Tapahtuma Interaktiivinen Tekniikka Koulutuksessa -konferenssi 2019 starts on 20. maaliskuuta 2019 klo 10.00.00 +0200
Virtuaalilaboratorio luonnontieteiden opiskeluun
tieto- ja viestintäteknologia tutkiva oppiminen Virtuaaliympäristöt
Paikka: Kavaljeeri -
Ajankohta: 21.3.2019 12.45 - 14.00 (1 tunti 15 minuuttia)
Kohderyhmä: Yliopistot: Tiedekuntien opetushenkilöstö

Virtuaalilaboratorio luonnontieteiden opiskeluun
Yliopistotutkija  at Itä-Suomen yliopisto lasse.heikkinen@uef.fi


Itä-Suomen Yliopisto, Karjalainen Tero
Karjalainen Tero Tutkimuspäällikkö, FT  at Itä-Suomen Yliopisto tero.karjalainen@uef.fi

Itä-Suomen yliopisto, Sointu  Erkko
Sointu Erkko Professori  at Itä-Suomen yliopisto erkko.sointu@uef.fi 0505604461

Itä-Suomen Yliopisto, Vartiainen Paavo
Vartiainen Paavo Postdoc Researcher, Ph.D.  at Itä-Suomen Yliopisto paavo.vartiainen@uef.fi

Vahimaa Pasi
Vahimaa Pasi Professori  at Itä-Suomen yliopisto pasi.vahimaa@uef.fi

Valtonen Teemu
Valtonen Teemu Apulaisprofessori  at Itä-Suomen yliopisto teemu.valtonen@uef.fi

Luonnontieteiden syvällinen oppiminen käytännössä vaatii teoriaopintojen oheen käytännön laboratoriotyöskentelyä. Nykyaikaiset ja asianmukaiset laboratoriotilat ja mittalaitteet ovat usein kalliita, vaativat mahdollisesti erityistilan ja jossain tapauksissa myös ylläpitohenkilöstön. Tästä syystä jokaisella opetusta antavalla yksiköllä ei ole välttämättä resursseja ylläpitää asianmukaista laboratoriota, joka ei myöskään ole tarkoituksenmukaista. Yksi ratkaisu tähän on olemassa olevan laboratorion virtuaalisointi ja laboratorion käytön mahdollistaminen virtuaalisesti verkkoympäristössä ajasta ja paikasta riippumatta.

Virtuaalisointi mahdollistaa erityisjärjestelyjä vaativien laboratoriotöiden tarjoamisen laajemmalle opiskelijamäärälle, mitä fyysinen laboratorio mahdollistaisi. Tällaisia järjestelyjä voivat esimerkiksi olla terveydelle haitallisen säteilyn käyttö tai erityistä puhtautta vaativat laboratoriotilat. Virtuaalisointi myös lisää laboratorion käyttöastetta.

Virtuaalinen laboratorioympäristö on mahdollista liittää muuhun tekniseen oppimisympäristöön, jossa aiheen teoreettinen oppiminen tapahtuu.  Tällä saavutetaan se etu, että laboratoriotyö on mahdollista suorittaa aina oikeaan aikaan suhteessa aiheen teoreettiseen opiskeluun. Näin teorian ja käytännön kytkeytyminen tukee entistä paremmin aiheen oppimista ja tuottaa syvällisempää tietoa aiheesta. Tällä myös voidaan varmistaa, että opiskelijat tulevat valmistautuneena laboratorioon.      

Toimintasessiossa esitellään käytännössä Sm4rtlab virtuaalilaboratiorion toimintakonsepti. Laboratoriot, joissa varsinaiset laitteistot sijaitsevat, ovat toisella paikkakunnalla. Session aluksi on lyhyt esittely virtuaalisen laboratorion käytännön toteutuksesta ja ominaisuuksista sekä esittely toteutetuista laboratoriotöistä. Tämän jälkeen laitteiston käyttöä on mahdollista kokeilla sekä selainpohjaista sovellusta käyttäen että laajennetun todellisuuden laseja (Hololens) hyödyntäen.  Näiden lisäksi toimintasession lopuksi esitellään tuoreita tutkimustuloksia opiskelijoille toteutetusta kyselytutkimuksesta.  Opiskelijat ovat käyttäneet kyseistä virtuaalilaboratoriota omissa opinnoissaan.

Toimintasessiossa kohtaavat kaksi fyysikkoa ja kaksi oppimisen tutkijaa. Fyysikot käyttävät välineistöä omassa opetuksessaan ja oppimisen tutkijat tuovat aiheeseen oman näkökulman oppimisen problematiikkaan liittyen. Näin ollen toteutuksella tuodaan mielenkiintoinen kuva myös tieteenalojen ylittävästä yhteistyöstä.

Ehdotettu aihe soveltuu hyvin konferenssin teemaan - muutos on mahdollisuus. Perinteisten laboratoriotöiden digitalisointi ja virtuaalisointi on osa oppimisen muutosta. Virtuaalisointi ottaa tämän muutoksen huomioon ja hyödyntää sen tuomat edut paremman oppimisen eduksi. Esitetyn tyyppisiä ratkaisuja ei ole vielä paljon tarjolla, joten tekniikan uutuusarvo on merkittävä. Tiimin poikkitieteellinen rakenne tuo luonnontieteelliseen opetukseen mukaan myös oppimisen tutkimuksen viimeaikaiset saavutukset.