1. Käytännön taitojen opiskelua
lisätyn todellisuuden tuella
- case Orimattilan kodinhuoltajakoulutus
Joanna Kalalahti
Virtuaalimaailmat ja simulaatiot -seminaari
Mikkeli
31.1.2013

2. AVO2-hanke & 3DM-osahanke
http://www.eoppimiskeskus.fi/avo2
• ESR-rahoitteinen Avoimuudesta voimaa oppimisverkostoihin (AVO2) -hanke
2012-2013
• Tavoitteena on yhteisöllisen, osallistavan ja verkostomaisen toimintakulttuurin
synnyttäminen ja vahvistaminen mukana olevissa oppilaitoksissa ja organisaatioissa
sekä niiden sidosryhmissä.
• 4 osahanketta: Nettikansa, Toimikas, AVO-opisto ja 3DM, joissa mukana 11 toteuttajaa
• Kolmiulotteiset ja mobiilit oppimis- ja osallistumisympäristöt (3DM) -osahanke
• Kiinnostuksen kohteena virtuaalimaailmat, lisätty todellisuus ja mobiililaitteet
• Toteuttajina Tampereen yliopisto, Koulutuskeskus Salpaus, Hämeen
ammattikorkeakoulu ja Sivistysliitto Kansalaisfoorumi SKAF ry
• Tavoitteina osahankkeella
• Kolmiulotteisten oppimis- ja osallistumisympäristöjen opetuskäytön mallien luominen
• Mobiililaitteiden hyödyntämisen mallit opiskelussa ja työssä oppimisessa
• Etäosallistumisen ja vertaisoppimisen lisääminen opetuksessa, julkishallinnossa ja kansalaistoiminnassa
• Tampereen yliopiston Informaatiotieteiden yksikkö keskittynyt osaprojektissaan lisätyn
todellisuuden opetuskäyttöön

3. Mitä teemme osaprojektissamme?
• Lisätyn todellisuuden opetuskäytön pilotit
• Julkaisut:
• Lisätyn todellisuuden tuotantosovellusten valintaselvitys
• Viisautta virtuaalimaailmoihin ja lisättyyn todellisuuteen -wikikirjan
vertaistuotannon koordinointi ja osatoteutus
http://fi.wikibooks.org/wiki/Viisautta_virtuaalimaailmoihin_ja_lisättyyn_todellisuuteen
http://kolmiulotteisetymparistot.blogspot.fi/
• Julkaisu lisätyn todellisuuden oppimis- ja osallistumiskäytön malleista
• Koulutuksia lisätyn todellisuuden käytöstä
http://www.uta.fi/sis/taydennyskoulutus/koulutustarjonta/lisatty_todellisuus.html
• Lisätyn todellisuuden opetuskäytöstä kiinnostuneiden
toimijoiden verkoston / verkostojen synnyttäminen
http://sometu.ning.com/group/lisatty-todellisuus

4. Hankepilotit
• 3 hankepilottia:
• Koulutuskeskus Salpauksen Orimattilan yksikön
erityisopetuksena toteutettu kodinhuoltajakoulutus:
WC:n ylläpitosiivous (3/2012-2/2013)
• Metsäkeskuksen Pirkanmaan alueyksikkö & heidän
kouluyhteistyön toteuttajansa 4H: Metsäopetuspolku
(6/2012-5/2013
• Suunnitteilla metsäalan toimijoiden kanssa: Hiilen kierron
havainnollistaminen (3/2013-10/2013)

5. Lisätty todellisuus
• Azuman (1997) määritelmän mukaan lisätyn todellisuuden tulee
toteuttaa seuraavat asiat:
• Yhdistää reaali- ja virtuaalimaailma
• Reaaliaikainen vuorovaikutus
• Kolmiulotteinen rekisteröinti
• Tämän määritelmän mukaan meidän pilottisovelluksistamme ainoastaan
kolmas tulee olemaan aidosti lisättyä todellisuutta
• Klopferin ja Squiren (2008) määritelmä laaja-alaisempi:
"We define 'augmented reality' broadly as a situation in which a real world
context is dynamically overlaid with coherent location or context sensitive virtual
information."
Azuma, R. 1997. A Survey of Augmented Reality. In Presence: Teleoperators and Virtual Environments 6(4), 355-385.
http://www.cs.unc.edu/~azuma/Arpresence.pdf
Klopfer, E. & Squire, K. 2008. Environmental Detectives – the development of an augmented reality platform for
environmental simulations. Education Tech Research Dev 56, 203-228.

6. Orimattilan pilotti:
WC:n ylläpitosiivous

7. Taustaa
• Lisättyä todellisuutta on hyödynnetty proseduraalisten
käytännön taitojen työohjeita toteutettaessa
• Esim. Columbia Universityn ARMAR-projekti:
http://graphics.cs.columbia.edu/projects/armar/index.htm
• Pilottisovelluksia suunnittelemaan lähdettäessä pyritty
hyödyntämään olemassaolevaa tutkimustietoa...
• ...mutta haluttiin myös lähteä liikkeelle kokeilumielellä
• Sovellusta haluttiin ennen kaikkea lähteä rakentamaan
läheisessä yhteistyössä Orimattilan opettajien ja
opiskelijoiden kanssa, heidän tarpeidensa pohjalta

8. Taustaa
• Ensimmäinen ideapalaveri 21.3.2012 Orimattilassa
• Mitä lisätty todellisuus on?
• Mitä halutaan?
• Modernia teknologiaa myös kodinhuoltajakoulutukseen
• Opiskelijat – ja opettajat :) – olivat hyvin kiinnostuneita lisätyn
todellisuuden sovelluksista joita heille esiteltiin sovellusta ideoimaan
lähdettäessä
• Konkreettinen tarve hankalien ja epämotivoivien asioiden
opetuksen havainnollistamiseen
• WC:n siivous opiskelijoiden mielestä yksi ikävimmistä työtehtävistä
• Toisaalta siihen sisältyy myös muistamista vaativia työvaiheita
• Osalla opiskelijoista hankaluuksia seurata tekstipohjaisia ohjeita

9. Osaamistavoitteet
• Koulutuksen 1. LAITA SUOJAKÄSINEET KÄSIIN
osaamistavoitteiden 2. TYHJENNÄ ROSKA-ASTIA
läpikäyminen 3. NIHKEYTÄ MIKROKUITULIINA
• Tavoiteltavien konkreettisten KOSTUTUSPULLON AVULLA JA PYYHI
taitojen läpikäyminen: PEILI
työvälinevalinnat, työjärjestys, 4. LEVITÄ PUHDISTUSAINETTA
oikeaoppisen työsuoritus... KÄSIENPESUALTAASEEN,
VESIHANAAN, KÄSISUIHKUN PÄÄHÄN
JA WC-ALTAASEEN
5. HARJAA ASTIANPESUHARJALLA
KÄSIENPESUALLAS HANOINEEN SEKÄ
KÄSISUIHKUN PÄÄ
...jne

10. Laitealustan valinta
• Alunperin ideana oli toteuttaa sovellus datalasien avulla, jotta kädet
pysyisivät vapaana käytännön tekemistä ajatellen
• Datalasit kuitenkin vielä melko huonoja ja silti kalliita
• Edullisempi ja tutkimusnäkökulmasta kiinnostava ratkaisu oli
pikoprojektorilla seinälle heijastettavat ohjeet
• Opettajat kokeilivat demoversiota --> havaittiin useita ongelmia:
• Työympäristössä tarpeellinen valaistus haittaa kuvien ja tekstien
heijastamista
• Tarvittaisiin ele- ja/tai ääniohjausta , jotka opiskelijat ehkä kokisivat hankalina
tai jopa noloina
• Koska kohteena erityisopiskelijaryhmä, päädyttiin oppimisen kannalta
vähemmän riskialttiiseen ratkaisuun eli perinteisempään mobiilisovellukseen
• Sovellus päätettiin rakentaa enemmänkin kuivaharjoittelua ja itsenäistä
kertaamista varten kuin varsinaiseksi työtä ohjaavaksi sovellukseksi

11. Laitealustan valinta
• Mobiilisovellus oli tarkoitus Samsung Galaxy Note:
toteuttaa kännykälle sopivaksi
versioksi
• Kysely opiskelijoiden käyttämistä
kännykkämalleista sen
selvittämiseksi, voisivatko he käyttää
sovellusta omilla kännyköillään
• Omien laitteiden käyttö ei
kuitenkaan ole sallittua (myös Samsung Galaxy Tab 2 7.0:
työturvallisuussyistä), joten
päätettiin pitäytyä oppilaitoksen
laitteissa
• Sovellus toteutettiin tabletille, koska
pienemmän kännykän näyttö ei riitä
hyvin (ks. viereiset kuvat)

12. Suunnitteluperiaatteita
• Opetuksellinen näkökulma:
• Hankalien / kriittisten työvaiheiden tunnistaminen ja niiden
opetuksen tueksi
• tehtävät / testit
• vaikeustason säätely
• havainnollistavat ohjeet (kuvat, videot, ääni, animaatiot)
• Motivoiva ja toisaalta osaamispuutteet ilmaiseva palaute
• Selkeä eteneminen
• Sovellussuunnittelun näkökulma / käytettävyys:
• Ei liikaa tavaraa yhdelle näytölle --> työvaiheiden hajottaminen
useammalle eri näytölle
• Ei liikaa tekstiä
• Käyttöliittymän intuitiivisuus

13. Käsikirjoitus, rakenne, komponentit
ja sisällöt
• Sovelluksen
käsikirjoitus
• Mitä millekin näytölle
• Testien ja tehtävien
suunnittelu oppimista
tukeviksi
• Kuvien ja videoiden
kuvaaminen

14. Sovelluskehittäjän näkökulma
• Ohjelmalogiikka on toteutettu jQuery -kirjastoa hyödyntäen
• Tekniikan rajoitteena on HTML5:n ominaisuus käyttäjän verkkokameran kuvasignaalin
saamiseen – ei vielä osa virallista HTML5 standardia
• Toteutettu vain Chrome- ja Opera-selaimissa, joista mobiiliversiona vain Opera Mobile
• Toimii nyt vain Android-alustalla
• Käyttää markkereita, jotka tunnistuvat yksilöllisesti käyttäen OpenCV:n
JavaScript toteutusta
• Laitteet:
• Kuvasignaalin käsitteleminen mobiililaitteella olisi saattanut olla liian raskas operaatio,
mutta tehtävään valittu Samsung Galaxy Tab 2.0 suoriutuu tehtävästä kiitettävästi
• Myös matkapuhelimista ainakin Samsung Galaxy SIII jaksaa pureskella kuvasignaalia
riittävän hyvin
• Tällä hetkellä vain verkkoversio, tarkoitus toteuttaa myös erillinen
asennettava sovellus (offline-käyttö)
• Jaetaan kaikille avoimesti :)

15. Sovelluksen elementtityypit:
Yksinkertainen työohje

16. Sovelluksen elementtityypit:
Monimutkaisempi työohje
1. 2.
3. 4.

17. Sovelluksen elementtityypit:
Tehtävä 1

18. Sovelluksen elementtityypit:
Tehtävä 2

19. Sovelluksen elementtityypit:
Suoritusraportti

20. Sovelluksen ensimmäinen
demoversio valmis 14.12.2012
• Markkerit sijoitettiin WC-tiloihin
• Sovellusta testattiin tablet-laitteella (Samsung Galaxy Tab 2 7.0)
• Opettajat
• Kaksi opiskelijaa
• Kirjattiin ylös kehittämiskohteet:
• Toiminnallisuuksien viilaamista ja lisäämistä
• Työvaiheiden yhdistelyä ja uudelleenryhmittelyä
• Markkerien näyttäminen kameralle / piilottaminen kameralta
• Markkerien koko pienemmäksi
• Huomio siitä, että opiskelijan tulee myös oppia toimimaan erilaisten
työohjeiden mukaan, jotka voivat vaihdella paikasta toiseen - sovellus
opastaa koulussa opetettavan tavan ja opettajan tulee huolehtia siitä,
että opiskelija ymmärtää ettei se ole ainoa oikea tapa

21. Sovelluksen toinen demoversio
valmis 18.1.2013
• Sovellus esiteltiin luokassa koko
opiskelijaryhmälle (eri vuosikurssien
opiskelijoita)
• Opiskelijat (9 hlöä) kävivät
vuorotellen, yksin tai pareittain,
testaamassa sovellusta WC-tiloissa
• Havainnointi
• Avun tarjoaminen jos opiskelija
näytti juuttuvan paikalleen
• Palautekysymykset:
• yleisvaikutelma
• mahdolliset ongelmat tai kehittämisideat
• auttoiko oppimaan
• tablet-laitten käyttökokemukset
• käyttääkö jatkossa
• mahdolliset muut asiat, joihin voisi
toteuttaa vastaavan sovelluksen

22. Positiivinen palaute
• Kaikki sovellusta kokeilleet opiskelijat olivat sitä mieltä, että
se oli mukava ja toimiva
• Aikovat käyttää jatkossakin :)
• Kokivat tablet-laitteen helppokäyttöiseksi (lähes kaikki
kokeilivat tablet-laitetta ensimmäistä kertaa)
• Sovellus vaikutti intuitiiviselta käyttää
• Näkivät että sovellus voisi auttaa WC:n siivouksen
opettelussa
• Opettajat olivat iloisia saadessaan tablet-laitteen käyttöön
myös muuta opetusta ajatellen – mahdollisuus tutustuttaa
opiskelijat uuteen teknologiaan osana opetusta

23. Kehittämiskohteet – laitteen ja
sovelluksen käyttö
• Ergonomia:
• Pienikätiset joutuivat kannattelemaan laitetta yhdellä kädellä ja näpyttelemään sovellusta toisella
• Opiskelijat kumartelivat ja kyykistelivät markkereiden perässä (ei olisi ollut pakko)
• Sovelluksen ääni kuului hiljaisella
• Videot latautuivat hitaasti, vaikka olivat lyhyitä pätkiä
• Siivoustyötä jo pidempään harjoitelleet saattoivat osata työsuorituksen, mutta markkerien
etsimiseen meni aikaa, jos ne oli sijoitettu eri paikkaan kuin mistä he niitä luonnollisesti
lähtivät hakemaan
• Työnteon opettelu konkreettisesti samalla kun käyttää sovellusta hankalaa (kumihanskat),
vaikka sovellus suunniteltukin ensisijaisesti 'kuivaharjoitteluun'
• Tarvitaanko lisättyä todellisuutta vai riittäisikö siivouskärryyn kiinnitettävä tablet-laite, jossa
pyörii työohjeet vaiheittain näyttävä sovellus?
• Lisätystä todellisuudesta näyttäisi olevan hyötyä uutta asiaa opeteltaessa, sillä tutkimustulosten perusteella lisätty /
sekoitettu todellisuus näyttäisi toimivan kognitiivisena tukena (scaffold) haluttaessa liittää abstraktimpaa
oppiainesta käytäntöön (ks. esim Quarles et al 2009 ja Klopfer & Squire 2008)
Quarles, J. et al. 2009. Scaffolding learning with mixed reality. Computers & Graphics 33, 34-46.
Klopfer, E. & Squire, K. 2008. Environmental Detectives – the development of an augmented reality platform for
environmental simulations. Education Tech Research Dev 56, 203-228.

24. Kehittämiskohteet – sovellus
• Sovelluksen käyttöliittymä käydään vielä läpi
opetuksellisen sovelluksen suunnittelu-
periaatteiden avulla (esim. Lohr 2000)
• Ulkoasu:
• opetuksellinen suunnittelu
• käytettävyys
• Testit:
• toiminnallisuudet
• palaute
• Sovelluksen eteneminen:
• siirtyminen seuraavaan työvaiheeseen
• Markkerit:
• näyttäminen kameralle / piilottaminen kameralta
• Suoritusraportti:
• selkeys ja yhtenäisyys
• informatiivisuus
Lohr, L. 2000. Designing the instructional interface. Computers in Human Behavior 16, 161-182.

25. Palautteenkeruu keväällä 2013
• Havainnointi, haastattelut, kyselyt (opiskelijat, opettajat)
• Palautteenkerun haasteet:
• Eri vuosikurssit opiskelevat yhdessä
• Opiskelijat hieman eri vaiheissa opinnoissaan
• Opiskelijoilla jo ennestään erilaisia oppimisvaikeuksia – ei haluta enää lisätä niitä
• Opiskelijat hyvin heterogeeninen joukko
• WC:n siivousta opiskellaan ensisijaisesti käytännön työtä tekemällä – sovellus
tarkoitettu enemmänkin itsenäisen opiskelun ja kertaamisen tueksi
• Ei mahdollisuutta rakentaa vertailevaa asetelmaa
• Pyritään enemmänkin löytämään vihjeitä siitä, miksi sovellus toimi / ei toiminut
itsenäisen opiskelun ja kertaamisen tukena
• Kiinnostavaa abstraktin mallin ja konkretian välillä siirtyminen...
• ...samoin kuin esitietojen ja jälkikäteen tapahtuvan läpikäynnin merkitys
oppimiselle

26. Muut pilotit

27. Metsäopetuspolku
• Tampereen kaupissa metsätaitorata
• QR-koodit maastossa --> vaatii ylläpitoa
• Paikkatietoon perustuva metsäopetuspolku alakoulun ylemmille luokille,
yläkoululaisille ja kaikille metsäasioista kiinnostuneille
• Modernia teknologiaa metsäopetukseen
• Metsäopetuksen hankalasti havainnollistettavat asiat keskiössä
• Etukäteisorientaatio ja jälkikäteen reflektointi
• Opetus autenttisessa ympäristössä
• Itsenäinen eteneminen & yhdessä opiskelu
• Tehtävät ja suorituspisteet tms. pelilliset elementit motivaation
lisäämiseksi
• Valmis toukokuussa 2013 ja pilotointi koululaisten kanssa

28. Hiilen kierron havainnollistaminen
• Vasta suunnitteilla
alustavasti
• Seitsemän hiiliveljestä -
kirjasta idea (Suomen
Metsäyhdistys ry)
• Hiilen kierto hankalasti
havainnollistettava ilmiö –
siihen voisi kehitellä jonkun Kuva: Wikipedia
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Carbon_cycle-cute-diagram-fi.svg
3D-mallin jonka avulla
asiaa voi havainnollistaa

29. Tervetuloa mukaan!
http://sometu.ning.com/group/lisatty-todellisuus

30. Kiitos mielenkiinnosta!
Ota yhteyttä:
joanna.kalalahti@uta.fi
Seuraa blogiani:
http://avoimestitutkien.wordpress.com