Aalto-yliopistossa kehitetyt 360°-virtuaalilaboratoriot ovat ilmaisia ja kaikille avoimia oppimisympäristöjä, jotka mahdollistavat laboratorioympäristöihin tutustumisen ajasta ja paikasta riippumatta tavallisella tietokoneella tai tabletilla. Niiden tavoitteena on parantaa opetuksen saavutettavuutta ja tarjota kaikille oppilaille mahdollisuus tutustua erilaisiin luonnontieteen ilmiöihin riippumatta koulun resursseista tai oppijan yksilöllisistä lähtökohdista.

Mitä ovat virtuaalilaboratoriot? 

Virtuaalilaboratoriot ovat 360°-oppimisympäristöjä, jotka koostuvat oikeiden laboratorioympäristöjen 360°-panoraamakuvista (kuva 1). Näiden panoraamakuvien sisällä on oppimateriaaleja, jotka sisältävät tekstiä, kuvia, videoita sekä interaktiivisia elementtejä kuten harjoitustehtäviä videossa tai erillisenä osana (kuva 2). Virtuaalilaboratorio ei tarvitse erillisiä virtuaalitodellisuuslaitteita vaan niitä voi käyttää tavallisella tietokoneella tai tabletilla. 

Virtuaalilaboratoriota ei ole suunniteltu korvaamaan fyysistä laboratorio-opetusta, vaan tukemaan sitä. Virtuaalilaboratorioiden avulla oppilas voi tutustua laboratoriotyöhön missä ja milloin tahansa ja palata sisältöihin useita kertoja. Opettajalle ne tarjoavat turvallisen ja joustavan tavan havainnollistaa laboratoriotyötä, jonka järjestäminen koulussa voi olla haastavaa esimerkiksi turvallisuus-, resurssi- tai aikarajoitteiden vuoksi. 

Aalto-yliopistossa kehitettyjä virtuaalilaboratorioita on hyödynnetty yliopistossa ja lukiossa vuodesta 2018 lähtien, ja niitä käyttää vuosittain yli tuhat opiskelijaa. Hyvän palautteen vuoksi virtuaalilaboratorioiden käyttöä kokeiltiin vuosina 2024–2025 myös yläkoulun luonnontieteen opetuksessa, jossa keskeiseksi haasteeksi on tunnistettu opetuksen saavutettavuus kahdesta näkökulmasta. 

Ensinnäkään kaikilla kouluilla ei ole sijainnin, resurssien tai aikataulujen vuoksi mahdollisuutta vierailla laboratorioympäristöissä tai toteuttaa kaikenlaisia laboratoriotöitä. Tämän vuoksi kaikilla oppilailla ei ole samanlaisia mahdollisuuksia tutustua siihen, millaista luonnontieteen alalla työskentely voi olla tai millaisia ilmiöitä alalta löytyy.

Toiseksi saavutettavuuden näkökulma liittyy oppilaiden yksilöllisiin oppimisedellytyksiin. Oppilaiden kielitaito, erityisesti suomen kielen oppiminen, sekä erilaiset oppimisen haasteet, kuten neurokirjon piirteet, voivat vaikuttaa siihen, kuinka helposti oppilas pääsee käsiksi sisältöön. 

Virtuaalilaboratorioiden taustalla on ajatus siitä, että jokaisella oppilaalla olisi mahdollisuus tutustua laboratorioympäristöihin ja luonnontieteellisiin ilmiöihin riippumatta koulun sijainnista tai oppijan yksilöllisistä lähtökohdista. Virtuaalilaboratoriossa oppilas voi edetä omaan tahtiin ja palata sisältöihin useita kertoja, mikä parantaa oppimateriaalien saavutettavuutta erilaisille oppijoille.

Virtuaalilaboratoriot ovat avoimesti saatavilla nettisivulla https://lab.aalto.fi/ylakoulu/. Sivu sisältää yhdeksän eri virtuaalilaboratoriokokonaisuutta. Jokainen kokonaisuus sisältää virtuaalilaboratorion, jossa aihe opiskellaan, sekä myös lyhyen tietovisan, jossa oppilas voi vapaasti kerrata virtuaalilaboratoriossa opittua sisältöä ja saada palautetta vastauksistaan (katso kuva 3). 

Opettajien palaute virtuaalilaboratorioista

Yhdeksän yläkoulun opettajaa (N = 9) testasi virtuaalilaboratorioita ja arvioi niiden pedagogista hyötyä. Palautteen yhteenveto on esitetty kuvissa 4 ja 5. Palaute oli pääosin myönteistä, ja suurin osa opettajista ilmoitti aikovansa hyödyntää virtuaalilaboratorioita myös jatkossa.

 Virtuaalilaboratorioiden koettiin erityisesti:

• tukevan omaa opetusta,
• helpottavan opetussuunnitelman tavoitteiden saavuttamista,
• lisäävän opiskelijoiden motivaatiota,
• tukevan kielitietoista opetusta,
• mahdollistavan niihin aiheisiin tutustumisen, joita on haastava järjestää omassa koulussa,
• mahdollistavan niihin paikkoihin tutustumisen, joissa on muuten haastavaa vierailla.

Sen sijaan vaikutus opetuksen aikataulupaineisiin arvioitiin neutraalimmaksi. Tässä voi syy löytyä siitä, että vaikka virtuaalilaboratoriot voivat helpottaa opetuksen järjestämistä, niiden käyttöönotto ja pedagoginen suunnittelu vaativat aluksi aikaa. Toisaalta virtuaalilaboratoriot voivat vähentää tarvetta järjestää erillisiä vierailuja tai valmistella vaativia laboratoriotöitä, mikä voi helpottaa aikataulutuksessa. 

Myös erilaisten oppijoiden tukeminen jakoi mielipiteitä enemmän kuin muut väittämät. Yhtenä syynä tälle voi olla avoimen palautteen mukaan muuan muassa se, että joissakin kohdissa oli liikaa tekstiä sekä että mahdollisuus saada kuunnella tekstiä tai saada teksti eri kielillä olisivat tukeneet paremmin erilaisia oppilaita. 

Yhteenveto

Yläkoulukokeilu osoittaa, että virtuaalilaboratoriot voivat toimia tukena luonnontieteen opetuksessa. Ne madaltavat kynnystä tutustua laboratorioympäristöihin ja vahvistavat oppilaiden ymmärrystä työvaiheista ennen varsinaista kokeellista työskentelyä. Mahdollisuus edetä omaan tahtiin ja palata sisältöihin useita kertoja voi lisätä oppilaiden osallisuutta ja tukee itsenäistä työskentelyä. Samalla opettajalle vapautuu aikaa yksilöllisempään ohjaukseen. 

Virtuaalilaboratoriot eivät korvaa fyysistä laboratoriotyötä, mutta ne voivat täydentää sitä tarjoamalla uusia pedagogisia mahdollisuuksia ja parantamalla opetuksen saavutettavuutta. Ne mahdollistavat myös tutustumisen sellaisiin ympäristöihin ja ilmiöihin, joita ei käytännössä voida toteuttaa koulussa, kuten tutkimuslaboratorioihin tai teollisiin prosesseihin.

Jatkokehittämisessä keskeistä on sisältöjen selkeyden ja saavutettavuuden parantaminen, jotta ne tukevat mahdollisimman monipuolisesti erilaisia oppijoita. Lisäksi on hyödyllistä tarkastella, miten virtuaalilaboratorioita voidaan hyödyntää systemaattisesti osana opetusta esimerkiksi valmistautumisessa laboratoriotöihin tai virtuaalisina vierailuina kohteisiin, joihin pääsy on muuten rajoitettua turvallisuus-, resurssi- tai sijaintisyistä.

Virtuaalilaboratoriot tarjoavat opettajille joustavan ja helposti käyttöönotettavan työkalun opetuksen tueksi ja voivat tulevaisuudessa muodostaa luontevan osan luonnontieteen opetuksen kokonaisuutta.

Virtuaalilaboratoriot ovat vapaasti saatavilla osoitteessa https://lab.aalto.fi/ylakoulu/