Ett särdrag för undervisningen i laboratorievetenskaper, såsom farmaci, medicin och veterinärmedicin samt biovetenskaper, är laboratoriekurser där studenterna får handledning i genuina arbetsmetoder i verklig miljö med riktiga arbetsredskap.
Laboratoriekurserna har ganska få lärare sett till antalet studenter och läraren hinner inte alltid hjälpa till överallt. I laboratoriet måste man dock försäkra sig om att studenten får handledning och respons i rätt tid på de tillägnade arbetsmetoderna samt om trygga och ändamålsenliga arbetsmetoder. Med anledning av detta har det redan före coronapandemin funnits ett stort behov av att utveckla studentens lärande och handledningen av studenter vid laboratorieundervisning.
Behovet av utveckling har dock framhävts under coronapandemin, då man har varit tvungen att minska gruppernas storlek och antalet lärare vid laboratorieundervisningen samt tillämpa distansstudier även för laboratoriearbete.
Farmaceutiska fakulteten har legat i framkant med tanke på den rådande situationen. I fokus för projektet Ett digitalt språng vid Farmaceutiska fakulteten som inleddes 2019 ligger uttryckligen möjligheterna att stödja lärande med digitala undervisningsmetoder.
– Vi ville visa att de inte bara är roliga att använda utan att de verkligen främjar lärande, säger universitetslektor Mia Sivén som lett projektet.
AR handleder och väntar på svar
Den lättaste versionen av de digitala undervisningsformer som testats inom undervisningen vid Farmaceutiska fakulteten är AR, augmented reality, det vill säga förstärkt verklighet. Med hjälp av AR-glasögonen som påminner något om vanliga glasögon (Bild 1) är den verkliga verksamhetsmiljön hela tiden synlig för studenten. I synfältet finns dessutom en steg för steg-guide som förts in i den digitala AR-miljön samt frågor i anslutning till genomförandet av laboratoriearbetet och förståelse av arbetet.
Utöver med tangentbord och styrknappar på glasögonen kan AR-glasögonen styras med röstkommando, vilket garanterar smidigare och tryggare arbete. AR-glasögon kan även användas med hjälp av ett pannband. Det gör det mer bekvämt att använda en AR-miljö med glasögon eller skyddsglasögon.
Med hjälp av AR-glasögon skannar studenten QR-koder som fästs på laboratorieutrustning och reagenser. Genom koderna säkerställer AR-miljön att arbetet framskrider enligt planen och att rätt utrustning används.
AR-miljön kan även ställa frågor till studenten medan arbetet framskrider: genom att svara rätt på frågan kommer man vidare till nästa arbetsskede. Vid behov kan studenten få ytterligare anvisningar med hjälp av videor, fotografier eller instruktioner i infofönster.
Med dessa egenskaper hos AR-miljön är det möjligt att säkerställa att arbetet löper smidigt och att vissa kritiska skeden av laboratoriearbetet genomförs korrekt. Varje gång AR-glasögonen används sparas en digital laboratoriedagbok i molntjänsten. Med hjälp av dagboken kan läraren följa studentens arbete i realtid och senare ge respons.
AR-glasögon har använts inom laboratorieundervisningen vid Farmaceutiska fakulteten sedan 2019. Två par AR-glasögon har använts och under varje kurs med cirka 150 studenter har 10 till 15 studenter haft möjlighet att testa glasögonen i praktiken.
AR-glasögonen testades för första gången under en kurs i farmaceutisk biologi och aseptik under ledning av forskardoktor Karmen Kapp 2019. Med stöd av AR-miljön fastställdes bakteriestammars känslighet för antimikrobiella medel. Den positiva responsen från studenterna och den klara nytta som AR-glasögonen medförde uppmuntrade till fortsatt användning av glasögonen och utveckling av AR-miljön.
Under den första AR-stödda läkemedelskursen 2020 producerades ögondroppar under handledning av universitetslektor Tapani Viitala. Efter detta kontrollerades under ledning av Karmen Kapp ögondropparnas mikrobiologiska renhet i ett aseptiskt rum. På detta vis kunde man följa med lärandet och användningen av AR-glasögon bland samma studenter under två studieavsnitt.
– Under kursen i farmaceutisk biologi och aseptik förlöpte arbetet mycket bättre med AR-glasögonen än på det traditionella sättet, det vill säga genom att följa anvisningarna i kurskompendiet. Arbetet förlöpte dock något långsammare än med den traditionella metoden. Detta berodde på att arbetet även innefattade skanning av QR-koder och att svara på frågor, konstaterar Karmen Kapp.
– Det tog även en tid för studenterna att vänja sig vid glasögonen och deras användning. I synnerhet i det aseptiska rummet tog det en stund före man hittade ett bekvämt sätt att bära glasögonen. Vi har ju samtidigt på oss all övrig skyddsutrustning för det aseptiska rummet.
I december 2020 testade man för första gången förstärkt verklighet utöver i form av AR-glasögon även som en app för mobiltelefoner.
– Trots den försämrade coronasituationen var studenterna mycket intresserade av att använda appen och upplevde den som användbar. Några studenter föreslog till och med att jag helt skulle sluta använda kurskompendiet och föra in alla arbetsinstruktioner i applikationen, säger Karmen Kapp.
VR medför kostnadsbesparingar och förbättrad säkerhet
Virtuell verklighet, det vill säga VR (virtual reality), har testats vid Farmaceutiska fakulteten då man övat att göra läkemedel klara för användning. I normala fall övar man detta i ett aseptiskt rum, där det dock endast finns optimala arbetsmöjligheter för två studenter åt gången.
– Då man skapar en virtuell miljö för det aseptiska rummet, kan man med hjälp av VR-glasögon öva i princip hur många gånger som helst. Detta är tryggt för studenterna eftersom de inte är tvungna att hantera effektiva läkemedelssubstanser. Vid användning av VR-miljön används ingen utrustning och inget underhåll av utrustning eller andra resurser behövs, förklarar Mia Sivén.
Sivén betonar dessutom att man fördjupar sig effektivt i arbetet då man använder VR-glasögon. Detta kan göra ett större intryck och stanna bättre i minnet än normalt arbete.
Programvaran den största kostnaden
Mia Sivén betonar att den egentliga utrustningen kostar några tusen euro efter att nödvändig programvara för VR och AR har skapats. För användningen av VR krävs en effektiv dator, som kan behöva förnyas med drygt tre års mellanrum. Även AR- och VR-glasögonen samt VR-styrutrustningen föråldras och behöver uppdateras.
– Den inledande investeringen betalar sig dock snabbt tillbaka vid användning under kurser. Ännu viktigare än detta är stödet för lärande, vilket är ett värde i sig, konstaterar Mia Sivén.
I VR-delen av projektet deltog utöver Farmaceutiska fakulteten Yrkeshögskolan Metropolia och Programvaruutvecklingsprojektet vid Avdelningen för datavetenskap vid Helsingfors universitet. Vid utvecklingen av AR-applikationen för användning i undervisningen samarbetade man med det finländska startup-företaget Sciar Company Oy.