Virtuaalilaseissa molemmille silmille syntyy oma kuvansa, joista aivot muodostavat kolmiulotteisen kuvan. Aivan kuten reaalimaailmassa. Käsissä pidettävien ohjaimien avulla voi toimia virtuaalimaailmoissa. Ruudulta näkyy virtuaalinen New York.

Räätälöityä todellisuutta

Tulevaisuudessa oppijat oppivat ajamaan kuorma-autoa ja tekemään sydämen pallolaajennuksen virtuaalimaailmassa vailla riskejä. Virtuaaliset todellisuudet ja tekoäly tekevät tuloaan koulumaailmaan.

Salla Hongisto teksti / Kristiina Kontoniemi kuvat / Opettaja 8/2017

Eläytymistä aivan toiseen tilanteeseen, jopa toiseen maailmaan. Toimintaa siellä, minne ei muuten pääse. Oppimista tunnetasolla.

Tähän tiivistyy ajatus kolmiulotteisen virtuaalitodellisuuden eduista opetuksessa.

– Nyt ollaan samassa tilanteessa kuin tablettitietokoneiden tultua opetukseen. Pedagogisia sovelluksia on vielä vähän ja sisällöt ovat suppeita, mutta mahdollisuuksia piisaa, yliopistotutkija Mikko Vesisenaho arvioi.

Hän on mukana Jyväskylän ­yliopiston opettajankoulutus­laitoksen pilotoinneissa, joissa testataan ­virtuaalitodellisuuden käyttöä ­opetuksessa.

Testit tulevat tarpeeseen, sillä tutkimusnäyttöä 3d-virtuaalilasien käytöstä ja hyödyistä oppimisessa ja opetuksessa on toistaiseksi vähän. Monipuoliset laitteistot ovat vielä kalliita ja hiukan kömpelöitä käyttää. Lisäksi oppimiselle mielekkäitä sisältöjä on niukasti saatavilla. Laitteistot kuitenkin halpenevat jatkuvasti ja ­virtuaalilasit muuttuvat langattomiksi, mikä helpottaa liikkumista virtuaalitodellisuudessa.

Virtuaalitodellisuuden vana­vedessä myös lisätty todellisuus ja tekoäly tekevät tuloaan opetukseen. Muun muassa sitä, mitä kaikki tämä tarkoittaisi käytännössä, pohdittiin kolmipäiväisessä Interaktiivinen tekniikka koulutuksessa -tapahtumassa Hämeenlinnassa huhtikuun alussa.

Miltä se tuntuu?

Oppimistilanteiden rakentaminen virtuaalitodellisuuteen vaatii huolellista suunnittelua. Jyväskylän opettajankoulutuslaitoksella on kevään korvalla testattu, miten oppimistilanteita voisi luoda virtuaalitodellisuudessa. Testeissä muutamat opiskelijat pääsivät virtuaalilasit päässä kolmeen eri maailmaan: maailmanympärys­matkalle avaruuden halki lentäen, ampumaan jousipyssyllä pelimaailmaan ja rentoutumaan luonnon helmaan.

Samalla mitattiin opiskelijoiden sykettä ja stressireaktioita. Opiskelijat havainnoivat omia tunnetilojaan ja arvioivat sovellusten mahdollisuuksia ja mahdottomuuksia opetuskäytössä. Se, mitä opiskelijat näkivät virtuaalilasien läpi, videoitiin.

Vaikka kyse ei ole laajasta tutkimuksesta ja tuloksia vielä analysoidaan, suuntaa antavia ­havaintoja voidaan jo tehdä.

– Opiskelijoiden tunnekokemukset vaihtelivat laidasta laidaan. Pääsääntöisesti ympäristöjä pidettiin inspiroivina, mutta ne aiheuttivat myös ahdistusta ja pelkoa. Näyttää siltä, että aiempi ­kokemus 3d-peliympäristöistä laimentaa virtuaali­kokemusta, yliopistonopettaja Merja Juntunen sanoo.

Opiskelijoille kokemus virtuaalimaailmasta oli joka tapauksessa aito. Se siis mahdollisti aidosti toiseen ympäristöön hyppäämisen, mikä on osoitus virtuaalitodellisuuden potentiaalista oppimisympäristönä.

Mihin se soveltuu?

Sisältöjä ei synny kouluttamatta. Tämän tietää tietojenkäsittelyn lehtori Toni Pippola Tampereen ammattikorkeakoulun Games Academystä. Hän kouluttaa virtuaalitodellisuuden ja lisätyn todellisuuden oppisisältöjen tekijöitä. Opiskelijoiden kanssa on tehty esimerkiksi rekkasimulaattori, jolla voi harjoitella rekan ajamista paikassa, jossa harjoittelu tosi­elämässä olisi vaarallista ja hankalaa järjestää. Museokokemusta taas suunnitellaan laajen­nettavaksi lisätyn todellisuuden keinoin: tarinankerrontaa voi mehustaa esimerkiksi heijastamalla reaalimaailman päälle inter­aktiivisia kuvia.

Lisätty todellisuus voisi auttaa myös teollisuuden varastojen ylläpidossa. Silloin ­varastohyllyjä katsottaisiin lisättyä todelli­suutta näyttävät lasit päässä. Laseihin heijastuisi tieto tavaran määrästä tai vaikka siitä, että kahden tunnin päästä tavaraa pitää olla lisää tai muuten koneet pysähtyvät.

Virtuaalitodellisuuden opetuskäytössä on useita vaiheita. Ensin on totuteltava virtuaali­maailmaan ja sitten osattava käyttää ympäristöä tai pelata opetuspeliä. Vasta sen jälkeen pääsee oppimaan itse aihetta.

– Haasteita riittää. Vielä ei tiedetä, kuinka tehdään hyvin toimivia opetussisältöjä virtuaali­todellisuuteen. Jos laitetta ei osaa käyttää, sen käyttö ei välttämättä opeta, Pippola sanoo.

Käytettävyys nouseekin ykköstekijäksi sisältöjen suunnittelussa.

Pippola karsastaa ajatusta, että todellisuutta viedään virtuaalitodellisuuteen vain, koska se on teknisesti mahdollista. Hänestä sitä pitäisi käyttää siellä, minne ei muuten pääse.

– Esimerkiksi sydänleikkauksen harjoittelussa virtuaaliteknologia on paikallaan. Sitä kun ei noin vain voi harjoitella reaalimaailmassa.

Voivatko oppilaat tehdä sisältöjä?

Tokaluokkalaisetkin tekevät sisältöjä virtuaali­maailmaan. Se käy esimerkiksi tuottamalla virtuaalivierailu kirjastoon, kuten Savonlinnan normaalikoulun 2a-luokka teki.

Vierailussa 360-kuviin on lisätty tavallisia valokuvia ja tekstiä. Virtuaalilasit päässä ­tuntuu kuin olisi oikeasti kirjastossa.

Tokaluokkalaisten virtuaalimatka on osa Savonlinnan virtuaalista kulttuuripolkua, jota norssin oppilaat rakentavat yhdessä opettajien ja opetusharjoittelijoiden kanssa.

Yliopistotutkija Mikko Vesisenaho testaa opiskelijoiden kanssa, miten vr-sisällöt voisivat toimia opetuksessa.
 

Polku puolestaan on osa Koulu 360 – Virtuaalitodellisuus perusopetuksessa -hanketta. Sen tavoitteena on kehittää virtuaalikoulu, jossa oppilaat itse ideoivat, suunnittelevat ja tuottavat oppimisympäristöjä. Innoittajana on uusi opetussuunnitelma, rahat toteutukseen tulevat osin Opetushallitukselta.

Valmiina on jo muun muassa virtuaalimatka Savonlinnan tuomiokirkkoon, jossa voi kurkata kotisohvalta käsin esimerkiksi kastemaljaan.

Luokanopettaja Kimmo Nyyssönen on tuottanut vitosluokkansa kanssa tutkimusmatkan Savonlinnan patsaiden maailmaan. Patsaat kuvattiin monesta kulmasta ja niiden historiaa selvitettiin. Nyt sama tieto on jaossa netissä.

– Lapset oppivat itse tekemällä. Oppijan on oltava aktiivinen tuottaja, ei vain sisällön kuluttaja, hän korostaa.

Koulu 360 -hankkeessa tutkitaan samalla ensimmäistä kertaa Suomessa sitä, miten virtuaalitodellisuutta hyödyntävä opetus vaikuttaa opiskelumotivaatioon ja oppimistuloksiin.

Korvaako tekoäly opettajan?

Tekoäly voi korvata opettajan. Ainakin osittain, sanoo johtaja Jari Multisilta Porin yliopistokeskuksen koordinaatioyksiköstä.

Telinevoimistelussa kone voisi havainnoida suorituksen tekniikkaa, koska tekoäly oppii tunnistamaan liikettä videosta. Kieltenopetuksessa taas tekoäly voisi antaa palautetta selkeissä, rutiininomaisissa tehtävissä, kuten ääntämisessä.

Kone voisi myös hoitaa oppilaiden läsnäolon seuraamisen ja sopia tapaamisaikataulut sähköpostitse. Opettajalle jäisi enemmän aikaa pedagogiikkaan.

– Opettajan keskeinen rooli on ihmistuntemuksessa eli siinä, miten saa oppijat kiinnostumaan ja miten pitää luokkahenkeä yllä, Multisilta tiivistää.

Tekoälyn odotetaan kehittyvän kohti ihmisälyä, jopa sen ohi. Ihmismäiseen ajatteluun kykenevää tekoälyä kutsutaan yleiseksi­ tekoälyksi. Sen kehittämistä ei pystytä ennustamaan.

Unohtuuko ihminen?

Koko koulu ei voi vaihtaa todellisuutta. Näin muistuttaa vuorovaikutusmuotoilun professori Erkki Sutinen Turun yliopistosta. Sosiaalisia kontakteja tarvitaan jatkossakin. Kaikkea ei voi opettaa netissä eikä liioin kolmiulotteisessa virtuaalitodellisuudessa.

Sutinen tutkii työkseen teknologioita, jotka auttavat ihmisiä ymmärtämään toisiaan, kuten opetusteknologiaa.

– Teknologia täytyy taivuttaa omiin ja muiden tarpeisiin. Ei se itsessään riitä, Sutinen pohtii.

Taivuttamista toki riittää, koska Sutisen mielestä koulu elää edelleen teollisen yhteiskunnan tehdasaikaa, muun yhteiskunnan perässä.

Teknologiaa hyödyntävien sisältöjen tekemisessä oppijoiden tulisi Sutisen mielestä olla mukana. Näin he eivät jää kehityksen ulkopuolelle, vaan ovat aktiivisia toimijoita. Aivan kuten Savonlinnan norssin kokeiluissa.

Minne koulutus on sitten menossa? Sitä Sutinen on pohtinut myös opiskelijoidensa kanssa. Viimeisimpänä kurssillinen opiskelijoita pohti tulevaisuuden yliopistoa.

– Opiskelijat nostivat yllättävän tärkeäksi yhteisön ja identiteetin. He toivoivat, että yliopistosta ei tule tuulitunnelia, josta ajetaan äkkiä ulos. Kasvulle ja virheillekin on oltava sijansa. Teknologian pitäisi palvella tätä.

Teknologia voisi myös purkaa muureja esimerkiksi oppilaitoksissa tapahtuvan muodollisen oppimisen ja vapaalle tai työhön sijoittuvan oppimisen välillä.

– Ihmiset pitäisi nähdä kokonaisuuksina. Vain siten saadaan kaikkien vahvuudet käyttöön.

Virtuaalitodellisuus
Täysin keinotekoinen todellisuus, joka ­tuotetaan tietokonesimulaation avulla.
Käsit­teestä käytetään ­yleisesti lyhennettä ­vr, joka tulee englannin sanoista ­virtual reality.
Matkii ­todellista ympäristöä tai on täysin­ ­kuvitteellinen. Liike on tulossa ­mukaan virtuaalitodellisuuteen ­kolmiulotteisen kuvan ja äänen rinnalle.
Kolmiulotteisen virtuaalitodelli­suuden kokemiseen tarvitaan ­virtuaalikypärä tai -lasit.

Lisätty todellisuus
Lisää virtuaalisia objekteja, kuten videota tai gps-tietoja, todellisen ympäristön päälle läpikatseltavien näyttöjen kautta.
Lyhenne ar tulee englannin sanoista augmented reality.
Eräänlainen väliporras todellisen ympäristön ja virtuaali­todellisuuden välissä.
Yksi esimerkki on mobiilipeli Pokémon Go, jossa pyydystet­tävät hahmot esiintyvät eri paikoissa oikeassa maailmassa.

Tekoäly
Tarkoittaa tietokonetta tai sen ohjelmaa, jonka toiminta luokitellaan älykkääksi. Älykkyyden raja tosin on vaikea vetää, mutta yksi esimerkki­ tekoälystä on se, että kone pystyy keskustelemaan.
Käytössä on jo tekoälyn sovelluksia, esimerkiksi luonnollisen kielen tuottamiseen ja tunnistamiseen erikoistuneita järjestelmiä, asiantuntijajärjestelmiä, robottitekniikkaa ja viihdesovelluksia.
Älypuhelimet eivät nimestään ­huolimatta ole tekoälyä.