Tehtävä: Valitkaa ryhmänne kanssa oppimisen arviointimenetelmä tai arvioinnin muoto, mistä haluatte tietää lisää ja kiteyttäkää blogipostaukseen:

- arviointimenetelmän tai -muodon esittely
- mitä vaiheita menetelmään liittyy ja millaisia valmisteluita se vaatii 
- menetelmän vahvuudet ja haasteet

Simulaatio-opetus ja oppimisen arviointi

Simulaatio-opetus on lisääntynyt huomattavasti yliopisto-opetuksessa 2000-luvun aikana. Erilaisia simulaatiomalleja on useita, kuten standardoidut harjoitusmallit, näytellyt oppimistapahtumat, erilaiset tietokoneohjatut nuket, tietokonesimulaattorit ja virtual reality-simulaattorit. Simulaatio-opetuksen on osoitettu olevan erityisen tehokas oppimismuoto taitojen oppimisessa, mutta tiedon hankkimisessa sen parempaa tehoa muihin oppimismuotoihin ei ole osoitettu (Beal et al. 2017). Esimerkiksi lääketieteessä kehittyneet simulaatiomallit ovat tuoneet esiin eettisiä kysymyksiä siitä, että missä määrin tärkeitä taitoja voidaan opetella potilailla ns. ”learning by doing” -periaatteella, kun käytössä on hyviä simulaatiomalleja samaan tarkoitukseen. Esimerkiksi kirurgisille aloille on kehitetty varsin kehittyneitä leikkaussimulaattoreita, joilla aloittelevat erikoistuvat lääkärit voivat harjoitella toimenpidettä ennen ensimmäistä itsenäistä leikkaustaan. Simulaatio-opetukseen voidaan yhdistää oppimisen arviointi usealla tavalla. Selkeä esimerkki on hoitoelvytysopetus tietokoneohjatun simulaationuken avulla, jossa arvioidaan elvytysryhmän suoriutuminen vahvasti protokollaan nojaavasta elvytystapahtumasta ennalta sovitulla pisteytysmallilla.

Simulaatio-opiskelussa simulaatioprosessi voidaan jakaa kuvan 1 mukaisesti viiteen eri päävaiheeseen (Niemi et al. 2019).

Kuva 1. Simulaatio-oppimisen eteneminen vaiheittain (muokattu lähteestä Niemi et al. 2019).

Esivalmisteluihin kuuluu oppimistilanteen suunnittelu (mm. tilanteen käsikirjoittaminen, tavoitteiden määrittäminen ja ennakkotehtävien laadinta). Orientaatiovaiheessa opettaja/ohjaaja perehdyttää opetukseen osallistujat simulaatiomenetelmään, orientoi heidät oppimistilannetta varten ja luo turvallisen ilmapiirin. Koulutuksessa käytetään usein myös simulaatio-ohjaajaa, joka opastaa teknisten laitteiden käytön ja huolehtii niiden toimivuudesta. Varsinaisen harjoituksen aikana osallistuja toimii annetun roolin mukaisesti tai havainnoi simulaatiota havainnointitehtävien pohjalta. Opettajan tehtävänä on jakaa havainnointitehtävät, havainnoida oppimistilannetta aktiivisesti ja tarvittaessa puuttua tilanteeseen (varasuunnitelman käyttö) mikäli simulaatiotilanne lähtee etenemään ei-toivottuun suuntaan. Harjoituksen jälkeen käydään oppimiskeskustelu, jossa harjoitus käydään analyyttisesti läpi, pohditaan mitä opittiin ja miten tietoa voi soveltaa käytännössä. Jälkitöihin sisältyy muun muassa palautteen kerääminen ja simulaation jatkuva kehittäminen (Niemi et al. 2019).

Simulaatiosta opetuksessa on raportoitu paljon hyötyjä. Simulaatio tukee tiedon syventämistä ja sen liittämistä käytäntöön (mm. Beal et al. 2017; Chakravarthy et al. 2011; Daineko et al. 2017, Despande & Huang 2011; Porter et al. 2004; Xie et al. 2017). Simulaatio mahdollistaa asiantuntijuuden kehittymisen, oppimisen arvioinnin, metakognitiivisten taitojen kehittymisen sekä kliinisten taitojen kehityksen (mm. Beal et al. 2017; Higgins et al. 2020; Kourgiantakis et al. 2019; Krishnan et al. 2017). Simulaatio tukee tiimityö- sekä kommunikointitaitoja (Chakravarthy et al. 2011), luo potilasturvallisuutta (Beal et al. 2017; Higgins et al. 2020) ja on aikatehokasta (Beal et al. 2017). Simulaatio tarjoaa autenttisen oppimiskokemuksen, joka mahdollistaa emotionaalisten reaktioiden käsittelyn (Kourgiantakis et al. 2019).

Virtuaalitodellisuudessa oppiminen voidaan siirtää ympäristöön, johon voidaan mallittaa asioita, joita ei ole tosielämässä mahdollista mallittaa (Daineko et al. 2017). Tämä tuo kustannustehokkuutta (Perry et al. 2015; Daineko et al. 2017), positiivisia oppimistuloksia (Zhao et al. 2020) ja mahdollistaa ajasta ja paikasta riippumattoman opiskelun (Perry et al. 2015; Daineko et al. 2017; Zhao et al. 2020). Oppimispelien avulla teoria siirrtetään käytäntöön ja oppiminen tapahtuu hauskassa muodossa (Deshpande & Huang 2011; Porter et al. 2004; Xie et al. 2017).

Simulaatioiden käytön miinuspuolina ovat menetelmien vaatima aika ja usein korkeat kustannukset (Daineko et al. 2017; Krishnan et al. 2017). Simulaatiot vaativat toimiakseen hyvää ja perusteellista suunnittelua (Krishnan et al. 2017; Zhang et al. 2011). Vaikka simulaatio antaa hyvän oppimiskokemuksen opetettavasta asiasta, ei se kuitenkaan vastaa täysin käytäntöä (Daineko et al. 2017). Opiskelijoiden asenne tehtävään vaikuttaa myös menetelmän vaikuttavuuteen (Krishnan et al 2017). Mikäli opiskelijat asennoituvat tehtävään hyvin ja eläytyvät harjoitukseen, menetelmä toimii.

Virtuaalitodellisuuden ja oppimispelien käytön haasteet liittyvät pitkälti menetelmien tekniseen toteutukseen ja vallitseviin asenteisiin. Pelien ja virtuaalisten ympäristöjen kehittäminen vie aikaa ja on kallista (Deshpande & Huang 2011, Perry et al. 2015). Virtuaaliympäristöjä ja pelejä on vaikeaa muunnella, jolloin opiskelijoille ei voida tarjota yksilöllisesti räätälöityä oppimiskokemusta (Krishnan et al 2017). Negatiiviset asenteet tekniikkaa ja pelejä kohtaan vaikuttavat osaltaan näiden menetelmien käyttöönottoon ja käytettävyyteen (Ming, 2016). Lisäksi teknisen tuen puute voi vaikuttaa negatiivisesti menetelmien käyttökokemukseen ja käytettävyyteen.

Simulaatiota voidaan käyttää opetuksessa ja arvioinnissa erilaisin tavoin. Perinteinen malli on mm. lääketieteessä käytetty simulaatiomalli, jossa työelämän tilanteita mallinnetaan potilasnukkeja tai näyttelijöitä käyttämällä (Chakravarthy et al 2011). Teknologian kehittyessä oppimispelit ja virtuaalitodellisuus (VR) ovat tulleet välineeksi simulaatio-opetukseen. Virtuaalitodellisuus tarjoaa mahdollisuuden luoda reaalimaailmaa vastaavia tai mielikuvituksellisia ympäristöjä, joissa erinäisiä taitoja voidaan harjoitella (Smutny et al 2019). Virtuaalitodellisuutta käytetään opetuksessa mm. fysiikan laboratoriotöissä (Daineko et al 2017), hammaslääkäreiden koulutusohjelmassa (Perry et al 2015) sekä anatomian opetuksessa lääketieteessä (Zhao et al 2020). Lisäksi menetelmä on käytössä historian ja arkkitehtuurin alalla (Smutny et al 2019). Oppimispelejä on perinteisesti hyödynnetty tekniikan (Deshpande & Huang 2011) ja taloustieteen alalla (Porter et al 2004). Kemian opetuksessa pelisimulaatiota voitaisiin hyödyntää esimerkiksi laboratoriotyön perusteiden opiskelussa. Pelillistettynä työvaiheet on helppo pisteyttää ja käyttää arvioinnissa. Käytännön laboratoriotyössä tämä ei ole mahdollista, sillä opettaja ei voi seurata yksittäisen opiskelija työskentelyä pitkään. Käytännön esimerkkejä simulaatio-opetuksesta tekniikan puolella on esimerkiksi teräksenvalmistuksen sulattoprosesseja mallintavat simulointityökalut, joilla opiskelija pystyy havoinnoimaan prosessin kulkua sekä visuaalisesti yksikköprosessia esittävän animaation avulla että teräksen koostumuksen ja lämpötilan muutoksia näyttävien graafien avulla. Rakennustekniikassa simulaatio-oppimista on sovellettu esimerkiksi turkulaisen virtuaali- ja lisättyyn todellisuuteen erikoistuneen Ctrl Reality:n Wärtsilälle valmistaman VR-koulutussovelluksen avulla. Sovelluksen  avulla Wärtsilän laiva- ja voimalaitosmoottorin yhtä yleistä huoltotoimenpidettä, hydraulisen mutterin kiristystä, on voidaan opettaa VR-maailmassa. (Isoniemi 2020a). VR-huoltotyössä käytetään oikean näköisiä osia, kuten pumppuja ja letkuja.

 

Kirjoittajat: Timo Kaakinen, Janne Pesonen, Laura Svärd, Veikko Pekkala ja Ville-Veikko Visuri
yliopistopedagogiikan opiskelijoita Oulun yliopistosta

Lähteet:

Beal MD, Kinnear J, Anderson CR, Martin TD, Wamboldt R, Hooper L. The Effectiveness of Medical Simulation in Teaching Medical Students Critical Care Medicine: A Systematic Review and Meta-Analysis. Simul Healthc. 2017, 12(2):104-116. 

Chakravarthy B, Ter Haar E, Bhat SS, McCoy CE, Denmark TK, Lotfipour S. Simulation in medical school education: review for emergency medicine. West J Emerg Med. 2011;12(4):461-466. doi:10.5811/westjem.2010.10.1909

Daineko, Y., Dmitriyev, V. and Ipalakova, M. (2017), Using virtual laboratories in teaching natural sciences: An example of physics courses in university. Comput Appl Eng Educ, 25: 39-47.

Deshpande, A.A. and Huang, S.H. (2011), Simulation games in engineering education: A state‐of‐the‐art review. Comput. Appl. Eng. Educ., 19: 399-410. 

Higgins D, Hayes M, Taylor J, Wallace J, 2020, 'A scoping review of simulation-based dental education', MedEdPublish, 9, [1], 36, https://doi.org/10.15694/mep.2020.000036.1

Isoniemi, J., 2020a. Näin virtuaalitodellisuus lyö läpi teollisuudessa – Wärtsilä tehostaa huoltoaan, Sandvik Mining koulutusta ja NCC rakentamista. 10.12.2020, Tekniikka & Talous 40/2020. [Viitattu 5.12.2020]. Saatavissa: https://www.tekniikkatalous.fi/uutiset/nain-virtuaalitodellisuus-lyo-lapi-teollisuudessa-wartsila-tehostaa-huoltoaan-sandvik-mining-koulutusta-ja-ncc-rakentamista/1a4e9332-506c-4571-b62c-1620eada207c

Kourgiantakis T, Sewell KM, Hu R, Logan J, Bogo M. Simulation in Social Work Education: A Scoping Review. Research on Social Work Practice. 2020;30(4):433-450. doi:10.1177/1049731519885015

Niemi, s., Kivinen, E., Takaluoma, M., Kräkin, M. & Pukarinen, E. 2019. Vaikuttavaa oppimista ja kehittämistä simulaatiolla. Simulaatio-oppimistilanteen järjestäminen simulaatiokeskus SimuLtissa. Grano Oy, Lahden ammattikorkeakoulun julkaisusarja, osa 52. [Viitattu 5.12.2020].

Perry S, Bridges SM, Burrow MF. A review of the use of simulation in dental education. Simul Healthc. 2015 Feb;10(1):31-7. doi: 10.1097/SIH.0000000000000059. Porter TS, Riley TM, Ruffer RL. A Review of the Use of Simulations in Teaching Economics. Social Science Computer Review. 2004;22(4):426-443. doi:10.1177/0894439304268464

P. Smutny, M. Babiuch and P. Foltynek, "A Review of the Virtual Reality Applications in Education and Training," 2019 20th International Carpathian Control Conference (ICCC), Krakow-Wieliczka, Poland, 2019, pp. 1-4, doi: 10.1109/CarpathianCC.2019.8765930.

Xie, C, Schimpf, C, Chao, J, Nourian, S, Massicotte, J. Learning and teaching engineering design through modeling and simulation on a CAD platform. Comput Appl Eng Educ. 2018; 26: 824– 840. https://doi.org/10.1002/cae.21920

Xiang, M. A Review of Research on Virtual Simulation in Education and Teaching, Proceedings of the 2016 International Conference on Education, Management Science and Economics, Advances in Social Science, Education and Humanities Research, 65 (2016)177-180.

Zhang C, Thompson S, Miller C. A Review of Simulation-Based Interprofessional Education, Clinical Simulation in Nursing, Volume 7, Issue 4, 2011, Pages e117-e126.

Zhao J, Xu X, Jiang H, Ding Y. The effectiveness of virtual reality-based technology on anatomy teaching: a meta-analysis of randomized controlled studies. BMC Med Educ. 2020 Apr 25;20(1):127.