Virtuaalilaboratorio

1. Kemian opetuksen päivä 25.4.2014 Marko Telenius Virtuaalilaboratorio

2. Mitä virtuaalilaboratorio tarkoittaa? • Vuorovaikutteinen ympäristö, jossa voidaan luoda ja tehdä simuloituja tutkimuksia • Tietokonepohjainen aktiviteetti, jossa oppilaat vuorovaikuttavat joko todellisen tai simuloidun kokeellisen laitteiston kanssa • Ongelmanratkaisuympäristö, joka mahdollistaa tutkijoiden työskentelyn etänä yhteisen projektin parissa • Oleellista kuitenkin on, että koe tai laitteisto on kaukana oppilaasta tai sitä ei ole edes olemassakaan

3. Virtuaalilaboratorion hyötyjä • Mahdollistaa sellaisten laitteiden tai aineiden käsittelyn, mikä ei olisi muuten mahdollista • Mahdollistaa työt, jotka olisivat muutoin koulun rajoissa mahdottomia • Vahvistaa esitettyä teoriaa • Tarjoaa pelkistetyn ympäristön, jossa opiskelijan huomio kiinnittyy vain tutkittavaan ilmiöön • Opettajan ja oppilaan vuorovaikutus ei rajoitu vain oppituntien puitteisiin • Voidaan huomioidan oppilaiden erilaisia taitoja

4. Kuitenkin... • Virtuaalityöt eivät voi kokonaan korvata todellisia oppilastöitä tai demonstraatioita • Parhaimmat oppimistulokset saavutetaan yhdistämällä todellisia ja virtuaalisia töitä • Kemistin työ ei ole jatkuvaa yhden ja saman laitteiston käyttämistä, vaan hänen on osattava monipuolisia laboratoriotaitoja

5. SCILES-tutkimushanke • Tutkitaan, miten kemiaa ja biologiaa voidaan opettaa yhteisen virtuaalilaboratorion avulla • Selvitetään, millaisia aiheita ja töitä on mielekästä valita, jotta niistä voidaan keskustella sekä kemian että biologian termein • Päätavoitteena on lisätä oppilaiden kiinnostusta luonnontieteitä kohtaan, jotta he jatkaisivat näiden aineiden opiskelua ja osaisivat ottaa kantaa vallitsevaan ympäristöään koskevaan keskusteluun • Yhdessä toimiminen on oleellinen osa tutkimusta

6. Pohjana olevat virtuaalilaboratoriot • Projektin pohjana käytetään kahta virtuaalilaboratoriota: - Stanfordin yliopiston kehittämää ”Acid Ocean” -laboratoriota - Göteborgin yliopiston kehittämää ”Virtual Marine Scientist” -laboratoriota • Molempien kehittämisessä ovat olleet mukana meribiologit

7. ”Acid Ocean” -laboratorio • Tutkimuspohjainen virtuaalilaboratorio, jonka avulla tutkitaan valtamerten happamoitumisen vaikutusta merieliöihin • Tavoitteet: • Opiskelijat osaavat selittää hiilidioksidipitoisuuksien ja merten happamoitumisen välisen yhteyden • Opiskelijat tekevät tutkimuksen merisiilillä • Opiskelijat analysoivat autenttista tutkimusaineistoa ja arvioivat tulosten merkittävyyttä

8. Linkki • http://i2i.stanford.edu/AcidOcean/AcidOcean.htm

9. ”Virtual Marine scientist” -laboratorio • Totuttaa opiskelijat siihen, miten luonnontieteilijät tekevät tutkimusta • Opiskelijat omaksuvat jatko-opiskelijan roolin meribiologiaan painottuvassa laboratoriossa • Opiskelijat tutustuvat tutkimuskirjallisuuteen, suunnittelevat oman tutkimuksensa, hakevat rahoitusta, suorittavat tutkimuksensa ja analysoivat tuloksensa

10. Linkki • http://www.virtualmarinescientist.com

11. Muita virtuaalilaboratorioita • Useita valmiita virtuaalitöitä: http://employees.oneonta.edu/viningwj/sims/index.html • Käsitteelliseen ymmärtämiseen tähtääviä töitä: http://chemvlab.org/home/index.php • Runsaasti erilaisia simulaatioita: http://phet.colorado.edu/en/simulations/category/chemistry • CVD-laboratorio insinööriopiskelijoille: http://cbee.oregonstate.edu/education/VirtualCVD/

12. Toisenlainen virtuaalilaboratorioLegends of Alkhimia • Singaporen kansallisen kasvatusinstituutin kehittämä ”videopeli”, jonka avulla yläkoulu- ja lukioikäisille voidaan opettaa kemiaa • Oppilaat omaksuvat kemistin roolin torjuakseen Alkhimian kaupunkia riivaavat hirviöt ja suorittaakseen kaupunkilaisten antamat tehtävät • http://www.youtube.com/watch?v=vBOP-0BiD6g