Näkökulmia simulaattoripohjaisten opiskelu- ja toimintaympäristöjen mahdollisuuksiin ja rajoitteisiin

Transkriptio

1 Näkökulmia simulaattoripohjaisten opiskelu- ja toimintaympäristöjen mahdollisuuksiin ja rajoitteisiin Tutkijakouluseminaari Tampere erikoistutkija Pekka Ranta TTY/DMI/Hypermedialaboratorio, 1

2 Esityksen rakenne Simulaattoripohjaisen opiskelun määrittelyä Johdatus mahdollisuuksiin ja rajoitteisiin Demo: Autokoulu Case: Hakkuukonesimulaattoripohjainen opiskelu Simulaattoripohjaisen koulutuksen mahdollisuudet ja rajoitteet Yhteenveto Esityksen laatinut: erikoistutkija Pekka Ranta TTY/DMI/Hypermedialaboratorio, 2

3 Suomalainen simulaattorikoulutus Ilmailu: - Finnair, Suomen ilmailuopisto, Merenkulku: - Sydväst Turku, Kotka, Puolustusvoimat: -Lennostot, Panssariprikaati, Laivasto, Tulenjohto, Metsäkoneet: -8 metsäkonekoulua Pelastus ja järjestys: - Pelastusopisto Kuopio, Poliisi Pieksämäki Autokoulu ja ajoneuvot: - Simrac ralliauto ja linja-autosimulaattori Muut: Ydinvoimalat, henkilönostin, tehdassimulaatio, pelit 3

4 Simulaation määrittely Simulaatio on jäljitelmä jostakin biologisesta, fysiologisesta, psykologisesta, sosiaalisesta tai teknisestä järjestelmästä tai niiden osasta, yhdistelmästä tai vuorovaikutuksesta. Yleisempiä ovat pelit sekä ympäristö- ja tekniset simulaattorit. Simulaatiolla tarkoitetaan jonkin todellisen järjestelmän, toiminnan jäljittelyä tavoitteena sitä koskevan sisäisen mallin synnyttäminen käyttäjässä. Kun jäljittelyn kohteena on laite tai tekninen järjestelmä, jota yksi tai useampi ihminen käyttää tietyn tavoitteen saavuttamiseksi puhutaan simulaattorista. Simulaatioiden keskeisenä tehtävänä on ennakoivien työtä koskevien sisäisten mallien kehittäminen varsinaisen työn ulkopuolella. (Lainaukset: Vartiainen 1985, 4-5) 4

5 Keskeisiä käsitteitä Virtuaalinen opiskeluympäristö = Tarkoituksenmukaisia pedagogisia ratkaisuja, virtuaalitodellisuusmenetelmiä sekä kokonaisvaltaisesti koulutusprosesseja tukeva ympäristö. Siirtovaikutus = Simulaattoripohjaisessa opiskelussa muodostuneen sisäisen mallin perusteella osataan toimia ja tehdä päätöksiä aidon toimintaympäristön vihjeiden perusteella Multimodaalisuus= Aistijärjestelmän tuottama syötekokemus. Virtuaaliset vihjeet. Visuaalinen, auditiivinen, haptinen, kinesteettinen ym. Konteksti = Konteksti määrittelee ja rajaa tarkoituksenmukaisen ympäristön(t), opetustavan, opiskelumenetelmät jne. opiskeluympäristössä. Päätöksenteon tuki= Toimintaympäristössä havainnollistetaan argumentit, esitetään mahdolliset vihjeet ja tuetaan toimijan päätöksentekoa. 5

6 Simulaattoripohjaisen opiskeluympäristön etuja Turvallisuus Kustannushyöty Toimintaympäristön muokkaus Opiskelutapahtuman hallinta Adaptiivisuus aihepiirin ja osaamisen mukaan Lisätyn todellisuuden vihjeet ja palaute Ohjeistuksen automatisointi Monipuoliset opiskelumenetelmät Lähde: Reed & Green 1999; van Emmerijk&van Rooij

7 Näkökulmia koulutussimulaattoreiden perusteltuun ja hallittuun käyttöön * TOIMIJAYHTEISÖ KOULUTUS LISÄARVO, VAIKUTTAVUUS OPETUS OPISKELU OPPIMINEN LÄPÄISEVÄ KEHITYS, TUTKIMUS SIMULAATTORI, * Formaali koulutus TEKNOLOGIA Ranta

8 Demo: Erilaiset näkymät toimijan arvioinnin, suunnittelun ja päätöksenteon tukena Demoanimaatiot: 8

11 Demo: Toimintaympäristön muokkaus (konteksti) Wind S 12 m/s Olosuhteiden muutos ohitustilanteessa. Noviisi vs. perusteet hallitseva kuljettaja. Demoanimaatiot: 11

12 Metsäkonesimulaatio-opetus kehittyy hiljaisen tiedon avulla Opiskeluympäristö Siirtovaikutus Hiljainen tieto Koulutustuote 12

13 MetSimu projektin linjauksia Kokonaisvaltainen hallitun puunkorjuuprosessin jäsennys toimii perustana. Yhteys kokonaisvaltaiseen koulutuksen kehitykseen ja opetussuunnitelmaan. Tuetaan opiskelijan suunnittelu-, arviointi-, ongelmanratkaisu- ja päätöksentekotaitojen kehittymistä opetuksellisin ja teknisten ratkaisujen avulla. Rakennetaan työprosessien opiskelua tukeva kehys ja ympäristö simulaattoripohjaisen ja aidon toiminnan tueksi. Hakkuuprosessin jäsennykset simulaattorin rinnalle. Tarjotaan opiskelijoille monipuolisia kokemuksia erilaisista leimikoista, eri konemerkeistä, työtekniikoista ja jatkoprosesseista. 13

14 Simulaattoripohjaisen opiskeluympäristön rajoitteita Simulaattorin autenttisuuden/tarkkuuden kasvattaminen ei suoraan kasvata oppimistuloksia (Reed & Green 1999). Simulaatioiden käyttöä rajoittaa se, että käyttäjä tietää kyseessä olevan jäljitelmän. Täysin realistista simulaatiota on lähes mahdoton tehdä ja kustannuksissa 80/20 sääntö pitää paikkansa. Harjoittelu väärän toimintamallin mahdollistavalla ja/tai siihen ohjaavalla simulaattorilla voi aiheuttaa vääriä toimintamalleja. Simulaattoreissa näytettävä prosessi-informaatio (esim. tehokkuus) saattaa ohjata väärään toimintamalliin. Virtuaaliset vihjeet eivät riittävästi ohjaa arviointia, suunnittelua ja päätöksentekoprosessia. 14

15 Koulutussimulaattorin hallittu käyttöönottoprosessi Koulutuksen, opetuksen, opiskelun ja oppimisen kannalta on perusteltua arvioida virtuaalisten opiskeluympäristöjen tuottamaa vaikuttavuutta ja lisäarvoa. Teknologian laajamittainen käyttöönotto organisaatiossa ei ole erillinen tapahtuma, vaan osa syvällistä muutosprosessia koko koulutuksen kehittämisessä (Cognition and Technology Group at Vanderbilt 1994) Huomioidaan kokonaisvaltaisesti koulutukseen liittyvät prosessit ja niiden toimijat; ydin ja tukiprosessit. Suunnitellaan tarvekartoituksen perusteella perusteltu käyttöönottomalli. Arvioidaan simulaattorin yhteydessä tarvittavia opiskelua tukevia ratkaisuja. 15

16 Case: Hallitun puunkorjuuprosessin opiskelu simulaattorien avulla (taidot) SUUNNITTELUTASOT STRATEGINEN leimikkosuunnitelma KOKONAISVALTAINEN JA TILANNESIDONNAINEN PÄÄTÖSAVARUUS, KONTEKSTI Suunniteltu Perusteltu Ennakoitu Hallittu Oppiva TAKTINEN työpistesuunnitelma rungon katkonta TOIMINTA, TOIMINTAMALLI Käytäntö Teoria OPERATIVINEN yksittäinen runko tai koneen hallinta Yksilön omat valmiudet, tunteet, arvot, kulttuuri, toimijayhteisö Aika (syklinen) Ranta

17 Case: Toimijaprofiilitprosessidatan analysointi Ammattilaisen tai opiskelijan simulaattoritoiminnasta voidaan kerätä prosessidataa. Itseorganisoituvien karttojen avulla voidaan datasta kaivaa profiileja. Profiilien avulla voidaan tuottaa rikas palaute opiskelijan toiminnan arvioinnin tueksi. Esimerkki: Hakkuukoneenkuljettajan hiljainen tieto prosessidata-analyysi. TTY/DMI/Hypermedialaboratorio Laamanen, Pohjolainen, Ruohonen, Ranta 17

18 VIITEKEHYS TOIMIJAYHTEISÖ JA TOIMINTAKULTTUURI KOULUTUS- ORGANISAATIO Osaaminen ja ammatissa kehittyminen TRANSFER HALLITTU PUUNKORJUUPROSESSIN TOIMINTAMALLI AITO TOIMINTA- YMPÄRISTÖ HAKKUUKONE- SIMULAATTORI Opetussuunnitelma Tavoitteet Tulkinta Havainto Modaliteetit Opetus, ohjaus Opiskelumenetelmät Arviointi ja päätöksenteko Tarkkaavaisuus Yhteistoiminnallisuus OPETUS JA OPISKELU TOIMINTA, TOIMINTAMALLI Reflektio, arviointi ja itsearviointi Strateginen Tasot Taktinen Koneen hallinta SISÄINEN MALLI Ranta 2002 Arvot Toimintamallit Käsitteet Hiljainen tieto Muu toimijayhteisö t 18

19 Yhteenveto Simulaattoripohjaisen opiskeluympäristön hallittu käyttö vaatii kokonaisvaltaisen koulutuksen kehittämisnäkökulman sekä tarkoituksenmukaiset erityisnäkökulmat (sisältö, menetelmät, kohderyhmä, suunnittelu jne.) Vaatii huolellisen räätälöinnin ja integroinnin opetussuunnitelmaan ja opettajien koulutukseen. Ei ole olemassa yhtä ainoata opetusmenetelmää, joka sopisi kaikkiin tilanteisiin. Konteksti määrittelee tarkoituksenmukaisen toimintamallin ja simulaattorien käyttöasteen. Virtuaalisten vihjeiden ja päätöksentekoa tukevan informaation avulla voidaan opiskelijan oppimisprosessia tukea. 19

20 Yhteystiedot Pekka Ranta projektipäällikkö, erikoistutkija TTY/DMI/Hypermedialaboratorio PL Tampere puh matkap sähköp: pekka.a.ranta@tut.fi Esityksen kuvat: Kuvat VRC Raivio, Reunanen; Metsäkonesimulaatio-opetuksen tuotteistaminen projekti 20

21 Lähteet: * Cognition and Technology Group at Vanderbilt Anchored instruction and situated cognition revised. Educational technology 33, * Freedman, P.(1998) Forestry Machine Simulators.: looking for added value in training. * Hatakka, M., Keskinen, E Gregersen, N.P., Glad, A, Hernetkoski K.. (1999) Results of EU-project GADGET, Work Package 3. In. S. Siegrist (ed): Driver Training, Testing and Licensing towards theory based management of young drivers injury risk in road traffic. BFU-report 40. * Junkkonen, R. (2003). Hakkukoneenkuljettajan havainnointi ja katseen kohdistuminen eri työvaiheiden aikana. Joensuun yliopisto. Metsätieteellinen tiedekunta. Raportti. Ilmestyy julkaisusarjassa helmikuussa * Kariniemi, A. (2003) Metsäkonetyön kuva -ajattelun ja suunnittelun merkitys. Kehittyvä puuhuolto Seminaari. Jyväskylä. * Teittinen, P., Korhonen, R., & Nevalainen P. (2003). Hakkuukoneenkuljettajan hiljaisen tiedon näkyväksi tekeminen. Opinnäyte. Seinäjoen ammattikorkeakoulu, metsäalan yksikkö Tuomarniemi. * Laamanen, V., Ranta, P & Pohjolainen S. (2003). Harvesterinkuljettajan hiljaisen tiedon näkyväksi tekeminen hakkuukonesimulaattorin ja matemaattisten menetelmien avulla. ITK-konferenssi Tutkijatapaaminen. Hämeenlinna. [ * Laamanen, V., Ranta, P., Pohjolainen, S. & Ruohonen, K Hakkuukoneenkuljettajan hiljaisen tiedon näkyväksi tekeminen hakkuukonesimulaattorin avulla. Tutkimusraportti. Tampereen teknillinen yliopisto. 21 Hypermedialaboratorio. Julkaistaan lähiaikoina.

22 Lähteet: * Ranta, P. (2002) Opitun mittaaminen ja arviointi -miten oppi siirtyy käytäntöön?hakkuukonesimulaattorin merkitys opiskeluympäristönä. Tapaus: Opetuskokeilu Itä-Suomen metsäkonekoulussa Valmet hakkuukonesimulaattorin avulla v elearning-seminaari Kontakti.net. Espoo Partek Forest Oy Ab, Tampereen yliopisto, TTY/DMI/hypermedialaboratorio * Ranta, P. (2003). Possibilities to develop forestmachine simulator based studying. Proceedings of PEG [ St.Petersburg, Russia. University of Exeter, England. * Ranta, P. (2003). Oppimisympäristöt, hakkuukoneet ja hiljainen tieto. Joensuun yliopisto. Edita. Ilmestyy marraskuussa * Reed, M.P., Green, P.A. (1999). Comparison of driving performance on-road and in a low cost simulator using a concurrent telephone dialing task, Ergonomics, 42(8) * Saariluoma, P., Maarttola, I. & Niemi P. (1998) Ajatteluriskit ja kognitiiviset prosessit taloudellisessa toiminnassa. * Trainer-system for driver training (2001): * Van Emmerik M.L & van Rooij, (1999). Efficient Simulator Training: Beyond Fidelity, Proceedings of 10 th International Training & Education conference. * Vartiainen, M. (1985). Simulaatio työtaidon kehittäjänä. TKK. * Väätäinen, K., Ovaskainen, H., Asikainen, A. & Sikanen L. (2003). Chasing the tacit knowledge automated data collection to find the characteristics of a skillful harvester operator. Växjö. 22