Lärare avgörande för att virtuella labb ska leda till lärande

Virtuella labb kan underlätta elevers förståelse för experiments logik och förlopp tack vare att faktorer som exempelvis tid kan manipuleras.

– Ett experiment som behöver två veckor eller längre på sig i verkligheten kan göras under en lektion virtuellt, säger Emma Edstrand som är universitetslektor i lärandemiljöer och digitalisering vid Högskolan i Halmstad.

– På så vis kan man arbeta med mer komplexa laborationer som kräver längre tidsperioder än vad som ryms under en lektion. Man kan också pausa experimentet och ta upp det på nästa dags eller nästa veckas lektion!

Ger stora möjligheter

Att förstå hur exempelvis människans utsläpp av koldioxid, genom förbränning av fossila bränslen, påverkar atmosfären och i förlängningen havet, är svårt med laborationer i verkligheten. Men att labba i särskilda program på skärm ger stora möjligheter att utforska de komplexa kemiska, biologiska och fysiska processerna samtidigt som man förstår hur laborationer går till i praktiken.

– Eleverna kan dra och släppa laboratorieutrustning och prova sig fram utan att det får avgörande konsekvenser eftersom man kan ångra eller gå tillbaka i tid om man skulle göra något fel, säger Emma Edstrand.

Många laborationer i verkligheten måste väljas bort av lärare eftersom de är för kostsamma. Labbutrustning kostar i sig och klassrum för laborationer kan ställa krav på ventilation och utrymmen som skolor inte har praktisk möjlighet att erbjuda. Ämnen att laborera med kan också vara dyra eller svåra att få tag på. I de digitala verktygen för naturvetenskapliga laborationer finns inte just sådana begränsningar.

Säkrare – men finns nackdelar

Säkerhetsfaktorn kan också vara avgörande för att lärare väljer att laborera med digitala verktyg. Vissa laborationer i verkligheten kan innebära risker med att andas in farliga ämnen, tunga lyft eller att det sker explosioner eller uppstår brand.

– De digitala verktygen för laborationer är en säker miljö där eleverna kan tillämpa metoder och undersöka fenomen med experiment som annars inte är genomförbara i skolan.

Samtidigt har Emma Edstrand i sin forskning upptäckt dilemman och begränsningar med virtuella laborationer.

– En nackdel är att de virtuella labben ofta blir alltför förenklade och kan ge en för perfekt bild av vetenskapligt arbete. Då kan eleverna hindras från att förstå hur vetenskaplig forskning faktiskt går till där det är vanligt med felkällor, bristande perfektion och så vidare.

”Valde fel instrument”

På samma sätt som i fysiska laborationer kan elevernas fokus riktas mot fel saker i digitala laborationer.

– Jag har ett exempel från min forskning där gymnasieelever som arbetade med ett virtuellt labb om havsförsurning valde fel instrument. De skulle använda en slags blandstav för att röra om, men tog ett annat instrument och förstod inte varför det blev fel i experimentet. De testade och testade och testade och då blev aktiviteten något annat, mer ett mekaniskt innehåll om själva utrustningen och inte om de kemiska processerna.

De digitala verktygen kan också uppmuntra till tävling som i ett datorspel.

– I en studie såg vi hur en grupp elever bestämde sig för att vara klara först av alla. De klickade sig igenom de olika stegen utan att egentligen lära sig något om kemi eller vetenskapligt undersökande arbete.

Läraren fortsatt avgörande

Kritiken mot virtuella laborationers brist på taktila möjligheter, att eleven kan uppleva ett fenomen ser Emma Edstrand mest som en teknisk fråga eftersom sinnesupplevelsen kan åstadkommas digitalt med exempelvis VR-teknik.

Trots en snabb teknisk utveckling och stora möjligheter för digital teknik att utvecklas menar Emma Edstrand att läraren är och kommer fortsätta att vara avgörande för att laborationer med digitala verktyg ska fungera i undervisningen.

– Utan rätt pedagogisk inramning och lärarstöd kan eleverna missa att utveckla ett djupare vetenskapligt resonemang. Exempelvis en virtuell laboration där eleverna blandar havsvatten och tillsätter vatten med olika ph-värden och sedan väntar ett par veckor för att se om och vad som växer så kan den erfarenheten och upplevelsen utveckla förståelse för miljö- och klimatförändringar, men det görs inte av labbet i sig. Läraren måste koppla det praktiska experimentet med de stora övergripande processerna.

– Man kan uppfatta det som att ett virtuellt experiment är självinstruerande och att eleverna klarar sig själva om de bara känner till gränssnittet och är vana vid verktygen, men min erfarenhet är att lärarens roll är ännu viktigare för virtuella labb eftersom läraren både måste sätta labbet i ett innehållsligt sammanhang och introducera vilka instrument som ska användas, vad de heter, hur de fungerar och hur de ska användas.

Viktigt att rama in aktiviteten

I en studie fokuserade läraren på det innehållsliga i det virtuella experimentet, men instruerade inte om utrustningen och hur laborationen skulle gå till.

– Då plockade eleverna upp begrepp och förklaringar från lärarens introduktion när de sedan laborerade själva, men eftersom introduktionen endast omfattade det innehållsmässiga saknade de förutsättningar att klara av det praktiska. Som lärare är det viktigt att rama in aktiviteten både praktiskt och innehållsligt! Utan rätt pedagogisk inramning och lärarstöd riskerar eleverna att gå miste om möjligheterna att utveckla ett djupare vetenskapligt resonemang.

Emma Edstrand vill inte ställa fysiska laborationer mot virtuella utan menar att de framför allt kan samverka i undervisningen.

– Det finns många studier som vill undersöka om virtuella laborationer är bättre än fysiska eller som jämför dem. Men som jag ser det handlar det inte om att det ena sättet är bättre än det andra – de kompletterar varandra!

Emma Edstrand, universitetslektor i lärandemiljöer och digitalisering vid Högskolan i Halmstad.