Virtuaalilaboraation suunnittelun ja toteutuksen ohjeistus talotekniikan insinöörikoulutukselle

Abstract

Työn tavoitteena oli ohjeistus opiskelijoiden etänä suoritettavien, LVI-mittauksiin valmistautumista tukevien virtuaalilaboraatioiden suunnitteluun ja kehittämiseen. Ohjeistuksen laatimiseksi on tiedettävä, miten opiskelijat valmistautuvat LVI- mittauksiin ja -laboraatioihin, mitä LVI-mittausten koko prosessia (valmistautuminen, mittausten suorittaminen ja raportointi) koskevia ohjaustarpeita opiskelijoilla on, miten virtuaalilaboraatio esitehtävänä voisi auttaa opiskelijoita mittaustöihin valmistautumisessa, sekä mitä teknologisia tai muita reunaehtoja virtuaalilaboraation luomiselle on.

Valmistautumisen ja muiden ohjaustarpeiden selvittämiseksi haastateltiin 15 talotekniikan monimuoto-opiskelijaa, jotka olivat tutkimuksen aikaan suorittamassa LVI-mittausten ja laboratoriotöiden opintojaksoa. Haastattelut olivat dialogisia teemahaastatteluita. Osa opiskelijoista haastateltiin yksin, osa 2–3 opiskelijan pienryhmissä. Haastattelujen sisältö luokiteltiin teoriaohjautuvasti kuuteen teemaan, joiden avulla vastattiin tutkimuskysymyksiin. Vastauksia toteutuksen teknologisille reunaehdoille etsittiin kirjallisuudesta. Lisäksi taustatietoa kerättiin haastattelemalla kolme opetushenkilöstöön liittyvää henkilöä.

Opiskelijat valmistautuivat lukemalla läpi tehtävänannon ja tekemällä pakollisen esitehtävän. Ajankäytön takia yksi opiskelija viiden hengen ryhmästä otti päävastuun ja opasti muita. Ohjaustarpeita ei osattu erityisesti nimetä, mutta esimerkiksi mittauksen suorittamiseen, laitteiston osien tunnistamiseen sekä mittauslaitteiden käyttöön kaivattiin opastusta. Virtuaalilaboraatiolta toivottiin paljon visuaalista aineistoa, etenkin selkeitä kuvia ja lyhyitä ohjevideoita. Myös ilmiöön tai mittausprosessiin tutustuttavat simulaatiot mainittiin. Kirjallisuuden perusteella teknologista toteutusta tärkeämpää on huolellinen sisällön ja ohjauksen suunnittelu ja toteutus. Resurssien kannalta on suositeltavaa aloittaa mahdollisimman yksinkertaisesta ja kehittää toteutusta palautteen perusteella. Kehittämistyöhön olisi nimettävä vähintään yksi henkilö vastuulliseksi. Tulosten perusteella suositellaan www-selaimen kautta navigoitavia panoraamakuvia, joihin liitetään mittaustyön perusinformaation sisältävää aineistoa ja selkeästi mittaustöihin sisältyviä konkreettisia aktiviteetteja. Aineistot ovat lyhyitä tekstejä sekä rikastettuja kuvia ja videoita. Vältetään laajoja aineistoja, kuten pitkiä pdf-muotoisia ohjeita tai monimutkaisia kaavakuvia. Aktiviteetit ovat interaktiivisia harjoitteita, kuten yksiselitteisen palautteen antavia monivalintakyselyitä sekä ilmiöön tai prosessiin liittyviä numeerisia simulaatioita.

The aim of the work was to provide guidelines on the design and development of virtual laboratories that support students in preparing for HVAC measurements. To prepare the guidelines, students were interviewed about how they prepare for HVAC measurements and laboratory work, the type of guidance they receive regarding the entire process (preparation, measurement, and reporting), and how virtual laboratories as preliminary assignments could help them prepare for laboratory work. Finally, well-known technological and other limitations were sought from the literature. Fifteen blended-learning students of building services engineering were interviewed while they were completing a course in HVAC measurements and laboratory work. Students were interviewed in small groups of 1 to 3 students. The interviews were dialogical and thematic, and to answer the research questions, the transcribed content was classified into six categories based on theory-driven analysis. Students prepared by reading through the assignment and completing the mandatory preliminary task. Usually, due to a lack of time, one student in a group of five would take the lead and guide the others. Generally, guidance was needed on identifying equipment parts and using measuring instruments. The virtual lab should include clear images, short instructional videos, and simulations. According to the literature, careful pedagogical planning and implementation of content and guidance were found to be more important than technological implementation. In terms of resources, it is recommended to start with a basic implementation and then gather feedback to make improvements. In light of the findings, the virtual laboratory could be a 360-degree, navigable image accessible via a web browser. The environment should include concise information and concrete activities related to measurement work. The materials should include short texts, and enriched images and videos. Extensive materials, such as long PDF instructions or complex diagrams, should be avoided. The activities could be interactive exercises, such as multiple-choice questions that provide feedback, and numerical simulations related to a phenomenon or process. At least one person should be responsible for the development work.