Simulaatio opetuksessa - tietokonesimulaatiopelit

Taustaa ja tulevaisuutta

Tämä tiivistelmä perustuu suurelta osin Virpi Ruohomäen sekä Matti Vartiaisen toimittamaan teokseen "Simulaatiopelit oppivan organisaation koulutusvälineinä".

Simulaatiopelien tuloa on pidetty varmana jo 60-luvulta asti, ja jossain määrinhän ne ovat osansa ottaneetkin opetuksessa. Varsinkin 70-luvulla pohjustettiin teoriaa, joka pohjautui ymmärrettävästi merkkipohjaisiin, yleensä matemaattisia malleja simuloiviin ohjelmiin. Yleisin oli kaupallinen sovellus jossa oppilaat toimivat simuloidussa yritysmaailmassa. (Horn)

Parhaiten tunnettu simulaatioiden sovellusala on tietysti nykyaikana pelit. Lentosimulaattoreita sekä pienimuotoisia infrastruktuureja simuloivia pelejä on markkinoilla useita. Cd:n avulla ohjelmien sisältämä tietomäärä ja simulaation tehosteena käytettävät animaatiot sekä suorat videoleikkeet ovat lisänneet mahdollisuuksia huomattavasti. Kasvua on myös sovelluksissa, joissa simulaatio on osana suurempaa kokonaisuutta; usein jonkin osa-alueen opetuksen apuna. Toisaalta näyttävien kokonaisuuksien vuoksi vaatimustaso on kohonnut, vaikka asiakkailla ei asiantuntemus alalla ole muuttunut suuresti. (Uretsky)

Nykyään on jo jossain määrin helppoa käyttää näyttäviä ominaisuuksia, sekä tehdä simulaatiosta monipuolisempi verkon kautta käytettynä. Verkon avulla sovellusta voidaan käyttää useistakin paikoista yhtä aikaa.

Ominaisuuksia jotka helpottavat tai lisäävät simulaation rakentamista:

Ongelmana on...

(Uretsky)

Mitä simulaatio on?

Käsitteiden määrittelemisessä käytetään 70-luvun määrittelyjä, joista eräs jaottelu on seuraava.

Simulaatiolla (engl. simulation) tarkoitetaan jonkin todellisen järjestelmän, prosessin tai ympäristön osien jäljittelyä. Simulaation käytön tarkoituksena on erityisesti opetus ja harjoitus, jolloin simulaatiolla pyritään mahdollisimman hyvään opitun siirtovaikutukseen. Simulaatioiden avulla voidaan myös arvioida suorituskykyä, suorittaa operaatioiden analyysiä sekä tutkimusta.

Simulaation käytön perusteina käytetään usein taloudellisuuden tavoittelua, turvallisuuden ja tehokkuuden tavoittelua.

Peli (engl. game) Pelaaminen etenee osittain tai kokonaan pelaajien valintojen ja päätösten perusteella.

Simulaatiopelit (engl. simulation game, gaming simulation) Simulaatiopelin tarkoituksena on luoda mahdollisimman hyvä todellista järjestelmästä tehty empiirinen malli. Perinteisestä opettamismallista poiketen peleissä ei ole tietoa jakavaa opettajaa, tai vastaanottavaa oppilasta.

Pelit voidaan jakaa yleisiin ja räätälöityihin. Yleisten simulaatiopelien tavoitteet suuntautuvat yleensä suunnittelu-, analysointi-, päätöksenteko- ja ryhmätyötaitojen kehittämiseen. Yleiset simulaatiot on yleensä tarkoitettu pelattavaksi oppilaitoksissa ja yrityksissä.

Pelien rakenne

Pelit voidaan jakaa kolmeen ryhmään rakenteensa perusteella; lineaarinen, radikaalinen ja vuorovaikutteinen.

Lineaarisessa rakenteessa kaikki osallistujat käyvät läpi saman tehtävän/tehtävät käyttäen samoja välineitä tai materiaaleja. Tämä rakenne sopii erityisesti koulutustarkoituksiin, koska toiminta voidaan jakaa useisiin pienempiin vaiheisiin. (Osatehtävät voidaan täten tehdä asteittain mutkikkaammiksi ja vaativimmiksi ratkaista.)

Radikaalinen rakenne tarkoittaa osallistujien valmistamista tiettyyn rooliin josta he lähestyvät annettua ongelmaa. Ongelman käsittely tapahtuu esimerkiksi simuloidussa ryhmätilanteessa. Rakenne sopii siis parhaiten neuvottelutaitojen harjoittamiseen, asenteiden muokkaamiseen ja erilaisten näkökulmien ymmärtämiseen.

Vuorovaikutteinen pelirakenteessa kommunikointi voi tapahtua eri muodoissa. Tämän rakenteen periaatteisiin kuuluu monimutkaisten tilanteiden selvittäminen, joiden avulla pyritään selvittämään ryhmän toimintaa ja vuorovaikutustaitoja.

Rakenteen jaottelu voidaan suorittaa myös ryhmittelemällä pelit suljettuihin ja avoimiin (closed / open structure) Suljetun rakenteen peleissä on tavoitteena jonkinasteinen yksimielisyys pelin lopussa, kun taas avoimessa rakenteessa pelaajien eri näkökannat vaikuttavat pelin lopputulokseen.

Avoimien pelien käytöllä pyritään usein selvittämään osallistujien eri kulttuuritaustojen (sosiaaliset, ammatilliset, jne) aiheuttamia ongelmia. Pelien jaottelu puhtaasti johonkin tiettyyn rakenteeseen on tosin käytännössä ongelmallista niiden sisältäessä osia useista rakennemalleista.

Simulaatiopelin vaiheet

    1. Valmistautumis- ja johdantovaiheessa asetetaan tavoitteita. Oppimistavoitteet sekä pelin sijoittuminen koulutukseen tai kehittämishankkeeseen. Peliin sekä toimintaympäristöön tutustuminen.
    2. Toimintavaihe. Pelin pelaaminen, mahdollinen tulosten seuraaminen sekä avustaminen tarvittaessa.
    3. Tapahtumien jälkipuinti. Pelitapahtumien läpikäyminen ja arviointi.
    4. Koko prosessin seuranta ja arviointi.

Tapahtumien läpikäynti on oppimisen kannalta olennainen, koska siinä voidaan reflektoida (=kokemuksien/ajatusten tarkasteleminen koettuun tilanteeseen nähden) omia kokemuksiaan. Läpikäynti ei tarvitse olla sidottuna ryhmätilanteisiin ja se voidaan tehdä myös kirjallisena jota voidaan verrata esimerkiksi ohjelmasta saatavaan lokiin. Näiden materiaalien läpikäynti voidaan suorittaa sitten tietyn jakson välein.

Pelien käyttö opetuksessa

Pelin käyttö opetusvälineenä tuo esiin kysymyksiä, kuten; Kuinka, milloin ja minkälaisissa tilanteissa sitä tulisi käyttää? Miten pelien pelaaminen suhtautuu muiden opetusmenetelmien käyttöön? (luennot, kirjallisuus, ryhmätyöt, opettajajohtoinen harjoittelu) Millaisia pelejä tulisi suunnitella (ja käyttää) jotta saavutettaisiin tietyt oppimistavoitteet. Pelejä käytetään opetusvälineinä seuraavissa tarkoituksissa; periaatteiden ja faktojen opetus, taitojen harjoitteleminen, tapausesimerkin esittäminen ja opetettavan asian havainnollistaminen sekä mallintaminen. Ongelmaksi nähdään myös koulutushyödyn suhde kustannuksiin sekä suunnittelun vaativuus ja monimutkaisuus. Usein halutaan pitäytyä 'helpoissa ja halvoissa' koulutusmuodoissa. (Pelaamiseen yhdistetään leikki ja huvitus) Tuloksellisuus on myös huonosti dokumentoitua.

Oppimistilanne

Pelien käyttö tuo opetustilanteeseen usein vaihtelua, ja sitä kautta lisää motivaatiota. Pelien avulla on myös mahdollista saada lisäksi myös muitakin hyötyjä.

    1. Motivaatio ja kiinnostus
    2. Kognitiivinen oppiminen (ajattelutavat)
    3. Affektiivinen oppiminen (asenteet)
    4. Muutokset yhteistyössä (kommunikointitaidot)

Peleissä on mahdollista havainnoida käsiteltävää aihetta kokonaisuudessaan, koska osatekijät esitetään usein samanaikaisesti. Simulaatiopeleissä oppijat ovat aktiivisia osallistujia ja toimijoita, joiden tulee pitää järjestelmä toiminnassa - selvittää tilannetta, muotoilla toimenpiteet, tehdä päätöksiä ja huomioida seuraukset. Tekemällä oppiminen mahdollistaa helpommin oman toiminnan ja oppimisen reflektoinnin.

Useimmiten peleissä on kyse päätöksenteon harjoittelemisesta monimutkaisissa tilanteissa. Em. tavoitteisiin on mahdollista päästä myös muita opetusmenetelmiä käyttämällä, mutta peli tarjoaa tälle vaihtoehdon, ja on mahdollisesti myös kustannuskysymys. Ongelmana on yhtenäisen oppimisteorian puuttuminen siitä, minkälaisia oppimisvaikutuksia pelit aikaansaavat ja mistä niiden vaikutukset johtuvat. Oppimiseen vaikuttavat kuitenkin simulaatiopelitilanteen perusmuuttujat:

  1. Ohjaamistapa
    • mm. loppukeskustelulla suuri merkitys oppimiselle
  2. Pelin muoto ja rakenne
    • Tarkkojen oppimistavoitteiden määrääminen pelin suunnittelussa parantaa tuloksia
  3. Aika ja ajankohta
  4. Mahdolliset muut osallistujat
    • ryhmän roolijako sekä koko
  5. Kannustetekijät

Näinkin monen tekijän vaikutuksia on vaikea niputtaa yhden teorian alle. Oppimistuloksiin vaikuttavat myös henkilökohtaiset ominaisuudet, kuten persoonallisuuden piirteet ja kognitiivinen oppimistyyli.

Vaikutusten arvioiminen

Onnistumisen arviointi riippuu tietysti tavoitteista, mutta yleisimmin sitä mitataan oppimisen kannalta. Vaikutusta oppimiseen voidaan arvioida opitun siirtovaikutusta (transfer) tutkimalla. Henkilön kognitiivista ja affektiivista oppimista, motivaation muutosta, sekä mahdolliset ryhmätoiminnan muutokset ovat myös arvioinnin kohteena. Pelien erilaisuuksien vuoksi on hankala testata jotain peleihin liittyvää hypoteesia yleisesti.

Lähdeluettelo:

Horn, R.: The story of the Guide to Simulations/Games for Education and Training, Simulatio&Gaming, 4 (26): 471-480, 1995.

Uretsky, M.: Simulation and Gaming: Directions, Issues, Ponderables, Simulation&Gaming, 2 (26): 219-224, 1995.

Ruohomäki, V.: Simulaatiopelit - katsaus käsitteistöön ja käyttömahdollisuuksiin, teoksessa V. Ruohomäki, M. Vartiainen (toim.) Simulaatiopelit oppivan organisaation koulutusvälineinä. Teknillisen korkeakoulun raportti nro 140: 1-27, 1992.