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; tkananoj@cc.helsinki.fiJouko Kantola, KT, lehtori; Jkantola@edu.jyu.fiJari Liuha, KM; jeliuha@cc.jyu.fiAki Rasinen, KT, lehtori; Rasinen@edu.jyu.fi

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.