Kuva Timo Suvanto

Näkymätön havaittavaksi – Abstraktin aiheen oppiminen konkreettisesti lisäketodellisuuden avulla.

Tietotekniikan hyödyntämisestä oppimisessa puhutaan paljon, mutta tutkimuspohjaisia näyttöjä on varsin niukalti. Helsingin yliopiston Arviointikeskuksen tutkijat ovat tehneet kymmenen vuoden ajan tutkimusta informaalista oppimisesta ja lisäketodellisuuden hyödyntämisestä.

Valitettavan iso osa tietotekniikkaan pohjautuvista oppimateriaaleista muistuttaa edelleenkin vain digitaaliseen muotoon siirrettyjä vanhanaikaisia rasti ruutuun -työkirjoja. Uuden teknologian avulla voi ja pitää tehdä uudentyyppisiä oppimisratkaisuja eikä vain siirtää vanhaa tietoa uuteen formaattiin.

Augmented Reality (AR) eli lisäketodellisuus eroaa virtuaalitodellisuudesta. Se luo täydennettyä todellisuutta lisäämällä visuaalisia elementtejä realistiseen, fyysiseen ympäristöömme.

Lisäketodellisuutta käytettiin ensimmäistä kertaa ei-sotilaallisena sovellutuksen vuonna 1992. Boeing-lentokonetehtaalla teknikolla ei ollut käytössä paperinen kytkentäkaavio, vaan hänellä oli päässään erikoissilmälasit, joissa toisen silmän kohdalla ei ollut linssiä lainkaan ja toisen silmän kohdalla oli läpinäkyvä kameralinssi   Sen avulla hän näki kytkentäkaavion piirtyvän suoraan lentokoneen seinään, johon hän sitten asensi johdot oikeaan järjestykseen.

Oli kuin ristisanatehtävän ruudukkoon olisi ilmestynyt oikeat sanat ruutuihinsa. Tärkeä parannus oli, että asentaja pystyi keskittymään täysin työhönsä. Silmät tekivät tarkkaavaisen työn ja kädet jäivät vapaiksi.

Informaatiota piilolaseihin

2000-luvun alussa lisäketodellisuutta kehitettiin nimenomaisesti näitä erikoislaseja varten, mutta 2010-luvulla tablettien ja älypuhelimien yleistettyä alaa valtasi nopeasti markkereihin perustuvat sovellutukset. Niille on tyypillistä lyhyt käyttöaika. Kännykän kamera kohdistetaan raitiovaunupysäkkiin ja hetkessä saadaan näkyviin aikataulut.

Pokemon-ilmiön myötä vastaava tekniikka tuli maailmanlaajuisesti tunnetuksi ja rantautui vahvana myös Suomeen. Useimmat alan ammattilaiset eivät itse asiassa pidä Pokemonia edes AR-sovellutuksena, vaan ”vain paikkasidonnaisena kaksiulotteisena viihteenä” kuten esimerkiksi tuore Scientific American lehti sitä luonnehtii – mitenkään moralisoimatta.

Suurin heikkous tässä tekniikassa on siinä, että kevyenkin tabletin pitäminen silmien edessä väsyttää hyvänkuntoisenkin lihakset muutamassa minuutissa. Lisäksi kasvojen edessä roikotettava älylaite peittää näkyvyyden muuhun maisemaan.

Vasta tänä vuonna eräät laitevalmistajat ovat tuottaneet koekäyttöön toimivia älysilmälaseja. Aiemmat sovellutukset kuten Google+ -lasit osoittautuivat pettymykseksi. Tulevaisuuden visiossa lisätodellisuus toimii piilolasien avulla.

Lisäketodellisuus edistää heikoimpien oppimista

Lisäketodellisuus soveltuu uusimman tutkimuksen mukaan erityisesti koulussa muutoin heikommin menestyville oppilaille. He kurovat umpeen osaamiskuilua muihin nähden ainakin luonnontieteiden opetuksessa. Toisaalta myös koulussa hyvin menestyvät oppilaat saavat Augmented Realityn (AR) avulla lisähaastetta ja laatua oppimiseensa.

Tyttöjen tiedeoppinen edistyi huomattavasti tässä lisäketodellisuutta hyödyntävässä oppimiskokeilussa. Erityisesti heidän itsenäinen, autonomiseksi koettu toimintansa edesauttoi visuaalisuuteen pohjautuvaa oppimista. Aiemminhan perinteisen tietotekniikan on havaittu hyödyttävän erityisesti poikien oppimista. Nyt he kiinnostuivat aiheista tilannemotivoituneina.

Opetuksellisia ratkaisuja on kuitenkin maailmalla ja Suomessa varsin vähän. Kehitämme malleja, jotka keskittyvät rajattuun aiheeseen: molekyylien lämpöliikkeeseen, kasvihuoneilmiön fysikaaliseen pohjaan, lentokoneen siivekkeen periaatteeseen, ääniaaltoihin, painovoimaan tai vaikkapa arkeologiseen kaivaukseen iänmäärityksineen. Tämä kehittää sekä tekemisen ja ajattelun taitoja – oppimaan oppimista.

Tältä osin kritisoimme pinnallista ilmiöopetusta, joka maalailee aasinsiltoja yhteismitattomien aiheiden välille.

Luokkahuonetta ja avoimia oppimisympäristöjä yhdistävä oppimiskokeilu osoitti myös, että hyötypelien mahdollisuudet ulottuvat informaalin oppisen kautta myös koulun ulkopuoliseen opetukseen. Ja hyvinkin erilaisille oppijoille. Jatkotutkimus onkin jo suuntautunut muun muuassa historian, taiteen ja kulttuurin opetukseen. Ilmailumuseossa yli 500 kävijää testasi materiaalia Tekesin rahoittaman MIRACLE-hankkeen parissa. Biologian ja maantieteen mahdollisuudet tulivat vastaavasti vahvasti esiin Opetushallituksen tukemassa LISÄKE-kokeilussa.
Nyt kehitetyt prototyypit alkavat olla valmiita tuotteistettaviksi. Mutta se työ on tehtävä huolella. Digitaalisen, fyysisen ja pedagogisen maailman on kohdattava taidokkaasti.

Alkuperäisartikkeli: Making the invisible observable by Augmented Reality in informal science education context. International Journal of Science Education. Saatavilla ilmaiseksi verkosta.

Teksti: Hannu Salmi, professori, Helsingin yliopisto
Kuva: Timo Suvanto

Artikkeli on julkaistu Naturan numerossa 1/2017.