Johdanto: Mikä on STEAM-opetus?
STEM: Luonnontiede (Science), Teknologia (Technology), Tekniikka (Engineering), Matematiikka (Mathematics)
STEAM: Luonnontiede, Teknologia, Tekniikka, Taide (Art), Matematiikka
💡 Miksi taide kuuluu mukaan?
Maeda (2013): Taide kehittää luovuutta, suunnitteluajattelua ja innovointia – taitoja, joita 2020-luvun työelämä vaatii.
Tutkimustulos (Becker & Park, 2011): Integroitu STEAM-opetus parantaa ongelmanratkaisutaitoja 25-35 % verrattuna perinteiseen ainekohtaiseen opetukseen.
Perinteinen opetus vs. STEAM-integraatio
⚠️ Perinteinen opetus: Lue aiheesta, vastaa kysymyksiin
Oppitunti: Sillat Toiminta: Lue oppikirjasta, määrittele riippusilta Arviointi: Määrittele termit työarkilla Ongelma: Ei käytännön tekemistä (vain abstraktia tietoa)
✅ STEAM-integraatio: Lue, suunnittele, rakenna, testaa, kehitä
Oppitunti: Sillat
Toiminta: Lue siltatyypeistä (työarkki), suunnittele oma silta (piirros),
rakenna materiaaleista (käytännön työ), testaa kantavuus (kokeilu),
suunnittele parempi versio (iteraatio)
Arviointi: Selitä suunnitteluratkaisut (kirjallinen pohdinta)
Tulos: Syvä ymmärrys TEKEMISEN kautta
💡 Keskeinen periaate
Työarkit TUKEVAT käytännön työtä (eivät korvaa sitä)
Suunnitteluprosessi työarkeilla
Tekniikan suunnitteluprosessi (5 vaihetta):
- Kysy (tunnista ongelma)
- Kuvittele (ideoita ratkaisuihin)
- Suunnittele (valitse paras idea, tee suunnitelma)
- Luo (rakenna prototyyppi)
- Kehitä (testaa, muokkaa, paranna)
Suunnitteluprosessin työarkki
TEKNIIKAN HAASTE: Rakenna silta, joka kantaa 100 kolikkoa VAIHE 1: KYSY (Tunnista ongelma) Mikä on haaste? ________________________________ Mitkä ovat rajoitukset? (materiaalit, aika, koko) _________________________________________________ VAIHE 2: KUVITTELE (Ideoita ratkaisuihin) Piirrä 3 erilaista siltamallia: [Piirustuslaatikko 1] [Piirustuslaatikko 2] [Piirustuslaatikko 3] Minkä mallin valitset? _____ Miksi? ___________ _________________________________________________ VAIHE 3: SUUNNITTELE (Yksityiskohtainen suunnitelma) Piirrä lopullinen suunnitelmasi merkinnöin: [Iso piirustuslaatikko] Tarvittavat materiaalit: ☐ _____________ ☐ _____________ ☐ _____________ Arvioitu kantavuus: _____ kolikkoa VAIHE 4: LUO (Rakenna!) [Täytä rakentamisen jälkeen] Rakennusprosessin muistiinpanot: ___________________________ Kohtaamani haasteet: _______________________________ VAIHE 5: KEHITÄ (Testaa ja paranna) Todellinen kantavuus: _____ kolikkoa Saavutitko tavoitteen (100 kolikkoa)? ☐ Kyllä ☐ Ei Jos rakentaisin uudelleen, muuttaisin: _________________ _________________________________________________ Mitä opin: ____________________________________
✅ Generaattorin etu
Luo pohja 42 sekunnissa (mukautettavat kysymykset, sopivat tilat)
Matematiikan integrointi: Mittaaminen ja datan kerääminen
STEAM-haaste: Rakenna korkein torni 20 jäätelötikusta
Tornin rakentaminen: Datan keräys ENNAKKOEARVAUS: Arvelen, että tornini on ____ cm korkea. RAKENNUSVAIHE: Kuinka monta tikkua käytit? ____ Mikä on pohjan muoto? (ympyrä, neliö, kolmio) ____ MITTAAMINEN: Todellinen korkeus: ____ cm Ero arvaukseen: ____ cm (korkeampi vai matalampi?) DATA-ANALYYSI: Mittaa 5 luokkakaverin tornit: Oppilaan nimi | Tornin korkeus (cm) | Pohjan muoto -------------|---------------------|------------ 1. | | 2. | | 3. | | 4. | | 5. | | KAAVIO: Tee pylväsdiagrammi tornien korkeuksista: [Kaaviopohja akselimerkinnöin] MATEMATIIKAN KYSYMYKSET: 1. Mikä oli korkein torni? ____ cm 2. Mikä oli matalin torni? ____ cm 3. Mikä on ero? ____ cm 4. Mikä on keskiarvo? ____ cm (laske kaikki + jaa 5:llä) 5. Mikä pohjan muoto oli yleisin? ____________ ANALYYSI: Vaikuttaako pohjan muoto tornin korkeuteen? (Perustele datalla) _________________________________________________
💡 Integroidut taidot
Mittaaminen (cm), datan keräys, kaaviot, keskiarvot, analyysi
Luonnontieteen integrointi: Hypoteesien testaaminen
STEAM-haaste: Mikä paperilennokki lentää pisimmälle?
Paperilentokonekoe KYSYMYS: Mikä lentokonesuunnitelma lentää pisimmälle? HYPOTEESI: Luulen, että _____________ malli lentää pisimmälle, koska _________________________________________________ MATERIAALIT: ☐ 3 paperiarkkia (samankokoista) ☐ Mittanauha ☐ Avoin tila TOIMINTAOHJE: 1. Taita 3 erilaista lentokonetta 2. Heitä kutakin konetta 3 kertaa 3. Mittaa lennetty matka (cm) 4. Kirjaa data taulukkoon DATAN KERÄYS: Malli A (Perusmallinuoli): Kerta 1: ____ cm | Kerta 2: ____ cm | Kerta 3: ____ cm Keskiarvo: ____ cm Malli B (Leveät siivet): Kerta 1: ____ cm | Kerta 2: ____ cm | Kerta 3: ____ cm Keskiarvo: ____ cm Malli C (Kapea): Kerta 1: ____ cm | Kerta 2: ____ cm | Kerta 3: ____ cm Keskiarvo: ____ cm TULOKSET: Voittaja: Malli ____ (keskimatka: ____ cm) JOHTOPÄÄTÖS: Oliko hypoteesisi oikein? ☐ Kyllä ☐ Ei Miksi tämä malli lentää pisimmälle? _________________________________________________ TIETEELLINEN PÄÄTTELY: Mitkä voimat vaikuttavat lentokoneeseen? (painovoima, ilmanvastus) _________________________________________________ Miten voisit parantaa voittajamallia? _________________________________________________
✅ Integroidut taidot
Tieteellinen menetelmä, mittaaminen, keskiarvot, fysiikan perusteet, päätelmien kirjoittaminen
Teknologian integrointi: Koodaus ja logiikka
STEAM-haaste: Suunnittele algoritmi (vaihe-vaiheelta-ohjeet)
Algoritmitehtävä: Anna ohjeet aarteen löytämiseksi
TAVOITE: Kirjoita vaihe-vaiheelta-ohjeet, jotka ohjaavat jonkun
ALUSTA AARTEESEEN ruudukossa.
[5×5 ruudukko, ALKU vasemmassa alakulmassa, AARRE oikeassa
yläkulmassa, esteitä merkittynä]
SUUNNITTELU:
Kuinka monta vaihetta tarvitset arvioisi? ____
KIRJOITA ALGORITMISI:
Käytä vain näitä komentoja:
- ETEEN (liiku 1 ruutu eteenpäin)
- KÄÄNNY OIKEALLE (käänny 90° oikealle)
- KÄÄNNY VASEMMALLE (käänny 90° vasemmalle)
Vaihe 1: ___________
Vaihe 2: ___________
Vaihe 3: ___________
Vaihe 4: ___________
...
TESTAA KOODISI:
Vaihda paperit kaverin kanssa. Anna kaverin seurata SINUN ohjeita.
Pääsikö aarteeseen? ☐ Kyllä ☐ Ei
DEBUGGAUS:
Jos ei toiminut, mikä meni pieleen? ____________________
Miten voit korjata sen? _________________________________
KORJATTU ALGORITMI (tarvittaessa):
Vaihe 1: ___________
...
TIETOJENKÄSITTELYTIETEEN KÄSITE:
Tämä harjoitus opettaa SEKVENSSIÄ: Vaiheiden on oltava oikeassa
järjestyksessä, tai ohjelma epäonnistuu.
💡 Integroidut taidot
Looginen ajattelu, sekvensointi, ongelmanratkaisu, debuggaus, sinnikkyys
Taiteen integrointi (STEAM): Estetiikka + Toiminnallisuus
STEAM-haaste: Suunnittele tuote, joka on SEKÄ toimiva ETTÄ kaunis
Tuotesuunnitteluhaaste: Luo kynäpidike TOIMINNALLISUUDEN VAATIMUKSET (Tekniikka): ☐ Täytyy pitää vähintään 10 kynää ☐ Täytyy seisoa pystysuorassa pöydällä ☐ Täytyy olla vakaa (ei kaadu) ESTEETTISET VAATIMUKSET (Taide): ☐ Täytyy olla värillinen (ei pelkkä harmaa) ☐ Täytyy sisältää kuvio tai malli ☐ Täytyy olla visuaalisesti miellyttävä SAATAVILLA OLEVAT MATERIAALIT: Paperi, kartonki, teippi, liima, tussit, sakset SUUNNITTELULUONNOS: [Piirustuslaatikko toiminnalliselle näkymälle] Merkitse tärkeät ominaisuudet (miten seisoo? miten kynät mahtuvat?) TAIDEOSUUS: [Piirustuslaatikko esteettiselle näkymälle] Mitä värejä käytät? _______ Mikä kuvio/malli? __________ RAKENNA JA ARVIOI: Toiminnallisuuden testi: ☐ Pitää 10 kynää? (Kyllä/Ei) ☐ Seisoo pystysuorassa? (Kyllä/Ei) ☐ Vakaa? (Kyllä/Ei) Esteettinen arviointi: ☐ Värillinen? (Kyllä/Ei) ☐ Kuvio/malli? (Kyllä/Ei) ☐ Visuaalisesti miellyttävä? (Kyllä/Ei - pyydä 3 luokkakaveria äänestämään) POHDINTA: Kumpi oli vaikeampaa: saada toimimaan vai saada näyttämään kauniilta? Miksi? _________________________________________________ Miten tasapainotit toiminnallisuuden ja taiteen? _________________________________________________
✅ Integroidut taidot
Tekniikka (rakenne), taide (suunnittelu), ongelmanratkaisu, arviointi
Oppiaineiden ylirajaiset STEAM-projektit
Projekti: Rakenna pahvikaupunki
Monen päivän projekti työarkkien dokumentoinnilla
Päivä 1 - Tutkiminen ja suunnittelu (Yhteiskuntaoppi + Matematiikka)
Työarkki: Kaupungin suunnittelu Mitä rakennuksia kaupunki tarvitsee? (ideoita): ☐ Taloja ☐ Kauppoja ☐ Kouluja ☐ Sairaala ☐ Paloasema ☐ Puisto ☐ Muu: _______ Meidän kaupungissa on: - ___ taloa - ___ kauppaa - ___ julkista rakennusta Kaupunkikartta luonnos: [Ruudukko suunnittelua varten] Matematiikan laskut: Jos jokainen rakennus on 10 cm × 10 cm, kuinka paljon tilaa tarvitsemme? Kokonaispinta-ala: _____ cm²
Päivä 2 - Rakentaminen (Tekniikka + Taide)
Työarkki: Rakennusloki Rakennus, jonka luon: __________ Materiaalit: ___________________ Korkeus: ____ cm | Leveys: ____ cm Suunnitteluominaisuudet (taide): - Käytetyt värit: ___________ - Koristeet: ___________ Tekniset haasteet: - Kohtaamani ongelma: ___________ - Miten ratkaisin sen: ___________
Päivä 3 - Esittely (Viestintä + Luonnontiede)
Työarkki: Kaupungin esittely Kaupunkimme nimi: __________ Erikoisominaisuudet: 1. ___________________ 2. ___________________ 3. ___________________ Luonnontieteen yhteys: Miten teimme rakenteet vakaaksi? ______________ Mitä voimia otimme huomioon? (painovoima, painon jakautuminen) _________________________________________________
Ongelmanratkaisutyöarkit
Tosielämän haaste: Vähennä muovijätettä koulussa
STEAM Ongelmanratkaisutyöarkki TUNNISTA ONGELMA: Nykytilanne: Koulumme käyttää 500 muovipulloa/viikko Ympäristövaikutus: _________________________ IDEOITA RATKAISUIHIN: Idea 1: _____________________ Idea 2: _____________________ Idea 3: _____________________ VALITSE PARAS RATKAISU: Teemme: ____________________ Koska: ____________________ SUUNNITTELE RATKAISU: Piirrä suunnitelmasi: [Piirustuslaatikko] Tarvittavat materiaalit: ___________ Kustannusarvio: €__________ TESTAA JA ARVIOI: Viikon jälkeen, kuinka monta muovipulloa käytettiin? ____ Toimiko ratkaisumme? ☐ Kyllä ☐ Ei ☐ Osittain Data-analyysi: Ennen: 500 pulloa/viikko Jälkeen: ___ pulloa/viikko Vähennys: ___ pulloa (___%) KEHITÄ: Mitä muuttaisit tulosten parantamiseksi? _________________________________________________
💡 Tosielämän taidot
Ongelman tunnistaminen, ratkaisujen suunnittelu, data-analyysi, iteraatio
Arviointi: STEAM-rubriikki
STEAM-projektin rubriikki TEKNIIKKA (Suunnittelu ja rakentaminen): 4 = Suunnitelma täyttää kaikki vaatimukset, luova ratkaisu 3 = Suunnitelma täyttää useimmat vaatimukset 2 = Suunnitelma täyttää joitakin vaatimuksia 1 = Suunnitelma ei täytä vaatimuksia TIETEELLINEN AJATTELU (Testaus ja data): 4 = Selkeä hypoteesi, tarkka data, harkittu analyysi 3 = Hypoteesi ja data olemassa, jonkin verran analyysiä 2 = Hypoteesi tai data olemassa, rajallinen analyysi 1 = Puuttuu hypoteesi, data tai analyysi MATEMATIIKKA (Mittaaminen ja laskut): 4 = Tarkat mittaukset, oikeat laskut 3 = Pääosin tarkkaa, pieniä virheitä 2 = Joitakin tarkkuusongelmia 1 = Merkittäviä mittaus-/laskuvirheitä TAIDE/LUOVUUS (Vain STEAM): 4 = Erittäin luova, esteettisesti miellyttävä 3 = Jonkin verran luovuutta, hyväksyttävä ulkoasu 2 = Rajallinen luovuus 1 = Ei luovia elementtejä DOKUMENTOINTI (Työarkit): 4 = Täydellinen, yksityiskohtainen, selkeä viestintä 3 = Pääosin täydellinen, riittävät yksityiskohdat 2 = Puutteellinen, rajalliset yksityiskohdat 1 = Merkittävä dokumentointi puuttuu YHTEENSÄ: ___/20 pistettä (tai ___/16 ilman taidetta)
💰 Core-paketti STEAM-integraatiolle
144€/vuosi
Sisältää:
- ✅ Tekniikan suunnittelutyöarkit (suunnittelu, dokumentointi)
- ✅ Datan keräyspohjat (mittaaminen, kaaviot)
- ✅ Tieteellisen menetelmän lomakkeet (hypoteesi, testaus, johtopäätökset)
STEAM-projektin dokumentointi: 20 projektia/vuosi × 3 työarkkia/projekti = 60 lomaketta
Manuaalinen luominen: 60 × 30 min = 1800 min (30 tuntia)
Generaattoreilla: Mukautetut pohjat minuuteissa
Säästetty aika: 28+ tuntia/vuosi
Vaikutus oppimistuloksiin: Integroitu STEAM = 25-35% paremmat ongelmanratkaisutaidot (Becker & Park, 2011)
Yhteenveto
Integroitu STEAM-opetus parantaa ongelmanratkaisua 25-35 % (Becker & Park, 2011) - työarkit dokumentoivat käytännön oppimista.
Keskeiset oivallukset
- ✅ Tekniikan suunnittelu: 5-vaiheen prosessi (Kysy, Kuvittele, Suunnittele, Luo, Kehitä), dokumentoitu työarkeilla
- ✅ Matematiikan integrointi: Mittaaminen, datan keräys, kaaviot, analyysi (tornit, sillat, lentokoneet)
- ✅ Luonnontieteen integrointi: Hypoteesien testaus, tieteellinen menetelmä, muuttujat, johtopäätökset
- ✅ Teknologia: Algoritmien suunnittelu, koodauslogiikka, debuggaus, sekvensointi
- ✅ Taide (STEAM): Toiminnallisuus + estetiikka, tuotesuunnittelu, luovuus + tekniikka
- ✅ Oppiaineiden ylirajaiset projektit: Monen päivän rakennusprojektit (pahvikaupunki, 3 päivää, kaikki aineet)
- ✅ Ongelmanratkaisu: Tosielämän haasteet (muovijätteen vähentäminen, ratkaisujen suunnittelu)
- ✅ Arviointi: STEAM-rubriikki (tekniikka, tiede, matematiikka, taide, dokumentointi, 20 pistettä)
💡 Tärkein oivallus
Jokainen STEAM-projekti tarvitsee dokumentointia - työarkit yhdistävät teorian käytännön toimintaan.
Aloita STEAM-integraatio tänään
Core-paketti säästää 28+ tuntia vuodessa ja parantaa oppimistuloksia 25-35 %
Tutkimusviitteet
1. Becker, K., & Park, K. (2011). "Effects of integrative approaches among science, technology, engineering, and mathematics (STEM) subjects." Journal of STEM Education, 12(5), 23-37. [Integroitu STEAM → 25-35% paremmat ongelmanratkaisutaidot]
2. Maeda, J. (2013). "STEM + Art = STEAM." The STEAM Journal, 1(1), Article 34. [Taiteen integroinnin hyödyt STEM-opetuksessa]
