Applications of virtual laboratories in chemical engineering education

Tämä väitöskirja tutkii virtuaalilaboratorioiden hyödyntämistä kemiantekniikan opetuksessa. Aihetta tutkitaan erilaisten tutkimusasetelmien avulla mukaan lukien, lineaarisesti ja epälineaarisesti etenevien virtuaalilaboratorioiden, asiantuntijahaastattelujen ja VR-lasien kautta koetuilla virtuaalilaboratorioilla. Tulokset osoittavat, että tällaiset virtuaaliympäristöt parantavat immersiota ja opiskelijoiden motivaatiota, mutta ne eivät silti välttämättä johda parempiin oppimistuloksiin. Lisäksi opiskelijat vaikuttavat kyllästyvän nopeammin virtuaalilaboratorio-kokemuksiin verrattuna perinteisiin laboratoriokoulutuksiin. Löydökset paljastavat myös, että virtuaalilaboratoriot eivät ole kovinkaan tehokkaita korvaamaan laboratoriossa tapahtuvaa koulutusta tai säästämään opetukseen liittyviä resursseja. Virtuaalilaboratoriot tulisi nähdä enemmänkin potentiaalisena keinona parantaa ja rikastuttaa jo olemassa olevia opetusmenetelmiä. Virtuaalilaboratoriot vaikuttavat lisäävän opiskelijoiden sitoutumista oppimiseen. Syvempi immersio saattaa kuitenkin toimia myös häiriötekijänä oppimiselle, sen sijaan että se suoraan parantaisi oppimistuloksia. Virtuaalilaboratorioiden luomiseen liittyy myös huomattavia resurssihaasteita, koska ne vaativat usein laajaa poikkitieteellistä osaamista, merkittävää rahallista tukea, sekä monipuolisia teknisiä taitoja. Lisäksi yleisesti käytettyjen kehitysalustojen ja teknologioiden puuttuminen nostaa kynnystä virtuaalilaboratorioiden kehittämiselle ja toteuttamiselle laajemmassa mittakaavassa. Tutkimuksessa tunnistetiin myös merkittäviä eroja asiantuntijoiden näkemysten ja kirjallisuuden välillä siitä, että onko virtuaalilaboratorioiden tarkoitus tehostaa opetusresurssien käyttöä. Haastatellut asiantuntijat esittivät virtuaalilaboratorioille hyvin monimuotoisia sovelluskohteita, fyysisten laboratoriokoulutuksien tukemisesta, sellaisiin koulutuksiin, joita olisi mahdoton toistaa tai kokea muuten kuin digitaalisissa ympäristöissä. Tutkimuksen perusteella voidaan päätellä, että virtuaalilaboratorioita ei tulisi pitää fyysisen laboratoriokoulutuksen korvaajana, vaan enemmänkin koulutusta täydentävänä työkaluna. Pidemmällä aikavälillä, nopeasti kehittyvän teknologian ja jatkotutkimusten siivittävänä, virtuaalilaboratoriot voivat tarjota kokonaisvaltaisempia ja entistä immersiivisempiä virtuaalisia kokemuksia, joilla saattaa olla merkittävä vaikutus kemiantekniikan koulutuksen tulevaisuuteen.