan myös käytännön
taitoja, kuten mittaamisen, piirtämisen, hahmottelun, tietotekniikan sekä työvälineiden käyttämisen
taitoja. Laadun valvonta on myös ensiarvoisen tärkeä tekijä tuotesuunnitteluprosessissa halutun
laatutason varmistamiseksi, samoin parhaimpaan mahdolliseen ratkaisuun pyrkiminen.
Standardi 8 vaatii oppilailta tuotesuunnittelun osatekijöiden tuntemista, ja standardi 9 opettaa
tuotesuunnitteluprosessin vaiheet. Tuotesuunnittelun osatekijöiden ja vaiheiden tuntemisen lisäksi
teknologisesti sivistyneen oppilaan tulee osata myös soveltaa prosessia. Edellisten normien
käsitellessä sitä, mitä opiskelijan tulisi tietää ja ymmärtää tuotesuunnitteluprosessista, standardi 11
käsittelee sen soveltamista. Nämä tieto- ja prosessinormit liittyvät toisiinsa, koska
tuotesuunnitteluprosessia ei voi täysin ymmärtää ja sisäistää ilman mahdollisuutta soveltaa sitä
cxx
käytännössä. Toisin sanoen oppilaat eivät voi onnistuneesti soveltaa tuotesuunnitteluprosessia
ilman, että älyllisesti ymmärtäisivät, mitä ovat tekemässä.
Taidot, joita tuotesuunnitteluprosessissa tarvitaan, ovat arvokkaita yhdessä ja erikseen. Taitojen
kehittyessä oppilaat saavat myös ensikäden kokemuksia siitä, miten alkuideat muuttuvat
ratkaisuiksi - mikä taas auttaa heitä paremmin hallitsemaan, ymmärtämään ja käyttämään
teknologiaa.
Luokat 0-2
Esikoulussa ja alkuopetuksessa oppilaat ovat aktiivisia, energisiä oppijoita, jotka nauttivat
ympäröivän maailman tutkimisesta ja selvittämisestä. Sen lisäksi, että kannustaa luovuuteen ja
mielikuvituksen käyttöön, opettajan tulisi tarjota oppilailleen sellainen oppimisympäristö, jossa he
voivat suunnitella ja muotoilla sekä kehitellä ja testata ideoitaan sekä keskustella niistä.
Tuotesuunnitteluprosessi antaa oppilaille mahdollisuuden tuottaa ja ilmaista ideoita kannustavassa
ja jäsentyneessä oppimistilanteessa.
Tuotesuunnitteluprosessin ongelmat pitäisi oppilaitten löytää omasta elämästään ja kokemuksistaan.
Oppilaita tulisi rohkaista tutkimaan ympäröivää maailmaa liittyen omiin tarpeisiinsa ja
kiinnostuksen kohteisiinsa. Opettajan tehtävä on valita niistä lasten kehitystasolle sopivia ongelmia.
Kun opettaja ja oppilaat ovat määritelleet ratkaistavan ongelman yhdessä, oppilaat aloittavat
mahdollisten ratkaisujen kehittelyn.
Kun oppilaat ovat valinneet ratkaisunsa, heidän tulisi rakentaa siitä havainnollinen malli. Opettajan
tulee varmistaa turvallisuus työkalujen ja materiaalien käytössä. Rakentamisprosessi antaa oppilaille
arvokasta kokemusta erilaisista materiaalien työstämiseen ja käsittelyyn liittyvistä taidoista,
mittaamisesta, merkitsemisestä, leikkaamisesta, muotoilemisesta, asennuksesta ja yhteen
liittämisestä.
Erilaisten ratkaisujen tuottamisvaiheessa oppilaille tulisi antaa mahdollisuuksia nähdä, kuinka
aikaisemmin tehtyjä tuotteita voidaan parannella. Oppilaiden tulisi työskennellä erilaisten
materiaalien kanssa ja kokeilla niitä ymmärtääkseen niiden ominaisuuksia. He voivat esimerkiksi
testata sanomalehtipaperia ja muovia selvittääkseen, kumpi niistä pitää paremmin vettä tai kumpi on
painavampaa. Voidaan testata myös erilaisten materiaalien työstettävyyttä (saksilla leikkaaminen)
cxxi
tai kiinnittämistä (liimaaminen). Keräämänsä tiedon pohjalta oppilaat voivat valita käytettävät
materiaalit. Lisäksi ratkaisujen etsimisessä voivat olla avuksi oppilaiden ’aivoriihet’ sekä opettajalta
saadut mielipiteet ja ehdotukset. Koko tuotesuunnitteluprosessin ajan oppilaiden tulisi kertoa
ideoistaan, ratkaisuistaan ja tuloksistaan toisilleen sekä luokassa että sen ulkopuolella.
Tuotesuunnitteluprosessien soveltamisen yhteydessä oppilaiden tulisi osata:
A. Löytää inhimillisiä tarpeita ja toiveita sekä valita niihin liittyviä ongelmia, jotka voidaan
ratkaista tuotesuunnitteluprosessin kautta. Nämä ongelmat voivat liittyä arkipäivän ongelmiin -
esimerkiksi pulmatilanteisiin kotona tai koulussa.
B. Rakentaa tuote tuotesuunnitteluprosessin avulla. Esine voidaan rakentaa kolmiulotteiseen
muotoon. Tuote voi olla myös pienessä mittakaavassa valmistettu malli.
C. Tutkia, miten asiat ja esineet on tehty ja miten niitä voidaan parannella. Tämän kautta
kehittyy innovaatiokyky.
ESIMERKKI
Esimerkki on veneen suunnittelusta ja muotoilusta tiettyjen vaatimusten
mukaan alkuopetuksessa. Se on todellisen maailman rakentamisprosessin
simulointia. (Esimerkki liittyy standardeihin 8, 9, 10, 11, 19 ja 20.)
Kelluvan laitteen rakentaminen.
Opettaja antoi toisen luokan oppilailleen samankokoiset arkit käärepaperia, alumiinifoliota ja
vahapaperia. He saivat myös vahapaloja, golfpalloja, pieniä sileitä kiviä, marmorikuulia ja
vesiastian. Sitten opettaja pyysi oppilaitaan suunnittelemaan ja tekemään veneen, joka kannattelisi
yhdeksää esinettä ja kelluisi vedessä 10 minuuttia.
Ennen varsinaisen tuotoksen valmistamista oppilaat pohtivat erilaisia muoto- ja
materiaalivaihtoehtoja opettajan ohjauksessa - mitä materiaalia käytettäisiin ja minkälainen
veneestä tehtäisiin. Sitten oppilaat tekivät valintansa ja valmistivat veneensä. He kokeilivat niitä
cxxii
määritelläkseen parhaan muodon vaadittuun toimintaan. Jotkut kokeilivat myös muita materiaaleja.
Toiset lisäsivät veneisiin esineitä saadakseen selville, milloin vene uppoaisi.
Testauksen jälkeen oppilaat saivat selville, mitkä veneet onnistuivat vaaditussa tehtävässä.
Keskustelussa kyseltiin mm.: Miksi jokin muoto kellui ja toinen upposi? Mikä oli paras muoto ja
miksi? Mitä muita materiaaleja olisi voinut käyttää? Millaisia samankaltaisia tuotteita ihmiset ovat
tehneet eri aikoina ja eri paikoissa? Keskustelun ja vastausten perusteella oppilaita pyydettiin
pohtimaan niitä ja tekemään johtopäätöksiä.
Luokat 3-5
Luokilla 3-5 oppilaat oppivat lisää tuotesuunnittelun taitoja ja oppivat ymmärtämään niitä.
Tuotesuunnitteluprosessi alkaa jonkin teknologian avulla ratkaistavan ongelman tunnistamisella
kuten aiemmin todettiin. Ongelman tulisi kiinnostaa oppilaita henkilökohtaisesti, joskaan sen ei
tarvitse liittyä suoraan henkilökohtaisiin tarpeisiin tai toiveisiin.
Oppilaat tuottavat ideoita ongelman ratkaisemiseksi. Heitä tulee aktivoida huomaamaan, että
ratkaisuvaihtoehdot voivat olla myös erilaisia kuin heidän itse keksimänsä. Tässä vaiheessa
oppilaiden tulisi kerätä tietoa tuotesuunnitteluongelman vaatimusten tunnistamiseksi sekä ratkaisun
kehittelemiseksi. Mitä enemmän he osaavat hakea tietoa, sitä todennäköisemmin he löytävät
toimivan ratkaisun. Tiedonhaku alkaa kysymysten muotoilulla. Vastauksia haetaan Internetistä,
asiantuntijoita haastattelemalla, lukemalla kirjoja ja tutkimalla vastaavia tuotteita ja laitteita.
Oppilaat kokeilevat myös materiaaleja, työkaluja ja resursseja valitakseen parhaiten tarpeitaan
vastaavat ratkaisut.
Tiedon keräämisen jälkeen oppilaat valitsevat parhaan mahdollisen ratkaisun, luonnostelevat sitä ja
laativat työpiirustukset. Oppilaiden on myös opittava käyttämään työkaluja ja -koneita turvallisesti
ja tehokkaasti. Heidän on hallittava materiaalien muotoilua onnistuakseen toteuttamaan ideansa
konkreettisesti. Esimerkkinä voisi olla paperitalon suunnittelu ja rakentaminen. Siinä tulisi osata
käyttää tietokonetta, piirustusvälineitä, värillisiä papereita, saksia ja liimaa, jotta voisi suunnitella ja
rakentaa hienon ja toimivan talon.
cxxiii
Seuraavaksi oppilaat kokeilevat ja arvioivat ratkaisunsa toimivuutta. Tässä vaiheessa heitä tulisi
aktivoida pohtimaan, miten ratkaisu vastaa alkuperäisiin vaatimuksiin. On tärkeää kohdistaa
huomiota myös muihin keskeisiin seikkoihin: Toimiiko tuote hyvin? Täyttääkö se tuotteelle alun
perin asetetut kriteerit? Kuinka tehokkaasti ongelma ratkaistiin? Vastattuaan näihin kysymyksiin
oppilaiden tulisi parannella ratkaisuaan suunnittelemalla ja rakentamalla se uudelleen.
On tärkeää, että oppilaat oppivat, että tuotesuunnitteluprosessi voi sisältää toistamista. Oppilaiden
tulisi oppia, kuinka toistamalla ja ‘tekemällä yhä uudelleen’ voidaan keksiä ratkaisu. Koko
prosessin ajan oppilaiden tulisi oppia parantelemaan ratkaisujaan. Lisäksi tulisi keskustella yhdessä
ideoiden jakamiseksi ja erilaisten toteutusvaihtoehtojen hyväksymiseksi. Kun oppilaat uskovat
keksineensä hyvän ratkaisun, heidän tulisi esittää se luokalle, opettajalle, vanhemmille, ja
mahdollisesti myös muille yhteisöille. Kertominen siitä, mitä on tehty, tukee ja vahvistaa oppimista.
Tuotesuunnitteluprosessien soveltamisen yhteydessä oppilaiden tulisi oppia:
D. Havaitsemaan ja keräämään tietoa arkipäivän ongelmista, jotka voidaan ratkaista
teknologian avulla sekä tuottamaan ideoita ja lähtökohtavaatimuksia ongelman
ratkaisemiseksi. Tiedonhankinnassa voi olla tarpeen käyttää painettua materiaalia (kirjat ja
aikakauslehdet), sähköisiä resursseja (Internet, CD-levyt) ja muita mahdollisia lähteitä. Asetetut
lähtökohtavaatimukset rajoittavat suunnittelua ja valmistamista.
E. Tuotesuunnitteluprosessiin kuuluu joidenkin mahdollisten ratkaisujen esittäminen
visuaalisessa muodossa sekä niistä parhaimman ratkaisun tai ratkaisujen valinta. Luonnoksia
ja piirustuksia tulee käyttää, koska ne toimivat mahdollisen ratkaisun visuaalisena muistiinpanona.
Valmiit ja oikeat piirrokset säilytetään.
F. Testaamaan ja arvioimaan tuotesuunnitteluongelman ratkaisuja. Ratkaisujen arviointiin
käytetään tuotteen lähtökohtavaatimusten kriteerejä. Ratkaisun valinnan jälkeen se rakennetaan ja
näin esitetään ideat konkreettisesti. Myös turvallisuustekijät on otettava huomioon työkaluja ja
materiaaleja käytettäessä. Näin saadaan myös kokemuksia erilaisista materiaaleista sekä
mittaamisesta, merkitsemisestä, katkaisemisesta ja muotoilemisesta aina laitteen asentamiseen ja
kytkemiseen tai liittämiseen saakka.
cxxiv
G. Parantelemaan tuotesuunnittelun ratkaisuja. Tuotesuunnittelun vaiheiden toistaminen saattaa
olla tarpeen tuotteen optimoimiseksi ennen kuin tuloksista kerrotaan muille. Jos tulokset eivät tässä
vaiheessa tyydytä, oppilaat voivat suunnitella ja parannella ratkaisujaan edelleen.
Luokat 6-8
Vuosiluokilla 6-8 oppilaat ovat levottomia, energisiä oppijoita, jotka nauttivat toiminnallisista
käytännön kokemuksista. Tällä tasolla tavoitteena on, että oppilaat soveltavat
tuotesuunnitteluprosessia niin, että voivat kehitellä ideoitaan yksityiskohtaisemmin ja päätyä
laajempiin ja monimutkaisempiin ratkaisuihin. Oppilaitten on opittava, että monin eri tavoin
asetetut ongelmat voidaan ratkaista. Ennen ratkaisun toteuttamista opiskelijoiden on eriteltävä
tavoitteita. Nämä tavoitteet ohjaavat sitten tuotesuunnitteluprosessia ja ennen kaikkea niitä
käytetään valmiin tuotteen tai laitteiston arviointiin.
Tuotesuunnittelun lähtökohtavaatimusten laatimisen jälkeen oppilaitten tulee kehitellä ehdotelma,
joka täsmentää tuotteen kokoa, muotoa, resursseja ja valmistamisen yksityiskohtia. Se voi sisältää
luonnoksia ja piirroksia, symboleja ja selventäviä muistiinpanoja. Tuotesuunnittelun piirrosmerkit
ja komponenttien symbolit ovat nykyään standardisoituja.
Näillä luokkatasoilla käytetään mallinnusta. Mallin valmistaminen on tehokas keino simuloida
valmistettavaa tuotetta. Mallit voivat olla monenlaisia, kuten konkreettisia jäljennöksiä esineistä,
tietokoneohjelmia, käsitteellistä tai matemaattista mallinnusta ja simuloituja tuotteita. Esimerkiksi
arkkitehti valmistaa pienoismallin rakennuksesta näyttääkseen asiakkaalle, miltä se todellisuudessa
näyttää.
Kun ehdotelma on valmis ja malli viimeistelty, on tärkeää testata sitä ja arvioida, kuinka hyvin se
vastaa etukäteen asetettuja kriteerejä ja rajoituksia. Tämä auttaa tuotesuunnitelman viimeistelyssä
ennen sen varsinaista toteuttamista. Aloitettuaan tuotteen valmistamisen oppilaitten tulisi jatkaa
ideoidensa arviointia, jotta lopullisesta ratkaisusta tulisi paras mahdollinen.
Oppilaiden tulisi todella valmistaa tuote viimeisenä toimintavaiheena. Mikäli valitun ratkaisun
toteutuksessa ilmenee jokin ongelma, joitakin vaiheita voidaan toistaa parhaan mahdollisen
cxxv
ratkaisun löytämiseksi, ei kuitenkaan välttämättä samassa järjestyksessä. Tuotesuunnitteluprosessin
eri vaiheiden toimintojen ja tulosten dokumentointi on tärkeää. Oppilaitten tulisi kertoa niin
onnistumisistaan kuin pettymyksistäänkin. Tämän kautta he saavat arvokasta tietoa ja näkemyksiä
toisiltaan. Erilaisia dokumentointitekniikoita ovat mm. tuotesuunnittelun portfoliot, luonnokset,
muistiinpanot tai päiväkirjat, kaaviot ja www-sivut.
Tuotesuunnitteluprosessien soveltamisen yhteydessä oppilaiden tulisi osata:
H. Soveltaa tuotesuunnitteluprosessia ongelmien ratkaisemisessa. Oppilaiden on opittava
tutkimaan ja analysoimaan sekä tekemään johtopäätöksiä tiedosta, jota on kerätty prosessin aikana.
On tunnistettava tarve, toive tai ratkaistava ongelma, joka voi johtaa ratkaisuun, josta voi tulla
keksintö (alkuperäisratkaisu) tai innovaatio (jo olemassa olevan ratkaisun muunnos). Ongelman
ratkaisemiseksi on opittava asettamaan ja analysoimaan tavoitteita. Tavoitteet tarkentavat, mitä
haluttujen tulosten tulisi olla.
I. Eritellä tuotesuunnittelun kriteereitä ja rajoituksia. Kriteerit sisältävät esimerkiksi tuotteen tai
laitteen toiminnan, koon ja materiaalit; rajoituksia ovat kustannukset, käytettävissä oleva aika ja
käyttäjän vaatimukset. Eri prosesseja ja resursseja tutkitaan ja niistä valitaan sopivimmat. Niiden
tulee perustua aikaisemmin asetettuihin ja tarkennettuihin kriteereihin ja rajoituksiin.
J. Tehdä kaksi- ja kolmiulotteisia esityksiä suunnitellusta ratkaisusta. Kaksiulotteiset ovat
luonnoksia, piirroksia ja tietokoneavusteisia suunnitelmia (CAD). Mallit voivat olla monenlaisia ja
sisältää grafiikkaa sekä matemaattisia ja konkreettisia muotoja.
K. Testata ja arvioida tuotesuunnitelmaa suhteessa alussa asetettuihin vaatimuksiin,
kriteereihin ja rajoituksiin, sekä viimeistellä sitä tarvittaessa. Testaaminen ja arviointi
määräävät, soveltuuko ehdotus ongelman ratkaisemiseen. Tämän perusteella oppilaat voivat
parannella ratkaisujaan. Ongelmanratkaisustrategioissa sovelletaan ensisijaista tietoa, esitetään
kysymyksiä ja kokeillaan ideoita.
L. Valmistaa tuote tai laitteisto sekä dokumentoida ratkaisu. Ryhmätyömenetelmiä tulisi
käyttää tiimityöskentelynä sekä laadun ja turvallisuuden varmistamisessa. Oppilaita tulisi aktivoida
tekemään portfolioita, muistiinpanoja, piirustuksia, luonnoksia tai kaavioita merkitäkseen muistiin
cxxvi
ideoitaan, työskentelyään ja tuloksiaan. On monia muitakin tapoja kertoa
tuotesuunnitteluprosessista toisille, kuten www-sivu tai tuotteen/laitteiston pienoismalli.
ESIMERKKI
Esimerkki havainnollistaa yhteistoiminnallista ongelmanratkaisutyöskentelyä,
jossa valmistetaan kilpa-auto paperista (Esimerkki liittyy standardeihin 8, 9,
10, 11 ja 18.)
Suuri paperiautokilpailu
’Hyvät naiset ja herrat, käynnistäkää moottorinne!’ opettaja sanoi. ’Tehtävänä on suunnitella ja
valmistaa kilpa-auto toiseen vuosittaiseen Pyörivän Mäen keskikoulun Suureen
Paperiautokilpailuun. Auton on rullattava alas 2 metrin rampilta keskelle voittajan ympyrää.
Materiaaleiksi teille annetaan yksi A4-paperi, neljä pyörää, kaksi akselia, liimaa ja teippiä. Aikaa
tehtävään on kaksi päivää.’
Opettaja oli jakanut luokkansa 4-5 hengen ryhmiin ja ne alkoivat kehitellä ideoita. Opettaja rohkaisi
oppilaita soveltamaan aikaisemmilla tunneilla oppimiaan tietoja aerodynamiikan perusteista sekä
luonnontieteen tunneilla opittua voiman, liikkeen ja energian muuttamista. Ryhmien täytyi käyttää
myös ongelmanratkaisustrategioita, kriittisen ajattelun taitoja sekä tiimityötaitoja arvioidessaan
ideoitaan ja valitessaan niistä parhaimman.
Ryhmät käyttivät saamiaan materiaaleja. Kun autot oli rakennettu, niiden rampilta alas vierimiseen
käyttämä aika mitattiin. Oppimista arvioitiin kolmella eri tasolla: Tiimityö - työskentelikö ryhmä
yhdessä? Tekivätkö he valmiin tuotteen? Millainen kunkin jäsenen osuus oli suunnittelussa,
muotoilussa ja rakentelussa? Ongelmanratkaisu - kun ryhmä kohtasi ongelman, kuinka oppilaat
reagoivat? Tekniset ja esteettiset ratkaisut - kuinka hyvin lopullinen tuote oli rakennettu?
cxxvii
Lopputuloksena oppilaat saivat kokea omin käsin, kuinka heidän oppimiaan hyvinkin abstrakteja
käsitteitä ja teorioita voidaan soveltaa käytännössä tosielämän tilanteisiin. Lisäksi he saivat uusia
kokemuksia ja ymmärsivät, mikä arvo yhdessä työskentelemisellä, kuten tiimityöllä, on
ongelmanratkaisussa.
Luokat 9-12
Valmistuessaan lukiosta oppilaat luottavat taitoihinsa soveltaa tuotesuunnitteluprosessia. He osaavat
myös työskennellä kaikilla käsityökaluilla, eri materiaaleilla, kehittyneillä välineillä sekä muilla
resursseilla. He osaavat yhdistellä tietoja ja prosesseja sekä soveltaa niitä uusissa ja erilaisissa
tilanteissa.
Lukiotason tuotesuunnitteluprosessissa oppilaat soveltavat alemmilla luokilla oppimiaan taitoja.
Heidän tulisi ymmärtää, ettei kaikkia ongelmia voi tai pitäisikään ratkaista. Heistä tulee myös
taitavampia tunnistamaan tuotesuunnitteluprosessin vaatimuksia.
Tärkein uusi taito on prototyyppien käyttäminen. Ne voivat olla todellisen kokoisia tai
mittakaavassa tehtyjä riippuen lopullisen tuotteen tai laitteiston koosta. Kaikista tuotteista ei ole
välttämättä järkevää tehdä prototyyppiä todellisessa koossa. Prototyyppejä ja pienoismalleja
käytetään ratkaisujen testaamiseen ja arviointiin. Niiden perusteella voidaan ratkaisuja parannella.
Arviointivaiheen aikana on tärkeää muunnella aikaisemmin hylättyjä ratkaisuja, koska ne voivat
olla käyttökelpoisia myöhemmin.
Oppilaille tulisi koulun tässä vaiheessa esitellä myös kehittyneempiä käsitteellisiä, konkreettisia ja
matemaattisia malleja. Opettajien tulisi varmistaa, että oppilaitten valitsemat ongelmat ovat
syvällisen tutkimisen arvoisia. Toisaalta niiden tulee kuitenkin olla riittävän haasteellisia, jotta
oppilaat saavuttavat parhaat mahdolliset tiedot ja taidot.
Lukiotasolla arviointi tulee yhä tärkeämmäksi ideoiden testaamisessa ja valitsemisessa. Oppilaitten
tulisi pystyä tähän ja osata luokitella erilaisia ratkaisuvaihtoehtoja, testata ja arvioida niitä sekä
päättää, mitkä niistä ovat ongelman kannalta parhaita ja mahdollisia.
cxxviii
Testaamisen ja arvioinnin perusteella voidaan aloittaa suunnitellun tuotteen tai laitteiston
rakentaminen. Se voidaan toteuttaa yhdessä tai useammassa vaiheessa. Oppilaitten tulee nähdä,
kuinka valmistaminen tapahtuu ja hyödyntää sitten tätä tietoa arvioinnissa. Oppilaita tulisi myös
innostaa pohtimaan taloudellisia seikkoja, materiaalien kestävyyttä ja kertakäyttöisyyttä.
Tuotesuunnitteluprosessien soveltamisen yhteydessä oppilaiden tulisi osata:
M. Tunnistaa ratkaistava tuotesuunnitteluongelma ja päättää, onko se panostamisen arvoinen
vai ei. Mikäli ongelma on ratkaisemisen arvoinen, oppilaat saavat tutkia, selvittää ja tuottaa ideoita.
Aivoriihi on erityisen hyvä tekniikka luovassa ajattelussa, ja tuotesuunnittelijatkin käyttävät sitä
usein. Seuraavaksi tehdään yhteenveto perusselvityksistä ja täsmennetään suunnittelun tavoitteita.
Mahdollisten ratkaisujen rajoittaminen vain muutamaan hyvään tehdään deduktiivisella päättelyllä.
N. Tunnistaa kriteereitä ja rajoituksia sekä määritellä niiden vaikutuksia tuotesuunnittelun
prosessiin. Kriteereiden tunnistaminen ja rajoituksien eritteleminen antaa pohjan sille, millainen
tuotteen tulisi olla, ja mitkä ovat sen rajoitukset. On pohdittava huolellisesti tuotteen tai laitteen
tuottamiseen, kehittämiseen, valmistamiseen, markkinointiin, taloudellisuuteen, käyttöön ja
kertakäyttöisyyteen liittyviä käsitteitä. On testattava, kokeiltava, valittava ja käytettävä materiaaleja
tuotesuunnittelun optimoimiseksi. Mikäli resursseja ei ole riittävästi, saatavilla olevia voidaan
muunnella tai keksiä uusia. Eri ratkaisuvaihtoehtoja ja kompromisseja on otettava huomioon.
Seuraavaksi suunnitellaan ja valitaan paras mahdollinen ratkaisu, joka ottaa huomioon tutkimuksiin
mutta myös henkilökohtaisiin mieltymyksiin pohjautuvat kriteerit ja rajoitukset. Tämä sisältää
perusselvityksissä esiin tulleiden rajoitusten, kriteerien ja tiedon yhdistämistä.
O. Parannella tuotesuunnitelmaa prototyyppejä ja mallinnusta käyttäen, jotta voitaisiin
varmistaa lopullisen tuotteen laatu, tehokkuus ja tuottavuus. Ehdotettuja tai jo olemassa olevia
tuoteratkaisuja arvioidaan. Tuoteratkaisua muunnellaan niin, että se ratkaisee ongelman
tehokkaammin ja ottaa huomioon vaikeudet, jotta näin varauduttaisiin paremmin seuraavaan
työvaiheeseen.
P. Arvioida ratkaisua käyttäen käsitteellisiä, konkreettisia ja matemaattisia malleja
tuotesuunnittelun eri vaiheissa. Tarkoituksena on etsiä hyviä ratkaisuja ja löytää paranneltavaa.
Ratkaisujen tarkastelu asetettujen kriteereiden ja rajoitusten valossa on arvioinnissa keskeistä.
cxxix
Aiemmin hylättyjen ratkaisujen arviointi muuntelemalla niitä mahdollisiksi vaihtoehdoiksi on
tärkeätä. Hylkäämisestä huolimatta ratkaisut saattavat silti olla myöhemmässä vaiheessa
harkitsemisen arvoisia.
Q. Kehitellä ja valmistaa tuote tai laitteisto käyttäen tuotesuunnitteluprosessia. Joitakin tuotteita valmistetaan yksittäin, kun taas joitakin muita
kannattaa valmistaa useampia tai jopa massatuotantona. Laaduntarkkailu varmistaa, että tuote on riittävän korkealaatuinen myytäväksi.
R. Arvioida lopullisia ratkaisuja sekä kertoa koko tuotesuunnitteluprosessin aikaisista
havainnoista, prosesseista ja tuloksista. Käyttökelpoisia menetelmiä ovat suulliset, graafiset,
määrälliset, virtuaaliset ja kirjoitetut esitykset sekä kolmiulotteiset mallit. Lopullisia tuloksia tulisi
verrata alkuperäisiin tavoitteisiin, kriteereihin ja rajoituksiin.
ESIMERKKI
Tässä esimerkissä opiskelijat osallistuvat ’AMERICA’S CUP’
purjehduskilpailuun suunnittelemallaan ja valmistamallaan yksirunkoisella
aluksella. Voittaja saa palkinnon (’Cup’). (Esimerkki liittyy standardeihin 8, 9,
10, 11 ja 18.)
Purjehduskilpailu
Tavoite
Suunnitella ja toteuttaa tuulivoimalla kulkeva alus kulkemaan ennalta määrätty matka
mahdollisimman nopeasti.
Kokorajoitukset
Aluksen maksimipituus 40 senttimetriä. Rungon maksimileveys 20 senttimetriä. Suurin sallittu
korkeus 60 senttimetriä. Purjeen puomin maksimipituus 40 senttimetriä.
Aikarajoitukset
Ensimmäisen viikon aiheet:
1) Merenkulun terminologia/käsitteet;
2) täysimittainen kansisuunnitelma;
cxxx
3) täysimittaiset profiilit;
4) runkomateriaalin määrittely.
Toisen viikon aiheet:
1) Suunnitelman viimeistely;
2) Purjemateriaalin määrittely.
Kolmannen viikon aiheet:
1) Lisää merenkulun terminologiaa.
Neljännen viikon aiheet:
1) Alus valmis testattavaksi;
2) Kirjoitettu ja suullinen raportti.
Rakennerajoitukset
Yhdestä puusta koverretut ja kiinteät runkoratkaisut eivät ole sallittuja. Purjeen leveys ei saa ylittää
rungon pituutta.
Muut työskentelyyn liittyvät kriteerit
1. Kilpaileva joukkue käsittää kapteenin ja kaksi miehistön jäsentä.
2. Aluksen tulee edustaa jotain muuta valtiota kuin Yhdysvaltoja.
3. Alus tulee nimetä maan kielellä (nimi aluksen kyljessä).
4. Aluksen tulee purjehtia kyseisen maan lipulla.
5. Kirjallisen ja suullisen raportin tulee olla annettujen ohjeiden mukainen.
6. Kaikki tulee toteuttaa koulun resurssien puitteissa.
Arviointi
Yksilöiden ja ryhmien panoksia käytetään ryhmän ratkaisun arviointiin. Arviointi perustuu myös
kilpailuun, joka pidetään mahdollisesti koulun lähellä sijaitsevalla lammella tai altaalla.
Resurssit
Mastot ja parrut; painolasti, purjeet, muotit, liimat, työkalut, työkoneet, välineet, menetelmät,
tutkimus- ja kehitystieto sekä testausmenettelyt.
Standardi 12:
cxxxi
Oppilaat oppivat taitoja käyttää ja hoitaa teknologisia tuotteita ja järjestelmiä.
Kaikki käyttävät teknologisia tuotteita ja järjestelmiä – autoja, televisioita, tietokoneita ja kodin
tekniikkaa – mutta kaikki eivät suinkaan tee sitä aina hyvin, turvallisesti tai
tarkoituksenmukaisimmalla tai tehokkaimmalla tavalla. Useimmiten ongelmat johtuvat teknologian
nopeasta muuttumisesta. Juuri kun olet oppinut jonkin laitteen käytön, tulee sen tilalle uudempi
versio. Tästä johtuen ihmiset ajavat autoilla, joiden vikoja he pystyvät vain harvoin tunnistamaan,
työskentelevät tietokoneilla, joiden mahdollisuudet ovat heille mysteerejä sekä vain tuijottavat
vilkkuvaa ’12:00’ videolaitteessaan.
Teknologisen yleissivistyksen omaava henkilö ei välttämättä tiedä, kuinka kaikkea teknologiaa
käytetään turvallisesti ja tehokkaasti. Tarvittaessa hän kuitenkin pystyy oppimaan teknologisen
tuotteen tai laitteiston käytön ja tekee sen luottaen itseensä. Tällä tasolla oppilaita tulisi tutustuttaa
eri teknologioihin, myös uusimpiin. Heitä tulisi opettaa käyttämään oikeita välineitä aloittaen
käyttöohjeista ja ohjekirjoista. Oppilaitten tulisi oppia pohtimaan laitteiden vikoja ja reagoimaan
niihin oikein. Heidän tulisi oppia tunnistamaan tilanteita, joissa on järkevintä olla käyttämättä
teknologisia tuotteita.
Tuotteen tai laitteiston tarkoituksenmukainen käyttö ja huolto auttaa pitämään sen käyttökunnossa,
ja kun toimintahäiriö tapahtuu, suoritetaan tarvittava korjaus tai huolto. Vianetsintä, testaus ja
diagnosointi ovat siinä tärkeitä prosesseja.
Luokat 0-2
Alimmilta luokkatasoilta lähtien oppilaille annetaan kokemuksia monenlaisten tuotteiden ja
laitteiden käytöstä, mahdollisuuksia oppia käyttämään niitä oikein ja huomata, mitä tapahtuu
käytettäessä niitä väärin. Oppilaat voivat esimerkiksi harjoitella kellon ja puhelimen tai
peruskäsityökalujen oikeaa käyttöä. Oppilaita tulisi rohkaista tutkimaan niitä kaikkia ehkä jopa
purkamalla tai vertaamalla niitä muihin vastaaviin laitteisiin. Tarkoituksena on selvittää, kuinka
laitteet toimivat sekä miten ja mihin niitä käytetään.
cxxxii
Oppilaat ovat jo alkuopetuksessa kiinnostuneita kaikesta, mitä näkevät ympärillään. He kyselevät,
miten asiat ja esineet toimivat, miksi ne ovat tietynlaisia, ja miten ne on tehty. Oppilaita tulisi
rohkaista etsimään vastauksia kysymyksiinsä käyttäen saatavilla olevia välineitä. Lapsia tulee
aktivoida seuraamaan käyttöohjeita ja viestejä, jotka antavat ohjausta työkalujen ja tuotteiden
oikeaan käyttöön. Ohjeet voivat olla kirjallisia, suullisia tai kuvallisia vaiheittaisia esityksiä.
Tuotteiden ja laitteiden valmistamisessa oppilaat tarvitsevat taitoja käyttää tavallisia työvälineitä,
esim. nitojaa, ruuvitalttaa, saksia, puristimia ja viivainta. Lapset eivät välttämättä tiedä, kuinka niitä
käytetään oikein, vaikka olisivatkin aikaisemmin työskennelleet niillä. Erilaisten oppimistehtävien
ja opetuskeskustelujen kautta oppilaat oppivat parhaat ja turvallisimmat tavat käyttää työkaluja.
Symbolit ovat myös tärkeitä vuorovaikutusprosessissa. Oppilaiden tulisi huomata, että erilaiset
symbolit urheiluseurojen logoista liikennemerkkeihin ympäröivät heitä kaikkialla. Ne antavat tietoa
ja ohjeita tarkoituksenmukaisella tavalla ja auttavat lapsia ’ymmärtämään yskän’ ilman monia
sanoja.
Teknologisten tuotteiden ja laitteistojen käytön ja huoltamisen oppimisen yhteydessä
oppilaiden tulisi osata:
A. Selvittää, kuinka esineet toimivat. Tämä voidaan toteuttaa purkamalla jokin laite huolellisesti
osiin (tehden samalla muistiinpanoja siitä, mihin mikin osa kuului) ja kokoamalla se.
Havainnoinnin, analysoinnin ja dokumentoinnin taito on edellytys tämän tavoitteen saavuttamiselle.
B. Käyttää käsityökaluja oikein ja turvallisesti sekä osata niiden oikeat nimet. Työkalut ovat
aina auttaneet ihmisiä laajentamaan taitojaan. Yksinkertaiset työkalut, sakset, neulat ja lanka,
naulat, vasarat ja viivoitin, ovat välineitä, joiden käyttötaitoa jokainen tarvitsee.
C. Tunnistaa ja käyttää arkielämän symboleja. Symboleja käytetään teknologisen maailman
viestintävälineinä, esimerkiksi liikennemerkkejä, vammaisten opasteita sekä tietokoneen näytön
ikoneja.
Luokat 3-5
cxxxiii
Alkuopetuksessa opitun perustalle rakentaen oppilaat oppivat lisää tuotteiden ja laitteistojen
käytöstä, ja mitä tulisi tehdä niiden ollessa epäkunnossa. Käyttöohjekirjojen lukeminen ja
seuraaminen on tärkeä ensimmäinen vaihe tuotteiden ja laitteiden oikeassa asennuksessa ja
käyttämisessä. Oppilaiden on opittava seuraamaan vaiheittain eteneviä ohjeita. Tämä vaatii paljon
työtä ja aikaa, olkootpa ohjeet huonot tai hyvät. Oppilaiden tulee oppia kysymään oikeita
kysymyksiä, mikäli ohjeita ei ole tai ne ovat epäselvät. Tällä koulutasolla oppilaat harjoittelevat
tuotteiden tai laitteiden purkamista ja kokoamista oppiakseen, kuinka osat sopivat yhteen ja
toimivat. Näissä harjoituksissa hankittu tieto auttaa heitä myös muiden tuotteiden ja laitteiden
käytössä ja tutkimisessa. Oppilaat voivat esimerkiksi purkaa leikkiauton selvittääkseen, kuinka sen
vaihteet ja ohjausjärjestelmä toimivat. Sen jälkeen he voivat soveltaa tietojaan selvittääkseen, miksi
leikkiauto ei kulje tai vaihda suuntaa kunnolla.
Saatuaan käyttää eri työvälineitä oppilaiden tulisi oppia valitsemaan oikea työväline annettuun
tehtävään. Oppilaita on myös opetettava noudattamaan turvallisuutta eri työkaluja ja välineitä
käyttäessään. Välineisiin, jotka auttavat etsimään, järjestämään ja arvioimaan tietoa, tulisi erityisesti
kiinnittää huomiota. Tällaisia ovat uuden teknologian välineet kuten tietokoneet, CD-ROM -
levykkeet tai Internet perinteisten kirjallisten lähteiden lisäksi.
Lisäksi oppilaiden tulisi ymmärtää ja oppia käyttämään erilaisia symboleja eri yhteyksissä. Ne
voivat olla esimerkiksi ympäröivän yhteisön käyttämiä merkkejä tai tietokoneen näytön ikoneja.
Luokkatyöskentelyssä oppilaita tulisi aktivoida keksimään uusia symboleja, joita voi käyttää
kotona, koulussa tai yhteisössä. Näin he voivat alkaa ymmärtää symbolien tarvetta ja sitä, miten ne
helpottavat ’avainideoiden’ nopeassa viestittämisessä.
Teknologisten tuotteiden ja laitteistojen käytön ja huoltamisen oppimisen yhteydessä
oppilaiden tulisi osata:
D. Seurata vaiheittain eteneviä kokoamisohjeita. Ohjeet kertovat tavallisesti, miten osat
yhdistetään tai kuinka jokin ongelma ratkaistaan.
E. Valita ja käyttää turvallisesti työkaluja, tuotteita ja laitteita tietyn tavoitteen
saavuttamiseksi. Työvälineiden valinnan tulee perustua niiden funktioon, toimintaan,
helppokäyttöisyyteen sekä saatavuuteen.
cxxxiv
F. Käyttämään tietokonetta tiedon etsimiseen ja järjestämiseen. Tämä voi tapahtua
tietokoneohjelmiston, esim. CD-ROM -hakuteoksen tai Internetin avulla.
G. Käyttää yleisiä symboleja, kuten numeroita ja kirjaimia, viestittääkseen tärkeitä ajatuksia
ja ideoita. Suurin osa näistä symboleista löytyy arkielämästä kuten, aakkoset, numerot, välimerkit
tai kaupalliset logot.
ESIMERKKI
Esimerkki selvittää, miten kuulakärkikynä voidaan purkaa ja koota. Luokkaan
voidaan tuoda myös monimutkaisempia tuotteita purettavaksi ja koottavaksi.
(Esimerkki liittyy standardeihin 8, 9, 10, 11, 12 ja 19.)
Pura se!
Opettaja opetti teknologiaa kolmannen luokan oppilailleen. Päätavoitteina oli ’lisätä oppilaiden
erittelytaitoja ja laajentaa käsityksiä teknologiasta tutkimalla sitä yleisesti käytetyissä esineissä’
(Dunlop, Croft & Brusic 1992, 9). Opettajan käyttämä tehtävä oli ’Pura se!’. Hän jakoi oppilaat
tiimeihin ja pyysi heitä purkamaan kuulakärkikyniä.
Oppilaat purkivat kynät osiin, piirsivät luonnoksia niiden osista sekä nimesivät ne. Tämä auttoi
oppilaita myöhemmin laatimaan työstään luokalle esityksen. Tiimien jäsenet muodostivat
kokoonpanolinjan kynän purkamista ja kokoamista varten ja kertoivat, kuinka työskentelivät.
Luonnoksia käytettiin kokoonpanossa.
Kynäharjoituksen jälkeen oppilaille annettiin lisää esineitä tutkittavaksi. Useimmat niistä olivat
monimutkaisempia kuin kuulakärkikynä. Kuulakärkikynän jälkeen oppilaat pystyivät kuitenkin
helposti tutkimaan myös muita esineitä. Kaikki purkivat saamansa esineen, piirsivät osat, nimesivät
ne sekä dokumentoivat, kuinka kokoaminen tapahtui. Sitten he kertoivat oppimastaan koko
luokalle. Toiminta oli haasteellista, ja useimmat halusivat tietää, voisivatko he purkaa ja koota vielä
jotain muutakin. Tämän kaltainen oppilaskeskeinen työskentely lisää oppilaiden ymmärtämystä
sekä rohkaisee ryhmää ponnistelemaan. (Dunlop, Croft & Brusic 1992, 10.)
cxxxv
Luokat 6-8
Keskiluokilla oppilaat tutkivat, käyttävät ja huoltavat erilaisia käsityökaluja, koneita,
kuluttajatuotteita ja teknologisia laitteistoja. He jatkavat turvallisten työtapojen harjoittelua –
esimerkiksi suojavaatteiden ja -lasien käyttöä – sekä seuraavat ohjekirjojen, tms., ohjeita
varmistaakseen työskentely-ympäristön turvallisuuden.
Näillä vuosiluokilla opetellaan käyttämään tietokonetta, laskinta ja muita välineitä tiedon
keräämiseen ja analysointiin sekä määriteltäessä, toimiiko jokin laitteisto tehokkaasti. Ongelmien
korjaamisen lisäksi oppilaille tulisi opettaa ennakointia ja rutiinihuolto-ohjeiden laatimista pitämään
laitteet toimintakunnossa.
Hallitakseen järjestelmiä ja laitteistoja tehokkaasti, oppilaiden tulee kehittää systeemisuuntautunutta
(system-oriented) ajattelua, ymmärtää teknologian rakentuvan panoksista (inputs), prosesseista
(processes), tuloksista (outputs) sekä palautteesta (feedback). Tällä tasolla oppilaat oppivat
tuntemaan erilaisia järjestelmiä ja kuinka ne ja niiden alajärjestelmät toimivat. Käyttökelpoinen
harjoitus on asentaa useampi alajärjestelmä laajemmaksi järjestelmäksi ja selvittää, miten kukin osa
on yhteydessä ja vaikuttaa toisen toimintaan.
Oppilaat oppivat vianetsinnän, huollon ja korjaamisen taitoja toimimattoman tai rikkoutuneen
teknologian parissa työskennellessään. Heidän tulisi osata tunnistaa, milloin järjestelmä ei toimi,
eristää ongelma, testata rikkoutunut osa tai osakokonaisuus sekä määritellä, milloin vika on
korjattavissa, ja milloin on syytä pyytää ulkopuolista apua. Oppilaiden tulisi ymmärtää ja seurata
ohjeissa määrättyjä huoltotoimenpiteitä, puhdistamista, öljyämistä, asennusta ja ruuvien
kiristämistä, pitääkseen tuotteet ja laitteistot toimintakunnossa.
Teknologisten tuotteiden ja laitteistojen käytön ja huoltamisen oppimisen yhteydessä
oppilaiden tulisi osata:
H. Käyttää ohjekirjojen, muistiinpanojen ja kokeneiden ihmisten antamaa tietoa nähdäkseen
ja ymmärtääkseen, kuinka laitteet toimivat. Tämä tieto helpottaa tuotteiden käytön oppimista ja
niiden toimintakunnon määrittämistä. Lisäksi monet käyttöohjekirjat antavat vihjeitä tuotteen tai
järjestelmän vianetsintään.
cxxxvi
I. Käyttää työkaluja, materiaaleja ja koneita turvallisesti järjestelmien diagnosointiin,
säätämiseen ja korjaamiseen. Useimpiin kulutustuotteisiin vaaditaan lakisääteisiä tietoja tuotteen
turvallisuudesta. Turvalliset työtavat tulisi oppia perusopetuksessa.
J. Käyttää tietokoneita ja laskimia eri sovellutuksissa. Tietokonetta voidaan käyttää
kontrolloimaan tuotantojärjestelmiä sekä etsimään vastauksia ongelmiin.
K. Käyttää ja huoltaa järjestelmiä annetun tavoitteen saavuttamiseksi. Järjestelmän toiminnan
ymmärtäminen on edellytys sen käytölle ja huoltamiselle. Esimerkkejä jokapäiväisistä järjestelmistä
voivat olla Internet, ohjaus- ja säätöjärjestelmät kuten robotit, sekä porttipiirit (mikroprosessorit)
digitaalisen tiedon prosessointiin.
Luokat 9-12
Lukion loppuun mennessä oppilaat osaavat käyttää ja huoltaa erilaisia tuotteita ja järjestelmiä.
Keskeinen tavoite on teknologinen perussivistys, ‘lukutaito’. Joillekin oppilaille on saattanut
kehittyä voimakas henkilökohtainen kiinnostus ja teknologinen osaaminen. He ovat myös nyt
valmiita hakeutumaan alan jatkokoulutukseen. Oppilaat osaavat myös kertoa ajatuksistaan toisille
käyttäen suullisia, kirjallisia ja elektronisia viestintätekniikoita.
Oppilaiden tulisi osata diagnosoida ja etsiä vikoja sekä analysoida ja huoltaa järjestelmiä. Nämä
taidot ovat keskeisiä kaikkien järjestelmien toimintakunnon säilyttämisessä. Oppilaille tulisi
opettaa, kuinka tärkeää on julkaista huolto-ohjekirjoja ehkäisemään laitevikoja. He voisivat
valmistaa esimerkiksi ohjeet kodin ilmansuodattimien tai auton moottoriöljyn vaihtamisesta. Mikäli
jokin laite rikkoontuu, on tärkeää, että opiskelijat osaavat diagnosoida, etsiä vikoja ja korjata ne.
Tuotteen tai järjestelmän huolto-ohjekirjassa on tietoa siitä, miten vika voidaan diagnosoida ja
korjata. Mahdollisten vikojen vakavuuden ymmärtäminen auttaa päättämään, milloin tarvitaan
kokeneemman tai ammattilaisen apua.
Niin kuin aikaisemmillakin luokkatasoilla on painotettu, työkalujen ja koneiden turvallinen ja
tehokas käyttäminen on tärkeä osa teknologista perussivistystä. Oppilailla tulee olla tilaisuuksia
käyttää työkaluja, mittareita ja oskilloskooppeja keräämään, valvomaan, järjestämään,
diagnosoimaan, ylläpitämään, tulkitsemaan ja arvioimaan dataa ja informaatiota, jota voidaan
käyttää käytännön ongelmien ratkaisemiseen.
cxxxvii
Systeemiajattelu, joka yhdistää menetelmällistä ja analyyttista ajattelua, auttaa määrittelemään,
käytetäänkö järjestelmää oikein. Tällaisella korkeamman tason ajattelulla oppilaat voivat
työskennellä panosten (input), prosessien (processes), tulosten (outputs) sekä palautteiden
(feedback) kanssa säätääkseen järjestelmää.
Lukiotasolla tietokoneiden ja ohjelmistojen käyttötaidot lisääntyvät. Oppilaiden pitäisi tuntea ja
osata käyttää kehittyneitä tietokoneita ja laitteistoja sekä kyetä vianetsintään laitteisto- ja
ohjelmisto-ongelmissa. Heidän tulisi myös oppia käyttämään tietokoneiden uusia mahdollisuuksia
ja pystyä sopeutumaan lisääntyvään tietoteknologiaan.
Teknologisten tuotteiden ja laitteistojen käytön ja huoltamisen oppimisen yhteydessä
oppilaiden tulisi osata:
L. Dokumentoida prosesseja ja toimintoja sekä kertoa niistä asianmukaisella tavalla
suullisesti ja kirjallisesti. Tällaisia tekniikoita ovat esimerkiksi diagrammit, piirrokset, graafiset
esitykset, symbolit, taulukkolaskenta, kaaviot, aikakaaviot sekä www-sivut. Yleisönä voivat olla
vertaistoverit, opettajat sekä paikallisen yhteisön jäsenet ja vaikkapa myös globaali yhteisö.
M. Diagnosoida epäkunnossa oleva järjestelmä ja käyttää työkaluja, materiaaleja, koneita ja
tietoa sen korjaamiseen. Järjestelmien huoltamiseen käytetään erilaisia laitteita, kuten digitaalisia
mittareita tai tietokoneavusteisia diagnosointityökaluja.
N. Etsiä vikoja, analysoida ja huoltaa järjestelmiä varmistamaan turvallisuutta, parempaa
toimintaa ja tarkkuutta. Toiminnan valvonta, osien asentaminen, puhtaanapito ja järjestelmän
hoitaminen ovat tuotteen tai järjestelmän huoltotoimenpiteitä.
O. Käyttää järjestelmiä niin, että ne toimivat suunnitellulla tavalla. Järjestelmät saattavat olla
esimerkiksi kaksisuuntaiseen viestintään tarkoitettuja radioita, tavaroiden kuljetus- tai
voimalajärjestelmiä, jotka muuttavat auringon energiaa sähköenergiaksi. Turvallisten toimintojen
käyttäminen ja käyttöohjeiden noudattaminen ovat ensisijaisen tärkeitä turvallisen ja riskittömän
työympäristön varmistamiseksi.
P. Käyttää tietokoneita ja laskimia tiedonvälityksessä datan ja informaation hakuun,
keräämiseen, järjestämiseen, käsittelyyn, ylläpitoon, tulkitsemiseen ja arviointiin. Erilaisia
cxxxviii
resursseja, kuten kirjaston kirjoja, Internetiä, tekstinkäsittely- ja taulukkolaskentaohjelmistoja sekä
tietokoneavusteisia suunnitteluohjelmia (CAD) voidaan käyttää tiedon hakuun.
Standardi 13:
Oppilaat oppivat taitoja arvioida tuotteiden ja järjestelmien vaikutuksia.
Kun ensimmäisen kerran tutustuu johonkin tuotteeseen tai järjestelmään, teknologisesti
yleissivistyneen henkilön tulisi pystyä keräämään sitä koskevaa tietoa, yhdistelemään sitä,
analysoimaan kehityssuuntia ja tekemään johtopäätöksiä ottaen huomioon tuotteen negatiiviset ja
positiiviset vaikutukset. Oppilaita tulisi aktivoida oppimaan näitä uusia taitoja, jotta he oppisivat
arvioimaan teknologiaa. Heidän tulisi pystyä tekemään ennusteita erilaisin tekniikoin, kuten
uusintatestausta, aikaisempiin kokemuksiin pohjautuvaa päättelyä, mahdollisten seurausten
ennakoimista, suunnitelmien mallintamista ja kehittämistä sekä hyötyjen ja riskien määrittelyä.
Näistä ennusteista lähtien oppilaiden tulisi osata arvioida, kuinka tuote tai järjestelmä tulee
vaikuttamaan yksilöihin, yhteisöön ja ympäristöön.
Tällainen arviointi on erityisen tärkeää nykyään, kun ihmisen käyttämä teknologia on niin laajalle
levinnyttä, että sillä voi olla sekä myönteisiä että kielteisiä seurauksia. Siitä on myös tullut niin
monimutkaista, että sitä voi olla vaikea ennakoida. Oppilaitten tulisi vielä ymmärtää, että
teknologisiin toimintoihin liittyy väistämättä aina kompromisseja, niin kuin tietty määrä riskejäkin.
Teknologian arvioinnissa on erotettava todelliset ja kuvitellut riskit toisistaan sekä huomattava, että
myös tekemättä jättäminen voi aiheuttaa epävarmoja seurauksia.
Luokat 0-2
Teknologialla on tärkeä rooli lasten elämässä. Sen avulla lapsi saa suojaa, tietoa, leluja, vaatteita ja
ruokaa. Nykyisinä ja tulevina kuluttajina lasten pitäisi pystyä määrittelemään, onko jonkin tuotteen
tai laitteen käyttämisellä positiivisia tai negatiivisia vaikutuksia. Heidän tulisi myös alkaa vertailla
tuotteita oppiakseen valitsemaan niistä parhaan.
cxxxix
Tällä tasolla oppilaat keräävät tietoa arkipäivän tuotteista ja laitteistoista tekemällä kysymyksiä,
kuten ‘Mistä tuote on tullut? Miten se on tehty? Toimiiko se hyvin? Onko minulla varaa hankkia
se? Tekeekö laite sitä, mitä sen mainostettiin tekevän? Mitkä ovat sen käyttämisen mahdolliset
vaaratekijät? Onko tuote kestävä? Vaatiiko laite lisäkustannuksia (esim. paperia, liimaa tai
pattereita)?’
On tärkeää oppia keräämään teknologiaa koskevaa tietoa. Tätä kautta oppii arvioimaan tuotteen
tehokkuutta sekä tekemään päätöksiä sen käyttämisestä. Tiedon keräämistä päätöksenteon tueksi
tulee opettaa esi- ja alkuopetuksessa, jolloin oppilaat harjoittelevat tiedon keräämistä myös
luonnontieteissä ja matematiikassa. Keskittyen helposti havaittaviin kohteisiin, esim. numerot,
koko, pinnan rakenne, paino ja liike oppilaat voivat tunnistaa, luokitella ja vertailla eri
teknologioita.
Esi- ja alkuopetuksessa oppilaiden tulisi käyttää keräämäänsä tietoa määritelläkseen, onko
kyseisellä tuotteella pääasiassa positiivisia vai negatiivisia vaikutuksia. Oppilaat voivat esimerkiksi
tutkia paikallisen pikaruokalan kertakäyttöastioiden käyttöä. Tässä tehtävässä he voivat luetteloida
positiivisia vaikutuksia (esim. jonotusajan lyheneminen ja tiskaamistarpeen väheneminen) ja
negatiivisia vaikutuksia (tuottaa paljon jätettä). Tällaiset kokemukset voivat auttaa oppilaita
kehittymään kriittisiksi teknologiaa kohtaan.
Tuotteiden ja järjestelmien vaikutusten arvioinnin yhteydessä oppilaiden tulisi osata:
A. Kerätä tietoa jokapäiväisistä tuotteista ja laitteistoista tekemällä kysymyksiä.
Esimerkkikysymyksiä ovat mm.: ‘Mitä nuo ovat? Miksi ne ovat tärkeitä? Voidaanko niitä
kierrättää? Kuinka paljon ne maksavat? Sopivatko ne kaikille? Miten ne vaikuttavat päivittäiseen
elämään?’
B. Määritellä, onko jollakin ihmisen käyttämällä tuotteella tai järjestelmällä positiivisia vai
negatiivisia vaikutuksia. Esimerkkinä voi olla television, lelujen, polkupyörien, pelien, nuken ja
Internetin käyttäminen.
Luokat 3-5
cxl
Luokilla 3-5 oppilaat saavat arvioida teknologiaa omasta, toisen henkilön, perheen tai yhteisön
näkökulmasta sekä suhteessa taloudellisuuteen. Arvioidessaan oppilaat oppivat yhä enemmän
luottamaan itseensä ja ajattelemaan itsenäisesti. Oppiessaan arvioimaan oppilaitten taidot vertailla,
erotella ja luokitella tietoa kehittyvät, ja he oppivat käyttämään tietoa päätöksenteossa.
Tiedon kerääminen vaatii teknologian käytön tarkkailua ja selvittämistä. Havainnot on
tallennettava. Tiedonhankinnan oppimisessa tarvitaan myös taitoja – erityisesti luonnontiedon
taitoja, kuten havainnointia, sekä kielellisen ilmaisun taitoja kuten muistiinpanojen teon, pääkohtien
hahmottelun ja informatiivisen kirjoittamisen taitoja.
Oppilaiden tulisi tutkia, miten teknologia vaikuttaa yksilöihin, perheisiin, yhteisöihin ja
ympäristöön. Tutkimalla tärkeitä tapahtumia, jotka ovat muokanneet ympäröivää yhteiskuntaa,
oppilaat tekevät pohjatyötä pohdintaansa ja opiskeluaan varten teknologisten tuotteiden ja
järjestelmien kehittymisestä ja tulevaisuudesta. Heidän tulisi oppia huomaamaan, että kaikkeen
teknologiaan liittyy kompromisseja. Valintatilanteita tulisi myös oppia punnitsemaan, jotta voisi
määritellä, kumoavatko tuotteen tai laitteiston positiiviset vaikutukset siitä johtuvat negatiiviset
seuraukset.
Tuotteiden ja järjestelmien vaikutusten arvioinnin yhteydessä oppilaiden tulisi osata:
C. Verrata, erotella ja luokitella kerättyä tietoa tunnistaakseen säännönmukaisuuksia.
Erilaisista tuotteista (lelut, ruoka, pelit, terveystuotteet, koulutarvikkeet sekä vaatteet tai laajemmat
järjestelmät kuten liikenne ja viestiliikenne) voidaan kerätä perustietoja, kuten hinta, toiminta ja
takuu.
D. Tutkia ja arvioida tietyn teknologian vaikutuksia yksilöön, perheeseen, yhteisöön ja
ympäristöön. Esimerkkejä ovat auto, mikroaaltouuni, vaatteet, valmisruoat, sähkön
tuotantolaitokset ja matkustajalentokoneet.
E. Tarkastella tuotteen tai laitteiston käyttämisen kompromissitilanteita ja tehdä oma
käyttöratkaisu. On tärkeää päätellä, mitä ongelmia tuotteet tai laitteistot voivat ratkaista ja mitä
uusia ongelmia ne mahdollisesti aiheuttavat. Voidaan kysyä esimerkiksi: ’Pitäisikö autoja käyttää
ollenkaan?’
cxli
ESIMERKKI
Seuraava esimerkki on ongelma todellisesta elämästä, öljyvuoto. Oppilaita
kannustetaan ratkaisemaan ongelmaa kokeilemalla laboratorioluokassa. Heidän
on opittava arvioimaan öljyvuodon vaikutuksia. (Esimerkki liittyy
standardeihin 3, 5, 6, 10, 13, 16, ja 18.)
Puhdista öljyvuoto!
Viidennen luokan opettaja esitti luokalleen haasteen: ’Viides päivä huhtikuuta öljytankkeri sai
sivukosketuksen jäävuoreen aiheuttaen 15 tonnin öljyvuodon mereen. Teidät on valittu tiedemiesten
eliittiryhmään selvittämään, miten öljyvuoto voidaan puhdistaa.’
Opettaja jakoi oppilaat 4-5 hengen ryhmiin. Ryhmät saivat paistinpannut, joissa oli tuuman verran
vettä ja pieni pala keinoturkista. Opettaja neuvoi oppilaita asettamaan turkin veteen ja tiputti sitten
itse ruokalusikallisen öljyä jokaiselle pannulle. Oppilaat tekivät havaintoja ja kirjoittivat ne
muistiin. Opettaja aktivoi oppilaiden ajattelua tekemällä kysymyksiä, kuten: ’Sekoittuuko öljy
veteen? Kuinka monta kerrosta näet? Mitä öljylle tapahtuu?’ Sitten oppilaat arvioivat öljyvuodon
koon.
Seuraavaksi oppilaat saivat talouspaperia, puuvillapalloja, vessapaperia, (tekstiili)nauhaa,
kahvinsuodattimen papereita ja kuminauhoja. Opettaja kehotti oppilaita käyttämään niitä öljyn
rajaamiseksi mahdollisimman pienelle alueelle ja poistamaan sitä mahdollisimman paljon. Oppilaat
suunnittelivat yhteistyönä puhdistusmenetelmän, tallensivat muistiinpanoihin havaintonsa,
onnistumisensa ja epäonnistuneet yrityksensä.
Opettaja johdatteli luokan keskustelemaan eri menetelmistä, joita oppilaat olivat kehittäneet. He
pohtivat ilmenneitä ongelmia ja miten ne pystyttäisiin ratkaisemaan. Opettaja pyysi oppilaita
tarkastelemaan myös tekoturkin palaa ja siinä tapahtuneita muutoksia. Piti myös miettiä, miten
turkkiin tarttunut öljy vaikuttaisi eläinten selviytymiseen. Seuraavaksi oppilaiden piti kirjata
havainnot siitä, mitä tapahtui opettajan tiputtaessa kokeelliseen öljyvuotoon pesuainetta.
cxlii
Opettaja päätti harjoituksen kertomalla polttoaineiden ja öljyn tärkeydestä jokapäiväisessä
elämässä. Hän selitti myös, millaisia lyhyen ja pitkän aikavälin vaikutuksia öljyvuodolla voi olla
ympäristöön. Keskusteltiin myös todellisuudessa tapahtuneista öljyonnettomuuksista,
puhdistusoperaatioista, ympäristövahingoista, yhteiskunnan reaktioista niihin ja tankkereitten
kehittämisestä turvallisemmiksi. Oppilaat oppivat, että teknologialla voi olla sekä myönteisiä että
kielteisiä vaikutuksia ympäristöön.
Luokat 6-8
Tässä iässä oppilaat osaavat kerätä ja analysoida tietoja sekä tulkita trendejä arvioidakseen, mitkä
saattaisivat olla tietyn teknologisen tuotteen yksilöllisiä ja yhteiskunnallisia vaikutuksia. He oppivat
tiettyjä tärkeitä taitoja, esimerkiksi kerätäkseen tietoa oppilaiden oli suunniteltava välineitä.
Aineiston hankinta voi sisältää postikyselyitä, haastatteluja, kirjeiden kirjoittamista tai kirjallisiin
lähteisiin perehtymistä.
Tutkimalla teknologian vaikutuksia oppilaat oppivat, että ihmiset reagoivat teknologiaan eri tavoin.
Oppilaat saattavat esim. havaita, että jotkut ihmiset kannattavat uuden ostoskeskuksen tai
golfkentän rakentamista, samalla kun osa ihmisistä voi vastustaa sitä. Kannattajat saattavat ajatella
enemmän hankkeiden työllistäviä vaikutuksia ja uusia ostosmahdollisuuksia vastustajien
painottaessa syntyviä ympäristö- ja liikennehaittoja.
Tietojen käyttäminen ja analysoiminen auttaa oppilaita arvostamaan erilaisia suuntauksia, joita on
teknologian kehittämistä ja käyttämistä kohtaan. He oppivat myös aineistojen käyttämistä tiedon
rakentamiseen. Teknologiaa koskevien järkevien päätösten tekemiseen tarvitaan tietoa
ajankohtaisista trendeistä. Oppilaat oppivat, mitä trendit ovat, kuinka tärkeitä ne ovat tulevaisuuden
ennustamiseksi, ja kuinka niitä voidaan käyttää ennusteita tehtäessä. Suuntausten tunnistamisen
jälkeen oppilaat oppivat arvioimaan ja seuraamaan teknologisen toiminnan seurauksia. He voivat
esimerkiksi käyttää tietokonesimulaatioita arvioidakseen teknologian vaikutuksia kaupungissa.
Eri taitoja yhdistellen oppilaat voivat arvioida tuotteiden ja järjestelmien käyttökelpoisuutta,
täyttävätkö ne asetetut odotukset ja ovatko positiiviset vai negatiiviset vaikutukset suurimmat. Taito
analysoida teknologiaa kriittisesti ja objektiivisesti vaatii paljon aikaa ja harjoitusta.
cxliii
Tuotteiden ja järjestelmien vaikutusten arvioinnin yhteydessä oppilaiden tulisi osata:
F. Suunnitella ja käyttää välineitä tietoaineistojen keräämiseksi. Esimerkkejä välineistä ovat
haastattelulomakkeet, postikyselyt tai tietokonepohjaiset lomakkeet tietoverkossa. Arviointivälineet
voivat myös sisältää veden laatua, ilman puhtautta ja maaperän saasteita mittaavia laitteita.
G. Käyttää kerättyä aineistoa trendien analysointiin ja tulkitsemiseen teknologian
positiivisten ja negatiivisten vaikutusten tunnistamiseksi. Teknologisen perussivistyksen saaneet
pystyvät täyttämään henkilökohtaisen ja yhteiskunnallisen velvollisuutensa arvioida teknologiaa.
H. Tunnistaa trendit ja seurata teknologian kehittymisen mahdollisia seurauksia. Trendit ovat
teknologisen toiminnan malleja, jotka näyttävät suuntaa. Trendejä käytetään tarjoamaan
vaihtoehtoja päätöksenteolle, pitäisikö jotakin tuotetta tai laitteistoa käyttää vai ei.
I. Tulkita ja arvioida kerätyn aineiston tarkkuutta ja päätellä sen käyttökelpoisuus . Erityisten
kriteereiden kehittäminen käyttökelpoisuuden arvioimiseksi on tärkeää. Joskus
paikkansapitävyyden arviointi on helppoa – kerättäessä aineisto esimerkiksi fysiikan mittavälineillä,
kuten veden puhtauden mittareilla. Joskus arviointi on vaikeampaa arvioinnin pohjautuessa
esimerkiksi yleiseen mielipiteeseen, joka voi vaihdella paljonkin eri ryhmissä ja eri aikoina.
Luokat 9-12
Oppiessaan teknologian arviointia oppilaista tulee parempia tulevaisuuden kansalaisia. Toisaalta he
osaavat tehdä viisaampia päätöksiä yhä monimutkaistuvammassa teknologisessa maailmassa.
Oppilaiden tulisi ymmärtää, että teknologia tarjoaa enemmän myönteisiä kuin haitallisia
mahdollisuuksia. Jollemme olisi suhtautuneet teknologian kehittämiseen myönteisesti, eläisimme
tänä päivänä paljon alkukantaisemmassa maailmassa.
Aineiston kerääminen ja päätelmien tekeminen ovat korvaamattoman tärkeitä edellytyksiä
valistuneiden teknologisten päätösten tekemiselle. Esimerkiksi ihmiset, jotka ovat kiinnostuneita
ostamaan tuotteita tai laitteistoja, saattavat kehitellä ennustevälineen ja kerätä aineistoa
arvioidakseen teknologian kokonaistehokkuutta ja odotettua toimintaa. Oppilaat oppivat tekemään
päätelmiä aineistoista sekä käyttämään niitä johtopäätöksiin teknologian käytöstä ja sen käytön
vaikutuksista yksilöihin, yhteiskuntaan ja ympäristöön.
cxliv
Oppilaille on tärkeää oppia tekemään analyysejä löytääkseen trendejä ja oppiakseen
määrittelemään, mikä on tärkeää myös muiden ajankohtaisten tapahtumien valossa. Oppilaat voivat
tutkia esimerkiksi erilaisia ilmaston muutosten malleja ja päätellä, mitä saattaisi tapahtua, jos maan
napa-alueiden lämpötila nousisi 2 tai 4 Celsius-astetta. He voivat analysoida maan lämpenemisen
ehkäisemisen suunnitelmaa ja arvioida sen mahdollisia ratkaisuja.
Kun aineisto on kerätty, yhdistetty ja sitä on käytetty ennusteiden tekemiseen, viimeiseksi
arvioinnin vaiheeksi jää päätöksenteko siitä, onko tuotteen tai laitteiston käyttö sopivaa. Tällaisia
päätöksiä tehtäessä on ymmärrettävä teknologisten kehittelyjen hyötyjä ja haittoja, kustannuksia,
rajoituksia ja mahdollisuuksia sekä positiivisia ja negatiivisia vaikutuksia.
Tuotteiden ja järjestelmien vaikutusten arvioinnin yhteydessä oppilaiden tulisi osata:
J. Hankkia aineistoa ja arvioida sen laatua. Tämä voi sisältää lähteiden vertailua ja vastakkain
asettelua sekä aineiston oikeellisuuden ja asiantuntijoiden taustojen tutkimista.
K. Yhdistää aineistoja, analysoida trendejä ja tehdä johtopäätöksiä teknologian vaikutuksista
yksilöön, yhteiskuntaan ja ympäristöön. Deduktiivinen ajattelu ja syntetisointitekniikat auttavat.
Oppilaitten tulee ottaa huomioon historialliset tapahtumat, maailmanlaajuiset trendit ja taloudelliset
seikat. Heidän tulee arvioida ja pohtia, miten teknologisen kehityksen aiheuttamia riskejä voidaan
hallita.
L. Käyttää arviointitekniikoita, kuten trendianalyysejä ja kokeita tehdäkseen päätelmiä
teknologian kehittämisestä tulevaisuudessa. Arviointi sisältää kompromissien analysointia,
riskien arviointia sekä parhaimman toimintasuunnan valinnan. Arviointiprosessi voi todistaa, että
tuote tai laitteisto on vaarallinen mutta ei takaa sen turvallisuutta.
M. Suunnitella tekniikoita ennustaa luonnon järjestelmien muuttamisen vaikutuksia. Näihin
tekniikoihin tulisi sisältyä testausta ja arviointia. Näitä luonnon järjestelmiä voivat olla järvet
(rantarakentaminen), sademetsät (avohakkuut) tai maa-alueet (kaivostoiminta).
cxlv
7. LUKU
Ihmisen muokkaama maailma
Standardit
14. Oppilaat oppivat ymmärtämään sekä osaavat valita ja käyttää lääketieteen
teknologioita.
15. Oppilaat oppivat ymmärtämään sekä osaavat valita ja käyttää maatalouden teknologiaa
ja siihen liittyviä bioteknologioita.
16. Oppilaat oppivat ymmärtämään sekä osaavat valita ja käyttää energia- ja
voimateknologioita.
17. Oppilaat oppivat ymmärtämään sekä osaavat valita ja käyttää tieto- ja
tietoliikenneteknologioita.
18. Oppilaat oppivat ymmärtämään sekä osaavat valita ja käyttää liikenne- ja
kuljetusteknologioita.
19. Oppilaat oppivat ymmärtämään sekä osaavat valita ja käyttää valmistamisen
teknologioita.
20. Oppilaat oppivat ymmärtämään sekä osaavat valita ja käyttää rakentamisen
teknologioita.
Ihmiset elävät kolmessa maailmassa: luonnollinen, sosiaalinen ja ’tuotesuunniteltu’ maailma.
Luonnollinen maailma koostuu kasveista ja eläimistä, maasta, ilmasta, vedestä ja tulesta, jotka
olisivat olemassa, vaikka ihmistä ei olisikaan. Yhteiskunta, sosiaalinen maailma, sisältää
kansantaloudet, kulttuurit, uskonnot, poliittiset järjestelmät ja lait, tullit sekä paljon muuta, mitä
ihmiset ovat keksineet hallitakseen sosiaalisia suhteita ja ollakseen keskinäisessä
vuorovaikutuksessa. Tuotesuunniteltu, ihmisen muokkaama maailma käsittää kaiken sen, mitä
ihminen on tehnyt luonnon maailmalle tyydyttääkseen tarpeitaan. Ihmisen muokkaama maailma on
tuotesuunnitteluprosessin tuote. Se muuttaa monin tavoin tuotteiksi ja järjestelmiksi voimavaroja –
materiaaleja, välineitä, koneita, ihmisiä, informaatiota, energiaa, pääomaa ja aikaa.
cxlvi
Tutkittaessa ihmisen tekemää maailmaa on hyvä luoda luokittelujärjestelmä, joka jakaa teknologian
osiin tarkempaa tutkimista varten. Seuraava luokitus edustaa sellaista, jota voidaan tutkia koulussa
luokilla 0-12, esikoulusta lukioon. Jokaisella tässä luvussa käsiteltävällä teknologian alueella on
piirteitä, jotka määrittelevät sen ja erottavat sen toisista aloista. Koska teknologian alat muuttuvat
koko ajan, on luokittelun oltava joustava. Alueet eivät sulje toisiaan pois, vaan ne myös lomittuvat
luontevasti. Jaottelu tekee kuitenkin helpommaksi tutkia niitä. On mahdollista nimetä hyvinkin
monia tuotesuunnitellun maailman luokituksia. Tämän asiakirjan tarpeita varten on päädytty
seitsemään standardiin.
Standardi 14:
Oppilaat oppivat ymmärtämään sekä osaavat valita ja käyttää lääketieteen
teknologioita.
Nykyisissä terveyttä vaalivissa yhteiskunnissa ihmiset kuluttavat enemmän aikaa ja rahaa kuin
milloinkaan aikaisemmin tavoitellessaan pitkää ja tuottavampaa elämää. Teknologia on vaikuttanut
paljon lääketieteen kehitykseen vuosien kuluessa. Luonnontieteelliset ja teknologiset keksinnöt ovat
useimpien diagnoosi- ja hoitokäytäntöjen taustalla. Esimerkiksi useimmat kirurgiset toimenpiteet
vaativat aikaisemmin monien tuntien operoinnin ja pitkän sairaalassa olon. Nykyään on sairaalan
toimenpidehuoneessa vietettävä aika vähentynyt laserin, uusien lääkkeitten ja uusimpien
lääkitysmenetelmien ansiosta. Avohoitotoimenpiteet lääkärin vastaanottohuoneessa ovat yleistyneet
ja toipumisaika vähentynyt viikoista päiviin.
Uutisissa kerrotaan usein lääketieteen ihmeistä, esim. irronneen jäsenen kiinnittämisestä tai hengen
pelastamisesta uusien laitteitten tai järjestelmien mahdollistaman hoitotoimenpiteen ansiosta. Uusia
tapoja tutkia ihmisruumiin toimintaa tai reaktioita muutoksiin keksitään nopeassa tahdissa. Laitteita
ja järjestelmiä suunnitellaan tarkistamaan, arvioimaan ja toimimaan tietokoneen ja elektroniikan
ohjauksessa inhimillisten voimavarojen laajentamiseksi ja terveyden edistämiseksi.
Muutokset ravitsemuksessa ja sairauksia ennalta ehkäisevän lääketieteen kehittyminen ovat olleet
avaintekijöitä parannettaessa ihmisten elämän laatua. Lääketieteen innovaatioita, rokotuksia ja
geneettisesti valmistettuja lääkkeitä, kehitetään tavoitteena lisätä terveydenhoidon asiantuntijoiden
työn tehokkuutta ja tuloksellisuutta. Näin myös sairaanhoidon laatu on parantunut. Nykyään
cxlvii
teknologioita, esimerkiksi telelääketiede (tiedonsiirtoteknologian käyttäminen terveydenhoidossa),
on helpottamassa pääsyä asiantuntijalle. Ne vähentävät maantieteellistä eriarvoisuutta, kehittävät
laatua ja hyödyntävät kalliita lääketieteen ja teknologian resursseja maksimaalisesti.
Lääkintäteollisuuden käyttäessä yhä enemmän teknologiaa on tärkeätä ottaa huomioon sen
mahdolliset seuraukset. Teknologiat, kuten lääkeaineteollisuus ja elämää ylläpitävät järjestelmät,
ovat auttaneet parantamaan ihmisen terveyttä Toisaalta ne herättävät uusia kysymyksiä esimerkiksi
siitä, miten kauan elossa pitämistä on jatkettava ja onko aina elvytettävä.
Vuonna 1900 oli amerikkalaisen odotettu elinikä 47 vuotta, tällä hetkellä se on yli 76 vuotta.
Odotettu elinikä on pidentynyt maailman laajuisesti hygieniakäytäntöjen, rokotusten,
jätehuoltojärjestelmien ja muitten teknologioitten kehityksen ansiosta. Eliniän lisääntyminen on
keskeinen syy maailman asukasluvun räjähdysmäiseen kasvuun. Useitten teknologioitten
samanaikaiseen käyttämiseen liittyvät tekijät ovat usein ristiriidassa toistensa kanssa tai niiden
kohderyhmien mielipiteitten ja eettisten näkökulmien kanssa. Tarkkaan tietoon perustuva tietous on
siksi tarpeen järkevien päätösten tekemisessä.
Luokat 0-2
Kun lapset tulevat lastentarhaan, monet heistä jo tietävät, että siistinä pysyminen ja terveelliset
tottumukset ovat tärkeitä sairauksien torjunnassa. He tietävät myös, että tiettyjen tuotteitten tai
järjestelmien käyttäminen auttaa heitä pysymään turvassa ja terveinä. Esikoulun sekä 1.- ja 2.-
luokkien luokkahuoneissa tulee olla virikkeitä oppia terveellistä elämää edistäviä tapoja.
Rokotteita ja lääkkeitä käytetään estämään sairauksia tai hidastamaan niitten kehitystä. Oppilailla
tulee olla mahdollisuuksia tutkia, miten tiedettä ja teknologiaa käytetään hyvän terveyden
edistämiseksi. He voivat pohtia, miten bakteeri voi aiheuttaa sairauden ja miten voidaan suunnitella
tuote parantamaan sairautta tai estämään sairastumista.
Oppilaat tuntevat erilaisia välineitä, joilla heitä tutkitaan lääkärissä, hammaslääkärissä tai
silmälääkärissä. He tietävät, että näitä välineitä, lämpömittareita, vaakoja, hammaslääkärin
työkaluja ja silmälääkärin linssejä käytetään tiedon keräämiseen. Heidän tulisi ymmärtää, että
teknologioita on kehitetty, jotta saataisiin tietoa terveydentilasta. Oppilaat voivat esimerkiksi tutkia,
miten on suunniteltu pureskeltavia pillereitä paljastamaan plakin muodostusta värjäämällä
cxlviii
hampaita. He voivat tutustua stetoskooppiin purkamalla sitä ja tutkimalla, miten se antaa tietoja
sydämen ja keuhkojen toiminnasta.
Valitakseen, käyttääkseen ja ymmärtääkseen lääketieteen teknologioita oppilaitten tulisi
oppia, että:
A. Rokotukset suojaavat ihmisiä saamasta tiettyjä sairauksia. Rokotukset auttavat rakentamaan
suojaa tautia vastaan ja niitä annetaan yleensä lapsuudessa. Joitakin tauteja vastaan rokotetaan
toistuvasti kuukausien ajan. Rokotukset ovat edistäneet terveyttä ja pidentäneet elinikää.
B. Lääkkeet auttavat sairaita parantumaan. Jotkin lääkkeet vaativat aikaa tai toiston ennen kuin
tehoavat. Jotkin vaikuttavat vain lyhyen ajan, ja niistä annetaan tarvittaessa lääkemääräys.
C. Itsehoitoa varten on kehitetty monia tuotteita. Jokapäiväiset tuotteet, hammas- ja hiusharjat ja
saippuat edistävät terveyttä. Lääkärit, optikot ja muut terveydenalan asiantuntijat käyttävät
teknologisia välineitä kerätessään tietoja ihmisten terveydentilasta.
Luokat 3-5
Erikoistuotteita ja -järjestelmiä voidaan käyttää tiedon keräämiseksi monista asioista, jotka
vaikuttavat ihmisten terveyteen ja turvallisuuteen. Lääkärit käyttävät usein lämpömittareita,
stetoskooppeja ja röntgenlaitteita löytääkseen syyn sairauteen ja saadakseen selville, mitä lääkettä
tarvitaan.
Luokkien 3-5 oppilaitten tulisi tuntea välineet, jotka ovat tärkeitä heidän terveytensä
säilyttämisessä. Syksyn uutislähetykset kertovat tulevista influenssaepidemioista. Parempia
rokotteita kehitettäessä tarvitaan yhä enemmän tieteellistä ja teknologista tietoa bakteereista
sairauksien aiheuttajina. Oppilaitten tulisi jatkaa selvitystä siitä, miten tiede ja teknologia yhdessä
vaikuttavat terveyden edistämiseksi.
Ihmisiä, jotka ovat tapaturman tai sairauden seurauksena menettäneet jäseniään tai muita
ruumiinosiaan, tai joiden fyysinen toiminta on rajoittunut, voidaan auttaa lääketieteen
teknologioiden avulla. Kuulolaitteet voivat korvata kuulon menetystä, tekojäsenet auttavat elämään
lähes normaalia elämää. Oppilaitten tulisi pohtia vammaisten auttamista teknologian avulla.
cxlix
Koska yhä useammat ihmiset viettävät yhä enemmän aikaansa sisätiloissa, oppilaitten tulee tietää
huonon sisäilman vaikutuksista elimistöön. Se voi vähentää suorituskykyä ja aiheuttaa sairauksia.
Oppilaat voivat vierailla sairaalassa tai tehtaassa tai vaikkapa tutkia koulun ilmastointia oppiakseen,
millaisia teknologisia keinoja on kehitetty edistämään terveyttä ja parantamaan työympäristöjä.
Valitakseen, käyttääkseen ja ymmärtääkseen lääketieteen teknologioita oppilaitten tulisi
oppia, että:
D. Rokotukset ehkäisevät sairauksien kehittymistä ja leviämistä; lääkkeet helpottavat oireita
ja pysähdyttävät sairauden kehittymisen. Polio-, jäykkäkouristus- ja sikotautirokotteita käytetään
terveyden säilyttämiseksi, kun taas lääkkeitä flunssaa tai keuhkokuumetta vastaan käytetään
helpottamaan oireita ja nopeuttamaan paranemista.
E. Teknologinen kehitys on tehnyt mahdolliseksi luoda laitteita, joilla voidaan korjata tai
korvata ruumiin osia ja jotka auttavat liikkumisessa. Tekojäsenet, rullatuolit ja kainalosauvat
kehittyvät teknologioitten kehityksen myötä.
F. Monet työkalut ja välineet on suunniteltu antamaan tietoa terveydestä ja takaamaan
turvallisen ympäristön. Lämpömittarit, verenpainemittarit ja sydämen sykkeen seurantalaitteet
ilmaisevat, onko potilas terve ja antavat tietoa potilaan terveydestä. Ihmisruumiin toimintojen
seuraamiseksi on kehitetty monia välineitä. Esimerkiksi sydänmonitori mittaa sykkeen. Välineet,
joilla itse voi mitata glukoosin, sokerin ja pH-tasoja sekä määritellä proteiineja tai vitamiineja ovat
tällaisia. Näiden laitteiden antama tieto voi auttaa selvittämään, onko henkilö sairastumassa.
ESIMERKKI
Vierailu paikalliseen apteekkiin auttaa oppilaita ymmärtämään, miten
rokotteitten tai lääkkeitten kehittäminen on myös tuotesuunnittelua, ja miten
nämä tuotteet liittyvät teknologisiin laitteisiin. Tutustumiskäynti kannustaa
oppilaita hyödyntämään näitä tietojaan. (Esimerkki liittyy standardeihin 1, 6, 8,
11 ja 14.)
cl
Vierailu apteekissa
Viidennen luokan oppilaat vierailivat paikallisessa apteekissa oppiakseen tuntemaan lääkkeitä
paremmin. He keskittyivät erityisesti tiedon saamiseen ensiapu- ja itsehoitopakkauksista.
Farmaseutti näytti oppilaille, miten apteekissa myytäviä tuotepakkauksia voidaan käyttää pH:n,
veren sokerin, proteiinin ja entsyymien mittaamiseen. Oppilaita kiinnosti erityisesti sokeritason
määrittely syljestä. Heille esiteltiin myös kuumeen määrittelyyn käytettävät laitteet perinteisestä
kuumemittarista sähköiseen korvalämpömittariin ja uusimpiin otsatarroihin.
Kun oppilaille oli esitelty apteekin monet rohdot, he hämmästyivät. He kysyivät, miten farmaseutti
selviytyi suuresta tietomäärästä ja asiakkaitten paljoudesta. Farmaseutti selitti, että ennen
tietokoneita jouduttiin arkistossa säilyttämään tuhansia asiakirjoja. Tietokoneet liittivät
asiakastiedot lääkärin määräyksiin ja ohjasivat lääkkeitten turvalliseen käyttöön.
Kun oppilaat palasivat luokkaansa, opettaja pyysi heitä vielä selvittämään lääkkeitten ja rokotteitten
kehitystä sekä siinä tarvittuja välineitä. Hän pyysi oppilaita muistelemaan oppitunneilla opittuja
asioita tuotesuunnittelusta ja päättelemään, mitä suunnitteluprosesseja lääkkeitä ja rokotteita
kehitettäessä oli käytetty. Jotkut oppilaat käyttivät Internetiä, toiset lähdekirjallisuutta. Kun he
olivat tehneet muistiinpanonsa, tiedot yhdistettiin. Oppilaat raportoivat, että saadakseen rokotteet
toimimaan, lääkärit voivat lähettää ihmisen kehoon tunnistimia keräämään tietoa. Siten voidaan
tarkistaa, toimiiko rokote kunnolla. Monet oppilaat oivalsivat, että rokotteen suunnittelu ja
käyttäminen ovat samanlaista työtä kuin tuotteen tai järjestelmän suunnittelu.
Luokat 6-8
Luokilla 6-8 oppilaat ovat yhä kiinnostuneempia itsestään ja kehostaan. Terveyteen liittyvien
teknologioitten opiskelu pohjautuu tähän kiinnostukseen. Oppilaat voivat tutkia erilaisia ihmisten
cli
elinikää pidentäviä teknologioita ja pohtia niitä. He voivat keskustella myös henkilökohtaisista
kokemuksistaan, kun teknologia on auttanut heitä, esimerkiksi silmälasien tai hammasrautojen
saamisesta.
Oppilailla tulisi olla tilaisuuksia tutkia ja pohtia lääketieteen viimeisimpiä keksintöjä oppiakseen,
millaisia teknologioita käytetään kehittämään terveydenhoitoa eri ympäristöissä. Esimerkiksi
monien uusien teknologioitten käyttö, kuten laser kirurgin työvälineenä, elektroniset laitteet
terveyden seuraamisessa ja arvioinnissa sekä hoitotoimenpiteitten kehittäminen on lisännyt
hyvinvointia. Oppilaitten tulisi myös ottaa huomioon, että joittenkin mielestä teknologia dominoi
liikaa koko terveydenhoitojärjestelmää. Heidän tulisi oppia ymmärtämään, miten teknologiat ovat
auttaneet kehittämään lääketiedettä tehottomasta, etupäässä vain diagnostisoivasta käsittelystä
sellaiseksi kuin se nyt on, sairauden tehokkaaksi hoitamiseksi ja ehkäisyksi. Oppiessaan, miten
lääketieteen teknologiset laitteet toimivat, oppilaat voivat suunnitella niitä ja rakentaa malleja niiden
toiminnasta.
Geeniteknologia on organismin geenien manipulointia tai muuntelua perinnöllisten virheitten
poistamiseksi tai lisääntymisen varmistamiseksi. Geeniteknologiasta puhutaan usein ristiriitaisin
termein. Vaikka sitä pidetään tehokkaana keinona perinnöllisten tautien parantamisessa, sitä
kritisoidaan sen mahdollisesti aiheuttamista vahingoista ihmisille ja ympäristölle. Oppilailla tulisi
siksi olla tilaisuuksia arvioida sitä eri näkökulmista. He voisivat esimerkiksi tutkia, mitä
teknologioita geeniteknologia käyttää, miten sitä käytetään terveydenhoidossa, ja miten se vaikuttaa
lääketieteen kustannuksiin ja sairauksien hoitoon.
Valitakseen, käyttääkseen ja ymmärtääkseen lääketieteen teknologioita oppilaitten tulisi
oppia, että:
G. Lääketieteellisten teknologioitten keksintöjä ja innovaatioita käytetään terveydenhuollon
kehittämisessä. Nopeaa, hyvin matalaa säteilyä käyttävää digitaalista röntgenkonetta, joka
kehitettiin alun perin timanttien salakuljetuksen paljastamiseksi, on sovellettu lääketieteeseen.
Potilaat läpivalaistaan kokonaan, ja siten voidaan paljastaa luoteja ja vaikkapa neulankärjen
sirpaleita muutamassa sekunnissa.
H. Lääketieteen tuotteitten korkea hygienia auttaa suojaamaan vaarallisilta organismeilta ja
taudeilta ja edistää lääketieteen turvallisuuden etiikkaa. Vaarallisten aineitten, lääkkeitten,
clii
vaatteitten ja instrumenttien asianmukainen käsittely suojaa ihmisiä tarpeettomilta harmeilta ja
vähentää ympäristöriskejä.
I. Rokotusten valmistus vaatii erikoisteknologioita. Immuniteetti saavutetaan, kun ihmisille
annetaan järjestelmällinen sarja rokotteita. Rokotteitten valmistusta varten on luotu teknologinen
järjestelmä, jotta niitä voitaisiin valmistaa suuria määriä. Rokotteitten tuotannon lisäämisessä on
tiedettävä, miten organismi kehitetään tuottamaan sitä, miten rokote toimii, mikä on riittävä määrä
rokotetta, ja paljonko raaka-aineita tarvitaan sen tuottamiseen.
J. Geeniteknologia on DNA:n rakenteen muotoilua uuden geneettisen materiaalin
tuottamiseksi. Geeniteknologiaa harjoitetaan laboratoriossa käyttäen mm. kemiallisia reagensseja,
jotka aiheuttavat haluttuja muutoksia geneettisessä informaatiossa ja sen rakenteessa.
Käytännöllinen esimerkki molekyylifarmakologiateollisuudesta on prosessi, jossa siirretään ihmisen
insuliinigeeni bakteerisoluihin (esimerkiksi kolibakteeri) geneettisine ohjeineen, jotka saavat
bakteerin valmistamaan ihmisen tarvitsemaa insuliinia. Näin voidaan tuottaa suuria määriä ihmisen
tarvitsemaa insuliinia. On saatu selville, että se on parempaa laadultaan kuin porsaitten haimasta
saatu vastaava tuote. Jälkimmäisestä voi saada allergioita, jotka voivat vaarantaa diabeetikon
hoidon.
Luokat 9-12
Tällä kouluasteella tulisi tutkia terveys- ja lääketieteen teknologioita ja niitä olisi pohdittava
kriittisesti. Keskusteluissa olisi tuotava esille myös maailmanlaajuisia ympäristöllisiä kannanottoja
ympäristön tilasta ja elämän muuntelun eettisistä näkökohdista. Oppilaitten tulee osata myös
väitellä teknologian keskeisistä kysymyksistä, esimerkiksi: Mistä ihmiset tietävät, että
lääketeknologia tehoaa? Missä tuotekehittelyn vaiheessa lääketieteen keksintöjä ja innovaatioita
tulisi kokeilla ihmisillä? Missä määrin tuotteitten valmistajat ovat vastuussa niiden turvallisuudesta?
Miten tietyt tuotteet ja järjestelmät vaikuttavat ympäristöihin nyt ja tulevaisuudessa?
Oppilailla on oltava tilaisuuksia tunnistaa uusia terveys- ja lääkintäteknologioita (esim.
geeniteknologiaa, tähystyskirurgiaa, nivelproteeseja ja magneettikuvausta) tutkimalla eri
menetelmin trendejä ja ennustamistekniikoita. Oppilaat voivat esimerkiksi oppia, miten laser toimii
valmistamalla laitteen, jota kokeillaan ja arvioidaan ja rinnastetaan kirurgisiin toimenpiteisiin.
Heidän tulisi voida kertoa havainnoistaan eri ryhmille, koulutovereille, kotiväelle ja muille
cliii
yhteisöille. Näin he saavat tilaisuuksia käsitellä tuotteitten ja järjestelmien käyttämistä turvallisen ja
terveellisen elämän edistämisessä.
Lääketieteen teknologian edistysaskeleet ovat auttaneet parantamaan ihmisen terveyttä
vähentämällä vakavia sairauksia, esim. poliota ja isorokkoa. On kuitenkin aina tarvetta saada aikaan
uutta kehitystä ja uusia keksintöjä. Oppilaitten tulee selvittää sekä lääketieteen teknologisen
kehityksen hyötyjä että sen aiheuttamia kustannuksia. Oppilaitten on oltava tietoisia siitä, miten
lääketiedettä käytetään esimerkiksi syntyvyyden säätelyyn ja geenien kartoitukseen. Heidän on
myös saatava tietoa tuholaisten torjunnan lääketieteellisistä vaikutuksista. Oppilaitten tulee perehtyä
tietokoneiden tärkeään rooliin terveydenhuoltojärjestelmässä. Tietokoneet säilyttävät tiedot
potilaitten terveydestä, lääkinnästä ja toimenpiteitten tuloksista, analysoivat tietoja ja helpottavat
lääkäreiden työtä.
Valitakseen, käyttääkseen ja ymmärtääkseen lääketieteen teknologioita oppilaitten tulisi
oppia, että:
K. Lääketieteen teknologiat sisältävät sairauden ehkäisyn ja kuntoutuksen, rokotteet ja
lääkkeet, lääkinnälliset ja kirurgiset toimenpiteet sekä geeniteknologian ja terveyttä suojaavat
ja ylläpitävät järjestelmät. Esimerkiksi rokotteitten ja lääkkeitten, kuten poliorokotteen,
penisilliinin ja kemoterapian, kehittäminen on auttanut poistamaan monta vakavaa sairautta.
Diagnostisten välineitten, röntgenlaitteen, tietokonetomografian ja lasereitten kehitys on tehnyt
mahdolliseksi tutkia sairauksia ilman avoleikkauksia. Erikoisvälineitten käyttö auttaa vammaisten
kuntouttamisessa. Käyttämällä pyörätuolia, yms., voivat halvaantuneet jopa pelata koripalloa;
dialyysi pitää yllä munuaispotilaitten terveyttä; silmien laserleikkaukset poistavat silmä- ja
piilolasien käyttötarpeen. Monet terveys-, lääke- ja turvallisuusteknologiat ovat erikoisteknologioita
ja niiden harjoittaminen voi olla kallista.
L. Telelääketiede hyödyntää monien alojen teknologista osaamista, lääketiedettä,
tietoliikennettä, virtuaalitodellisuutta, tietokoneteknologiaa, tietojenkäsittelyä, tekoälyä,
robotiikkaa, materiaalitutkimusta ja havaintopsykologiaa. Telelääketiede on suunniteltu
käytettäväksi hätätilanteissa maaseudun terveydenhoidossa, oikeuslääketieteessä ja pitkäaikaisten
sairauksien seurannassa. Se on ratkaisevasti parantanut lääkintähuollon saatavuutta lisäämällä
niitten lääkäreitten määrää, jotka osaavat diagnosoida sairauksia ja suorittaa toimenpiteitä vaikeissa
olosuhteissa ja etäällä sairaaloista tietokoneen tai videokonferenssin välityksellä. Kun esimerkiksi
eräs tutkija Etelämantereella löysi itsestään mahdollisesti vaarallisen syöpäkyhmyn eikä voinut
cliv
lentää lääkärinhoitoon, kuljetettiin tarvittavat välineet ilmateitse paikalle, ja siten lääkärit
Yhdysvalloissa pystyivät paikallistamaan sairauden.
M. Biokemia ja molekyylibiologia ovat mahdollistaneet elävien olentojen geenitietouden
käsittelyn. Nykyinen DNA –teknologia molekyylitutkimukseen sovellettuna on tuottanut
tekniikoita sairauksien seulontaan, diagnosointiin ja sairauksien ennakolta löytämiseen
(molekyylidiagnostiikka). Yhteiskunnan tulisi säätää testauksille ja testitulosten käytölle eettiset
säännöt, jotta vältyttäisiin mahdollisilta väärinkäytöksiltä.
Standardi 15:
Oppilaat oppivat ymmärtämään sekä osaavat valita ja käyttää maatalouden
teknologioita ja niihin liittyviä bioteknologioita.
Noin 14.000 vuotta sitten maatalouden vallankumous muutti yhteiskunnan rakenteita
mahdollistamalla ensimmäistä kertaa ruoan tuotannon yli oman tarpeen. Erilaisten
maataloustyövälineiden ja työtapojen, esimerkiksi auran ja kastelumenetelmien, kehitys, lisäsi
tuotantoa ja teki mahdolliseksi ravintoa tuottavien ihmisten määrän vähentymisen. Näin osa
väestöstä vapautui muihin tehtäviin. Maatalouden uusimmat keksinnöt jatkavat yhä samaa
kehityssuuntaa. Nykyään riittää, että noin yksi sadasta työskentelee maataloudessa, ja ruokaa
tuotetaan kuitenkin kaikille Yhdysvaltain asukkaille.
Maataloudessa kasvatetaan kasveja ja eläimiä ja niistä saadaan ruokaa, kuituja, polttoainetta sekä
mm. kemiallisia tuotteita. Maataloudessa käytetään monia kemiallisia prosesseja ja järjestelmiä.
Yksinkertainen perinteinen prosessi on säästää kasvukauden lopulta siemeniä seuraavan kauden
alussa kylvettäviksi. Toinen on lannoitteitten käyttäminen ja rikkaruohojen torjunta. Kasvien ja
eläinten jalostaminen haluttujen piirteitten saamiseksi jälkeläisiin on myös maatalousteknologiaa. Ja
tietenkin on olemassa runsaasti maatalouden työvälineitä ja koneita – terävästä kepistä, jolla
vedettiin multaan ura kasvien istutusta varten aina nykyajan lypsykoneisiin. Teknologia ei ole
ainoastaan parantanut satoa ja ruoan laatua vaan myös tehnyt mahdolliseksi sopeutua
ympäristöolosuhteitten ja ilmastoon liittyviin muutoksiin, kuivuuteen, tulviin ja maaperän
liikakäyttöön.
clv
Maatalouden kantava voima on aina ollut bioteknologian soveltaminen, joko perinteisellä tavalla tai
nykyaikaisin metodein. Bioteknologia määritellään ‘tekniikaksi, mikä käyttää eläviä organismeja tai
niiden osia valmistaakseen tai muunnellakseen tuotteita, parantaakseen kasvien tai eläinten laatua
tai kehittääkseen mikro-organismeja erityistarkoituksia varten (OTA 1988/1991; FCCSET
1992/1993). Bioteknologia sisältää monia osa-alueita ruoan muuntelusta ja terveyden edistämisestä
aina jätteitten hävittämiseen tai DNA:n käyttämiseen tietokoneen muistina. Bioteknologian elävät
organismit voivat olla mikro-organismeja, kasveja ja eläimiä samoin kuin niiden osia (esimerkiksi
entsyymejä ja proteiineja). Vaikka bioteknologialla on moderni leimansa, sitä on harjoitettu ainakin
8.000 vuotta. Noin vuonna 6.000 E.Kr. Babyloniassa käytettiin hiivaa oluen panoon, ja noin 4.000
E.Kr. egyptiläiset oppivat käyttämään hiivaa leipomisessa.
Viime vuosina on bioteknologiasta tullut entistä tärkeämpää, koska tiedemiehet ovat edistyneet
solujen ja elävän kudoksen käsittelyssä. He ovat oppineet lukemaan organismien geenikoodeja ja
muuttamaan niitten ohjelmointia. Bioteknologia on avaamassa ovia taistelussa ihmisten ja eläinten
sairauksia vastaan, terveyden edistämisessä, nälän ehkäisyssä (suuremmat sadot, kasvitautien
torjunta) sekä ympäristön parantamisessa (tuholaismyrkkyjen vähentäminen). Tämä kaikki on
todennäköisesti vasta alkua. Asiantuntijat ennustavat, että uudet bioteknologiset tuotteet ja palvelut
saavat aikaan vallankumouksen alkaneella vuosisadalla.
Bioteknologia nostaa esiin eettisiä ja yhteiskunnallisia kysymyksiä enemmän kuin muut
teknologiat. Miten turvallista on käyttää bioteknologiaa hyötykasvien viljelyssä? Tulisiko
yhteiskunnan sallia bioteknologian käyttäminen? Jos vastuullista kannanottoa odotetaan
yhteiskunnalta, sen jäsenillä on oltava perustietoa k.o. teknologiasta sekä sen tuotteista.
Kaikilla teknologioilla, joita käytetään maatalouden bioteknologisissa tuotteissa ja järjestelmissä, on
vaikutuksensa ympäristöön. Termiä ‘keinotekoinen ekosysteemi’ käytetään tässä standardissa
laajimmassa merkityksessään. Se sisältää luonnon hyväksikäytön suunnittelun ja muuntamisen sekä
keinotekoisten ekosysteemien luomisen, esim. maatilat, tekolammet, puutarhat ja viljelymetsät.
Nämä ekosysteemit on suunniteltu antamaan ruokaa, kuituja, polttoainetta, kemikaaleja, yms.
Teknologioitten rajoitukset on tiedostettava, miten luoda, käyttää ja hallita keinotekoisia
ekosysteemejä tehokkaasti, jotta säästettäisiin maan luonnonvaroja.
Luokat 0-2
clvi
Oppilaat, jotka asuvat maatiloilla tai joilla on puutarha kotonaan, tuntevat joitakin kasvien ja
eläinten kasvattamiseen liittyviä teknologioita ja prosesseja, kun taas kaupungeissa asuvilla lapsilla
voi olla vain heikko käsitys niistä. Luokilla 0-2 saatujen kokemusten perusteella oppilailla tulee olla
perustiedot siitä, miten heidän ruokansa ja vaatteensa on valmistettu.
Elävät oliot ovat riippuvaisia ilmasta, energiasta (auringosta), ravinnosta ja vedestä. Jos jokin näistä
elementeistä puuttuu, kasvit ja eläimet eivät pysy hengissä. Oppilaat keksivät, miten nämä elementit
toimivat yhdessä teknologian tuotteitten kanssa ja muodostavat järjestelmän, joka edistää
kasvamista. Oppilaat voivat esimerkiksi kylvää siemeniä useihin ruukkuihin, joissa on erilaista
multaa. Kasvien hoidossa käytetään eri määriä ravinteita, jotta oppilaille voidaan näyttää, miten
maataloudessa turvaudutaan lisäaineisiin maan rikastuttamiseksi. Jotkin ruukut voidaan asettaa
suoraan auringonvaloon, toiset pimeään. Oppilaat voivat näin tarkkailla, mitä eri ruukuissa oleville
kasveille tapahtuu.
‘Koeputki-ekosysteemin’ järjestäminen auttaa oppilaita oppimaan tuotesuunnitteluprosessia,
työvälineiden käyttöä ja veden varaamista viljelyä varten. Lapset päättävät, mitä tahtovat viljellä ja
tutkivat sitten suljetussa ympäristössä, miten paljon vettä ja auringonvaloa kasvit tarvitsevat.
Oppilaat muokkaavat maata, kylvävät siemenet ja asettavat ne suljettuun ympäristöön. Tämä auttaa
ymmärtämään, miten kasveja viljellään ja mitä tekniikkoja tarvitaan keinotekoisessa
ekosysteemissä.
Oppiakseen valitsemaan, käyttämään ja ymmärtämään maatalouden teknologioita ja niihin
liittyviä bioteknologioita on oppilaitten opittava, että:
A. Teknologioitten käyttäminen maataloudessa tekee ruoan saannin mahdolliseksi ympäri
vuoden; niiden käyttö myös säästää luonnonvaroja. Kylväminen, kasvattaminen, kasvien
hoitaminen, sadonkorjuu ja säilöminen ovat tärkeitä ruoan saamiseksi. Veden säästäminen
edellyttää sen käyttämistä viisaasti kodeissa, pihalla, puutarhassa ja maatiloilla.
B. Ekosysteemin osien valvonnassa ja hoitamisessa tarvitaan monenlaisia työvälineitä.
Ekosysteemi on joukko organismeja, kasveja ja eläimiä samassa ympäristössä. Sen ymmärtäminen,
mikä kasvien, eläinten ja niiden jätteitten suhde on ympäristöön, on tärkeätä, jotta tiedettäisiin,
miten ne toimivat luontaisina välineinä ympäristön hoidossa. Esimerkiksi puut ja ruohot poistavat
hiilidioksidia ilmasta ja tuovat happea, kun taas järvet, joet ja suot auttavat ylläpitämään ja
säästämään vettä.
clvii
Luokat 3-5
Kasvit ja eläimet, niin kuin oppilaitten omat kehotkin, tarvitsevat jatkuvaa huolenpitoa.
Luonnontieteessä kasvuprosessista oppimansa perusteella oppilaat voivat tutkia, miten heidän
nauttimansa ruoka on valmistettu. Koska vesi on välttämätöntä elollisille olennoille, oppilaitten
tulisi tutkia eri tapoja siirtää vettä paikasta toiseen, sen varastointia ja pitämistä puhtaana. Heidän
tulisi tutkia myös, mitä liikennejärjestelmiä käytetään maataloustuotteitten kuljetukseen.
Tällä luokka-asteella oppilaitten tulisi myös suunnitella, rakentaa ja arvioida erilaisille
organismeille tarkoitettuja keinotekoisia ekosysteemejä. Oppilaat tutkivat, miten paljon ravintoa,
tilaa ja auringonvaloa organismit tarvitsevat, ja miten kasvit palauttavat happea, jota puolestaan
eläimet tarvitsevat. Oppilaat voivat soveltaa tällaista tietoa kasvattamalla hamsteria luokassa. Sen
häkkiä suunniteltaessa on otettava huomioon, miten puhdasta vettä tuotetaan sekä millaisia
materiaaleja voidaan käyttää pehmustukseen ja jätteitten keräämiseen. Oppilaat voivat tarkkailla
kompostointia ekosysteemissä. He voivat suunnitella ja tehdä luonnon eläinten asumuksia
muotoilemalla koulupihasta alueen houkuttelemaan lintuja, perhosia, hyödyllisiä hyönteisiä tai
muita pikku eläimiä. Samalla oppilaat voivat tutustua eläinten asumuksiin lukemalla ja
kirjoittamalla kokemuksistaan. Tämän kautta oppilaat ymmärtävät entistä paremmin erilaisia
teknologisia prosesseja maataloudessa, esimerkiksi tuotannon lisäämistä, kasvattamista, hoitamista,
arviointia ja sadonkorjuuta.
Oppiakseen valitsemaan, käyttämään ja ymmärtämään maatalouden teknologioita ja niihin
liittyviä bioteknologioita on oppilaitten opittava, että:
C. Keinotekoiset ekosysteemit ovat tehtyjä ympäristöjä, jotka on suunniteltu toimimaan
yhteisöinä ja sisältävät ihmisiä, kasveja ja eläimiä. Maatila tai puutarhalammikko ovat
keinotekoisia ekosysteemejä, jotka on suunniteltu toimimaan itsenäisinä kokonaisuuksina.
Maanviljelijä tavoittelee mahdollisimman suurta hyötyä käyttäessään kasveja, eläimiä ja maata.
Puutarhalammikossa on kasveja antamassa ravintoa ja suojaa kaloille ja muille eläimille, ja eläinten
jätteiden avulla taimet kasvavat. Tutkimuslaboratorio ‘Biosphere II’ on suljettu keinotekoinen
ekosysteemi, jossa kasveja, eläimiä ja mikrobeja käytetään ruoan saamiseksi mutta myös
puhdistamaan ja kierrättämään ilmaa ja vettä.
clviii
D. Useimmat maatalousjätteet voidaan kierrättää. Jätteitten kierrätys tapahtuu kompostoimalla.
Biopolttoaineita, kuten etanolia tai metaania, voidaan valmistaa kierrätetyistä jätteistä.
E. Maatalouden prosessien työtavat, tarvikkeet tai järjestelmät eroavat toisistaan. Viljan
kylvämiseen tarvittavat työtavat ja välineet ovat erilaiset kuin sen korjaamiseen käytettävät.
Esimerkiksi kasvien kasvattamiseen tarvitaan auroja ja lapioita, traktoreita istutustyövälineineen
sekä kastelujärjestelmiä. Sadonkorjuussa käytetään niittovälineitä ja kuokkia, heinänkorjuukoneita
ja paalauslaitteita.
Luokat 6-8
Näillä luokilla oppilaitten tulisi oppia ymmärtämään, miten teknologiset keksinnöt ja innovaatiot
ovat auttaneet supistamaan työaikaa ja vähentäneet viljelyyn ja eläinten kasvattamiseen tarvittavaa
maa-alaa. Esimerkiksi vuonna 1930 tarvittiin kaksi hehtaaria ja 15-20 tuntia työtä tuottamaan 100
bushelia vehnää. Vuonna 1987 voitiin sama määrä tuottaa noin 1,2 hehtaarilla ja siihen tarvittiin
vain kolme työtuntia. Siemenvilja ja lannoitteet olivat parantuneet, ja tuholaistorjunta oli
tehokkaampaa. Lisäksi käytettiin parempia maatalouskoneita – esimerkiksi traktoria, auraa,
kylvökonetta, leikkuupuimuria ja kuorma-autoja. (Busheli on n. 8 gallonaa, gallona n. 4,5 litraa;
suom. huom.)
Tällä kouluasteella oppilaitten bioteknologian ymmärtämys laajenee elollisen luonnon käytöstä
sellaisten tuotteitten valmistamiseksi, jotka ovat hyödyksi ihmisille. Bioteknologiaa käytetään
taistelussa sairauksia vastaan ja edistettäessä terveyttä. Sen avulla kehitetään kasvitauteja
vastustavia lajikkeita, lisätään satojen tuottavuutta ja vähennetään torjunta-aineitten käyttöä.
Oppilaitten tulisi selvittää bioteknologian työtapoja ja arvioida sen myönteisiä ja kielteisiä
vaikutuksia.
Oppilaitten tulee jatkaa perehtymistä maataloustuotantoon ja –järjestelmiin (istutus, kylvö,
viljelysten hoitaminen, sadonkorjuu, tuotteitten jalostaminen ja käyttäminen kulutukseen). Oppilaat
voivat esimerkiksi suunnitella, valmistaa, käyttää ja arvioida terraariota tai vesiviljelyasemaa, joka
toimii osana laajempaa suljettua elatusjärjestelmää. He voivat hoitaa järjestelmää ja määritellä sen
tarvitseman valon, veden, ravinteitten ja jätteitten kierrätyksen määrän ja ajoituksen. Heidän tulisi
myös osata päätellä, toimiiko järjestelmä elämän säilyttämiseksi siten, kuin oletettiin, puhdistaako
se ilmaa ja vettä sekä arvioida sen toimintaa. Oppilaitten tulisi ylläpitää järjestelmää ja etsiä viat,
mikäli jokin sen osa pettää.
clix
Oppilailla on oltava tilaisuuksia tutkia, miten maatalouden jätteitä käytetään ja miten tuotannossa
tavalliset kompromissit liittyvät jätteitten kierrätykseen sekä muihin maataloustöihin. Se auttaa
heitä ymmärtämään, miten jokin toiminto voi aiheuttaa odottamattoman reaktion. Lannoitteitten ja
tuholaisten torjunnan tehostaminen tekee mahdolliseksi kasvattaa ruokaa suuria määriä. Kuitenkin
joissakin tapauksissa lannoitteet sekä rikkaruohojen ja hyönteisten torjunta-aineet ovat saastuttaneet
pohjaveden ja vesihuollon. Oppilaitten tulee pystyä arvioimaan hyviä ja huonoja puolia voidakseen
tehdä järkeviä päätöksiä maataloudesta ja siihen liittyvistä bioteknologioista sekä tuottaa ratkaisuja
ongelmiin.
Oppilaitten tulisi myös oppia, että maataloudessa käytetään monia järjestelmiä, kuten kastelua ja
metsänhoitoa. Usein järjestelmät on suunniteltu toimimaan yhdessä. Esimerkiksi
metsänhoitojärjestelmä (taimien, sadon ja vesivoimavarojen koordinoitu käyttö) liittyy usein satoa
lisäävään kastelujärjestelmään. Puitten, pensaitten ja viljan istuttaminen ja kylväminen palstoja
vaihdellen ja kastelujärjestelmän käyttäminen lisäävät maankäytön moninaisuutta, säästävät
energiaa, suojaavat maaperää ja vesivaroja sekä parantavat tuotantoa.
Oppiakseen valitsemaan, käyttämään ja ymmärtämään maatalouden teknologioita ja niihin
liittyviä bioteknologioita on oppilaitten opittava, että:
F. Maatalouden teknologinen kehitys vaikuttaa työvoiman määrään ja aikaan, jota tarvitaan
ruoan valmistamiseen suurelle väestölle. Uudet työkalut ja koneet, lypsykoneet, kuorma-autot ja
yhdistelmäkoneet on suunniteltu helpottamaan työtä ja lisäämään tehokkuutta. Nykyään yhä
pienempi määrä väestöstä tuottaa ruokaa, kun taas yhä enemmän työvoimaa tarvitaan ruoan
valmistamiseen, pakkaamiseen ja jakeluun.
G. Eläinten hoitoa varten tarvitaan monia erityisvälineitä kehittämään ruoan, kuitujen,
polttoaineiden ja muiden hyödyllisten tuotteiden valmistusta. Esimerkiksi maanviljelijät
käyttävät nykyään laseria tarkistaakseen peltojen tasaisuuden ja tietokonepaikannusta (GPS).
Luonnonsuojelualueet suosivat hyödyllisiä hyönteisiä, jotka lisäävät kasvien pölytystä ja hävittävät
tuholaisia.
H. Bioteknologiassa sovelletaan biologian periaatteita kaupallisten tuotteitten tai prosessien
valmistamiseksi. Geneettistä molekyylibioteknologiaa kehitetään lääkeaineteollisuudessa
(paremmat lääkkeet), maataloudessa (rikkaruohomyrkyt, tuholaistorjunta ja ilmastoon sopeutuvat
kasvit) ja lääketieteessä (geenihoidot).
clx
I. Keinotekoiset ekosysteemit ovat kokonaisuuksia, jotka jäljittelevät luonnon ympäristöjen
olosuhteita. Esimerkiksi terraariossa kasvatetaan kasveja tai eläimiä suljetussa ympäristössä. Siinä
säädellään kaikkia elämälle tärkeitä järjestelmiä, ruokaa, vettä ja koko tilaa yleensä. Keinotekoisen
ekosysteemin hoitamiseksi on kerättävä tietoja suunnittelua sekä prosessien, tuotteitten ja
järjestelmien valvontaa varten. Esimerkiksi vesiviljelyjärjestelmä suljetussa (tai avoimessa)
ympäristössä vaatii täydellistä valvontaa ja hoitamista. Lämpötila, ravinteet, valo, ilman kierto ja
hyönteisten seuranta vaativat kaikki jatkuvaa hoitamista, jotta järjestelmä toimisi kunnolla.
J. Jääkaappi, pakastin, kuivattaminen, säilöminen ja säteilytys auttavat ruoan säilönnässä ja
vähentävät terveysriskejä. Esimerkiksi säteilyttäminen tarkoittaa ruoan pommittamista pienin
korkeajaksoisin erin gamma- tai röntgensäteillä tai kiihdytetyillä elektroneilla. Se pidentää
säilytysaikaa päivien sijasta viikoiksi ja estää ruoan pilaantumisen.
Luokat 9-12
Luokkien 9-12 oppilaitten maatalousteknologioitten ymmärtäminen voi lisätä heidän tietojaan
teknologian periaatteista ja peruskäsitteistä, kuten suunnittelusta ja järjestelmistä. Eri tyyppisten
maataloustuotteitten ja -järjestelmien tutkiminen ja työstäminen auttaa oppilaita luomaan yhteyksiä
muuhun teknologiassa opiskeltuun ja ymmärtämään niiden merkitystä maataloudessa.
Oppilaat voivat tutkia pohjavesialueille varastoitujen jätteitten ja saastuttajien vaikutuksia. He
voivat myös tutkia menetelmiä saastuneen vesijako- tai pohjavesialueen puhdistamiseksi ja eliöstön
palauttamiseksi, mikä tarkoittaa mikro-organismien käyttämistä saasteitten vähentämisessä ja
ehkäisemisessä. Oppilaat voivat testata maan siirtymien aiheuttamia saasteita ja suunnitella ja
rakentaa järjestelmää, joka toimisi mallina ympäristöolosuhteitten parantamiseksi.
Oppilaitten tulisi pohtia säännösten laatimista maataloudessa käytettäviä teknologioita varten.
Heidän tulisi keskustella myös eri teknologioitten käyttämisen yhteiskunnallisista sivuvaikutuksista
ja miettiä kompromisseja, että voitaisiin tuottaa riittävästi entistä parempaa ja ravitsevampaa
ruokaa. Jotta oppilaat saisivat tukea koulussa oppimalleen, he voivat tehdä tutkimusta ja esittää
tulokset jonkin maatalouteen kehitetyn prosessin, tuotteen tai järjestelmän myönteisistä ja
kielteisistä vaikutuksista. He voivat myös tutkia geneettisesti muunneltujen kasvien tai
paikkakunnan uusien kasvien vaikutuksia.
clxi
Oppiakseen valitsemaan, käyttämään ja ymmärtämään maatalouden teknologioita ja niihin
liittyviä bioteknologioita on oppilaitten opittava, että:
K. Maataloudessa harrastetaan monenlaista liiketoimintaa monine tuotteineen ja
järjestelmineen tuottamaan, prosessoimaan ja jakamaan ruokaa, kuituja, polttoaineita,
kemikaaleja ja muita hyödyllisiä tuotteita. Satoa (esimerkiksi puuvilla-, vehnä-, tupakka- ja
viljasatoja) ostavat ja myyvät yksityiset ihmiset, yhtiöt ja rahoitusinstituutiot. Paikallis- ja valtion
hallinto säätelee maataloustuotteitten ja järjestelmien markkinoita ja turvallisuutta.
L. Bioteknologialla on sovelluksia maataloudessa ja lääkeaineteollisuudessa sekä ruoan,
juomien ja energian valmistuksessa, ympäristönsuojelussa ja geeniteknologiassa. Biologisia
prosesseja käytetään yhdessä mekaanisten teknologioitten kanssa materiaalien, tuotteitten ja
organismien muunteluun tai korvaamiseen. Käyminen, luomutuotteet, mikrobisovellukset,
separointi- ja puhdistusmenetelmät sekä kasvu- ja sen seurantaprosessit ovat keskeisiä esimerkkejä
bioteknologian sovellutuksista. Geneettisesti käsiteltyjen siementen valinta, muunnellut organismit
(esim. kylmää kestävien bakteerien käyttö estämään hallan vaikutusta) sekä levälannoitteet ovat
esimerkkejä maataloustoimintojen laajentamisesta bioteknologisin sovelluksin.
M. Entistäminen on toimintaa, jolla kontrolloidaan maaperän eroosion aiheuttamia haittoja
ja estetään sedimenttien joutuminen pohjavesialueille. Entistämistä on myös veden varastointi
ja sen laadun parantaminen. Esimerkiksi puutarhoissa tai maatiloilla käytetyt pengermät estävät
eroosiota muuttamalla pitkät rinteet sarjaksi pienempiä ja leveämpiä askelmia. Tämä edistää
rankkasateitten imeytymistä maaperään sen sijaan että sateet aiheuttaisivat vesivirtoja ja eroosiota.
N. Suunniteltaessa ja hoidettaessa maatalouden järjestelmiä tarvitaan tietoa keinotekoisista
ekosysteemeistä ja teknologisen kehityksen vaikutuksista kasvistoon ja eläimistöön.
Esimerkiksi järkevä veden käyttö puutarhoissa ja maatiloilla edellyttää kasvien tarpeiden ottamista
huomioon ja tehokasta kastelua jo ennen kuin varsinaista kastelujärjestelmää suunnitellaan tai
asennetaan. Maataloudessa täytyy ottaa huomioon satojen suunnittelu, niiden suuruus ja eri
lajikkeiden jakautuminen sekä kasvitautien vaikutus ja maan ja eläinten suojaaminen mahdollisten
tulipalojen tai kuivuuden varalta. Esimerkiksi tuholaistorjunta merkitsee viikkojen työtä, jotta
voitaisiin estää tuholaismyrkkyjen vaikutus kasvuun, tuottoon ja ympäristöön.
clxii
ESIMERKKI
Oppilaille annettiin tilaisuus paneutua sovellukseen elintarvikkeitten
kasvattamisesta. Oppilaat saivat rakentaa kasveille ja eläimille ihanteellisen
ympäristön. (Esimerkki liittyy standardeihin 2, 8, 9, 10, 11 ja 15.)
Vesiviljelyjärjestelmä
Opettaja kannusti oppilaitaan suunnittelemaan vesiviljelyjärjestelmän käyttäen kasveja, jotka
vähentäisivät ilman hiilidioksidia. Järjestelmän tulisi tuottaa tarpeeksi happea neljälle ihmiselle
vedenalaisella tutkimusasemalla. Ryhmätyönä oppilaat valitsivat erilaisia vihanneksia, jotka
menestyvät vesiviljelyjärjestelmässä ja jotka pystyvät hyvin erittämään happea ja poistamaan
hiilidioksidia. He päättivät kunkin vihanneslajin kasvualasta. Yksi ryhmistä kokeili, miten voisi
valvoa veden virtausta putkissa (PVC) ja säännellä kasvien ravinteitten saantia. Toinen ryhmä
testasi pumppuja. Oppilaat keksivät laitteita valvomaan säiliöitten vedenpinnan tasoa ja kokeilivat
valaistusta, joka saisi kasvit tehokkaasti kasvamaan ja tuottamaan satoa. Toiset ryhmät
suunnittelivat ja rakensivat laitteistoja kannattamaan putkia, vesisäiliöitä, pumppuja, säätölaitteita ja
valoja. Suunnittelutyö oli haasteellista. Se auttoi ymmärtämään, miten kasvien tuottavuus lisääntyi
bioteknologisten sovellutusten ansiosta. Oppilaat saivat tilaisuuden tutkia monia biologian ja
fysikaalisten teknologioitten yhteisiä tekijöitä.
Kun ryhmät olivat suunnitelleet erilaisia vesiviljelyjärjestelmiä, ne valmistivat ja testasivat
prototyypin. Sillä he selvittivät, kasvaisivatko kasvit, kun niiden tilavaatimukset tyydytetään, ja kun
neste- ja sähköjärjestelmät toimivat kunnolla.
Laajentaakseen toimintaa opettaja otti käyttöön myös tietotekniikkaa. Sen avulla kerrottiin
kokemuksista muille oppilaille, koulun henkilökunnalle, johtokunnalle, vanhemmille ja koko
yhteisölle. Jotkut oppilaat käyttivät Internettiä; jotkut tekivät videoita; ja jotkut kirjoittivat
kuvitettuja artikkeleita koulun lehteen.
clxiii
Standardi 16:
Oppilaat oppivat ymmärtämään sekä osaavat valita ja käyttää energia- ja
voimateknologioita.
Energia on kykyä tehdä työtä. Energian riittävyys on eräs teknologisen maailman perusvaatimus.
Vaikka termejä energia ja voima usein käytetään toistensa sijasta, ne eivät korvaa toisiaan –
kummallakin on omat ominaispiirteensä. Energia on siis kyky tehdä työtä, mutta voima määritellään
asteena, jolla energiaa muunnetaan muodosta toiseen tai asteena, jolla työtä tehdään.
Teknologiset välineet ja järjestelmät tarvitsevat energiaa, jota on oltava paljon, ja jonka on oltava
halpaa ja helposti säädeltävää. Siten energiaresurssien eli polttoaineiden hyödyntäminen ja säätely
ovat olleet avainasemassa teknologian kehittämisessä.
Yhteiskunnan käyttämät teknologiset tuotteet ja järjestelmät pysyvät toiminnassa energian avulla.
Elämisen laatu yhdistetään joskus yhteiskunnan käyttämän energian määrään. Energian lajin
valinnat vaikuttavat yhteiskuntaamme ja ympäristöömme monin eri tavoin. Aina on tehtävä
kompromisseja energianlähteen suhteen. Energia- ja voimateknologiat voivat saastuttaa ympäristöä.
Jotkin energian lähteistä ovat uusiutumattomia – kun ne kerran on käytetty, niitä ei enää ole
saatavissa – kun taas jotkin lähteet ovat uusiutuvia, kuten esimerkiksi viljasta tehty polttoaine.
Monet energiatarpeistamme tyydytetään polttamalla fossiilisia polttoaineita. Ydinenergia aiheuttaa
vähemmän ilman saasteita eikä muodosta lainkaan hiilidioksidia, mutta ydinjäte on vaarallisempaa
kauemmin kuin minkään toisen energianlähteen jätteet.
Energiavarantojen säästäminen on kaikkien kansalaisten vastuulla, jotta varmistettaisiin
luonnonvarojen käyttömahdollisuus myös tuleville sukupolville. Valittaessa jokin energialaji ja
päätettäessä sen kehittämisestä on kriittisesti arvioitava eri energialähteiden myönteisiä ja kielteisiä
ympäristövaikutuksia.
Luokat 0-2
clxiv
Esikoulusta toisen luokan loppuun saakka oppilaat tutkivat eri tyyppisiä tavallisimpia energioita.
Energia mahdollistaa kasvien kasvamisen, autojen kulkemisen ja ruoan valmistuksen. Energiaa
saadaan luonnon monista lähteistä, fossiilisista polttoaineista ja auringosta. Monet leikkikalut ja
kotitaloudessa käytettävät laitteet eivät toimisi ilman sähköä, polttoaineita tai muunlaista energiaa.
Tämänikäisille lapsille tulisi tarjota tilaisuuksia tutustua erilaisiin energialähteisiin, jotta he
ymmärtäisivät tätä monimutkaista aihetta. Heidän tulisi myös ymmärtää energian, voiman ja työn
suhteita. Turvallisuutta on painotettava, kun pienet lapset puuhailevat energian ja voiman parissa.
Energian säästäminen on hyvin tärkeä aihe käsiteltäessä energiaresursseja, ja oppilaitten tulisi oppia
välttämään energian tuhlausta koulussa ja kotona. Oppilaitten tulisi esimerkiksi oppia
sammuttamaan valot kun lähtevät huoneesta ja katkaisemaan virta televisiosta, kun sitä ei enää
katsota.
Osatakseen valita, käyttää ja ymmärtää energia- ja voimateknologioita oppilaitten tulisi
oppia, että:
A. Energiaa on monessa muodossa. Energiaa tarvitaan työssä. Ihmisten tai eläinten lihakset olivat
historiallinen energianlähde. Lihakset saivat energiaa ravinnosta. Auton moottori muuttaa
kemiallista energiaa (bensiini) mekaaniseksi energiaksi (liike). Monet kodin ja koulun laitteet
käyttävät sähkövoimaa.
B. Energiaa ei pidä tuhlata. Virta pitäisi katkaista leikkikaluista ja muista laitteista, kun niitä ei
käytetä. Monet energianlähteet, polttoaineet, joita käytetään kotien lämmitykseen ja valaistukseen,
ruoan laittoon ja autojen liikkumiseen, ovat uusiutumattomia. Näitä luonnonvaroja on olemassa
vain rajoitettu määrä, ja tämä varasto on tällä hetkellä loppumassa.
Luokat 3-5
Energia vaikuttaa kaikkiin maailman tapahtumiin ja muutoksiin. Energiaa on eri muodoissa,
lämpö-, säteily- (valo), sähköenergia, kemiallinen energia, mekaaninen energia, jne. Monet
teknologiset laitteet toimivat energialla. Voimalaitteet, kuten bensiinimoottorit, generaattorit ja
aurinkokennot, muuntavat energian eri muotoja työn tekemistä varten. Luokilla 3-5 oppilaat
jatkavat opintojaan energiasta.
clxv
Oppilaitten tulee myös oppia ymmärtämään, että työkalut, koneet, tuotteet ja järjestelmät
tarvitsevat energianlähteitä toimiakseen. Voimalaitteita käytetään muuntamaan energiaa työksi,
jolloin tapahtuu samalla lämpöhukkaa. Esimerkkeinä energian muuntolaitteista ovat
sähkögeneraattorit (mekaaninen energia sähköiseksi), sähkömoottorit (sähköstä mekaaniseksi),
kuivaparistot (kemiallinen energia mekaaniseksi), kodin keskuslämmityskattilat (kemiallinen
lämpöenergiaksi), auton moottorit (kemiallinen lämmöksi ja sitten mekaaniseksi), hehkulamput
(sähköstä säteilyksi) ja aurinkokennot (säteilystä sähköenergiaksi). Oppilaitten tulisi myös oppia
liittämään sähkölaitteen pistoke oikein pistorasiaan, ja heitä tulee opettaa varomaan koskettamasta
kannan sisään kiinnittäessään hehkulamppua.
Energiaa tulisi käyttää säästeliäästi, niin että sitä ei tuhlata. Ala-asteella oppilaitten tulisi oppia,
miten energiaa säästetään. Tämä on teknologisen perussivistyksen kannalta tärkeätä. Oppilaat
voivat ottaa aktiivisen roolin energian säästämisessä tulemalla kouluun polkupyörällä sen sijaan että
käyttäisivät autoa ja käyttämällä auton tuuletinta ilmastoinnin sijasta. He voivat myös tutkia, miten
tuotteitten valmistamisessa voidaan säästää energiaa.
Osatakseen valita, käyttää ja ymmärtää energia- ja voimateknologioita oppilaitten tulisi
oppia, että:
C. Energiaa on eri muodoissa. Energian muodot käsittävät lämpö-, säteily- (valo-), kemiallista
energiaa, sähköenergiaa, jne. Jotkin energialähteet ovat kalliimpia kuin toiset, ja jotkin saastuttavat
ympäristöjä vähemmän kuin toiset. Sähköenergiaa käytetään sähkömoottorissa, ja aurinkokennot
muuttavat auringon energiaa sähköksi ja käyttävät usein esimerkiksi käsilaskinta.
D. Työvälineet, koneet, tuotteet ja järjestelmät käyttävät energiaa työn tekemiseen. Hyvin
suunniteltu laite tai järjestelmä vähentää energian hävikkiä. Koneet tulisi suunnitella hyödyntämään
energiaa tehokkaasti. Energia on teknologian tärkeä voimavara.
ESIMERKKI
Seuraavassa tehtäviä liittyen energiaan ja voimaan. Oppilaat voivat tutkia
teknologiaan liittyviä ongelmia jo alkuopetuksessa. (Esimerkki liittyy
standardeihin 3, 8, 9, 11 ja 16).
clxvi
Tuotteen tai järjestelmän valmistaminen yhteistyönä
Kun oli haettu tietoa energiasta ja voimalaitteista ja luettu kirjoja roboteista, kummitustaloista ja
siitä, miten kaikki toimii, aktivoitiin oppilaat ratkaisemaan seuraavia ongelmatehtäviä:
Rakenna robotti kierrätysmateriaaleista ja ikäkaudelle sopivista virtapiireistä. Robotissa
tulee olla ainakin yksi sarjakytkentä ja sen pitää tuottaa valoa;
Tee paperista kummitustalon malli, jossa on ainakin yksi sarja- ja yksi rinnakkaiskytkentä,
ja jonka kahdessa huoneessa on valo;
Rakenna toimiva taskulamppu käyttäen AA -paristoa, kuparilankaa, hehkulamppua
kantoineen, paperipyyhkeen putkea, paksua paperia, paperiklemmareita ja teippiä.
Suunniteltuaan ja valmistettuaan projektinsa oppilaat pohtivat ratkaisujaan ja arvioivat, miten hyvin
projekti toteutti lähtökohtana olleet vaatimukset.
Luokat 6-8
Oppilaat oppivat energian, voiman ja työn käsitteitä. He saavat omin käsin kokea energian
muuntamista muodosta toiseen ja oppia, että energiaa voidaan siirtää paikasta toiseen.
Ennen kuin energia on muunnettu hyödylliseksi työksi, tarvitaan monia prosesseja. Fossiilisia
polttoaineita, esimerkiksi öljyä, voidaan polttaa tuottamaan lämpöenergiaa, jota puolestaan
käytetään kuumentamaan vettä ja tuottamaan höyryä, jota syötetään höyrykoneeseen pyörittämään
voimakonetta. Vesivirta voidaan muuntaa mekaaniseksi energiaksi, joka pyörittää generaattoria,
joka puolestaan tuottaa sähköä valaistukseen ja muihin kodin tarpeisiin. Ymmärtääkseen näitä
prosesseja oppilaitten tulisi suunnitella ja rakentaa kojeita, jotka käyttävät energiaa jonkin laitteen
pyörittämiseksi. Sitten he voivat testata laitteensa päätelläkseen, miten tehokkaasti ne toimivat.
Uusitutumattomat energianlähteet voivat loppua liian nopeasti, jos niitä ei käytetä viisaasti. Siksi
energian säästämisestä ja vaihtoehtoisten energianlähteitten etsimisestä on tullut yhteiskunnan
clxvii
kannalta tärkeää. Oppilaitten tulisi keskustella erilaisista menetelmistä säästää energiaa ja tutkia
niitä. He voivat rakentaa malleja ideoistaan ja testata niitä. Oppilaat voivat myös suunnitella,
rakentaa ja testata vaihtoehtoisia energialaitteita.
Energiaopinnoissaan oppilaat ovat tekemisissä monien laitteitten ja työvälineitten kanssa, joiden
käyttäminen, käsittely ja huoltaminen vaatii erityistä varovaisuutta. Turvallisten työskentelytapojen
kehittämistä ei voida korostaa liikaa. Oppilaitten on tärkeätä oppia asianmukaiset
turvallisuustoimenpiteet.
Osatakseen valita, käyttää ja ymmärtää energia- ja voimateknologioita oppilaitten tulisi
oppia, että:
E. Energia on kykyä tehdä työtä. Energiaa tarvitaan monissa toiminnoissa kävelystä aina
dieselmoottorin käyttämiseen. Energia on tärkeä panos (input) teknologisissa järjestelmissä. Työ on
voiman aikaansaamaa, ja sitä tarvitaan enemmän, kun kuorma on kauempana. Työtä mitataan
newtoneina tai jouleina.
F. Energiaa voidaan monien prosessien kautta käyttää työn tekemiseen. Esimerkiksi sähköä
voidaan tuottaa geotermisellä energialla, joka käyttää turbiinia, joka puolestaan pyörittää
generaattoria. Voidaan käyttää myös polttomoottoria: Polttoainehöyry yhtyy ilmaan, syttyy
sytytystulpan avulla sylinterissä ja saa aikaan voimakkaan paineen ja lämpötilan; paine työntää
männän alaspäin; mäntä on laakeroitu kiertokankeen, joka pyörittää kampiakselia.
G. Voima on aste, jolla energia muunnetaan muodosta toiseen tai siirretään paikasta toiseen,
tai aste, jolla työtä tehdään. Voimaa lasketaan jakamalla tuotettu energia ajalla, joka sen
saamiseen kului. Tuttuja voiman mittayksikköjä ovat hevosvoima ja kilowatti. Esimerkkinä
energian (tai työn) ja voiman käsitteitten välillä voidaan käyttää opiskelijaa, joka kiipeää portaita.
Kiipeäminen yhden kerrosvälin yli vie saman määrän energiaa riippumatta oppilaan vauhdista.
Kuitenkin kahdenkymmenen portaan kiipeäminen 30 sekunnissa on erilaista kuin kiivetä 20
porrasta 10 sekunnissa. Kiipeäminen nopeammin vaatii saman määrän energiaa mutta enemmän
voimaa; edellisessä esimerkissä kolme kertaa enemmän.
clxviii
H. Voimajärjestelmiä käytetään teknologisten laitteitten ja järjestelmien käyttö- ja
työntövoimana. Esimerkiksi kannettavaa generaattoria voidaan käyttää energian tuottamiseen
kaukaisilla seuduilla, etäällä kiinteistä voimanlähteistä.
I. Energiaa ei aina käytetä ympäristön kannalta tehokkaasti. Energian säästämisessä pyritään
tehokkuuteen. Autoilussa voidaan säästää energiaa noudattamalla nopeusrajoituksia ja säästämällä
valojen käytössä. Rakentajat voivat vähentää energian kulutusta asentamalla rakennuksiin
paremmat eristeet, ja teollisuus valmistamalla energiatehokkaampia tuotteita. Energian käyttöaste
on nopeasti lisääntymässä. Tämä on aiheuttanut huolestumista siitä, että luonnonvarat voivat loppua
tulevaisuudessa ennen kuin on löydetty muita energianlähteitä niiden korvaamiseksi.
Luokat 9-12
Luokkien 9-12 oppilaat opiskelevat energiaan, voimaan ja työhön liittyviä asioita samanaikaisesti
luonnontieteessä ja teknologiassa. Heidän tulisi oppia yhdistämään näissä oppiaineissa oppimiaan
käsitteitä saadakseen oikean käsityksen energiasta ja voimateknologiasta.
Energiaa, kykyä tehdä työtä, voidaan muuntaa muodosta toiseen. Lämpöenergia on tavallisesti
muuntamisprosessin sivutuote. Jotkin energian muuntimet ovat tehokkaampia kuin toiset.
Esimerkiksi sähkögeneraattoreitten teho on yli 95 % mekaanisen energian muuntamisessa sähköksi,
kun taas loistelampun teho on vain 20 % muunnettaessa sähköä säteilyksi. Kuitenkin loistelamppu
on yli neljä kertaa tehokkaampi kuin hehkulamppu.
Energiaa voidaan luokitella kahtena lajina – kineettinen (energia liittyy liikkeeseen) ja
potentiaalienergia (varastoitu energia). Energiaa saadaan monista luonnonvaroista, auringosta
(säteily), vuorovedestä tai vesiputouksesta (mekaaninen), polttoaineitten palamisesta (kemiallinen
energia lämpöenergiaksi) ja kemikaaleista, jotka toimivat esimerkiksi sähköparistoissa (kemiallinen
sähköksi). Oppilaiden tulisi työskennellä laitteilla, jotka muuntavat energiaa muodosta toiseen
(esimerkiksi sähköstä mekaaniseksi – moottori; sähköstä säteilyksi – lamppu; tai mekaanisesta
sähköksi – tuuligeneraattori).
Yhdysvallat on teknologisesti maailman kehittyneimpiä maita, ja amerikkalaiset käyttävät energiaa
yhä enemmän, vaikka suuri osa energiasta saadaankin uusiutumattomista luonnonvaroista. Koska
monet ympäristölliset ja yhteiskunnalliset näkökohdat liittyvät energian oikeaan käyttämiseen,
clxix
tutkimusta ja kehitystyötä on käynnissä vaihtoehtoisten ja uusiutuvien luonnonvarojen
testaamiseksi. Oppilaitten tulisi tutkia riippuvuuttamme fossiilisista polttoaineista, vaihtoehtoisten
energianlähteitten käyttämistä sekä kompromisseja, jotka koskevat niitä.
Kaikilla voimasysteemeillä on panoksensa, prosessinsa ja jonkinlainen palautteensa. Oppilaitten
tulisi tutkia myös energiaa panoksina (input - lämpö, kemiallinen, ydinenergia, mekaaninen, säteily
ja sähkö), prosesseina (muuntaminen, siirtäminen, varastointi) sekä tuloksina (output - työ ja
lämpöpäästöt). Tällä kouluasteella oppilaat voivat oppia energian erilaisia varastointitapoja,
energian ja voimateknologian vaikutuksia yhteiskuntaan sekä energia- ja voimajärjestelmiä.
Oppilaitten tulisi tutustua termodynamiikan toiseen lakiin.
Energian säästäminen on tarpeen energialähteitten hoitamisessa. Säästämistä tapahtuu eri tavoin,
esim. laitteitten sammuttamisesta, kun niitä ei tarvita, energiatehokkaampaan suunnitteluun.
Oppilaitten tulisi tutkia erilaisia tapoja säästää energiaa. He voivat esimerkiksi tutkia kierrättämistä
uusien materiaalien tuottamisen sijasta. Kun energia- ja voimateknologioita kehitetään, energian
säästäminen ja ympäristölliset näkökohdat on otettava huomioon. Oppilaitten tulisi selvittää myös
järjestelmien sivutuotteitten aiheuttamia ongelmia, kuten ydinteknologian jätteitä. Näin oppilaat
voivat sitten suunnitella, valmistaa ja testata voimajärjestelmiä ja päätellä, ovatko ne tehokkaita ja
saastuttamattomia.
Osatakseen valita, käyttää ja ymmärtää energia- ja voimateknologioita oppilaitten tulisi
oppia, että:
J. Energiaa ei voi luoda eikä hävittää; sitä voidaan kuitenkin muuntaa muodosta toiseen.
Tieteellisesti ilmaistuna tätä sanotaan energian katoamattomuuden laiksi: ‘Eristetyn järjestelmän
kokonaisenergia ei muutu’. Energiaan liittyvien tieteellisten käsitteitten ja lakien ymmärtäminen on
tarpeen, jotta voisimme kehittää teknologioita energian hyödyntämiseksi. Nämä käsitteet ja lait
kuvaavat energian luonnetta. Sitä voidaan luokitella kineettiseksi ja potentiaalienergiaksi.
Kineettinen energia on energiaa, jota massa käyttää liikkuessaan. Potentiaalienergiaa on energiaa,
jota massalla on tai ei ole asemastaan tai tilastaan johtuen; sitä sanotaan myös varastoiduksi
energiaksi.
K. Energiaa voidaan ryhmitellä sen pääasiallisten ilmenemismuotojen mukaan: Lämpö-,
säteily- sähkö-, mekaaninen, kemiallinen, ydin- ja muut energiat. Joitakin energian lajeja
voidaan siirtää helposti. Silloin tapahtuu hävikkiä. Usein paljon energiaa käyttävät järjestelmät on
clxx
sijoitettu lähelle energianlähdettä, esimerkiksi sähkövoimalaitos on usein lähellä hiilikaivosta.
Fossiilisten polttoaineiden (hiilen, luonnonkaasun ja naftan) polttaminen on tällä hetkellä tärkein
energian tuottaja.
L. On mahdotonta rakentaa sellaista moottoria, joka ei vuotaisi lämpöenergiaa
ympäristöönsä. Tämä liittyy termodynamiikan toiseen lakiin. Minkään energiajärjestelmän teho ei
voi olla 100 %. Isot hiilikäyttöiset sähköntuottojärjestelmät pyrkivät 40 %:n tehokkuuteen. Tämä
tarkoittaa, että 60 % esimerkiksi hiilen sisältämästä energiasta menetetään ympäristön
lämmittämiseen sen sijaan että se muunnettaisiin sähköksi. Tästä seuraa esimerkiksi se, että
ikiliikkujaa ei voi keksiä.
M. Energiaresurssit voivat olla uusiutuvia tai uusiutumattomia. Esimerkkejä uusiutuvista
voimavaroista ovat aurinko ja maataloustuotteet, uusiutumattomia ovat fossiiliset polttoaineet, hiili,
öljy ja luonnonkaasu. Vaihtoehtoisia ja kestäviä energianlähteitä kehitetään ja testataan, jotta niillä
voitaisiin korvata tai täydentää uusiutumattomia. Esimerkiksi jätteistä saadaan metaanikaasua ja sitä
voidaan polttaa lämpöenergiaksi. Myös viljaa voidaan käyttää etanolin tuottamiseksi (vilja-alkoholi,
joka toimii polttoaineena). Voimalaitosjärjestelmät olisi suunniteltava säästämään energiaa ja
saavuttamaan maksimitehokkuus minimisaasteilla. Esimerkiksi lentokoneitten valmistajat ovat
keskittyneet energiatehokkaitten moottoreitten kehittämiseen. Voimalaitosjärjestelmien jätteet
voivat aiheuttaa luonnon saastumista.
N. Voimalaitosjärjestelmillä on oltava energialähde, prosessi ja kuorma. Tavallisesti tässä
järjestelmässä toimii myös palaute (feedback). Esimerkiksi järjestelmän tuotoksesta otetaan
näytteitä ja näin saadaan tietoa panoksen tai prosessin säätämiseksi. Voimajärjestelmät voivat
muuntaa energiaa muodosta toiseen ja siirtää sitä paikasta toiseen; esim. hiiltä poltetaan veden
lämmittämiseksi ja höyryn tuottamiseksi; höyry puolestaan pyörittää turbiinia ja tuottaa sähköä.
Standardi 17:
Oppilaat oppivat ymmärtämään sekä osaavat valita ja käyttää tieto- ja
tietoliikenneteknologioita.
clxxi
Ihmiset ovat jo kauan pitäneet yhteyttä toisiinsa erilaisten teknologioitten avulla. Kirjapainotaidossa
irtokirjakkeiden keksiminen mahdollisti tiedon siirtämisen kautta maailman. Vaikka kirjoittamisesta
ja kirjojen painamisesta on tullut visuaalisen kommunikaation välineitä, ihmiset eivät yleensä ole
pitäneet niitä tiedonsiirtoteknologioina vaan teknologioina, jotka tyydyttivät tiettyä erityistarvetta.
Kirjalla, puhelimella, levysoittimella tai faksilla ei katsottu olevan kovinkaan paljon yhteistä. Parina
viime vuosikymmenenä käsitykset ovat kuitenkin muuttuneet. Teknologioista, joilla säilötään,
varastoidaan, muokataan, analysoidaan ja siirretään tietoa, on tullut tutkimuskohteita ja yhtä tärkeitä
muitten teknologioitten kanssa.
Kaikenlainen tieto säilyy ja tallentuu samalla periaatteella myös digitaalisesti, bitteinä – nollien ja
ykkösten jonoina tai virtakytköksinä ja -katkoksina (on – off) – jotka vastaavat kirjaimia ja
numeroita, tietokoneen näytön värejä, Beethovenin sonaatin nuotteja, jne. Puhelinyhtiöt muuntavat
puhelinkeskustelut biteiksi, jotka lähetetään valokaapeleita pitkin koneesta toiseen samoin kuin
tietokonetiedostoja lähetetään. Tieto (data), informaatio ja tietämys (knowledge) ovat tulleet
tietoliikenneteknologian käyttövoimaksi. Tieto- ja tietoliikenneteknologiat toimivat tietokoneiden ja
niihin verrattavien laitteitten avulla. Niitä kutsutaan graafiseksi mediaksi, ne ovat elektronisia
välittimiä ja vastaanottimia, viihdetuotteita, jne.
Tietoa digitaalisessa muodossa käsittelevät tehokkaat teknologiat, tietokoneet, tiedon
tallennuslaitteet ja kuituoptiikkatiedonvälitys, ovat vallankumouksellisesti lisänneet yhteiskunnan
tiedonkäsittelykapasiteettia ja johdattaneet nykyiseen ‘Informaatioaikaan’. Tieto sinänsä on
arvokasta, ja sitä on entistä paremmin saatavissa.
Luokat 0-2
Siinä vaiheessa, kun lapset tulevat esikouluun, heillä on jo kokemuksia tiedonsiirtoteknologiasta.
Teknologian avulla lapset ovat pitäneet yhteyttä ystäviin ja kotiin ja etsineet tiedostoista vastauksia
ongelmiinsa. He ovat katselleet kuvakirjoja ja käyttäneet Internetiä ajanvietteenä tai
tiedonhankintaan. Lisäksi lapsilla voi olla kokemuksia muistakin viihteen lajeista, elokuvista,
televisiosta ja puhelimen tai DVD -soittimen käytöstä.
clxxii
Pienille lapsille suunniteltu laboratorioluokka tarjoaa mahdollisuuksia oppia tiedonvälitysprosessia
ja erilaisia tapoja paikallistaa tietoa ja kommunikoida. Tällä kouluasteella oppilaat oppivat, että
informaatio on järjestettyä tietoa. Ylemmillä luokilla oppilaat laajentavat sanastoaan tältä pohjalta.
Tietokoneet ovat Informaatioajan keskeisiä perustyövälineitä. Oppilaitten tulisi kyetä suorittamaan
tietokoneilla yksinkertaisia tehtäviä kuten tuottamaan tekstiä ja esittämään asioita graafisesti sekä
käyttämään sitä tiedonvälityksessä. Lisäksi heidän tulisi oppia käyttämään muitakin
informaatioteknologian työkaluja, jotta he löytäisivät tietoa painetuista ja elektronisista lähteistä.
Tämä auttaa oppilaita ymmärtämään, miten tietoliikennejärjestelmät toimivat, miten niitä voi
käyttää viihdevälineinä, ja miten ne tekevät tiedon keräämisen entistä helpommaksi ja auttavat
tietoyhteyksien luomisessa.
Tieto- ja tietoliikenneteknologiat käyttävät erikoissanastoa, jossa on myös symboleja ja kuvia.
Oppiessaan aakkoset ja numerot on oppilaiden oivallettava niiden merkitys symboleina. Kieli on
avain kommunikaatioon.
Osatakseen valita, käyttää ja ymmärtää tieto- ja tietoliikenneteknologioita oppilaitten
tulisi oppia, että:
A. Informaatio on järjestettyä tietoa. Se sisältää numeroita, lukumääriä, sanoja, symboleja, ääniä
ja kuvia.
B. Teknologia auttaa ihmisiä kommunikoinnissa. Tietoliikennejärjestelmät auttavat ihmisiä
välittämään tietoa paremmin sekä löytämään ja paikallistamaan sitä. Puhelin on hyvä esimerkki
teknologiasta, joka lisää kommunikointimahdollisuuksia kaikkialle maailmaan.
C. Teknologian ‘kielessä’ käytetään symboleja. Esimerkiksi liikennemerkki on eräänlainen
symboli. Kuvat tietokoneen kuvaruudulla eli ikonit ovat hieman toisenlaisia symboleja.
Luokat 3-5
clxxiii
Luokilla 3-5 tieto- ja tietoliikenneteknologioitten opiskelu voi olla korvaamattoman tärkeää. Se
auttaa oppimaan kieliä, luonnontiedettä, matematiikkaa, yhteiskuntaoppia ja historiaa. Se auttaa
myös kehittämään tutkimus- ja kommunikaatiotaitoja. Niitä tarvitaan kaikissa oppiaineissa.
Tieto- ja tietoliikennejärjestelmien käyttäminen lisää tietoja ja tuottavuutta, mutta ne voivat antaa
myös viihdettä. Luokilla 3-5 opitaan, miten tosiasiat (faktat), yksittäistiedot (data), tieto
(informaatio) ja tietäminen (knowledge) liittyvät toisiinsa. Ymmärtämistä helpottaa, jos oppilailla
on omia kokemuksia tiedon löytämisestä ja käsittelystä, fakta- ja yksittäistiedon järjestämisestä
informaatioksi sekä informaation tulkitsemisesta tietämykseksi. Tietokone on tähän oivallinen
väline. Oppilaat voivat esimerkiksi käyttää Internetiä kerätäkseen tietoa siitä, miten teknologiaa on
sovellettu maataloustuotannon kehittämisessä. Taulukkolaskentaohjelmia voidaan käyttää
havainnollistamaan maataloustuotannon lisääntymistä vuosien aikana. Tätä voidaan sitten
hyödyntää tutkielmissa.
Kommunikointi on tiedon siirtoa ihmiseltä toiselle. Tietoliikenneteknologia on tiedon siirtämistä
ihmisten ja/tai tietokoneitten välillä teknologian avulla. Oppilaille tulisi antaa tilaisuuksia käyttää
tieto- ja tietoliikennevälineitä, jotta he saisivat välittömiä kokemuksia teknologian käytöstä
tietoliikenteessä. Oppilaat tarvitsevat myös apua tiedon löytämisessä ja oppivat käyttämään koneen
viihdetoimintoja. Esimerkiksi aurinkojärjestelmää käsittelevässä jaksossa oppilaat voivat
tietokoneen avulla kuvata planeettoja graafisesti tai rakennella tähtien malleja. Myös digitaali- ja
videokameroita, äänityslaitteita, www-sivuja ja taulukkolaskentaa voidaan käyttää.
Tietojen esittämiseen käytetään symboleja; kirjaimia, numeroita ja ikoneja. Kirjaimia
yhdistelemällä luodaan sanoja. Ikonit ovat pieniä, informaatiota sisältäviä kuvia esimerkiksi
tietokoneen toiminnasta. Numerot ilmaisevat määrää, paikkaa tai yksittäistä kohdetta, nimeävät
jotakin tai esittävät mittaustulosta.
Oppiakseen valitsemaan, käyttämään ja ymmärtämään tieto- ja tietoliikenneteknologioita
oppilaitten tulisi oppia, että:
I. Tiedonkäsittelyä teknologian avulla voidaan hyödyntää päätöksenteossa ja ongelmien
ratkaisemisessa. Tietokoneita voidaan käyttää tietojen säilyttämiseen, varastoimiseen, esittämiseen
ja käsittelyyn. Tieto on myös helposti löydettävissä uudelleen koneen muistista.
clxxiv
J. Tietoa voidaan hankkia ja lähettää monin erilaisin välinein, esimerkiksi tulostamalla
tiedot tai välittämällä ne sähköisesti. Tietokoneita voidaan käyttää tehokkaasti tiedon säilömiseen,
etsimiseen ja käsittelemiseen. Yhä useampi ihminen työskentelee tiedon käsittelyn ja jakelun
parissa.
K. Tietoliikenneteknologia on sanomien välittämistä ihmisten ja/tai koneitten kesken.
Tietoliikennejärjestelmiä, esimerkiksi puhelimia, sähköpostia ja televisiota, käytetään parantamaan
tiedon kulkua.
L. Kirjaimet, numerot, ikonit ja merkit ovat symboleja, jotka edustavat ajatuksia,
lukumääriä, elementtejä ja toimintoja. Esimerkiksi symboleja ’+’ ja ’-’ käytetään yhteen- ja
vähennyslaskuissa; ylös osoittava nuoli kartoissa ilmaisee pohjoista ilmansuuntaa; punainen
kahdeksankulmio tarkoittaa ‘Stop’, ‘Seis’. Symbolit, mittaluvut ja luonnokset edustavat tietoa.
Luokat 6-8
Tieto- ja tietoliikenneteknologioista on tullut tärkeä osa jokapäiväistä elämää. Usein kuitenkin jää
arvoitukseksi, mitä itse asiassa tapahtuu, kun käytetään puhelinta tai lähetetään sähköpostia. Ihmiset
pitävät selviönä, että sanoma osuu oikeaan osoitteeseen. Oppilaitten tulisi ymmärtää, miten tieto- ja
tietoliikennejärjestelmät toimivat.
Tieto- ja tietoliikennejärjestelmät mahdollistavat tiedonvälityksen ihmiseltä toiselle, ihmisiltä
koneille ja koneilta ihmisille. Nämä järjestelmät tekevät mahdolliseksi kerätä ja käsitellä tietoa
helpommin ja siten kommunikoida entistä tehokkaammin.
Tieto- ja tietoliikennejärjestelmät auttavat ihmisiä päätöksenteossa ja ongelmanratkaisussa.
Oppilaitten ei tulisi pitää kaikkien viestien sisältöä totena vaan heidän tulisi oppia tarkistamaan ja
tutkimaan viestejä ja faktoja.
Tieto- ja tietoliikenneteknologiat vaikuttavat myös viihteeseen. Radio, televisio, elokuvat ja
videopelit ovat teknologian tuotteita. Oppilaitten tulisi tutkia eri viihdemuotojen historiallista
kehitystä ja pohtia, miten ne mahdollisesti tulevat muuttumaan.
clxxv
Oppilaitten tulisi perehtyä tietoliikenneprosessin eri vaiheisiin. Ensin viesti on koodattava ja sitten
se lähetetään kanavaa, kaapelia, kuituoptiikkaa, jne. pitkin, ja lopuksi vastaanottajan on otettava se
vastaan ja purettava koodi. Ymmärtääkseen tätä prosessia tulisi oppilaitten suunnitella ja lähettää
viestejä eri järjestelmiä käyttäen ja tarkkailla prosessia ja sen vaiheita.
Kohderyhmä, käytettävä media, viestin tarkoitus ja sen luonne vaikuttavat tiedonvaihdon
suunnitteluun. Informaatiota on arvioitava suhteessa sen lähteeseen, sisältöön ja tarkoitukseen.
Oppilaitten tulisi tutkia eri tekijöitä, jotka vaikuttavat viestiin. Tätä tietoa he voivat soveltaa
arvioidessaan lähettämäänsä tai vastaanottamaansa informaatiota.
Luokilla 6-8 oppilaitten tulisi saada runsaasti mahdollisuuksia käyttää tieto- ja
tietoliikennejärjestelmiä ongelmanratkaisussa, päätöksenteossa ja kommunikoinnissa. Oppilaat
voivat käyttää tietojärjestelmiä kerätessään faktatietoa teknologioista, jotka ovat vaikuttaneet
yhteiskuntaan myönteisesti, esim. tietoa lääketieteen teknologioitten vaikutuksista eliniän
pitenemiseen kaikkialla maailmassa tai siitä, miten tietoteknologiat ovat totalitaarisissa maissa
vaikeuttaneet ‘kansalaisten pitämistä kuristusotteessa’. Oppilaitten tulisi järjestellä ja ylläpitää
tietojaan järjestelmällisesti. Analysoituaan kokoamansa tiedon oppilaat voivat välittää löytönsä
luokkatovereilleen.
Teknologisten symbolien käyttäminen on nyky-yhteiskunnassa jokapäiväistä. Nämä symbolit
edustavat mittauksia, määritelmiä ja ideoita. Piirrokset ovat esineitten graafisia esityksiä kahdessa
tai kolmessa ulottuvuudessa. Oppilaitten tulisi saada kokemuksia teknologian kielen käyttämisestä
kommunikointitilanteissa ja itseilmaisussa.
Osatakseen valita, käyttää ja ymmärtää tieto- ja tietoliikenneteknologioita olisi oppilaitten
opittava, että:
H. Tieto- ja tietoliikennejärjestelmät tekevät mahdolliseksi tiedon siirtämisen ihmiseltä
toiselle, ihmiseltä koneelle ja koneelta ihmiselle. Ihmiset luovat tieto- ja
tietoliikenneteknologiajärjestelmiä kerätäkseen ja käsitelläkseen tietoa ja siirtääkseen sitä entistä
tehokkaammin. Tietoa siirretään ja vastaanotetaan eri järjestelmin, esim. teletekniikalla,
digitaalisesti ja painettuna tekstinä. Tiedon siirtäminen sisältää signaaleja sellaisessa muodossa, että
niitä voidaan lähettää sähkömagneettisina aaltoina tai kuituoptiikkakaapeleissa.
clxxvi
I. Tietoliikennejärjestelmissä on lähde, koodauslaite, lähetin, vastaanotin ja koodauksen
purkauslaite. Tietoliikennejärjestelmässä on kuten muissakin järjestelmissä syöttö (input),
prosessit ja tulostus (output) sekä joskus myös takaisinsyöttö (feedback). Tietoa koodataan
symbolein ja grafiikkana. Koodaaminen tarkoittaa, että sanoman muotoa muutetaan esimerkiksi
binääriseksi signaaliksi tai muutetaan analoginen signaali digitaaliseksi. Koodauksen purkaminen
on vastakkainen toimenpide, kun tietoa muunnetaan takaisin symboleiksi ja grafiikaksi. Virtapiirit
mahdollistavat signaalien lähettämisen tiedonvälitysprosessissa kumpaankin suuntaan. Verkko on
järjestelmä, jonka tietoliikenneyhteydet yhdistävät, jotta informaatiota voidaan siirtää laitteesta
toiseen. Esimerkiksi ‘LAN’ on paikallinen alueverkko, joka yhdistää tietokoneet palvelimeen.
Tietokoneet ovat tärkeimpiä työvälineitä tietoa tietoliikenneteknologioita käytettäessä ja tietoa
verkostoitaessa.
J. Sanoman muotoiluun vaikuttavat esimerkiksi sen vastaanottaja, väline, tarkoitus sekä
sanoman luonne. Nämä tekijät olisi otettava huomioon, kun sanomaa luodaan ja välitetään.
Tietoliikenneteknologiset järjestelmät lisäävät myös vammaisten mahdollisuuksia olla yhteydessä
muihin ihmisiin. Esimerkkejä tästä ovat ääninauhat, Internet ja kuulo- ja näkövammaisten
televisiolaitteet.
K. Symbolien, mittalukujen ja piirrosten käyttäminen edistää tiedonvaihdon selkeyttä
yhteisenä kielenä asioitten ilmaisemista varten. Teknologiset järjestelmät käyttävät
erikoissymboleja ja -terminologiaa. Esimerkiksi insinööri merkitsee omilla symboleillaan
oviaukkoja, putkia ja tien leveyksiä. Symboleja tai ikoneja käytetään esim. tietokoneissa, hisseissä
ja puhelimissa – punnan merkkiä, heittomerkkiä, kirjainta ‘x’, jne. – tiedottamaan, mitä tapahtuu,
kun symbolia tai ikonia painetaan.
ESIMERKKI
Seuraavassa kuvataan ongelmanratkaisutapoja, jotka auttavat kokoamaan tietoa
paikallisesta elinkeinoelämästä. (Esimerkki liittyy standardeihin n:o 1, 3-4, 6,
8-9, 11, 17 ja 19.)
Kommunikointi kotisivun avulla
clxxvii
Northwoodin keskikoulun oppilaista vain harvoilla oli tietoa heidän kotiseudullaan nopeimmin
kasvavasta toiminnasta – kotisivujen laatimisesta www:hen. Osittain juuri siksi opettaja halusi antaa
oppilaitten kokeilla kotisivun suunnittelua ja asentamista verkkoon.
Aluksi oppilaat ottivat yhteyden paikallisiin Internet-palvelujen tarjoajiin taustatietojen
hankkimiseksi. Sitten opettaja antoi oppilaille suunnittelutehtävän. Siinä rajattiin
ongelmanasettelua, tavoitteita, ohjelmia, laitteistoja, vaatimuksia, ajankäyttöä ja
arviointimenetelmää. Oppilaita aktivoitiin suunnittelemaan ja toteuttamaan kotisivu paikalliselle
lasten vaatetusliikkeelle. Sivun piti esitellä liikkeen tuotteita jännittävällä, luovalla ja ostajiin
vetoavalla tavalla.
Oppilaat ideoivat erilaisia ratkaisuja ja luonnostelivat sivua. Luonnokset sisälsivät grafiikkaa,
mainostekstiä (slogans), värimallit ja tietoja erikoistuotteista. Oppilaat valitsivat mielestään parhaan
sivun, opettaja tarkisti sivut ja teki korjausehdotuksia.
Liikkeen omistajan aloitteesta opettaja arvioi kotisivut. Lisäksi hän kiinnitti huomiota suunnittelun
tasoon ja monipuolisuuteen, kekseliäisyyteen sekä työn laatuun ja siihen, olivatko oppilaat
täyttäneet alkuperäiset vaatimukset ja tehneet työnsä vaaditun ajan puitteissa. Projektin antina
oppilaat oppivat suunnittelemaan ja käyttämään tietoliikenneteknologiaa.
Luokat 9-12
Yhdeksännelle luokalle tultaessa oppilaitten tulisi osata sujuvasti käyttää sellaisia termejä kuin
tosiasiat (facts), tiedot (data), tieto (information) ja tietämys (knowledge), ja ymmärtää näiden
välisiä suhteita. Lisäksi oppilaitten tulisi osata työstää informaatiota (processing) ja hallita koko
työskentelyä (management), taitoja, joita tarvitaan sanomien lähettämisessä ja vastaanottamisessa.
Klassinen tietoliikennejärjestelmä koostuu tietolähteestä, koodauslaitteesta, lähettimestä,
vastaanottimesta, koodauksen purkauslaitteesta ja tiedon päämäärästä. Myös takaisinsyöttö voi
kuulua prosessiin. ‘Melua’ on mikä tahansa epätoivottu signaali, joka voi keskeyttää
tietoliikenneprosessin tai häiritä sitä. Oppilaitten tulisi selvittää keinoja melun vähentämiseksi ja
saada aikaan selkeä tietoyhteys.
clxxviii
Sanomiin vaikuttaa moni tekijä, esim. niiden ajoitus, järjestys ja prosessointi. Olemme päivittäin
lukuisten viestien ristitulessa. Tiedon käyttöarvo riippuu mm. sen relevanssista, ajoituksesta,
kattavuudesta ja kulttuuriarvosta sekä siitä, onko se totta. Tieto ja tietämys, jota saadaan tieto- ja
tietoliikennejärjestelmien kautta, voi tuottaa informaatiota, muokata henkilökohtaisia näkemyksiä ja
käsitystä todellisuudesta tai viihdyttää. Tällä kouluasteella oppilaitten tulisi saada kokemuksia
monista tieto- ja tietoliikennejärjestelmistä. Heidän tulisi oppia television, puhelinten, Internetin,
tietojenkäsittelylaitteitten, kuituoptisten järjestelmien ja graafisen kommunikaation suunnittelua,
käyttöä ja arviointia. Heidän tulisi tuntea eri järjestelmien tehtävät ja kyetä valitsemaan paras
kuhunkin tarpeeseen.
Koska informaatiosta on tullut arvostettu hyödyke nykyaikaisessa yhteiskunnassa, on tieto- ja
tietoliikenneteollisuuteen syntynyt monia kaupallisia yrityksiä. Oppilaat voivat tutkia ja välittää
sanomia mediaa käyttäville ihmisille. He voivat myös arvioida vastaanotettavan tiedon laatua
vertailemalla sitä ja sen lähteitä sekä tutkimalla viestien mielekkyyttä.
Graafiset kommunikaatiojärjestelmät sisältävät visuaalisia viestejä, sanoja ja kuvia. Esimerkiksi
sanoma- ja aikakauslehdet ovat tällaista kommunikaatiota. Viihde, televisio, elokuvat, videot,
musiikki ja CD-levyt ovat myös kasvava kommunikaatioalue.
Symbolit, mittaluvut, sovitut visuaaliset käytännöt, ikonit ja graafiset kuviot ovat teknologian kielen
tuttuja komponentteja, joita käytetään sanomien välittämiseen. Oppilaitten tulisi soveltaa niitä
keskinäisessä viestinnässään.
Osatakseen valita, käyttää ja ymmärtää tieto- ja tietoliikenneteknologioita olisi oppilaitten
opittava, että:
I. Tieto- ja tietoliikenneteknologiat sisältävät tietojen syöttämisen (input), käsittelyt
(process) ja tulostuksen (output). Ne liittyvät informaation lähettämiseen ja
vastaanottamiseen. Kaikki nämä osiot ovat tarpeen, jotta lähettäjä ja vastaanottaja ymmärtäisivät
informaatiota.
J. Tieto- ja tietoliikennejärjestelmät tekevät mahdolliseksi siirtää tietoa henkilöltä toiselle,
ihmiseltä koneelle, koneelta ihmiselle ja koneelta koneelle. Esimerkkejä näistä ovat:
a) Kaksi ihmistä puhumassa puhelimessa toisilleen.
b) Henkilö syöttämässä tietoja tietokoneeseen näppäimistön avulla.
clxxix
c) Faksi, joka välittää sanoman toiselle henkilölle.
c) Automaattinen järjestelmä, joka välittää taloudellista tietoa pankin tietokoneesta toiseen.
N. Tieto- ja tietoliikennejärjestelmiä voidaan käyttää tiedottamiseen, mielipiteen
muokkaukseen, viihdyttämiseen, valvontaan, tiedon hallintaan ja opettamiseen. Tällaisia
järjestelmiä ovat Internet, puhelimet, televisiot, radiot, tietokoneet ja faksilaitteet. Kaupalliset
yritykset käyttävät yleisesti tieto- ja tietoliikennejärjestelmiä päätöksenteossa ja
ongelmanratkaisussa. Viihde, johon teknologia myös vaikuttaa, tuottaa mielihyvää ja iloa vapaa-
aikana. Tiedon käyttöarvo riippuu sen relevanssista, ajoituksesta, totuudenmukaisuudesta,
kattavuudesta ja kulttuuriarvosta. Nämä tekijät auttavat muokkaamaan tietoa, josta on tullut
arvostettu hyödyke nyky-yhteiskunnassa.
O. Tietoliikennejärjestelmät sisältävät lähteen, koodauslaitteen, lähettimen, vastaanottimen,
koodauksen purkauslaitteen, tiedon varastoinnin ja sen hakemisen uudelleen. Epätoivottu
signaali, melu, voi vaikuttaa tietoliikennöintiin. Se voi häiritä signaalia missä tahansa kohdassa
prosessia. Dataa ja informaatiota voidaan varastoida. Varastointilaitteita ovat CD-rom, kovalevyt,
levykkeet ja muistisirut.
P. On monia tapoja välittää tietoa, esim. graafiset tai sähköiset keinot. Graafinen
kommunikaatiojärjestelmä sisältää visuaalisten viestien suunnittelun, kehittelyn ja tuottamisen.
Esimerkkejä graafisista järjestelmistä ovat painatus ja valokuvausmenetelmät, esimerkkejä
sähköisistä järjestelmistä ovat tietokoneet, DVD -soittimet, digitaaliset ääninauhat ja puhelimet.
Informaatiota voidaan tuottaa monin tavoin; sähköinen informaatio voi olla digitaalista tai
analogista. Multimedia yhdistelee monenlaista informaatiota (audio, video ja data). Televisiostudiot
ja puhelinlaitokset ovat multimedialiikeyrityksiä.
Q. Teknologista tietoa ja teknologisia prosesseja välitetään symbolein, mittaluvuin, sovituin
visuaalisin käytännöin, ikonein ja graafisin kuvioin, eli hyvin monenlaisin visuaalisin,
auditiivisin ja kosketusärsykkein. Esimerkiksi kuljetusjärjestelmissä käytetään kansainvälisiä
symboleja antamaan tietoa matkailijoille: Ympyrä, jossa on diagonaali leveä viiva, merkitsee ‘Ei’
tai ‘Stop’. Uudet teknologiat luovat lisää symboleja, mittausjärjestelmiä ja terminologiaa.
Esimerkiksi ;-) on sähköpostin ja chat -sanomien symboli. Tietokoneen kehittyminen on edistänyt
uutta terminologiaa, esimerkiksi gigabitti (miljardi bittiä sisältävä muistiyksikkö) ja nanosekunti
(sekunnin miljardisosa).
clxxx
Standardi 18:
Oppilaat oppivat ymmärtämään liikenne- ja kuljetusteknologioita sekä osaavat
valita ja käyttää niitä.
Kuljetus- ja liikennejärjestelmät ovat ihmisen perustarpeitten tyydyttäjiä. Niillä päästään työhön ja
ostoksille, ne antavat mahdollisuuksia virkistäytymiseen ja kuljettavat kaikkea teknologisen
yhteiskunnan materiaalista hyvää. Kuljetusjärjestelmä on monimutkainen yhteen liittyvien
liikennejärjestelmien verkosto, joka toimii maalla, merellä, ilmassa ja avaruudessa. Vaikka
avaruusmatkailu on jo toteutunut, se ei ole vielä täysin integroitunut liikennejärjestelmänä. Monet
liikenteen alajärjestelmistä, moottoritiet, satamat, lentoasemat, ym., ovat riippuvaisia toisista
alajärjestelmistä, joista jokainen koostuu pienemmistä toisiinsa liittyvistä ja toisistaan riippuvaisista
komponenteista. Monet kuljetustavat, veneet, laivat, suihkukoneet, helikopterit, hissit ja rullaportaat
ovat kauan olleet ihmisten käytössä. Uusimpia kuljetusmuotoja hyödynnetään rajatuilla alueilla, tai
ne ovat yhä kokeiluvaiheessa, esimerkiksi magnetismin avulla kiskojen päällä levitoivat junat ja
älytiet.
Mitä monimutkaisemmaksi elämä muuttuu, sitä korvaamattomampia kuljetusjärjestelmät ovat.
Kautta historian ne ovat lähentäneet maailman eri osia toisiinsa. Esimerkiksi kaksikymmenluvun
alussa lentomatka yli Yhdysvaltojen olisi kestänyt noin 26 tuntia. Teknologian ja lentämisen
kehittymisen myötä sama matka voidaan nykyään tehdä alle 6 tunnissa. Jos Concorden sallittaisiin
lentää Yhdysvalloissa, sen matka yli mantereen kestäisi vain kaksi tuntia, ja avaruussukkula
suoriutuisi siitä yhdeksässä minuutissa.
Koska liikenteestä on tullut oleellinen osa elämää, pitävät ihmiset sitä usein itsestään selvyytenä.
Liikenteen kehittyessä on yhteiskunnasta tullut yhä riippuvaisempi moottoriteistä ja autoista sekä
muista matkustustavoista. Liikenteen ympäristövaikutuksiin ei kiinnitetä tarpeeksi huomiota.
Tulevaisuuden liikennejärjestelmissä tulisi ottaa huomioon energiankulutuksen vähentäminen ja
ilman saastuminen vaikka liikenne tukeekin taloudellista kasvua ja kansainvälistä kauppaa.
Luokat 0-2
clxxxi
Tämänikäisillä oppilailla on jo monenlaisia kokemuksia liikenteestä, ja heidän suhteensa siihen
määräytyy yksittäisten kulkuvälineitten, autojen, linja-autojen, junien tai lentokoneiden mukaan. He
tietävät, että autolla kuljetaan teitä ja moottoriteitä pitkin, mutta he eivät ajattele kulkuväyliä
laajemman järjestelmän osina eivätkä ymmärrä, miten moottoritiejärjestelmä toimii koko
kuljetusjärjestelmässä. Oppilaitten tulisi oppia, miten kuljetusjärjestelmät toimivat, ja miten niitä
voi käyttää turvallisesti ja asianmukaisesti. Saamiensa kokemusten kautta oppilaat alkavat oppia,
miten kuljetus- ja liikennejärjestelmien eri osat toimivat yhdessä. Käsitys tästä laajentuu
myöhemmillä luokilla.
Oppilaitten tulisi ymmärtää, että liikennevälineistä huolehtiminen vaikuttaa koko
kuljetusjärjestelmään ja sen osien toimintaan. Luokka voi esimerkiksi tutkia, miten eläimet kulkevat
paikasta toiseen ja verrata sitä liikkumiseen koulumatkoilla. Ajoneuvojen hoidosta ja huollosta
voidaan keskustella. Oppilaat voivat myös suunnitella, valmistaa ja kokeilla erilaisten ajoneuvojen
pienoismalleja, autoja, veneitä ja lentokoneita sekä pohtia, miten niitä eri ympäristöissä käytetään
kuljettamaan ihmisiä ja tavaroita.
Valitakseen, käyttääkseen ja ymmärtääkseen liikenne- ja kuljetusteknologioita oppilaitten
tulisi oppia, että:
A. Kuljetusjärjestelmässä on monia osia, jotka toimivat yhdessä, jotta ihmiset voisivat liikkua
paikasta toiseen. Tiet, kulkuneuvot, polttoaineet ja liikennemerkit ovat liikennejärjestelmän osia.
Liikennejärjestelmän toiminnan ymmärtäminen auttaa ihmisiä käyttämään sitä asianmukaisesti,
esimerkiksi kävelemään tien vasemmalla puolella kohti liikennettä, jos kävelyteitä ei ole.
B. Ajoneuvot kuljettavat ihmisiä tai tavaroita paikasta toiseen maalla, vedessä, ilmassa ja
avaruudessa. Ihmisten tarpeet vaikuttavat kulkuneuvojen, polttoaineen ja koko järjestelmän
suunnitteluun. Auto korvasi hevosen ja rattaat, koska autot kulkivat nopeammin. Tavaroita
kuljetetaan usein erikoislaitteilla, kylmäkonteissa, liukuhihnoilla tai jopa putkissa.
C. Liikenne- ja kuljetusvälineitä on huollettava, jotta niiden käyttöikä olisi pidempi. Joissakin
tapauksissa pidetään ajoneuvon lokikirjaa. Sen perusteella voidaan päätellä, mitä huollossa on
tehtävä. Huollossa on myös kierrätettävä renkaita ja tarkastettava mahdollisia vaurioita.
clxxxii
Luokat 3-5
Tällä asteella lapset alkavat nähdä liikenteen järjestelmänä, jonka osat toimivat yhdessä, jotta
ihmisiä ja tavaroita voitaisiin kuljettaa paikasta toiseen. Oppilaat voivat laatia selostuksia eri
liikennemuodoista, rauta- ja vesiteistä, maanteistä ja lentoliikenteestä. Näiden järjestelmien
osatekijöitä ovat autot, laivat, lentokoneet, hissit, liukumatot, tunnelit sekä öljynpuhdistamot ja
polttoaineen jakelupisteet.
Oppilaat saavat suunnitella, valmistaa ja arvioida yksinkertaisen liikennejärjestelmän käyttäen sitä
ymmärtääkseen, miten se toimii, ja miten se on suunniteltu tarkoitustaan varten. Esimerkkinä voi
olla lasten kuljettaminen kouluun. Lisäksi lapset voivat tutkia, miten liikennejärjestelmä,
esimerkiksi rautatiet tai moottoritiet, koostuu alajärjestelmistä, ja miten nämä toimivat syöttäen,
hoitaen ja ohjaten liikennettä ulos väyliltä takaisinsyöttönä laajempaan järjestelmään.
Ilmapallot kiinnostavat lapsia. Kuumailmapalloa voidaan käyttää johdantona ilmakuljetusten
kehitykseen. Oppilaat oppivat ilmakulkuneuvojen historiaa ja yrittävät keksiä, miten
kuumailmapallo toimii. Sitten oppilaat voivat suunnitella ja valmistaa sellaisen. Eri oppiaineissa,
luonnontieteessä, matematiikassa, historiassa, yhteiskuntaopissa, taidekasvatuksessa ja kielissä,
keräämiensä tietojen perusteella oppilaat ymmärtävät, että liikennejärjestelmä on monimutkainen ja
sisältää monia alajärjestelmiä, ja että sen toimimiseen tarvitaan energiaa.
Valitakseen, käyttääkseen ja ymmärtääkseen liikenne- ja kuljetusteknologioita oppilaitten
tulisi oppia, että:
D. Liikennejärjestelmät tekevät mahdolliseksi ihmisten ja tavaroiden siirtämisen paikasta
toiseen. Liikenteen kehittyminen on vaikuttanut siihen, missä ihmiset asuvat ja työskentelevät.
E. Liikennejärjestelmä voi menettää tehokkuuttaan tai pettää kokonaan, jos yksikin sen
osista toimii huonosti tai puuttuu, tai jos jokin osajärjestelmä pettää. Esimerkiksi onnettomuus
moottoritiellä voi saada aikaan täydellisen kaaoksen. Vastaavasti ukkosmyrskyt aiheuttavat lentojen
peruutuksia.
clxxxiii
Luokat 6-8
Oppilaat tutkivat, miten eri kuljetusmenetelmiä käytetään maalla, merellä, ilmassa ja avaruudessa.
Eri ympäristöt vaativat omat kulkuneuvonsa ja järjestelmänsä. Esimerkiksi pilvenpiirtäjässä on
oltava monia hissejä ja rullaportaita.
Kysymys, mitä tapahtuisi, jos jokin kuljetuksen tai liikenteen alajärjestelmä ei toimisi tai sitä ei
olisi, voi johtaa oppilaat pohtimaan järjestelmien riippuvuutta toisistaan ja niiden välisiä suhteita.
Oppilaat oppivat tunnistamaan alajärjestelmiä, rakenteita, jousitusta ja työntövoimaa sekä liikenteen
ohjausta, valvontaa ja sen tukitoimia. He ymmärtävät, miten alajärjestelmien toiminta liittyy yhteen.
Oppilaat voivat suunnitella ja rakentaa pienoismalleja, esim. uudenlaisen ajoneuvon maalle, veteen,
ilmaan tai avaruuteen. Näin he saavat kokemuksia siitä, miten ajoneuvo alajärjestelmänä riippuu
ympäristöstä.
Oppiakseen ymmärtämään ympäristötekijöitten merkitystä kehitettäessä kuljetus- tai
liikennejärjestelmää oppilaitten tulee tutkia vaihtoehtoisten energialähteitten vaikutuksia
ympäristöön.
Valitakseen, käyttääkseen ja ymmärtääkseen liikenne- ja kuljetusteknologioita oppilaitten
tulisi oppia, että:
F. Ihmisten ja tavaroitten kuljettaminen tapahtuu ihmisten ja ajoneuvojen työnä. Esimerkiksi
teollisuustuotteen siirtämiseen paikasta toiseen tarvitaan lähetyksen toimeenpanijaa, siirtotrukkia,
linja-autoa, lentokonetta, junaa, toimituksen hoitajia, samoin kuin heitä, jotka rakentavat tiet ja autot
ja tekevät polttoainetta.
G. Kuljetusvälineet koostuvat alajärjestelmistä, kuten rakenteista, käyttövoimasta,
jousituksesta, ohjauksesta, säätötekniikasta ja tukijärjestelmistä, joiden on toimittava
yhdessä, jotta järjestelmä olisi tehokas. Rakenteita ovat runko ja kori. Käyttövoimajärjestelmiä
ovat energianlähde, energian muunnin ja voimansiirto. Jousitusjärjestelmä toimii ajoneuvon ja sen
ympäristön välillä. Ohjausjärjestelmä antaa tietoa kuljettajalle. Säätölaitteet saavat
ohjausjärjestelmältä tietoa, jolla määrätään ajoneuvon vauhti, suunta ja tarvittaessa esimerkiksi
myös lentokorkeus. Tukijärjestelmät takaavat ajoneuvon turvallisen toiminnan ja lisäävät sen
käyttöikää. Niiden rakenne on tarkkaan määrätty lainsäädännössä tai erikoismääräyksissä.
clxxxiv
H. Viranomaisten määräykset vaikuttavat liikennevälineiden suunnitteluun ja käyttämiseen.
Valtion laitokset säätelevät moottoriteitten käyttöä, asettavat nopeusrajoituksia ja valvovat
käyttöolosuhteita yleensä. Ilmailuhallitus säätelee ilmatilaa ja lentoturvallisuutta sekä myöntää
lentäjille lentoluvat.
I. Liikennejärjestelmän tehokkuuden kannalta on tärkeätä, että sen eri alajärjestelmät
toimivat kunnolla. Niitä ovat tavaroitten vastaanottaminen, säilyttäminen, varastointi,
lastaaminen, siirtäminen, purkaminen, toimitukset, arviointi, markkinointi, hallinto,
tiedonhallinta ja sopimusten tekeminen. Näitä prosesseja voidaan toteuttaa yhdessä tai erikseen
ihmisten ja tavaroitten kuljettamisessa. Esimerkiksi liukuhihna, jolla siirretään tavaralaatikoita
vaiheittain paikasta toiseen, käyttää monia näistä prosesseista.
Luokat 9-12
Luokilla 9-12 oppilaat ymmärtävät liikenne- ja kuljetusjärjestelmien sisäisen joustavuuden
merkityksen (‘intermodalismi’). Se mahdollistaa saumattoman ja tehokkaan ihmisten ja tavaroitten
kuljettamisen. Oppilaat käsittelevät kuljetusten merkitystä tavaroitten tuotannossa, rakentamisessa,
maataloudessa, tiedonvälityksessä, terveydenhoidossa, turvallisuudessa, virkistäytymisessä ja
viihdetarjonnassa. Esimerkiksi tuotannossa tavaroitten toimittaminen ajallaan (JIT) riippuu
maailmanlaajuisesta liikenteestä. Monet teollisuuslaitokset käyttävät materiaaleja ja
puolivalmisteita, jotka tulevat muista maista tai maan toisista osista. Tavarat toimitetaan juuri kun
niitä tarvitaan sen sijaan että niitä varastoitaisiin ja käytettäisiin vasta myöhemmin. Näin
valmistetaan esimerkiksi autoja ja vaatteita. Kuljetusten onnistuminen on JIT –tuotannossa
tärkeintä, se auttaa selviytymään pienillä varastoilla ja laskee näin kustannuksia.
Vaikka käsitteitä voi oppia lukemalla ja keskustelemalla, oppilailla tulisi olla omia kokemuksia
kuljetusjärjestelmien suunnittelusta, valmistamisesta, käyttämisestä ja arvioinnista, jotta niitä
pystyisi täysin ymmärtämään. Oppilaat voivat esimerkiksi suunnitella ja valmistaa pyörätien
sellaiseksi, että se tarjoaa pyöräilijöille turvallisen vaihtoehdon ruuhkaisten katujen sijasta. Oppilaat
voivat myös tutkia ja laatia esimerkkejä ‘älykkäistä kuljetusjärjestelmistä’. Niissä käytetään
tietokoneita, elektroniikkaa, tietoliikennettä ja turvalaitteita.
Luokan pohdinnoissa tulee käsitellä myös ilman saastumista, liikenneruuhkia, onnettomuuksia ja
polttoaineen kulutusta. Nämä seikat aktivoivat oppilaita suunnittelemaan uudistuksia ongelmien
clxxxv
ratkaisemiseksi. Oppilaat voivat esimerkiksi suunnitella, valmistaa ja arvioida uusia
kuljetusjärjestelmiä ottaen huomioon vaaditut nopeudet, kustannukset, turvallisuuden ja
ympäristövaikutukset.
Valitakseen, käyttääkseen ja ymmärtääkseen liikenne- ja kuljetusteknologioita oppilaitten
tulisi oppia, että:
J. Liikenteellä on tärkeä osuus muitten teknologioitten toiminnassa, esimerkiksi
tavaratuotannossa, rakentamisessa, maataloudessa, tiedonvälityksessä, terveydenhoidossa ja
turvatoimissa. Kuljetusjärjestelmä sisältää alajärjestelminä ilmailun, raide- ja vesiliikenteen,
jalkakäytävät ja tiet. Kaikki alajärjestelmät käyttävät monia erilaisia laitteita, kuljetusvälineitä ja
järjestelmiä ihmisten, materiaalien ja tavaroitten siirtämiseen.
K. Sisäinen joustavuus auttaa erilaisten liikenne- ja kuljetustapojen käyttämisessä
järjestelmänä, joka siirtää ihmisiä ja tavaroita helposti toisesta liikennemuodosta toiseen.
Hyvä esimerkki tästä ovat kontit, joita kuljetetaan valtamerilaivassa toisesta maasta, siirretään
rautatievaunuun ja lopuksi vetovaunulla valtatietä pitkin. Matkustaessaan ihmiset siirtyvät samoin
lentokoneista laivoihin, linja-autoihin, juniin tai autoihin. Tällainen järjestelmä tekee matkustamisen
tehokkaammaksi ja nopeammaksi.
L. Liikenne on saanut aikaan sen, että osa väestöstä on jatkuvasti liikkeellä. Nykyään voidaan
matkustaa vieraisiin maihin tai kiinnostaviin kohteisiin tuhansien kilometrien päähän yhtä nopeasti
kuin hevosvaunuilla lähikaupunkiin 200 vuotta sitten.
M. Liikenne- ja kuljetusjärjestelmien suunnittelu riippuu monista tekijöistä ja innovoivasta
teknologiasta. Älykkään kuljetusjärjestelmän kehittämiseen – älytiet elektronisin ilmoitustauluin –
tarvitaan yhteistoiminnassa olevia alajärjestelmiä selvittämään väylien kapasiteettia, liikennevirtoja
ja mahdollisia ruuhkia. Tavanomaiset liikennejärjestelyt, kuten kävelytiet ja pyörätiet, voivat
viehättää uudella suunnittelulla, josta luonto saattaa hyötyä. Siten uudistaminen on
tarkoituksenmukaista.
Standardi 19:
clxxxvi
Opiskelijat oppivat ymmärtämään sekä osaavat valita ja käyttää valmistamisen
teknologioita.
Manufaktuurituotanto on konkreettisten esineitten tuottamista. Ne voivat olla työkaluja, kuten
keittiövälineitä ja tietokoneita, mutta myös esimerkiksi vaikkapa kenkiä ja tennispalloja.
Tavaratuotanto on muuttunut merkittävästi viime vuosisadan aikana ja erityisesti viime vuosina.
Ennen kuin tavaroitten saatavuus yleistyi, tehtiin niitä asiakkaan toiveitten mukaan käsin, yksi
kerrallaan, yksittäistuotantona. Tuotantotoiminta muuttui dramaattisesti standardisoitujen osien,
liukuhihnan ja automaation yleistyessä. Tavaroista tuli halvempia, kun niitä tuotettiin enemmän, ja
markkinatalous yleistyi. Kun koneista tuli entistä tarkempia, oli mahdollista valmistaa yhä
monimutkaisempia tuotteita, joissa oli toisiinsa sopivia osia. Ensimmäisiä niistä olivat käsin tehdyt
osat paloruiskuihin ja auroihin ennen koneellisen tuotantotoiminnan syntymistä. Kuten standardissa
18 kerrottiin, jotkin teollisuuden haarat käyttävät prosessia ‘just-in-time’ (JIT). Siinä tarvikkeet,
komponentit ja materiaalit toimitetaan paikalle täsmälleen silloin kun niitä tarvitaan. Tämä prosessi
kehitettiin varastojen vähentämiseksi. Alihankkijoitten vastuulla on toimittaa osat ja materiaalit
tilaajalle ajallaan.
Tavarat valmistetaan raaka-aineista, ja ilman niitä tuotantotoiminta ei ole mahdollista. Vaikka
materiaalit voidaan jäljittää yhteen tai useampaan luonnonvaraan, vain muutamia materiaaleja
voidaan käyttää luonnollisessa muodossaan. Niitä on jalostettava. Jotkin vaatteet on esimerkiksi
tehty puuvillasta. Ennen kuin siitä tulee vaatetuksen materiaalia, on sato leikattava, jalostettava ja
kudottava kankaaksi. Sama koskee kaikkia materiaaleja teräksestä ja puutavarasta muoveihin.
Materiaalit jalostetaan ensin vakiomuotoon, jota sitten käytetään tuotteitten valmistamiseen.
Materiaalien perusjalostusta sanotaan perustuotannoksi.
Elämme globaalissa maailmantaloudessa. Yhdysvalloissa, Suomessa, Japanissa, Taiwanissa,
Malesiassa, Meksikossa, Kanadassa ja missä tahansa muussa maassa valmistettuja tuotteita
myydään ja käytetään maailmanlaajuisesti. Tuotantoteknologia on kohentanut elintasoamme. Se
antaa kansalaisille työtä; se on kansantuotteen tärkeä tekijä; sen avulla valmistetaan monia tuotteita,
jotka parantavat elämän laatua.
Luokat 0-2
clxxxvii
Osa kouluvaatteista ja -tarvikkeista, farmarivaatteista ja selkärepuista lyijykyniin ja kirjoihin, kestää
käytössä pitkään. Osa taas on suunniteltu kertakäyttöisiksi. Luokilla 0-2 lapset oppivat, että
teollisuustuotteet ovat tavaroita, jotka on tehty kulutettaviksi ja käytettäviksi. Niitä on suunniteltu ja
kehitelty entistä paremmiksi ja halvemmiksi teknologian edistymisen myötä. Eräs keino saada
oppilaat ymmärtämään kehitystä on panna heidät vertailemaan tämän päivän tavaroita vastaaviin
10, 20 tai jopa 100 vuotta sitten. Museovierailu tai videot tuotantoteollisuuden historiallisesta
kehityksestä voivat antaa välineitä tällaiseen vertailuun.
Oppilaat oppivat myös ymmärtämään, miten tuotteet on suunniteltu, valmistettu, testattu, pakattu ja
markkinoitu. Opitun vahvistamiseksi oppilaat voivat simuloida tuotteen kehittelyprosessia
valmistamalla esimerkiksi välipaloja pähkinöistä ja kuivatuista hedelmistä. He voivat aloittaa
selvittämällä, millaiset pähkinät ja hedelmät olisivat pidettyjä. Myös mahdollisia allergioita tulee
käsitellä. Selvityksen tuloksena voidaan määritellä välipalan resepti. Seuraavaksi koetetaan löytää
yksinkertaisia menetelmiä, joilla kontrolloidaan tuotepakkauksen sisältämien raaka-aineitten
määriä. Lapset voivat tuottaa ja pakata välipalaa ja myydä sitä toisilleen. Samalla he tutustuvat
ryhmätyöhön ja työnjakoon ja oppivat, miten ihmiset tekevät työtä ja ansaitsevat rahaa.
Osatakseen valita, käyttää ja ymmärtää tuotantoteknologioita oppilaitten tulisi oppia, että:
A. Tuotantoteknologian järjestelmät tuottavat esineitä. Tuotteet voidaan valmistaa entistä
nopeammin, halvemmalla ja paremmin uuden teknologian avulla. Ihmisillä on tuotantoprosessissa
erilaisia tehtäviä. Yhteen hiileen puhaltamalla he voivat tuottaa paljon enemmän kuin yksinään.
B. Tuotettavat esineet on suunniteltu, muotoiltu. Tuotesuunnittelijat ja insinöörit ennakoivat
ihmisten tarpeita, toiveita ja odotuksia. Jotkin esineet on suunniteltu kertakäyttöisiksi, toiset
valmistetaan kestämään pidempään.
Luokat 3-5
Luokilla 3-5 oppilaat alkavat entistä paremmin ymmärtää, miten tavaroita valmistetaan. He tutkivat,
miten asianmukainen esinetuotanto takaa, että tuotteet toimivat ja pysyvät kunnossa. Omat
kokemukset tuotteen suunnittelusta, valmistamisesta ja markkinoinnista takaavat oppilaille entistä
parempia valmiuksia kuluttajina.
clxxxviii
Oppilaat käyttävät päivittäin teollisesti valmistettuja esineitä (esim. vaatteet, bussi ja
koulutarvikkeet). He ovat tulleet riippuvaisiksi teollisuuden tuotteista. Oppilaita tulisi opettaa
järkeviksi kuluttajiksi. Heidän tulisi keskustella päätöksenteosta ja pohtia, perustuvatko päätökset
esim. mainoksiin, tuotteen väriin, hintaan, laatuun, tuotteelle annettuun takuuseen vai tovereitten
taholta tuleviin paineisiin.
Tavaroitten tuotesuunnitteluvaiheessa tulisi pohtia teknologian vaikutuksia ympäristöön. Jo silloin
on otettava huomioon, miten kauan tuote kestää, mitä jätteitä se tuottaa, ja mitä sille tapahtuu, kun
sitä ei enää käytetä. Kierrätysmahdollisuus on tärkeä näkökulma tuotteen elinkaarta tarkasteltaessa.
Tuotantojärjestelmät sisältävät tavallisesti kaksi vaihetta. Ensin jalostetaan luonnonmateriaalit,
raaka-aineet, jotka kasvavat luonnossa tai jalostetaan maankuoresta, perusmateriaaleiksi. Näistä ja
mahdollisesti joistakin muistakin luonnon- tai synteettisistä materiaaleista valmistetaan tuotteita,
esimerkiksi puista tehdään puutavaraa ja siitä huonekaluja.
Tällä luokka-asteella oppilaitten tulisi keskustella ja kokeilla tuotteen valmistusjärjestelmän eri
prosesseja. Niitä ovat esineen tuotesuunnittelu, resurssien hankkiminen (esim. materiaalit ja
energia), työkalujen ja koneiden käyttäminen materiaalien muodon muuttamiseksi sekä lopullisten
tuotteitten valmistaminen ja markkinointi. Kemian teknologialla on myös keskeinen rooli
prosessiteknologiana, koska sen avulla voidaan muokata kemikaaleja ja niiden yhdisteitä, jotta
tuotteelle saataisiin haluttuja ominaisuuksia. Koko tuottamisprosessin ajan tulisi kerätä tietoa
laadunvalvontaa varten. Tuotteen valmistuttua tarvitaan palautetta, jotta saadaan selville, pitävätkö
kuluttajat tuotteesta. Kuluttajien tyytyväisyys tietää lisääntyvää kysyntää ja taloudellista tuottoa.
Osatakseen valita, käyttää ja ymmärtää tuotantoteknologioita oppilaitten tulisi oppia, että:
C. Prosessijärjestelmät muuttavat luonnonmateriaaleja tuotteiksi. Materiaalit, joko suoraan
luonnosta tai ihmisen valmistamina, synteettisinä, ovat tärkeitä tuotantojärjestelmän panoksia
(input).
D. Tuotantoprosessi käsittää tuotteen suunnittelun, resurssien hankinnan ja työkalujen
käyttämisen materiaalien muokkaamiseen ja liittämiseen toisiinsa. Monet tuotteet koostuvat
standardisoiduista osista. Osien käyttö vähentää tuotantokustannuksia ja tekee huoltamisen ja
clxxxix
korjaukset helpommiksi. Valmistusprosessit on otettava huomioon jo tuotesuunnittelussa. On
selvitettävä, miten kauan materiaalit kestävät, mikä vaikutus niillä on ympäristöön, ja miten ne
voidaan aikanaan hävittää.
E. Tuotteita valmistavaa yritystoimintaa voi olla vain, jos tuotteilla on käyttöarvoa. Jos
yritykset tuottavat esineitä, joita tarvitaan, ja jotka siksi ovat haluttuja, kuluttavat ihmiset
vastaavasti enemmän rahaa niiden hankintaan. Tämä kierto luo työpaikkoja ja kehittää
kansantaloutta.
Luokat 6-8
Oppilaat käyttävät joka päivä koululaukkuja, polkupyöriä, rannekelloja ja tietokoneita. Monet heistä
pitävät näitä tavaroita itsestään selvyyksinä. Vaikka he osaavat ostaa ja käyttää niitä, heidän
ymmärryksensä ei useinkaan ulotu syvemmälle. Oppilaat pohjaavat tietonsa aikaisemmilla luokilla
oppimansa varaan. Tärkeätä on oppia, mistä tuotteet ja järjestelmät tulevat, miten ne on valmistettu,
miten käyttää niitä oikein, miten ne on markkinoitu ja miten ne lopulta hävitetään. Jotta esineet
toimisivat kunnolla, niitä on huollettava. Huoltaminen tarkoittaa tavaran hoitamista asianmukaisesti
sen hankinnan jälkeen.
Oppilaitten on tiedettävä, miten tuotantoprosessit voivat vaikuttaa ihmisiin ja ympäristöön. Heidän
tulisi tutkia ja kokeilla monenlaisia tuotesuunnittelu- ja valmistamisprosessien ja -järjestelmien
luonnonmukaisia teknologioita.
Tavaroita luokitellaan niiden kestävyyden mukaan, esimerkiksi kestävä, lyhytkestoinen tai
kertakäyttöinen. Monilla tavaroilla on takuu, mikä suojelee kuluttajaa tietyn ajan.
Valmistusprosessit sisältävät tavaroitten suunnittelun, valmistamisen ja markkinoinnin. Joitakin
esineitä valmistetaan yksi kerrallaan, kuten esimerkiksi kotona tehtäviä vaatteita, tiettyyn
tarkoitukseen suunniteltuja kaapistoja, teollisuuden prosessilaitteita ja joitakin musiikki-
instrumentteja. Nykyaikaisen tuotantotoiminnan yleistyttyä tällainen mittatilaustyö on jäänyt aika
harvinaiseksi. Koneilla, tietokoneavusteisella suunnittelulla (CAD), automaatiolla ja
automaattikoneilla sekä liukuhihnatuotannolla tuotetaan samanlaisia esineitä nopeasti, ja
useimmiten siinä tarvitaan vain vähän ihmiskäden työtä.
cxc
Valmistusprosesseihin kuuluu sekä mekaanisia että kemiallisia prosesseja. Oppilailla tulee olla
mahdollisuuksia kokea prosesseja, joissa käsitellään materiaaleja, leikataan, halkaistaan,
muotoillaan, yhdistellään ja muokataan niitä. Oppilaitten tulee ymmärtää, että joitakin materiaaleja
saadaan satoa korjaamalla tai kaivostoiminnalla. Monet näistä raaka-aineista jalostetaan sitten
vakiomuotoon ennen kuin niitä käytetään tavaroitten valmistamiseen. Esimerkiksi rautamalmia,
kalkkikiveä ja koksia tarvitaan teräksen valmistamiseen; terästä jalostetaan harkoiksi, tangoiksi ja
putkiksi, joita käytetään esimerkiksi autoteollisuudessa. Tämän luokka-asteen oppilaitten on saatava
kokemuksia eri materiaalien ja prosessien testaamisesta ja arvioinnista ennen niiden valintaa
tuotteen valmistamiseen.
Tuotteet on markkinoitava ennen kuin niitä voidaan toimittaa jakeluun ja myytäviksi. Markkinointi
sisältää selvitykset mahdollisista asiakkaista ja tuotteen mainostamisen. Huolto on tärkeätä, kun
tuote on käytössä. Nykyään työskentelee enemmän ihmisiä tuotteitten huollossa kuin
valmistuksessa.
Osatakseen valita, käyttää ja ymmärtää tuotantoteknologioita oppilaitten tulisi oppia, että:
F. Tuotantojärjestelmissä käytetään mekaanisia prosesseja, jotka muuttavat materiaaleja
leikkaamalla, muovaamalla, liittämällä ja muokkaamalla niitä. Leikkaaminen tarkoittaa
sahaamista, leikkaamista esim. saksilla, katkomista ja repimistä. Muovaaminen on muodon
antamista yleensä; taivuttamista, meistämistä ja puristamista. Liittäminen on liimaamista, hitsausta,
niittausta sekä liittimien käyttöä (esim. puukierteitä, ruuveja ja muttereita). Muokkaaminen on
materiaalien prosessointia, kuten kuumentamista tai jäähdyttämistä, jotta niiden rakennetta
parannettaisiin. Metallien karkaisu on tällaista.
G. Tavaroita voidaan luokitella kestäviin ja vähemmän kestäviin. Luokittelu perustuu tuotteen
tai järjestelmän odotettavissa olevaan ikään. Autot, keittiövälineet ja sähkötyökalut ovat
kestotuotteita, hammasharjat, paperipyyhkeet ja auton renkaat vähemmän kestäviä. Tavaroilla on
elinkaarensa, joka alkaa tuotteen ja valmistusprosessin suunnittelusta ja jatkuu aina tuotteen
hävittämiseen saakka. On myös otettava huomioon, mitä sivutuotteita prosessissa syntyy, ja miten
tuote hävitetään elinkaarensa lopussa.
H. Tuottamisprosessi kattaa tuotteiden ja järjestelmien suunnittelun, tuotekehittelyn,
valmistamisen sekä huollon. Prosessi sisältää materiaalien (sekä luonnonmateriaalit että
keinomateriaalit) käyttämisen, käsityökalut (esim. vasarat ja sakset), konetyöskentelyn (esim.
cxci
porakoneet, hiomakoneet ja ompelukoneet) sekä automatisoidut koneet (CAD-CAM).
Automatisoidut tuotantojärjestelmät ovat lisänneet saatavissa olevien tavaroitten määrää, ja samalla
tavaroitten laatu on parantunut ja kustannukset alentuneet. Yleensä koneet, joista monet ovat
tietokoneohjattuja, voivat tuottaa laadukkaampia tuotteita kuin mitä hyvä ammattimies tekisi
yksilöllisesti. Huolto tarkoittaa niitä toimenpiteitä, jotka ovat tarpeen tuotteen käytön alettua.
Huolto kattaa asennuksen, ylläpitohuollon, vianetsinnän ja korjaukset.
I. Kemian teknologioita käytetään muuntelemaan kemiallisia aineita. Tuotteet ovat synteettisiä
kuituja, lääkeaineita, muoveja ja polttoaineita.
J. Materiaalit on löydettävä ennen kuin niitä voidaan esim. kaivoksista kerätä, porata ja
louhia. Koska vain harvoja materiaaleja on luonnossa valmiina käytettävässä muodossa, niiden
muotoa on muutettava. Tuotantoprosessissa tarvitaan myös muita resursseja, rahaa,
henkilötyövoimaa, työkaluja ja koneita sekä informaatiota ja aikaa. Luonnonmateriaaleja on
tyypillisesti muokattava vakiomuotoon käyttövalmiiksi teollisuudelle.
K. Tuotteitten markkinointi sisältää tiedottamista tuotteesta sekä myynnin ja jakelun
avustamista. Markkinointi perustuu arvioon siitä, mitä suuri yleisö haluaa, tuotteen mainonnan ja
myynnin.
ESIMERKKI
Seuraavassa esimerkkejä teemasta ‘muovi tuoteprojektina’. Oppilaat eivät vain
opiskele muovitietoutta vaan myös suunnittelevat ja valmistavat
muovituotteita. Lopuksi pohditaan opittua. (Esimerkki liittyy standardeihin 3,
8, 9, 10, 11, 12, 15 ja 19.)
Ryhmätyö MUOVIT
Seitsemännen luokan teknologian, kielten ja luonnontieteen opetusryhmät suunnittelivat
yhteistyössä opetusmoduulin muovien valmistamisesta ja kierrätyksestä. Oppilaita aktivoitiin
tutkimaan muovien kemiaa, erilaisia muovituotteita, miten kierrätetystä muovista tehdään uusia
tuotteita ja mitä etuja saavutetaan kierrätyksen kautta.
cxcii
Oppilaat kehittivät toimintasuunnitelman, haastattelivat insinöörejä, tutkijoita, teknikoita ja muuta
teollisuuden henkilöstöä sekä vierailivat paikallisessa muovitehtaassa ja kierrätyslaitoksessa.
Oppilaat työstivät erilaisia muoveja sekä suunnittelivat ja valmistivat näytteitä tutkimistaan
esineistä.
Oppilaat myös tutkivat, miten synteettiset materiaalit eroavat luonnonmateriaaleista. Opettaja antoi
lisäksi oppilaitten perustaa yrityksen. Sen tehtävänä oli suunnitella ja valmistaa muovituote
käyttämällä tuotantolinjaa ja arvioida lopputulos. Tuotetta valmistettiin sitten sarjatuotantona.
Oppilaat dokumentoivat työnsä videoimalla ja valokuvaamalla. He tuottivat videokoosteen
oppimastaan ja lähettivät sen koulun TV-aseman ohjelmassa. Lopuksi oppilaat tekivät vastaavan
esityksen koulun kotisivuille.
Luokat 9-12
Tuotantojärjestelmillä ja tuotteilla on tietty elinkaarensa. Monet tuotteet valmistetaan kestämään
vain tietyn ajan. Tämä on tuonut nykyajalle ominaisen kertakäyttöisyyden käsitteen. On yleistä
hylätä vanhat esineet ja ostaa uusia. Tästä aiheutuu jäteongelmia. Oppilaitten tulisi selvittää tätä ja
etsiä ratkaisuja, miten käyttää tuotteita oikein, hoitaen ja kunnostaen niitä. Luonnollisesti myös
kierrätys kuuluu tähän yhteyteen. Oppilaitten tulisi myös tutkia luonnonvarojen ehtymistä ja pohtia
tapoja niiden vähenemisen ehkäisemiseksi.
Tuotteen valmistamisen perusprosessit voidaan luokitella leikkaamiseksi, muotoilemiseksi ja
muokkaamiseksi. Jotta oppilaat ymmärtäisivät tuotantoprosessia paremmin, he voivat valmistaa
tuotteita liukuhihnalla. Heidän tulisi osata käyttää turvallisesti eri materiaaleja, työkaluja ja
työtapoja suunnitellessaan, valmistaessaan ja arvioidessaan töitään. Materiaaleja voidaan luokitella
niiden alkuperän tai valmistustavan mukaan luonnonmateriaaleihin ja synteettisiin (ihmisen
tekemiin) materiaaleihin sekä sellaisiin, joissa on kumpaakin. Kemikaalien tutkimus on hyödyllistä,
koska ne ovat nykymaailmassa tärkeitä raaka-aineita. Oppilaitten tulisi tutustua myös tuotteitten
valmistamisessa tarvittavaan työpanokseen ja siihen, miten tuotteet markkinoidaan kuluttajille.
Tuotteitten markkinointi ja mainonta ovat tärkeitä myynnin varmistamiseksi. On pidettävä huolta
myös huollon järjestämisestä. Suunnitelmallisesti tehtynä huolto lisää tuotteen elinikää.
Harjoittelemalla koulussa voivat oppilaat oppia tuotteitten huoltoa, asennusta, korjausta, muuntelua,
kunnossapitoa ja laitteen parantelua tarvittaessa.
cxciii
Tuotantojärjestelmiä voidaan luokitella tuotantotavan mukaan. Yksittäisen asiakkaan toiveiden
mukainen tuotanto, ‘mittatilaustyö’, on yksittäistuotantoa. Alihankintatuotanto tuottaa osia tai
komponentteja, joita sanotaan vakio-osiksi, ja jotka asennetaan laitteiksi myöhemmin.
Liukuhihnatuotanto on nykyään tavallisin tuotantotapa kehittyneissä maissa. Ideana on käyttää
toisiinsa sopivia vaihdettavia osia. Tämän tuotantoprosessin oppiminen on lukioasteella tärkeää.
Osatakseen valita, käyttää ja ymmärtää tuotantoteknologioita oppilaitten tulisi oppia, että:
L. Huollon organisointi pitää tuotteet hyvässä toimintakunnossa. Huolto sisältää asennuksen,
vianetsinnän, kunnossapidon, korjauksen, muuntelun, mahdollisen palautuksen sekä tarvittaessa
laitteen parantelua. Tuotteitten poistuminen markkinoilta saattaa johtua muodin muutoksista,
esimerkiksi silloin, kun keittiövälineiden värit ja muodot alkavat vaikuttaa vanhanaikaisilta.
M. Materiaalit voidaan luokitella luonnollisiksi, synteettisiksi ja niiden yhdistelmiksi.
Esimerkkejä luonnonmateriaaleista ovat puu, kivi ja savi. Synteettiset materiaalit ovat ihmisen
valmistamia, kuten muovit, lasi ja teräs. Yhdistelmämateriaaleja ovat vaneri, paperi ja kankaan
villa-polyesterisekoitteet.
N. Kestävät esineet on suunniteltu toimimaan kauan. Esimerkkejä ovat teräs, huonekalut ja
liedet. Lyhyempi-ikäisiä kulutustuotteita ovat esimerkiksi ruoka, sähköparistot ja paperi.
O. Tuotantojärjestelmiä voidaan luokitella yksittäis-, alihankinta- tai jatkuvana tuotantona.
Yksittäistuotanto tyydyttää yksilön tai pienen ryhmän erityistarpeita tuottamalla tuotetta pieniä
määriä. Alihankintatuotanto valmistaa osia, jotka myöhemmin asennetaan isommiksi
kokonaisuuksiksi. Jatkuvassa tuotannossa valmistetaan esineitä tehtaassa liukuhihnalla.
P. Osien vaihdettavuus lisää tuotantoprosessin tehokkuutta. Tuotteen tai järjestelmän
komponenttien tulee olla vaihdettavissa. Koska esinevalmistus on nykyään globaalia, on osien
vaihtokelpoisuudesta laadittu kansainväliset standardit.
Q. Kemian teknologioitten avulla valmistetaan kemiallisia tuotteita ja voidaan vaihdella ja
muunnella materiaaleja. Kemikaaleja käytetään lääkkeinä ihmisille, kasveille ja eläimille.
cxciv
R. Markkinointi on tuotteen identiteetin luomista, sen vaikutusten selvittämistä,
mainostamista, jakelua ja myyntiä. Markkinointi tulee ottaa huomioon tuotteen
suunnitteluvaiheesta aina sen myyntiin saakka. Isoilla yrityksillä on yleensä omat
markkinointiosastonsa, kun taas pienemmät yritykset, joiden resurssit ovat vähäiset, voivat tehdä
sopimuksia markkinointiyritysten kanssa.
Standardi 20:
Oppilaat oppivat ymmärtämään sekä osaavat valita ja käyttää rakentamisen
teknologioita.
Rakennuksia on tehty jo vuosituhansia. Kiinalaiset rakensivat Kiinan muurin, egyptiläiset
ovat kuuluisia pyramideistaan, kreikkalaiset monimutkaisia rakennuksistaan ja roomalaiset
teistään. Tätä monien satojen vuosien takaista rakennustaitoa sovelletaan vielä nykyäänkin.
Raskaat rakenteet tarvitsevat vankat perustukset. Vuosisatojen ajan ovat rakentajat tienneet,
että kolmio on lujempi kuin suorakulmio kattojen, siltojen ja talojen rakenteissa. Kovien
materiaalien (teräs ja betoni) on havaittu kestävän sääolosuhteita paremmin kuin pehmeät
materiaalit (puu ja kalkkikivi).
Rakenteiden suunnittelua ja valmistamista sanotaan rakentamiseksi. Rakennusteollisuudessa
työskentelee monien eri ammattien osaajia, arkkitehtejä, insinöörejä, rakennustyöläisiä,
arviomiehiä, tarjousten tekijöitä, puuseppiä, putkimiehiä, betonityöläisiä ja sähköasentajia.
Rakenteet, kuten asuintalot, toimistorakennukset, maataloustuotteitten varastot, tiet ja sillat,
palvelevat kukin omaa tarkoitustaan. Joissakin tapauksissa ne suunnitellaan antamaan suojaa ja
tarjoamaan asuinpaikan. Joitakin rakenteita käytetään huvitteluun ja virkistykseen, kuten
konserttitaloja, huvipuistoja ja jalkapallostadioneita, toiset taas on tarkoitettu etupäässä työntekoa
varten, kuten tehtaat ja öljynporauslautat. Eräs merkittävä rakennelaji on liikennettä palvelevat
rakenteet, sillat, tiet ja lentokonehallit.
Jotkin rakenteet ovat väliaikaisia, jotkin pysyviä. Rakennustelineitä ja kuivatelakoita (väliaikainen
rakenne, jolla tehdään veteen kuiva tila laiturin, sillan perustusten tai laivan rakentamista varten),
sekä jopa puisia asuintaloja saatetaan suunnitella kestämään vain lyhyen ajan. Rakentamiseen
cxcv
tarvitaan silloin vähemmän aikaa ja rahaa. Pysyvät rakenteet on suunniteltu ja rakennettu
pitkäaikaista käyttöä varten. Esimerkkejä näistä ovat parkkihallit, toimistotilat, vesitornit,
koulutalot, sillat ja lennonjohtotornit. Pysyvät rakenteetkin voivat kulua tai joutua pois käytöstä
tarpeettomina.
Kun liukuhihnatuotanto on yleistynyt esineitten valmistuksessa, rakentamisessa käytetään kuhunkin
tarpeeseen kehitettyjä menetelmiä. Vaikka monet talot näyttävät samanlaisilta, ne tavallisesti
rakennetaan yksi kerrallaan, ja jokaisella niistä on omat piirteensä. Monet rakenteet ovat
omalaatuisia ja ainutkertaisia. Esinevalmistus ja rakentaminen eroavat toisistaan myös siinä, että
edellinen tapahtuu yleensä tehtaissa, jälkimmäinen rakennustonteilla.
Luokat 0-2
Jo varhain lapsilla on kotona ‘oma paikka’, yleensä oma huone. Se on osa rakennettua ympäristöä,
jossa he kokevat olevansa turvassa ja tuntevat viihtyvänsä. Alaluokilla oppilaitten käsitys
rakennetusta ympäristöstä laajentuu koskemaan myös muita paikkoja, joita he näkevät päivittäin.
Kotien lisäksi tällaisia voivat olla koulu, kirjasto, kirkko, kauppakeskus ja vanhempien työpaikat.
Suojan rakentaminen on kehittynyt luolista ja majoista taloiksi, kerrostaloiksi ja
toimistorakennuksiksi. Esimerkiksi tiilien valmistuksen, ikkunoitten, valaistuksen, kalustuksen,
ilmastoinnin ja sähkölaitteiden teknologinen kehitys on auttanut parantamaan asumisen mukavuutta.
Melkein joka yhteisössä löytyy alue, jossa on käynnissä vilkasta rakentamistoimintaa. Rakenteilla
on esim. asuintaloja, kävelyteitä ja siltoja, tai niitä korjataan. Rakennustyömaalla lapset voivat itse
tehdä havaintoja käynnissä olevasta projektista. He voivat nähdä ammattimiehiä työssä sekä
käytettävän materiaaleja, betonia, tiiltä, puutavaraa, terästä ja lasia. Oppilaille tulisi antaa
mahdollisuus suunnitella ja valmistaa rakennelmia luokkahuoneessa - esimerkiksi tekemällä
mallikaupungin, tms. Osa oppilaista voi tehdä teitä, osa suunnitella rakennuksia, palvelukeskuksia
ja asuinympäristöjä.
Osatakseen valita, käyttää ja ymmärtää rakennusteknologioita oppilaitten tulisi oppia, että:
A. Ihmiset asuvat, tekevät työtä ja käyvät koulua erilaisissa rakennuksissa, taloissa,
kerrostalohuoneistoissa sekä toimisto- ja koulurakennuksissa. Ihmiset ovat suunnitelleet ja
cxcvi
rakentaneet rakennukset ja pitävät ne kunnossa. Rakentamisessa käytetään monia materiaaleja.
Menneisyydessä käytettiin tavallisesti materiaaleja, joita oli saatavana lähiympäristöstä.
Materiaalien käsittelytapojen kehittyessä ja kuljetusjärjestelmien parantuessa on entistä paremmin
saatavissa puutavaraa, kiviä, tiiliä ja vaneria.
B. Rakenteet määräävät, miten osat liitetään toisiinsa. Lapsille tuttuja rakenteita ovat ihmisten ja
tavaroitten suojat sekä tiet ja sillat.
Luokat 3-5
Tällä luokka-asteella tulee tutuksi käsite ‘lähiyhteisön kehittäminen’. Oppilaat tuntevat oman
asuinalueensa sekä paikalliset ostoskeskukset ja parkkipaikat. Heidän tulisi ymmärtää, että nämäkin
rakennetut alueet on aikanaan suunniteltu.
Rakentamisprosessin toteuttamisessa tarvitaan voimavaroja, resursseja, niin kuin muissakin
teknologioissa. Resursseja ovat työkalut ja koneet, materiaalit, erilainen informaatio, energia,
pääoma (raha), aika sekä inhimillinen työvoima.
Rakennusten huoltaminen on niiden tärkeää ylläpitoa. Ihmiset, myöskin lapset, kuluttavat
rakennuksia, teitä ja siltoja. Myös sääolosuhteet voivat turmella rakennuksia, ja vain säännöllinen
huolto auttaa rakenteita kestämään.
Oppilailla tulisi olla tilaisuuksia suunnitella ja rakentaa erilaisten rakenteitten malleja. Tämä
kehittää kolmiulotteisuuden tajua. Oppilaitten tulisi myös oppia, että elämisen mukavuuden
lisäämiseksi tehdyt rakennelmat, valot, juomavesilaitteet, käymälät sekä lämmityslaitteet, on
rakennettu tiettyjen teknologisten järjestelmien mukaisesti.
Osatakseen valita, käyttää ja ymmärtää rakennusteknologioita oppilaitten tulisi oppia, että:
C. Nykyaikaiset yhteisöt on suunniteltu tehtyjen sopimusten mukaisesti. Tietyt alueet on
varattu kouluille, ostoskeskuksille, parkkialueille, taloille, kerrostaloille, teollisuuslaitoksille ja
toimistoille. Jalankulkutiet, raiteet, tiet ja sillat tekevät yhteisössä liikkumisen mahdolliseksi.
cxcvii
Rakennusmateriaalien, hiekan, soran, puutavaran ja tiilien, lisäksi rakentamiseen tarvitaan
erityistyökaluja ja koneita sekä rahaa, aikaa, energiaa, tonttialueita ja ihmistyövoimaa.
D. Rakenteita on huollettava. Rakennukset ja rakenteet kuluvat käytössä. Myös sää edistää
kulumista.
E. Rakentamisessa toteutetaan ja sovelletaan monia teknologisia järjestelmiä. Osa niistä on
yksinkertaisia, osa monimutkaisia. Esimerkiksi rakennuksen putkittaminen tuo sinne vettä ja poistaa
jätteitä. Lämmitys- ja jäähdytysjärjestelmät ylläpitävät miellyttävää lämpötilaa kautta vuoden. Myös
muut teknologiat kuuluvat rakennuksiin niiden oleellisina osina, esimerkiksi puhelin on osa
tiedonvälitysteknologiaa. Rakennettaessa asuintaloa tai toimistorakennusta asennetaan puhelinlinjat,
niin että asukkaat ja talossa työskentelevät voivat olla yhteydessä ulkopuoliseen maailmaan.
Luokat 6-8
Tämän kouluasteen oppilaille on tärkeätä tutustuminen rakenteiden suunnitteluun ja mallien
tekemiseen. Heidän tulee myös ymmärtää rakennetun ympäristön merkitystä jokapäiväisen elämän
kannalta. Oppilaat oppivat laboratorio-luokkahuoneessa työskennellessään rakenteita ja niiden
käyttötarkoituksia, asianmukaisen suunnittelun ja kantavien rakenteiden tärkeyttä, rakennusten
osajärjestelmien käyttämistä sekä aluerakentamisen suunnittelun tarvetta lakeineen ja
säännöksineen.
Oppilaat ymmärtävät omien kokemustensa kautta, että rakennuksen perustus on tarpeen, jotta
rakennus voi levätä sen päällä. Perustus antaa tukevan, suoran ja kestävän rakennusalustan.
Rakennettu ympäristö on monimutkainen järjestelmä eri tarkoituksiin suunniteltuja pitkällä
aikavälillä toteutettuja rakenteita. Se on ympäristö, joka muuttuu jatkuvasti. Jotkin rakenteet voivat
rappeutua, jos niitä ei korjata eikä alkuperäinen suunnitelma enää tyydytä uusia tarpeita. Tämän
takia rakennuksia hävitetään, ja niiden paikalle rakennetaan uutta. Sen ymmärtäminen, miten ja
miksi muutoksia tapahtuu, auttaa oppilaita hahmottamaan maailmaa.
Oppilaiden tulisi saada kokemuksia rakennusten ja materiaalien suunnittelusta, käyttämisestä ja
arvioinnista. Heidän tulisi ymmärtää, että rakennuksissa on osajärjestelmiä, jotka vastaavat tietyistä
tehtävistä. Esimerkiksi sähköjärjestelmä valaisee talon, lämmitys- ja ilmastointijärjestelmät antavat
cxcviii
sopivan lämpötilan. Rakennustyössä käytetään monenlaisia materiaaleja antamaan rakennukselle
sen muodon, lujuuden, koristeet ja suojat esim. säätä vastaan. Materiaalit voivat olla
luonnonmateriaaleja (kiviä ja puutavaraa) tai ihmisen tekemiä (tiiliä, asfalttia, betonia, terästä).
Osatakseen valita, käyttää ja ymmärtää rakennusteknologioita oppilaitten tulisi oppia, että:
F. Rakennussuunnitelmat perustuvat rakennuslakeihin ja -säädöksiin, muotiin, tyyliin,
mukavuuden tavoitteluun, kustannuksiin, ilmastoon ja toiminnallisiin seikkoihin.
Rakentamista koskeva lainsäädäntö ja säädökset kuuluvat kaupungin tai seudun
rakennusmääräyksiin.
G. Rakennukset tarvitsevat perustukset. Rakenteiden laatu määrää, millainen perustuksen pitää
olla. Se voidaan tehdä puupaaluista, kivistä, betonista ja teräksestä.
H. Jotkin rakenteet ovat väliaikaisia, jotkin pysyviä. Väliaikaisia tukirakenteita
tarvitaan usein rakennettaessa pysyviä rakenteita. Esimerkiksi rakennustelineitä asennetaan
työntekijöitten kulkuteiksi, ja muotteja tarvitaan betonivalussa. Ulko- ja sisärakenteisiin on
käytettävissä monia materiaaleja, esimerkiksi tiiltä, kiveä, sepeliä, laudoitusta, hirttä, puuta, viilua,
vaneria, metallia, rakennuslevyä, betonia, lasia, olkea ja savea.
I. Monet alajärjestelmät tekevät mahdolliseksi rakennusten joustavan toiminnan.
Alajärjestelmiä ovat jätteitten poistaminen, vesihuolto, sähkö, tukirakenteet, ilmastointi ja
tietoliikenne.
Luokat 9-12
Koulun päättövaiheessa oppilaiden olisi tunnettava tekijöitä, jotka liittyvät rakenteitten arviointiin,
valmistamiseen ja hankintaan. Käytännössä rakentamisen teknologiat vaikuttavat kaikkiin
kansalaisiin tavalla tai toisella. Ihmiset hankkivat taloja ja asuvat niissä. He työskentelevät
toimistoissa ja tehtaissa. He vastaanottavat radio- ja puhelinlähetyksiä, jotka välitetään heille
korkeitten tornien kautta. He ajavat silloilla ja pysäköivät monikerroksisiin parkkitaloihin.
Tällä kouluasteella tutkitaan entistä perusteellisemmin erilaisia rakenteita. Oppilaitten tulisi
suunnitella rakenteita ja tehdä niistä malleja. Heidän tulisi ymmärtää, että rakenteet ovat osia
cxcix
laajemmasta järjestelmästä, joka ylläpitää yhteiskunnan toimintaa. Tiet ja sillat, lentokentät ja
rautatiet, sähköiset tiedonvälitys- ja jakelujärjestelmät, padot, jätevesi- ja vesilaitokset sekä viemärit
muodostavat yhteiskunnan fyysisen infrastruktuurin. Asianmukainen infrastruktuuri on tarpeen,
jotta muut teknologiat toimisivat tehokkaasti.
Lukioasteella oppilaitten tulisi osata tunnistaa materiaaleja ja järjestelmiä, joista rakennukset on
tehty. Talojen välttämättömiä lisävarusteita ovat esim. vesihuolto, jätteitten poisto, sähkö,
ilmastointi, puhelin ja kaasu. Tukijärjestelmiä ovat vastaavasti perustukset, runko, eristeet ja
valaistus.
Koska koti on usein yksilön suurin taloudellinen sijoitus, on tärkeätä, että kansalaiset opastetaan
arvioimaan rakenteitten laatua sekä rakennustyössä käytettyjä prosesseja ja materiaaleja. Heidän
tulisi ainakin tietää, kenen puoleen kääntyä saadakseen ammatillista arviointiapua, ja heillä tulisi
olla riittävästi tietoa tarkastusasiakirjojen tulkitsemiseksi.
Rakenteiden suunnittelu ja valmistaminen tapahtuu monen eri tekijän varassa. Oppilaitten tulisi
ymmärtää, että rakentamispäätökset tehdään tiettyjen vaatimusten perusteella. Jotkin niistä liittyvät
henkilökohtaisiin mieltymyksiin, kuten tulevan rakennuksen sijainti, tyyli ja koko. Toiset, kuten
aluerakentaminen, rakennussäädökset ja ammatilliset vaatimukset, koskevat laillisuutta.
Lähtökohtavaatimukset liittyvät usein rakenteisiin. Esimerkiksi sillan perusvaatimus on lujuus, kun
taas asuntojen tärkeitä kriteereitä ovat tyyli ja kustannukset.
Rakenteiden korjailu ja parantelu on tarpeen niiden eliniän pidentämiseksi tai käyttökelpoisuuden
parantamiseksi. Esimerkiksi kaupunkialueilla kaksikaistaisia teitä levennetään neljäksi kaistaksi
liikenteen lisääntyessä. Rakenteen kokoa, ulkonäköä tai tarkoitusta voidaan muuttaa. Joissakin
tapauksissa rakennuksia puretaan uusien tieltä. Oppilaitten tulisi ymmärtää, että
rakentamispäätökset vaikuttavat yksilöihin, yhteisöön ja ympäristöön aivan kuin muissakin
teknologioissa. Tärkeä tavoite kaikessa rakentamisessa on antaa ihmisille suojaa.
Osatakseen valita, käyttää ja ymmärtää rakennusteknologioita oppilaitten tulisi oppia, että:
J. Infrastruktuuri on kaikkien järjestelmien pohja ja perusta. Se sisältää tavallisesti
perusrakennukset sekä palvelut ja asennustyöt, joita yhteisö tai valtiovalta vaatii, kuten kuljetukset,
tiedonhankinnan, vesihuollon, energian ja tiedonvälityksen.
cc
K. Rakennustyössä käytetään monia prosesseja ja työtapoja. Joissakin tapauksissa
käytettävät menetelmät riippuvat saatavissa olevien materiaalien laadusta. Esimerkiksi
metallirakenteitten liitoksissa käytetään hitsauksia, ruuveja ja niittejä. Joskus työtavat valitaan
kustannusnäkökohtien, taitojen, työntekijän valintojen tai toivotun laadun mukaan. Kansalaisilla
tulisi olla valmiuksia arvioida, ovatko käytetyt työtavat olleet asianmukaiset.
L. Rakenteiden suunnittelulle on monia reunaehtoja. Yksi tärkeimmistä suunnittelun ehdoista
on rakenteiden funktio. Esimerkiksi asuintalon on oltava turvallinen ja miellyttävä suoja, kun taas
sillan perusfunktio on kantaa kuormia. Muita tärkeitä rakennusten ominaisuuksia ovat ulkonäkö,
lujuus, pitkäikäisyys, huollettavuus sekä saatavissa olevat mukavuudet. Rakenteitten suunnittelua ja
valmistusta säätelevät lait, rakennusmääräykset ja ammatilliset vaatimukset. Insinöörien ja
arkkitehtien tavallisimpia suunnittelun lähtökohtia ovat rakennuksen tyyli, mukavuus, turvallisuus
ja tehokkuus.
M. Rakenteet vaativat aika ajoin kunnossapitoa, korjauksia tai muuntelua, jotta ne
toimisivat paremmin, tai jotta ne vastaisivat muuttunutta käyttötarkoitusta. Rakenteet on
suunniteltava ja rakennettava ottaen huomioon niiden kunnossapidon. Useimmat rakenteet
koostuvat monista järjestelmistä, jotka kaikki tarvitsevat huoltoa. Koska esimerkiksi
toimistorakennuksissa sähkö- ja puhelinjärjestelmiä on aika ajoin uusittava, on mahdolliset
korjaustyöt otettava huomioon jo suunnitteluvaiheessa. Rakennuksen käyttötarkoitusta tulee voida
muuttaa esimerkiksi hotellista vanhainkodiksi. Joskus muutokset ja korjaukset ovat tarpeen, koska
rakenne on vanhentunut tai korjauksen tarpeessa.
N. Rakenteissa voi olla puolivalmisteita. Jotkin materiaalit sopivat
elementtirakentamiseen, toiset taas eivät. Puuta, betonia ja terästä käytetään esim. asuintalojen
puolivalmisteissa. Yksi tärkeä lähtökohtavaatimus on materiaalien sekä tarvittavien tukirakenteitten
lujuus. Kustannusten alentamiseksi voidaan rakennuksissa käyttää puolivalmisteena valmistettuja
osia.
ESIMERKKI
cci
Seuraavassa esitetään projekti mallikodin suunnittelusta ja rakentamisesta.
Suunnittelun lähtökohtana oli oppilaitten ongelmanratkaisuprosessin
ohjaaminen. (Esimerkki liittyy standardeihin 8-13, 16 ja 20.)
Energiaa säästäviä koteja
Westlaken kaupungissa ympäristöineen oli ollut rakennusteollisuuden, erityisesti talonrakennuksen,
vauhdikas kasvuvaihe. Paikallisen teknologianopettajan mielestä oppilaille olisi hyödyllistä
tulevaisuuden kuluttajina ymmärtää paremmin talonrakennusteollisuutta ja viimeisintä
rakennustekniikkaa.
Oppilaat kutsuttiin osallistumaan energiatehokkaan talon suunnitteluun nelihenkiselle perheelle.
Opettaja opasti ottamaan huomioon kaikki energiamuodot ja käyttämään vapaasti mielikuvitusta.
Oppilaita kehotettiin pitämään silmällä myös energiatehokkaitten ratkaisujen kustannuksia ja sitä,
miten ne vaikuttaisivat kodin jälleenmyyntiarvoon.
Oppilaita aktivoitiin suunnittelemaan, piirtämään ja rakentamaan asuintalon pienoismalli käyttäen
lämmitys- ja jäähdytysjärjestelmiä, jotka olisivat taloudellisia energiaratkaisuja. Talon tuli olla
esteettisesti miellyttävä mutta myös toimiva, markkinoitavissa oleva ja innovatiivinen. Talon oli
myös oltava kooltaan riittävä nelihenkiselle perheelle, mutta sen suurin mahdollinen koko oli
määrätty. Oppilaitten budjetti taloa varten oli myös sovittu. Heillä oli yhdeksän viikkoa aikaa
projektin toteuttamiseen.
Oppilaat aloittivat työn tutkimalla saman alueen taloja, joissa jo oli toteutettu vaadittuja
ratkaisumalleja. He hakivat lähdemateriaaleja kirjastosta ja Internetistä oppiakseen viimeisintä uutta
tietoa rakennusteollisuuden käyttämistä materiaaleista ja tekniikoista. Oppilaat myös haastattelivat
paikallisia arkkitehteja ja rakennusyrittäjiä oppiakseen erilaisia käytäntöjä ja saadakseen selville,
miten nämä olivat toteuttaneet integroivia innovaatioita. He oppivat esimerkiksi lisäämään
päivänvaloa muuttamalla talon sijaintia. Oppilaat oppivat myös ympäristöllisesti terveellisten ja
energiatehokkaitten järjestelmien suunnittelua ja asentamista sekä järjestelmien käyttämistä ottaen
huomioon huoltotarpeet, turvallisuuden ja sisäilman laatuvaatimukset.
Oppilaat aloittivat talojen luonnostelun. Monet totesivat tarvitsevansa lisää tietoa ja joutuivat
hankkimaan sitä. Luonnosten pohjalta oppilaat rakensivat mallitalonsa mittakaavaan.
ccii
Joukko rakennusalan ammattilaisia kutsuttiin tutustumaan ja arvioimaan oppilaitten työtä sekä
antamaan palautetta heidän ideoistaan suunnittelussa ja innovoinnissa sekä energian säästämisen,
työpiirustusten, mallinrakennuksen ja ulkoasun suhteen.
Oppilaat oppivat kädestä pitäen, mitä 21. vuosisadan talon suunnittelulta vaadittiin. He oppivat
myös, miten valita parhaat ratkaisut, jotta lähtökohtavaatimukset täytettäisiin ja voitettaisiin
käytännön ongelmat. Samoin he oppivat viestittämään graafisin menetelmin ja kolmiulotteisin
mallein.
cciii
8. LUKU
Kutsu toimintaan
Koska teknologinen lukutaito on tärkeätä jokaiselle, haastetaan kaikki sen edistämisestä
kiinnostuneet tahot yhteistyöhön. Ennen kaikkea nyt laaditut standardit tulisi ottaa käyttöön kaikissa
kouluissa!
Jotta ’Teknologinen perussivistys kaikille’ saavutettaisiin, tarvitaan asiasta kiinnostuneitten
tahojen yhteistoimintaa – opettajien, rehtoreitten, koulutoimen tarkastajien, opetuksen
ohjaajien, opettajankouluttajien, oppilaitten, vanhempien, oppimateriaalien tekijöitten ja
kustantajien, insinöörien, luonnontieteilijöitten, matemaatikkojen, teknologien sekä kaikkien
yhteiskunnallisten vaikuttajien yhteistyötä.
Kun nämä standardit otetaan käyttöön, on tarkistettava muitakin teknologiseen kasvatukseen
liittyviä tekijöitä ko. kasvatuksen osa-alueiden ja kohderyhmien hoitamiseksi:
Opetusympäristöt, oppimateriaalit, oppikirjat ja oheismateriaalit
Teknologian opettajakunta
Oppilaat
Koko kasvatushenkilöstö
Vanhemmat ja lähiyhteisöt
Insinöörit
Muut teknologian ammattilaiset
Liike- ja elinkeinoelämä
Tutkijat
Mahdolliset lisämateriaalit
Opetussuunnitelmien kehittäminen ja uudistaminen
Teknologiakasvatuksen tavoitealueissa määritellään, mitä teknologian opiskelun tulisi olla luokilla
0-12, mutta ne eivät sisällä opetussuunnitelmia eivätkä siis pyri erittelemään, miten jokin sisältö
cciv
tulisi strukturoida, liittää muihin sisältöihin ja organisoida. Tämä tehtävä jää opettajille ja muille
opetussuunnitelmien tekijöille kouluissa, koulupiireissä ja lääneissä. Standardit kaukotavoitteineen
osoittavat, mitä opetussuunnitelman tulisi saada aikaan. Opetussuunnitelmien laatijoitten tulee pitää
tätä asiakirjaa oppaanaan. Käytännön opetus suunnitellaan opetussuunnitelman pohjalta.
Kouluväen avuksi on myös perustettu ‘Teknologian ja luonnontieteen edistämisen keskuksia`.
Niiden tehtävänä on tukea paikallistason kouluviranomaisia ja opettajia opetussuunnitelmien
kehittämisessä standardien pohjalta. Myös oppimateriaalien ja muitten asiaan liittyvien julkaisujen
laatimista ja henkilöstön kehittämishankkeita on tuettava.
Oppimisympäristöt, oppimateriaalit, oppikirjat ja oheismateriaalit
Jotta teknologian opiskelu olisi tehokasta, on opetuksen infrastruktuurin; kalusteiden, välineiden,
materiaalien, jne., oltava kunnossa ja ajan tasalla. Erityisesti oppimateriaalit ja oppikirjat on
muotoiltava harkiten uudelleen. Niiden soveltuvuutta teknologian opetukseen arvioidaan
vertaamalla niitä tähän asiakirjaan. Samoin suositellaan, että oppimateriaalien laatijat ja julkaisijat
noudattavat asiakirjan 2. lukua ’Ohjeita resursseista kouluhallinnolle’.
Teknologian ammattilaiset
Teknologian ammattilaisten antama apu koululle on elintärkeätä standardien hyväksymisen ja
toteuttamisen aikaan saamiseksi. Käyttämällä standardeja opetuksen pohjana opettajat osoittavat
ymmärtävänsä teknologian opiskelun tärkeyden, teknologisen perussivistyksen arvon sekä
opetustaitonsa.
Opettajien täydennyskoulutusohjelmia on kehitettävä, jotta opettajia voitaisiin ohjata uudistamaan
opetustaan. Opetuksen ohjaajat kannustavat ja johtavat uudistusta kentällä. Heidän panoksensa on
ensiarvoisen tärkeä pitkän tähtäimen suunnitelmien toteutumiselle paikallisella ja läänin tasolla.
Teknologian opettajien kouluttajien on tarkistettava ja uudistettava opetusohjelmansa ja
jatkokoulutusohjelmansa nyt laaditun asiakirjan pohjalta. Lisäksi voidaan suunnitella ja toteuttaa
ccv
strategioita, joilla koulutetaan ja pestataan riittävästi uusia opettajia. Jos opettajista on pulaa, on
tarpeen järjestää pikakoulutusohjelmia.
Oppilaat
Teknologiaa opiskelevat voivat ohjata opetussuunnitelman toteuttamista ja näin rikastaa
kouluopetusta. Standardeista on hyötyä myös uusien toimintojen suunnittelussa ja koululaisten
teknologisessa kilpailutoiminnassa.
Yhdysvalloissa on ’Nuorten Insinöörien Teknillisellä Yhdistyksellä’ (’JETS’) monenlaista
opiskelijoille järjestettyä toimintaa. Sitä voidaan kehittää asiakirjan pohjalta.
Koska opettajatarve on suuri, on opettamisesta ja teknologiasta kiinnostuneita opiskelijoita
aktivoitava hakeutumaan teknologian opettajiksi. He voivat valita opiskelupaikkansa useista
yliopistoista.
Kasvatusyhteisöt yleensä
Ala-asteen ensimmäisillä luokilla teknologiaa opetetaan tavallisessa luokkahuoneessa. Vaikka ala-
asteen opettajat voivat aluksi tuntea itsensä epäpäteviksi, he ovat suoriutuneet hyvin
asianmukaisella täydennyskoulutuksella ja integroineet teknologian käsitteitä onnistuneesti kautta
opetussuunnitelman. Jotta teknologiasta voisi tulla opetussuunnitelmia integroivaa, suositellaan
teknologiakursseja kaikkien opettajien peruskoulutukseen. Opettajankoulutuslaitoksia kehotetaan
sisällyttämään teknologian koulutusta osaksi tutkintovaatimuksia.
Luokilla 3–12 muitten aineitten opettajat voivat olla avuksi, jos teknologiaa opettavaa aineopettajaa
ei saada kouluun. Kun standardeja sovelletaan myös muilla kuin teknologian tunneilla, oppilaat
oppivat tiedonalojen välisiä yhteyksiä. Koska oppiaineiden sukulaisuus on erityisen läheistä
teknologian, luonnontieteitten ja matematiikan välillä, nämä opettajat voivat suunnitella ja toteuttaa
opetusta yhdessä.
Korkeakoulutasolla tiedekunta ja hallinto vastaavat insinööriteknologian arvosanojen ohjelmista.
Tätä henkilökuntaa tulisi aktivoida tutustumaan teknologiakasvatuksen standardeihin. Lukiosta
ccvi
tulevia oppilaita, jotka ovat teknologisesti suuntautuneita, on ohjattava hankkiutumaan insinöörin
uralle. Henkilökunnan, joka on vastuussa teknologian valmistavista kursseista yläasteilla ja
lukioissa, olisi tutustuttava oppiaineeseen, jotta teknologisesti suuntautuneille oppilaille voidaan
järjestää laadukasta opetusta.
Mikäli kouluhallinnon virkamiehet, rehtorit, opetussuunnitelman kehittämisestä vastaavat,
opetuspäälliköt, tarkastajat, jne., ovat tietoisia teknologisen perussivistyksen merkityksestä kaikille
oppilaille, he voivat tukea teknologian opintoja. Materiaalien, välineiden ja laboratorioiden hankinta
voisi näin saada entistä paremmin rahoitusta. Henkilöstölle tulisi antaa täydennyskoulutusta.
On tärkeätä, että paikalliset koululautakunnat ja koulujen johtokunnat sekä osavaltioitten ja läänien
lainsäätäjät ja virkamiehet saavat tutustua teknologiakasvatukseen tämän asiakirjan perusteella.
Heitä on ohjattava ymmärtämään teknologian opintojen tärkeyttä ja saatava heidät tukemaan
teknologian asemaa perusoppiaineena. Koulupolitiikkaa ja rahoitusjärjestelyjä on kehitettävä, jotta
teknologiakasvatus toteutuisi.
Vanhemmat ja lähiyhteisöt
Vanhemmat ja muut vastuuhenkilöt näyttelevät keskeistä osaa lasten kasvatuksessa tukemalla ja
vahvistamalla koulussa opittua. Oppilaitten asenteet heijastavat suurelta osin vanhempien asenteita.
Vanhemmat, jotka ovat myönteisiä teknologian opintoja kohtaan, siirtävät asenteitaan lapsiinsa.
Vanhemmilla ja huoltajilla on parhaat asemat lasten teknologisen perussivistyksen edistämisessä.
Kuitenkin vain suhteelliset harvat ovat itse saaneet sitä kouluaikanaan. Vanhemmilla voi olla vääriä
käsityksiä siitä, mitä teknologian opinnot sisältävät. Yleinen väärinkäsitys esimerkiksi on ymmärtää
teknologiakasvatus vain tietokoneopintoina tai koulutusteknologiana. Kaikkien oppilaitten
teknologisen perussivistyksen edistämiseksi vanhemmilta toivotaan myönteistä asennetta
teknologian opintoja kohtaan.
Parhaassa tapauksessa kaikki kansalaiset saavat tutustua teknologiaopintoihin ja standardien
merkitykseen opetusta uudistettaessa. Myös yhteiskunnan johtavissa asemissa olevien tulee
tiedostaa kansalaisten tarpeet ja tukea laadukkaita teknologiakasvatuksen ohjelmia.
ccvii
Insinöörit
Insinöörikunnan toiminta ‘jokaisen oppilaan teknologisen perussivistyksen’ puolustajana tulisi olla
itsestään selvää, koska sen jäsenet hyödyttävät näin myös omaa ammattikuntaansa. Yhdysvaltain
Kansallinen Tiedeyhteisö (NRC) on todennut (‘Designing an Adaptive System’ 1995, 40), että
‘insinöörikunnan hyvinvointi riippuu hyvin monista tekijöistä’:
‘Valtakunnallinen insinöörien koulutusjärjestelmä ei sisällä vain korkeakoulutusta.
Sen voidaan ajatella alkavan lastentarhasta ja jatkuvan lukioon ja elinikäiseen
insinöörikoulutukseen. Nämä koulutusjärjestelmän elementit saavat tukea
laajemmalta insinöörikoulutuksen suorittaneen yhteisön jäseniltä, joilla on poliittisia
ja taloudellisia vaikutusmahdollisuuksia. Sosioekonomiset ja poliittiset tekijät
vaikuttavat insinöörien koulutustarpeeseen kuten myös tarjontaan, rekrytointiin ja
uralta poistumiseen’.
Kun yhä useammat oppilaat saavat korkeatasoista teknologian opetusta, yhä useampi heistä
todennäköisesti tulee myös valitsemaan insinöörin uran. Pitkällä tähtäimellä insinööritaitojen
kehittyminen vahvistaa kansantalouden ja yhteiskunnan teknologista perustaa.
Insinööriyhteisö voi vaikuttaa teknologisen perussivistyksen aikaansaamiseen monin tavoin.
Koulutusohjelmista vastaavat voivat edistää teknologista perussivistystä tukemalla
koulutusohjelmien suunnittelua. Teknologinen tiedekunta voi olla yhteistyössä teknologian
opettajankoulutuksesta vastaavan tiedekunnan kanssa suunnittelemalla tiedekuntien yhteisiä
kursseja. Insinöörioppilaitokset voivat toteuttaa kesäkursseja muiden oppilaitosten opiskelijoille,
joilla on arvosanoja luonnontieteissä tai matematiikassa. Jotkin laitokset voivat laatia ohjelmia
opettamisesta kiinnostuneille insinööriopiskelijoille esimerkiksi työllistämällä opiskelijoita
sijaisopettajina ja antamalla heille teknologian opintoviikkoja opettajankoulutuskursseista.
Insinöörioppilaitokset voivat perustaa keskuksia, joissa opettajat saavat sovittavalla tavalla
teknologiakasvatuksen täydennyskoulutusta. Insinöörioppilaitokset voivat myös ‘adoptoida’
peruskouluja ja lukioita ja avustaa niitä laboratoriotöitten valmistamisessa ja aineen opetuksen
kehittämisessä. Insinööriyhteisöjen jäsenet voivat toimia yhteistyössä, muodostaa kumppanuuksia,
opettajien kanssa ja antaa omin käsin saatuja kokemuksia insinöörin taidoista.
ccviii
Insinöörien kouluttajayhteisöjen toivotaan kannattavan luonnontieteen, matematiikan ja teknologian
opetuksen uudistamispyrkimyksiä. Insinööriyhteisöt voivat saada tukea insinöörijärjestöiltä tai
tiedeyhteisöiltä. On tarpeen perustaa työryhmä tutkimaan opettajankoulutuksen matematiikan,
luonnontieteen ja teknologian opetussuunnitelmia. Tämä ryhmä voi selvittää opiskelijoitten
teknologista perussivistystä ja kartoittaa, mitä opiskelijoille on opetettu insinööritaidosta ja sen
saavutuksista. Myös luonnontieteen kurssien uudistamisaloitteita luokille 0-5 olisi tehtävä ja
sisällytettävä niihin enemmän teknologian oppiainesta.
Muut teknologian ammattilaiset
Insinöörien lisäksi monien muidenkin ammattien harjoittajat suhtautuvat suopeasti ajatukseen
teknologisen perussivistyksen opettamisesta kaikille oppilaille, esimerkiksi arkkitehdit,
tietokoneoperaattorit, tietotutkijat ja ohjelmoijat, tuotesuunnittelijat, teknikot, piirtäjät, huolto- ja
kunnossapitohenkilöstö sekä monet muut. Heitä kaikkia kehotetaan tutustumaan standardeihin ja
tukemaan omissa yhteisöissään niiden toteuttamista kaikilla luokka-asteilla. Elämme teknologisesti
suuntautuneessa maailmassa, jossa parhaat tulokset saadaan juuri yhteisten projektien kautta.
Liike- ja elinkeinoelämä
Liike- ja elinkeinoelämän eri tasojen johtajat ovat entistä enemmän kosketuksissa kouluihin. Sitä
pitää tukea erityisesti teknologiakasvatuksen osalta. Näillä johtajilla on yleensä sekä resursseja että
erikoistaitoja, jotka auttavat heitä olemaan tukena opetuksen toteuttamisessa. Heidät on saatava
tutustumaan uuteen opetusohjelmaan ja työskentelemään koulutuksesta vastaavan henkilöstön
kanssa teknologian opetusohjelmien kehittämiseksi tämän asiakirjan hengessä. Liike- ja
elinkeinoelämän johtajien toivotaan lahjoituksin tukevan koulujen oppimateriaalien ja
opetusvälineiden hankintoja. Teknologian opettajien ja alan ammattilaisten yhteistyönä voidaan
järjestää oppilaille ensi käden kokemuksia.
Liike-elämän tuki edellyttää, että teknologiakasvattajat ovat aktiivisia ja järjestävät
opetussuunnitelmiin liike- ja elinkeinoelämän kosketuspintoja.
ccix
Tutkijat
Koulun teknologiaohjelmia on tutkittu vain vähän. Lisätutkimuksen tarve on akuutti. Erityisesti
tarvitaan tutkimusta selvittämään tekijöitä, jotka parantavat oppimistuloksia teknologian avulla.
Tätä tietoa tarvitaan, kun pyritään saamaan päätöksentekijät vakuuttuneiksi siitä, että teknologia on
lisättävä opetussuunnitelmaan oppiaineena. Tarvitaan myös tutkimusta kehittämään opetuksen
tavoitteita ja sisältöjä ja näyttämään uudistuksille suuntaa.
Teknologiakasvattajien ja koko kasvatusyhteisön toivotaan tekevän tutkimusehdotuksia. Niitä
voivat esittää kasvatusyhteisön kaikki jäsenet, opettajat, paikallinen kouluhallintohenkilöstö ja
korkeakouluväki. Teknologian opetuksen ja oppimisen kehittämistarpeet voidaan perustella
viimeistellyillä tutkimussuunnitelmilla ja hyvällä tutkimuksella. Tutkimus on korvaamattoman
tärkeätä kehitettäessä teknologiakasvatusta tulevaisuuden oppiaineena.
Olisi suositeltavaa, että kansainvälisiin oppilaitten koulusaavutusvertailuihin, esim. TIMSS (‘Third
International Mathematics and Science Study’) (ja ‘PISA’; suom. huom.), jne., sisällytettäisiin myös
teknologiakasvatus. Lisäksi olisi selvitettävä teknologian, luonnontieteen ja matematiikan välisiä
yhteyksiä.
Mahdolliset lisämateriaalit
Nyt, kun teknologiakasvatuksen sisällöt ja yleistavoitteet ovat valmiit, on tarvetta täydentää niitä
julkaisuilla arvioinnista, opetussuunnitelmista ja opettajien ammatillisesta kehittämisestä sekä
perus- että täydennyskoulutusta varten. Nykyisiä arviointikäytäntöjä tulisi tarkistaa. Opettajia on
aktivoitava laatimaan uusia opetussuunnitelmia tämän asiakirjan pohjalta ja kehittämään
ajankohtaisia arviointistrategioita, joilla kartoitetaan tavoitteitten saavuttamista.
Tämä asiakirja tullaan uusimaan ja nykyaikaistamaan määräajoin, kun uutta tutkimusta on tuotettu,
kokemuksia dokumentoitu ja saatu lisää tietoa.
Loppukommentteja
ccx
Yleisen mielipiteen mukaan viime vuosituhannen vaikuttavimmat ihmiset olivat keksijöitä tai
innovaattoreita. Siksikin teknologian keskeinen rooli maailmassa on kiistaton. Pohditaanpa vaikka
joittenkin teknologioitten huomattavia vaikutuksia – Gutenbergin painokone, Galileon kaukoputki,
da Vincin lentävä kone, Fordin T-malli, Edisonin hehkulamppu sekä Brattainin, Bardeenin ja
Schockleyn transistori. Ilman niitä ihmiskunnan historia voisi olla kovin toisenlainen kuin se nyt on.
Teknologinen perussivistys on menneisyyden valossa tärkeä tulevaisuuden tavoite.
Teknologian sisältöstandardit eivät ole projektin loppu vaan sen alku. Useissa oppiaineissa on
standardien kehittäminen osoittautunut helpoimmaksi askeleeksi pitkässä ja työteliäässä
koulutuksen uudistamisprosessissa. Sisältöstandardien saaminen hyväksytyiksi ja niiden
toteuttaminen jokaisen peruskoulun ja lukion kaikilla luokilla tulee varmasti olemaan paljon
haastavampaa kuin niiden laatiminen oli. Tämä asiakirja on alku koulujen, kuntien, osavaltioitten ja
läänien toiminnalle teknologisen perussivistyksen aikaansaamiseksi. Teknologian opiskelun tulisi
olla koulutuksen oleellinen osa, ja sen tulisi koskea jokaista oppilasta. Näiden standardien
toteuttaminen on alkuna teknologisen perussivistyksen kohentumiselle.
ccxi
YHTEENVETOA; Teknologian sisältöstandardien pääkohdat
Standardit Luokkien 0-2 välitavoitteet
Luokkien 3-5 välitavoitteet
Luokkien 6-8 välitavoitteet
Luokkien 9-12 välitavoitteet
Teknologian luonne Luonto ja ihmisen muokkaama maailma
Ihmiset ja teknologia
Luonnon ja ihmisen muokkaaman maailman kohteita
Työkaluja, materiaaleja ja taitoja Luova ajattelu
Teknologian hyötynäkökohtia Teknologian kehitystä Ihmisen luovuus ja motivaatiot Vaatimuksia tuotteille
Teknologian luonne Teknologian leviämisen aste Tavoitesuuntautunut tutkimus Teknologian kaupallistuminen 1. STANDARDI:
TEKNOLOGIA TIEDONALANA JA SILLE TUNNUSOMAISIA PIIRTEITÄ 2. STANDARDI: TEKNOLOGIAN YDINKÄSITTEITÄ
Järjestelmiä Voimavaroja Prosesseja
Järjestelmiä Voimavaroja Prosesseja Vaatimuksia ja reunaehtoja
Järjestelmiä Voimavaroja Prosesseja Vaatimuksia ja reunaehtoja Kompromisseja Ohjaus- ja säätötekniikkaa
Järjestelmiä Voimavaroja Prosesseja Vaatimuksia ja reunaehtoja Ohjaus- ja säätötekniikkaa Optimointia ja kompromisseja
3. STANDARDI: TEKNOLOGIOIDEN VÄLISIÄ YHTEYKSIÄ SEKÄ TEKNOLOGIAN JA MUIDEN ALOJEN SUHTEITA TOISIINSA
Yhteyksiä teknologian ja muiden oppiaineiden välillä
Integroituja teknologioita Teknologian ja muiden
tiedonalojen välisiä suhteita
Järjestelmien vuorovaikutuksia Teknologisten ympäristöjen
keskinäisiä suhteita Teknologia muiden tiedonalojen
tietämyksen valossa
Teknologian siirtoa Innovointia ja keksimistä Tietosuojia ja patentteja Teknologian, luonnontieteen ja
matematiikan tietämystä suhteessa toisiinsa
Teknologia ja yhteiskunta
Myönteisiä ja kielteisiä vaikutuksia
Myönteisiä ja kielteisiä vaikutuksia
Odottamattomia seurauksia
Teknologian kehittäminen ja käyttäminen asennetasolla
Eettisiä seikkoja Vaikutuksia ja seurauksia esim.
talouselämään, politiikkaan ja kulttuuriin
Nopeita tai vaiheittaisia muutoksia
Eettisiä seikkoja Kulttuurisia, yhteiskunnallisia,
taloudellisia ja poliittisia muutoksia
Kompromisseja ja sopimuksia sekä niiden vaikutuksia
4. STANDARDI: TEKNOLOGIAN KULTTUURISIA, YHTEISKUNNALLISIA, TALOUDELLISIA JA POLIITTISIA VAIKUTUKSIA
5. STANDARDI: TEKNOLOGIAN YMPÄRISTÖVAIKUTUKSIA
Materiaalien uudelleen käyttäminen ja / tai kierrätys
Kierrätystä ja jätehuoltoa Teknologian myönteisiä ja
kielteisiä vaikutuksia ympäristöön
Jätehuolto Teknologiat vahinkojen
korjaajina Ympäristöllisiä ja taloudellisia
näkökohtia
Luonnonvarojen säästäminen ja niiden käytön vähentäminen
Ympäristön tilan seuranta Luonnollisten ja teknologisten
prosessien yhteen sovittaminen Teknologian kielteisten
seuraamusten vähentäminen Päätöksentekoa ja
kompromisseja
6. STANDARDI: YHTEISKUNNAN ROOLI TEKNOLOGIAN KEHITTÄMISESSÄ JA KÄYTTÄMISESSÄ
Yksilöllisiä tarpeita ja toiveita Muuttuvia tarpeita ja toiveita Kehityksen nopeuttaminen tai
hillitseminen
Kehittämistä kysynnän, vaatimusten, arvojen ja intressien pohjalta
Keksintöjä ja innovaatioita Yhteiskunnallisia ja kulttuurisia
prioriteetteja Tuotteiden ja järjestelmien
hyväksyminen ja käyttö
Teknologiat ja eri kulttuurit Päätöksenteko teknologian
kehittämisessä Teknologioitten suunnitteluun ja
kysyntään vaikuttavia tekijöitä
7. STANDARDI: TEKNOLOGIAN VAIKUTUKSIA HISTORIAN KULKUUN
Ihmisten elämää ja työntekoa ennen muinoin
Työkaluja ruoan ja vaatetuksen hankkimiseksi sekä turvallisuuden varmistamiseksi
Keksimisen ja innovoinnin prosesseja
Työn erikoistuminen Tekniikkojen, mittaamisen ja
resurssien kehittyminen Teknologinen ja
luonnontieteellinen tietämys
Teknologian evolutionaarinen kehitys
Dramaattisia muutoksia yhteiskunnassa
Teknologian historiaa: Teknologian varhaishistoria Rautakausi Keskiaika Renessanssi Teollinen vallankumous Informaation aika
Tuotesuunnittelu Suunnittelu kaikkien taitona Tuotesuunnittelu luovana
prosessina
Tuotesuunnittelun määritelmiä Tuotesuunnittelun reunaehtoja ja
vaatimuksia
Tuotesuunnittelun hyötyjä Tuotesuunnittelun rajoituksia Reunaehtoja ja vaatimuksia
Tuotesuunnitteluprosessi Tuotesuunnittelun ongelmia Tuotesuunnitelmien kehittelyä Reunaehtoja ja vaatimuksia 8. STANDARDI:
TUOTESUUNNITTELUN TEKIJÖITÄ 9. STANDARDI: INSINÖÖRISUUNNITTELUA Insinöörin
tuotesuunnitteluprosessi Suunnitteluideoista
tiedottaminen
Insinöörin tuotesuunnitteluprosessi
Luovuus ja uusien ideoitten ottaminen huomioon
Pienoismallit
Kertaaminen Aivoriihi Mallintaminen, testaaminen,
arviointi ja muuntelu
Tuotesuunnittelun periaatteita Henkilökohtaisten tekijöitten
vaikutuksia Prototyyppejä Insinöörisuunnittelun tekijöitä
ccxiii
10. STANDARDI: VIANETSINNÄN JA TUTKIMUS- JA KEHITYSTYÖN TEHTÄVIÄ, KEKSINTÖJÄ, INNOVAATIOITA JA KOKEELLISTA ONGELMANRATKAISUA
Havainnointia ja kysymysten esittämistä
Tuotteitten hoitamista ja huoltamista
Vianetsintää Keksimistä ja innovaatioita Kokeilua
Vianetsintää Keksimistä ja innovaatioita Kokeilua
Tutkimus- ja kehitystyötä Teknologisten ongelmien
tutkimista Teknologisten ongelmien
ratkaisumahdollisuuksia Monitieteisiä lähestymistapoja
TEKNOLOGISESSA MAAILMASSA TARVITTAVIA TAITOJA Ongelmanratkaisua
tuotesuunnittelun keinoin Rakentelua Tutustumista esineitten
valmistamiseen
Tiedon keräämistä Ratkaisun visualisointia Ratkaisujen testaamista ja
arviointia Suunnitelman parantelua
Tuotesuunnittelun soveltamista Suunnittelun kriteerejä ja esteitä
tuotesuunnittelun lähtökohtana Ratkaisujen mallintamista Testausta ja arviointia Tuotteen tai järjestelmän
valmistamista
Tuotesuunnittelun ongelmien löytämistä
Lähtökohtana kriteerit ja esteet Tuotesuunnitelman kehittelyä Tuotesuunnitelman arviointia Tuotteen tai järjestelmän
kehittämistä laatupiiriajattelun keinoin
Lopullisen ratkaisun(jen) uudelleen arviointia
11. STANDARDI: TUOTESUUNNITTELUN SOVELTAMISTA
12. Standardi: Teknologisten tuotteiden ja järjestelmien käyttöä ja ylläpitämistä Esineitten toimintaperiaatteita
Työkalujen oikeaa ja turvallista käyttöä
Arkipäivän symbolien tuntemista ja käyttämistä
Vaiheittaisten käyttöohjeiden noudattamista
Työkalujen valintaa ja turvallisuutta
Tietokoneitten käyttöä tiedon haussa ja järjestelyssä
Symbolikielen tunnistamista
Tietoa esineitten toiminnasta Työkalujen turvallista käyttöä
diagnosointiin, asentamiseen ja korjaamiseen
Tietokoneitten ja laskimien käyttöä
Järjestelmien ylläpitämistä
Prosessien ja työtapojen dokumentointia ja niistä kertomista
Viallisesti toimivan järjestelmän diagnosointia
Vianetsintää ja järjestelmien huoltamista
Järjestelmien käyttöä ja huoltoa Tietokoneitten käyttöä
tiedonvälityksessä
13. STANDARDI: TUOTTEIDEN JA JÄRJESTELMIEN VAIKUTUSTEN ARVIOINTIA
Tietoa arkipäivän tuotteista Tietoa tuotteen ominaisuuksista
Tiedon käyttöä toiminta-mallien selvittämiseksi
Teknologian vaikutusten selvittämistä
Kompromisseja ja sopimuksia
Välineitten suunnittelua ja käyttämistä tiedon keräämiseen
Tietojen käyttämistä trendien löytämiseksi
Trendien tunnistamista Tiedon oikeellisuuden
tulkitsemista ja arviointia
Tiedon keräämistä ja sen laadun arviointia
Tietojen yhdistämistä johtopäätösten tekoa varten
Arviointitekniikkojen käyttöä Ennustustekniikkojen
kehittämistä
Ihmisen muokkaama maailma
Rokotuksia Lääkkeitä Teknologiaa lääketieteen
palveluksessa
Rokotteita ja lääkkeitä Proteesien kehittelyä korjaamaan
ja korvaamaan ruumiinosia Tuotteita ja järjestelmiä
tiedonvälitystä varten
Lääketieteen teknologioitten edistymistä ja innovaatioita
Terveydenhuoltoprosesseja Immunologiaa Geeniteknologian tuntemusta
Lääketieteellisiä teknologioita sairauksien ehkäisyssä ja kuntoutuksessa
Telelääketiede Geeniterapia Biokemia14. STANDARDI: LÄÄKETIETEEN
TEKNOLOGIOITA
ccxiv
15. STANDARDI: MAATALOUSTEKNOLOGIOITA JA NIIHIN LIITTYVIÄ BIOTEKNOLOGIOITA
Maatalouden teknologioita Ekosysteemeissä käytettäviä
työkaluja ja materiaaleja
Keinotekoisia ekosysteemejä Maatalouden päästöjä Maatalouden prosesseja
Maatalouden teknologista kehitystä
Erikoislaitteita ja käytäntöjä Bioteknologiaa ja maataloutta Keinotekoisia ekosysteemejä ja
niiden hoitoa Jäähdytyksen, pakastamisen,
kuivattamisen, säilönnän ja säteilytyksen kehitystä
Maatalouden tuotteita ja järjestelmiä
Bioteknologiaa Luonnonvarojen säästämistä Insinöörisuunnittelua ja
ekosysteemien hoitamista
16. STANDARDI: ENERGIA- JA VOIMATEKNOLOGIOITA
Energian eri muotoja Energian säästämistä
Energian eri muotoja Työssä tarvittavaa energiaa
(työkalut, koneet ja muut tuotteet sekä järjestelmät)
Energia, kyky tehdä työtä Energian käyttämistä
monenlaisessa työssä Voima energian muuntamisena
muodosta toiseen Voimajärjestelmiä Tehokkuutta ja luonnonsuojelua
Energian säilymisen laki Energian lähteitä Termodynamiikan toinen laki
• Energian uusiutuvia ja uusiutumattomia muotoja
• Voimajärjestelmiä: voimanlähde, prosessi ja kuorma
17. STANDARDI: TIETO- JA TIETOLIIKENNETEKNOLOGIOITA
• Informaatio • Kommunikaatio • Symbolit
• Informaation prosessointia
• Informaation lähteitä
• Tiedonvälitystä
• Symboleja
• Tieto- ja tietoliikennejärjestelmiä
• Tietoliikennejärjestelmiä tiedon koodaajina, lähettäjinä ja vastaanottajina
• Sanoman suunnitteluun vaikuttavia tekijöitä
• Teknologian kieltä
• Tieto- ja tietoliikennejärjestelmien osia
• Tieto- ja tietoliikennejärjestelmiä • Tieto- ja
tietoliikenneteknologian tavoitteita
• Tietoliikennejärjestelmiä ja niiden alajärjestelmiä
• Tiedonvälityksen tapoja • Kommunikointia symbolein
18. STANDARDI: LIIKENNE- JA KULJETUSTEKNOLOGIOITA
Liikenne- ja kuljetusjärjestelmiä Ihmisten ja tavaroitten
kuljettamista Liikennevälineistä ja
järjestelmistä huolehtimista
Liikenne- ja kuljetusjärjestelmien käyttöä
Liikenne- ja kuljetusjärjestelmiä alajärjestelmineen
Liikenne- ja kuljetusjärjestelmien suunnittelua ja toimintaa
Liikenne- ja kuljetusjärjestelmien alajärjestelmiä
Viranomaisten määräyksiä Liikenne- ja kuljetusprosesseja
Liikenne- ja kuljetusteknologioiden ja muitten teknologioiden välisiä yhteyksiä
Sisäinen modaliteetti Liikenne- ja kuljetushuolto ja
niiden menetelmiä Liikenne- ja
kuljetusjärjestelmien myönteisiä ja kielteisiä vaikutuksia
Liikenne- ja kuljetusprosesseista ja niiden tehokkuudesta
ccxv
19. STANDARDI: ESINEITTEN VALMISTUSTEKNOLOGIOISTA
• Valmistusjärjestelmiä • Tuotesuunnittelua
• Luonnonmateriaaleja
• Valmistusprosesseja
• Tavaroitten kulutusta
• Kemian teknologioita
• Valmistusjärjestelmiä
• Tavaroitten valmistamista
• Valmistusprosesseja
• Kemian teknologioita
• Materiaalien käyttöä • Tuotteitten markkinointia
• Tuotteitten huoltoa ja käytöstä poistamista
• Materiaaleja • Kesto- ja kertakäyttötuotteita • Valmistusjärjestelmiä • Osien vaihdettavuudesta • Kemian teknologioita • Tuotteitten markkinointia
20 STANDARDI: RAKENNUSTEKNOLOGIOITA
• Erilaisia rakennuksia • Miten rakennusten osia
sovitetaan toisiinsa
• Nykyajan asumisyhteisöjä
• Rakenteita • Rakentamisen järjestelmiä
• Rakennussuunnitelmia
• Rakennuksen perustuksia • Rakenteiden funktioita
• Rakennusjärjestelmiä ja alajärjestelmiä
• Infrastruktuuri • Rakennusprosesseja ja
menetelmiä • Reunaehtoja • Ylläpito, muuntelu ja
uudistaminen • Puolivalmistemateriaaleja
ccxvi
LIITE A
‘Teknologiakasvatusta kaikille amerikkalaisille’ - projektin historia
Kansainvälinen teknologiakasvatusyhdistys (ITEA, ‘International Technology
Education Association’), on projektissaan ‘Teknologiakasvatusta kaikille
amerikkalaisille’ (‘Technology for All Americans’, TfAAP), julkaissut vuonna 2000
teoksen ‘Technology for All Americans: A Rationale and Structure for the Study of
Technology’. Tämä asiakirja oli pohjana ‘Teknologian sisältöstandardeille’ (2000) ja
antoi suuntaviivat sille, mitä jokaisen ihmisen tulisi tietää ja kyetä tekemään
ollakseen teknologisesti sivistynyt.
Teknologian sisältöstandardien tavoitteena oli esittää yleinen kehys
teknologiakasvatukselle. TfAAP perusti kaksi asiantuntijaryhmää avustamaan
kehittämistyössä ja standardien viimeistelyssä. Yksi näistä ryhmistä oli
‘Standarditiimi’, jonka tehtävä oli ohjata projektia, laatia standardit ja viimeistellä ne.
Projektin jäsenistä koottiin ohjausryhmä, joka neuvoi projektia työn aikana ja
viimeisteli tekstiä. Molempien ryhmien jäsenet sekä muut avustaneet ryhmät ja
yksilöt on mainittu projektiasiakirjan liitteessä.
Teoksesta laadittiin kuusi luonnosta, joiden pohjalta etsittiin yksimielisyyttä
sisällöstä ja validoinnista. Seuraava aikataulu valaisee työn kiintopisteitä.
TfAA-projektin aikataulu
SYKSYSTÄ 1994 SYKSYYN 1996
- Vaihe I – Periaatteitten ja rakenteen laadinta
SYKSYSTÄ 1996 KESÄÄN 1997
- Projektin vaiheen II aloittaminen
- Standarditiimi aloitti työnsä standardien perusteiden laatimiseksi
KESÄSTÄ 1997 SYKSYYN 1997
- 1. luonnos sisältöstandardeista laadittiin ja postitettiin lausunnoille sekä
toimitettiin Internetin kautta luettavaksi. Kaikilla yksilöillä ja ryhmillä oli
mahdollisuus kommentoida luonnosta.
TALVESTA 1997 KESÄÄN 1998
- Saatujen lausuntojen pohjalta asiakirja toimitettiin uudelleen ja laadittiin 2.
luonnos. Se keskittyi lausuntojen ja kokemusten yhdistämiseen. Kannanottoja
saatiin sekä lausunnoista että Internetistä.
- Laadittiin 3. luonnos
KESÄ 1998
- Kenttää kuultiin opettajien ja kouluhallintohenkilöitten lausuntojen kautta.
SYKSY 1998
- 3. luonnos viimeisteltiin ja postitettiin lausuntoja varten sekä käsiteltiin uudet
lausunnot.
TALVI 1999
- Saatujen lausuntojen ja kokemusten pohjalta ITEA ja projektihenkilöstö päättivät,
että asiakirja on toimitettava vielä uudelleen ennen julkaisemista.
KEVÄÄSTÄ 1999 SYKSYYN 1999
- Kansallinen tutkimusyhteisö (National Research Council) perusti standardien
lausuntoryhmän (SRC) ja velvoitti uudistamaan asiakirjan rakenteen ja muodon.
- 4. luonnos valmistui, ja SRC ja tekninen lausuntoryhmä (TRG) tarkistivat sen.
SYKSY 1999
- 5. luonnos laadittiin, ja SRC ja kansallinen insinööriakatemia (NAE) antoivat
lausuntonsa.
- 6. luonnos laadittiin ja tarkistettiin myöhään syksyllä (NRC/SRC ja NAE)
- Standardien lopullinen taitto ja editointi
TALVESTA KEVÄÄSEEN 2000
- Teknologian sisältöstandardit julkaistiin ja pantiin jakeluun
LIITE B
Teknologian Sisältöstandardit
STANDARDIT:
MITÄ TEKNOLOGIA ON 1 Oppilaat oppivat ymmärtämään teknologian ominaispiirteitä ja laaja-
alaisuutta
2 Oppilaat oppivat ymmärtämään teknologian peruskäsitteitä
3 Oppilaat oppivat ymmärtämään eri teknologioiden välisiä yhteyksiä sekä
teknologian ja muiden tiedonalojen suhteita
TEKNOLOGIA JA YHTEISKUNTA4 Oppilaat oppivat ymmärtämään teknologian kulttuurisia,
yhteiskunnallisia, taloudellisia ja poliittisia vaikutuksia
5 Oppilaat oppivat ymmärtämään teknologian ympäristövaikutuksia
6 Oppilaat oppivat ymmärtämään yhteiskunnan roolia teknologian
kehittämisessä ja käyttämisessä
7 Oppilaat oppivat ymmärtämään teknologian vaikutuksia historian
kulkuun
TUOTESUUNNITTELU8 Oppilaat oppivat ymmärtämään tuotesuunnittelun tekijöitä
9 Oppilaat oppivat ymmärtämään insinöörin suunnittelutyötä
10 Oppilaat oppivat ymmärtämään vianetsintää, tutkimus- ja kehitystyötä,
keksimistä ja innovointia sekä kokeellisuutta ongelmanratkaisussa
TEKNOLOGISESSA MAAILMASSA TARVITTAVIA TAITOJA11 Oppilaat oppivat taitoja soveltaa tuotesuunnittelua
12 Oppilaat oppivat taitoja käyttää ja hoitaa teknologisia tuotteita ja
järjestelmiä
13 Oppilaat oppivat taitoja arvioida tuotteitten ja järjestelmien vaikutuksia
IHMISEN MUOKKAAMA MAAILMA14 Oppilaat oppivat ymmärtämään sekä osaavat valita ja käyttää
lääketieteen teknologioita
15 Oppilaat oppivat ymmärtämään sekä osaavat valita ja käyttää
maatalouden teknologiaa ja siihen liittyviä bioteknologioita
16 Oppilaat oppivat ymmärtämään sekä osaavat valita ja käyttää energia- ja
voimateknologioita
17 Oppilaat oppivat ymmärtämään sekä osaavat valita ja käyttää tieto- ja
tietoliikenneteknologioita
18 Oppilaat oppivat ymmärtämään sekä osaavat valita ja käyttää liikenne-
ja kuljetusteknologioita
19 Oppilaat oppivat ymmärtämään sekä osaavat valita ja käyttää (esineiden)
valmistamisen teknologioita
20 Oppilaat oppivat ymmärtämään sekä osaavat valita ja käyttää
rakentamisen teknologioita
LIITE D
ESIMERKKI luokille 0-12
Yksi teknologian sisältöjen ja tavoitteitten toteuttamisen haasteista on kehitellä kaikille
luokille sopivaa opetussuunnitelmaa ja opetusta.
Seuraava esimerkki käsittelee liikenne- ja kuljetusteknologiaa. Suunnittelu on toteutettu
ottaen huomioon kunkin luokka-asteen lasten kehitysvaihe ja tarpeet. Opetus pohjautuu
edellisen luokan opetukseen.
Luokat 0-2
Luokkien 0-2 oppilaitten kehitystaso vaikuttaa teknologian opetukseen ja oppimiseen. Oppilaat
tarvitsevat vaihtelevaa toimintaa, koska heidän keskittymiskykynsä on lyhytkestoista, ja he väsyvät
nopeasti, etenkin nuorimmat heistä. He ovat yleensä energisiä ja uteliaita ja nauttivat yhteistyöstä.
Se aktivoi heitä esimerkiksi käyttämään mielikuvitustaan. Opettajien on oltava tietoisia siitä, että
lasten mahdollisuudet suoriutua tarkkaa käden työtä vaativista tehtävistä ovat rajalliset, koska
käsien ja sormien pienet lihakset eivät ole vielä täysin kehittyneet.
Luokkien 0-2 teknologiatoimintojen tulee vastata lasten kehitysvaiheita. Esimerkiksi 0-1 -luokkien
oppilaille tulisi antaa mahdollisuuksia tutkia ja käyttää pyöriä, akseleita, vipuja, vaihteita,
väkipyöriä ja kampiakseleita leikkimällä erilaisilla leikkikaluilla ja rakentelusarjoilla. Vanhemmat
oppilaat voivat koota ja purkaa muovipalikoista yksinkertaisia leikkikulkuneuvoja tai rakentaa
malleja liukuhihnajärjestelmästä sekä kertoa niistä.
Toisen luokan lopussa oppilaitten tulisi pystyä suunnittelemaan ja rakentamaan omaperäisiä
kulkuneuvoja rakentelusarjoista ja kierrätys- tai kertakäyttömateriaaleista (esimerkiksi rasioista,
juomapilleistä ja tikuista). Lisäksi heidän tulisi pystyä käyttämään yksinkertaisia työkaluja (esim.
vasaroita, saksia ja sahoja) turvallisesti ja oikein.
Kun oppilaat tutkivat ja suunnittelevat kulkuneuvoja, he voivat luonnostella ja kuvailla niitä.
Nuorimmat oppilaat voivat lajitella mekanismeja niiden ominaisuuksien, laadun, koon, painon ja
värin mukaan ja oppia näin luokittelun ja mittaamisen taitoja.
Näillä luokka-asteilla oppilaat voivat alkaa käyttää standardien terminologiaa. Sanastoa voidaan
kehittää antamalla oppilaille tehtäviä, joissa tarvitaan kielen taitoja. He voivat esitellä suullisesti
projekteja ja suunnitelmia, tehdä taideteoksia erilaisista kuljetusvälineistä (maalla, vedessä, ilmassa
ja avaruudessa) sekä luonnostella suunnittelemiaan laitteita ja varustaa ne nimillä.
Teknologian opinnot tulisi selkeästi integroida muihin oppiaineisiin. Esimerkiksi yhteyksiä
historiaan ja maantieteeseen voidaan rakentaa tutkimalla kaltevan tason käyttämistä pyramidien
rakentamisessa. Vastaavasti matematiikassa annetaan oppilaitten arvioida rakentamiensa laitteitten
laatua (esim. hitaimmasta nopeimpaan). Tarinoitten lukeminen ja keskustelu siitä, miten erilaista
elämä olisi ilman autoja ja muita moottoriajoneuvoja, voi liittyä kielten ja yhteiskuntaopin
opetussuunnitelmiin.
Luokat 3-5
Luokkien 3-5 oppilaat alkavat toimia itsenäisemmin. Toverisuhteet ovat yhä tärkeitä. Oppilaitten
käsien lihakset ovat jo täysin kehittyneet ja silmä-käsi -koordinaatio edistynyt, mikä tekee heistä
taitavampia käden taitoa vaativissa tehtävissä. Koska myös keskittymiskyky on kehittynyt,
oppilailla on entistä paremmat valmiudet suunnittelu- ja ongelmanratkaisutehtäviin. Kehittyessään
ja varttuessaan oppilaat oppivat tulkitsemaan abstrakteja käsitteitä ja tekemään yleistyksiä, mitkä
ovat tärkeitä taitoja arvioitaessa projekteja ja pohdittaessa ratkaisuja oletettuihin, joskin realistisiin
projekteihin ja tilanteisiin.
Luokkien 3-5 toimintojen tulisi tarjota oppilaille runsaasti tilaisuuksia kehittää esiintymiskykyjään.
Heitä ohjataan kertomaan teknologisiin ongelmiin liittyvästä suunnittelusta, ongelmien ratkaisuista
ja arvioinnista sekä projekteihin liittyvästä rakentelusta. Oppilaita voidaan kannustaa käyttämään
työkaluja ja materiaaleja aiempaa haastavampiin tehtäviin, esimerkiksi suunnittelemaan ja tekemään
kulkuneuvoja, joissa on tietokoneohjattuja laitteita sekä valon, äänen ja liikkeen tunnistimia.
Oppilaat voivat yksinkertaisin työvälinein suunnitella, rakentaa ja testata laitteita, jotka käyttävät
sähköä, magnetismia ja moottoreita.
Tämän luokka-asteen ongelmatehtävät ovat yhä monimutkaisempia. Suunnittelun rajausten tulisi
sallia entistä enemmän haasteita. Oppilaitten annetaan esimerkiksi aluksi käyttää vain yhtä
mekanismia, kun viidennellä luokalla he voivat käyttää kolmea. Oppilaitten tulisi entistä selvemmin
osata arvioida ratkaisujensa ja laitteittensa hyviä ja huonoja puolia.
Neljännen luokan oppilaitten tulisi osata suunnitella ja rakentaa jätevesilaitoksen malli, jossa
saastunut vesi (öljyn tai sedimenttien saastuttama) kulkee ja suodattuu. Viidennen luokan oppilaat
voivat rakentaa ja testata hydraulisia laitteita, jotka simuloivat ihmisruumiin nestekiertoa.
Tämän luokka-asteen oppilaat pystyvät dokumentoimaan suunnittelunsa, työskentelynsä ja
ongelmanratkaisunsa prosessit tavanomaisin ja tietokonepohjaisin välinein. Oppilaitten tulisi myös
alkaa käyttää tietoverkkoa (www) esitellessään suunnitelmiaan (luokat 3-4), ja heidän tulisi
dokumentoida ongelmanratkaisuprosessiaan elektronisessa muodossa tietoverkossa (5. luokalla).
Luokat 6-8
Keskiluokkien oppilaat ovat lapsuuden ja teini-iän siirtymävaiheessa, tärkeässä ruumiillisen kasvun
ja muutosten vaiheessa. Tytöt kypsyvät yleensä nopeammin, ja heillä on selvästi erilaiset
harrastukset kuin pojilla. Ystävien vaikutusvalta on suuri. Yleensä nuoret hylkivät aikuisten
ohjausta. Tämä saa heidät alttiimmiksi riskikäyttäytymiselle ja asenneongelmille. Tämän ikäluokan
nuorilla on kehittynyt itsetunto. Kiinnostus vastakkaiseen sukupuoleen alkaa herätä. Luokkien 6-8
oppilaitten jakaminen pienryhmiin mahdollistaa opettajille oppilaitten tunne-elämään liittyvien ja
opintojen ohjauksen tarpeitten entistä tehokkaamman tyydyttämisen juuri siinä vaiheessa, kun he
ovat siirtymässä aikuisuuteen.
Luokkien 6-8 oppilaat ovat valmiita kohtaamaan entistä vaikeampia teknologisia ongelmia.
Haasteet saavat heidät tuntemaan itsensä aikuisemmiksi ja antavat mahdollisuuksia soveltaa muiden
oppiaineiden, kuten matematiikan ja luonnontieteen, käsitteitä ja taitoja. Pienryhmätyöskentely voi
olla erityisen tehokasta oppilaitten itsetunnon kannalta. Ryhmässä sekä poikien että tyttöjen
menestyminen uusien ja hämmentävienkin tehtävien parissa on mahdollista. Moottoreitten ja
generaattoreitten rakentaminen jätemateriaaleista tai pelilaitteitten suunnittelu yksinkertaisin
mekanismein lasikuulien kuljetukseen monimutkaisessa sokkelossa toimii hyvin, kun oppilaille
annetaan mahdollisuus pari- tai pienryhmätyöskentelyyn.
Oppilailla on tarve kokea haasteita kehittääkseen 0-5 –luokilla oppimiaan taitoja ja soveltaakseen
niitä uusiin ongelmiin. Opettajien tulisi antaa oppilaille aktiivinen rooli suunnitteluongelmien
muotoilussa ja ratkaisemisessa. Näin varmistetaan, että tehtävät vetoavat sekä tyttöihin että poikiin.
Nuorille on annettava päätöksentekijän rooleja, ja heitä tulisi rohkaista myönteiseen
vuorovaikutukseen aikuisten (vanhempien, sukulaisten ja toisten opettajien) kanssa, kun he
analysoivat tuotesuunnittelunsa valintoja ja arvioivat ratkaisujensa vaikutuksia. Laadittaessa
sähköisiä portfolioita tietoverkkoihin tai käytettäessä muita dokumentointitapoja oppilaat pystyvät
kertomaan selkeästi, miten he kehittivät ideoitaan käytännön ratkaisuiksi ja miten he arvioivat
ratkaisujensa toiminnallisia, esteettisiä, yhteiskunnallisia ja taloudellisia arvoja. Oppilaat käyttävät
myös monia tietoteknologisia välineitä, CAD:ia, monimuotoista viestintää, tietokantoja ja
taulukkolaskentaa, välineiden on-line –hakua verkostoista sekä tietoverkkojen tietokonepohjaisia
ohjaus- ja säätöjärjestelmiä.
Luokat 9-12
Oppilaitten itsenäisyys samoin kuin sosiaalisen hyväksynnän tavoittelu lisääntyvät luokilla 9-12.
Oppilaitten kyky ajatella ja visualisoida abstraktisti antaa enemmän joustavuutta
ongelmanratkaisuun. Fyysinen kypsyminen lisää kokoa, voimia ja kätevyyttä. Oppilaille jäsentyy
entistä selvempi käsitys identiteetistään ja roolistaan yhteiskunnassa, ja he alkavat kehitellä
elämänsä ‘Suuria Päämääriä’. Koulun päättyessä on palkkatyö usein ensimmäisiä kiinnostuksen
kohteita opinnoissa menestymisen ja ammatillisten valintojen ohella.
Lukion teknologisissa opinnoissa tulisi hyödyntää nuorten kiinnostuksen kohteita. Uran ja työn
valinnat sekä kuluttamiseen liittyvät seikat ovat ajankohtaisia aiheita. Opetuksen tulisi olla tarpeeksi
haastavaa, jotta kiinnostus säilyisi. Etsittäessä ratkaisuja elämän tärkeisiin ongelmiin tulisi nuoria
rohkaista itsenäiseen ajatteluun.
Lukion oppilaat pystyvät hyvin tuottamaan monimutkaisia tutkimus-, ym. projekteja, ja niinpä
tämän ikäkauden tehtävät saisivat tuntua ‘insinööriprojekteilta’. Oppilaat voisivat esimerkiksi
kehitellä ‘älykuljetusjärjestelmää’ tietokoneineen ja sensoreineen. Taustatutkimus voi edellyttää on-
line patenttitietohakuja (U.S. Patent Office) ja tekniikan aikakauslehtien käyttöä. Oppilaat voivat
myös tutkia Yhdysvaltain moottoritiejärjestelmän kehitystä. Samoin he voivat tutkia
ympäristövaikutuksia ja näin löytää yhteiskunnallisia tekijöitä ja vaikutustahoja.
Toisen skenaarion mukaan oppilaat voivat työskennellä insinööritiimien tapaan suunnitellessaan ja
rakentaessaan avaruusasemien simulaatiomalleja ottaen huomioon elämän säilymiseen avaruudessa
tarvittavat monet järjestelmät. Simulaatio voi olla myös kolmiulotteinen virtuaaliympäristö, jota
oppilaat myös muista maista ja mantereilta seuraavat ja ohjaavat.
Kolmas lähestymistapa on haastaa oppilaita suunnittelemaan ja rakentamaan aurinkokennoilla
toimivaa sähköautoa valtakunnallisiin kilpailuihin. Siihen valmistautuessaan oppilaat voivat tutkia
sen yhteiskunnallisia ja ympäristöllisiä vaikutuksia sekä aurinkokennojen ja auton eri järjestelmien
toimintaa.
YHTEENVETOA
Teknologian opiskeluun voi liittyä luokka-asteittain vaikeutuvia erityisteemoja. Kuljetus ja liikenne,
joita on edellä kuvattu esimerkein, kehittyvät kuvitteellisesta leikistä monimutkaisen insinööritaidon
tutkivaan tuotesuunnitteluun. Suositeltu tehtävänasettelu on lapsen kunkin hetkisen kehityksen
kannalta asianmukaista, niin että oppilaat voivat kokea älyllisiä haasteita. Lapset ja nuoret saavat
kokemuksia monista teknologioista todellisten ongelmien yhteydessä ja oppivat siten tuntemaan
teknologista maailmaa, jossa elävät.