LabLife3D - a science-based 3D virtual learning environment : designing virtual laboratories: from pedagogical design to learning analytics

Abstract

The digital native generation has been growing up in a world of virtual environments, digital games, social media and mobile internet. This generation is used to different forms of communication and has adapted itself to using various kinds of virtual environments since very young age.

LabLife3D is a virtual learning environment designed for the communication habits of the digital natives to answer their educational demands in the future. The objective of this study is to identify the affordances of this virtual learning environment and to recognize its barriers and enablers to learning. The study also aims to explore how the students can receive support and feedback for authentic learning from the teacher or the virtual learning environment.

During the project, a 3-dimensional virtual learning environment was developed in a virtual world (Second Life). This virtual microbiology and organic chemistry laboratory facilitates several learning activities and is also equipped with a data gathering system for research purposes using big data in learning analytics. Several motivators were identified during the project for choosing a virtual world as a learning platform, including opportunities for learning-by-doing and experiential learning.

This study also documents the requirements for the design team and software architecture, as well as provides insight into improving the learning environment based on user feedback and usability studies.

Feedback was gathered from several groups of students and a group of teachers together with automatically recorded data from the learning environment. The results suggest that virtual laboratory enables authentic learning, but that it can also create technical barriers to learning. Technology rejection can for example hinder acceptance of new digital learning methods, especially for teachers.

This study concludes that virtual environments of one or another form will become more significant for learning and education in the future.

Diginatiivien sukupolvi on kasvanut maailmassa, jossa virtuaaliset ympäristöt, digitaaliset pelit, sosiaalinen media ja mobiili internet ovat arkipäivää. Nettisukupolvi on tottunut käyttämään monia erilaisia viestintämuotoja ja sopeutunut toimimaan erilaisissa virtuaalisissa ympäristöissä jo varhaislapsuudesta alkaen.

LabLife3D-projektin avainkysymys oli, millaisia oppimisympäristöjä kasvava sukupolvi tarvitsee tulevaisuuden opinnoissaan. Tutkimusprojektin tavoitteena oli selvittää, kuinka affordanssit oppimiselle voidaan tunnistaa, mitkä ovat oppimisen esteitä ja mahdollistajia virtuaalisessa ympäristössä ja miten oppija saa autenttiselle oppimiselle tukea joko opettajilta tai virtuaaliselta ympäristöltä.

Projektin aikana kehitettiin kolmiulotteinen oppimisympäristö virtuaalimaailmaan (Second Life). Virtuaalisessa mikrobiologian ja orgaanisen kemian laboratoriossa on mahdollista suorittaa useita erilaisia oppimistehtäviä. Ympäristö sisältää myös tiedonkeruujärjestelmän oppimisanalytiikan ja big datan tutkimusta varten. Tutkimuksessa tunnistettiin useita virtuaalimaailmojen opetuskäyttöä puoltavia seikkoja, kuten mahdollisuudet tekemällä oppimiseen ja kokemusperäiseen oppimiseen.

Tutkimus myös dokumentoi vaatimukset monialaiselle suunnittelutiimille ja ohjelmistoarkkitehtuurille sekä tarjoaa tietoa oppimisympäristön kehittämisestä käyttäjäpalautteen ja käytettävyystutkimuksien pohjalta.

Palautetta kerättiin useilta opiskelijaryhmiltä, opettajistolta ja automaattisen tiedonkeruujärjestelmän tallenteista. Tutkimuksen tulokset osoittavat, että autenttista oppimista tapahtuu virtuaalilaboratoriossa, mutta että teknologia voi olla esteenä oppimiselle. Lisäksi teknologian vastustus voi haitata uusien digitaalisten oppimismenetelmien käyttöönottoa ja hyväksyntää etenkin opettajien keskuudessa.

Tuloksista voidaan kuitenkin päätellä, että virtuaaliset ympäristöt muodossa tai toisessa tulevat olemaan yhä merkittävämpi osa oppimista ja koulutusta tulevaisuudessa.