Learning practical skills in a virtual environment - a pedagogical model for simulator-based harvester operator training

Abstract

Tutkimuksen tavoitteena on selvittää millä tavoin hakkuukonesimulaattorin avulla opitaan, millä tavalla opettajan tulisi toimia ja millä tavoin opetus tulisi suunnitella ja järjestää, jotta oppiminen olisi tehokasta.

Hakkuukonesimulaattoriopetuksen pedagoginen malli muodostetaan perustuen 1) metsäoppilaitosten simulaattoria opetuksessaan käyttävien opettajien antamaan tietoon sekä 2) aiempaan tutkimustietoon, simulaattoriopetusta ja ­simulaatioympäristöissä tapahtuvaa oppimista koskeviin, ja toisaalta taitojen opetusta ja oppimista koskeviin tutkimuksiin ja kirjallisuuteen.

Simulaattorin avulla oppiminen on tekemällä oppimista ja kokemuksellista oppimista. Hakkuukonesimulaattorin etuna on se, että sen avulla voidaan oppia haluttuja osia kokonaisuudesta riskittömästi, tehdä mahdolliseksi riittävä määrä toistoja ja sovittaa oppimistehtävät oppijoiden taitotasoa vastaaviksi. Kun simulaattorilla opitaan jokin työtehtävä on tärkeää, että opittua harjoitellaan heti tämän jälkeen aidossa ympäristössä hakkuukoneella, jotta oppimisen siirtovaikutusta voidaan tehostaa. Kun simulaattoria käytetään opetuksen apuvälineenä, tulee tiedostaa simulaattorin mahdollisuudet oppimisen apuvälineenä, mutta myös sen rajoitteet. Osa oppimisen tavoitteena olevista taidoista on sellaisia, jotka voidaan oppia simulaattorin avulla, jos oppimistehtävät ja opetus suunnitellaan ja toteutetaan tarkoituksenmukaisella tavalla, mutta osa taidoista on opittavissa vain aidossa toimintaympäristössä.

Opettajan roolia simulaattorin käyttöön perustuvassa opetuksessa kuvaa kognitiivinen oppipoikamalli, jossa opettaja aluksi opastaa opiskelijaa intensiivisesti näyttäen itse myös mallia, mutta oppimisen edetessä vähentäen ohjausta ja lisäten nopeasti oppijan omaa vastuuta työstä ja oppimisesta. Vastuun lisääminen auttaa opiskelijoita kehittämään paitsi taitojaan, myös oppimisen itsesäätelyvalmiuksiaan. Simulaattorin avulla oppimista ja sen siirtovaikutusta edistää opettajan antama palaute harjoituksen jälkeen.

Simulaattorin oppimistehtävät on laadittava motivoiviksi ja oppijan osaamisen kannalta sopivan vaikeiksi, ja niissä on määriteltävä vaadittava taitotaso. Tavoitteiden saavuttamista voidaan edistää soveltamalla simulaattoriopetuksen menetelmien ja taitojen opetuksen menetelmien periaatteita tehtävien laadinnassa ja opetuksen toteutuksessa.

Simuloinnin käyttömahdollisuudet opetuksen apuvälineenä ovat kasvamassa paitsi simulaattoreiden niin myös muiden simuloinnin käyttöön perustuvien oppimisympäristöjen kehittymisen myötä. Simulointiin perustuvat oppimisympäristöt tekevät mahdolliseksi oppia myös taitoja, jotka aiemmin voitiin oppia vain käytännön työssä. Tämän tutkimuksen tuloksia voidaan soveltaa yleisesti simulaattoriopetuksessa ja muussa simuloinnin käyttöön perustuvassa opetuksessa.

This research asks how students learn in a harvester simulator, how an instructor should act and how instruction should be planned and organized in order to facilitate effective learning.

A pedagogical model for harvester-simulator based harvester operator training is developed based on 1) information from simulator instructors in Finnish forestry colleges, and 2) previous research about simulator-based learning and instruction, as well as literature and research on skills learning and instruction. The approach taken is phenomenographic. The goal is to create a design theory that describes partially simulator-based harvester operator training. Both design-oriented and goal-oriented theories are used to identify instructional practices and processes that best accomplish training in a manner applicable to existing circumstances. Simulator-based instruction is experiential. It is intended to develop in the student a realistic mental model that facilitates effective transfer of learning that supports work in real contexts. Another fundamental goal is to develop self-regulation skills. Major advantages of harvester simulator training include the fact that it avoids the dangers of practice in real contexts, enables the student to repeat drills easily and thus achieve a higher level of skill more quickly, and allows the instructor to adjust the level of learning tasks to match the skill level of the students. It is important that skills learned in a simulator be practiced soon thereafter in a real environment in order to make the transfer of learning more effective.

Simulator properties, both the possibilities and limitations, must be carefully considered in the instructional design. Many skills can be learned in a simulator if the learning tasks are designed in an appropriate way, but some skills can only be learned, or are best learned, in the real environment.

The principles of cognitive apprenticeship can be usefully applied to simulator-based instruction. The activity is at first very instructor-directed, but the instructor s role fades as the student s skills and self-regulation abilities develop. The optimal condition for learning is that the student gradually takes more responsibility for his/her learning. Appropriate feedback from the instructor promotes transfer of learning. Learning tasks must be motivating and the difficulty of the tasks must correspond to the skill level of the student. There should be a specific target level that the student is intended to reach.

The future possibilities for simulator-based training are enormous, and even more so considering the speed at which such technology develops. Simulation facilitates the learning of skills that could earlier be learned only through practical work in real contexts. The results of the present study could be applied to development of simulator pedagogy for use in other domains.