Peter Markkanen på SETT-mässan: Om att utveckla geometriundervisning med VR teknik

SETT-mässan är en av Nordens största mötesplatser för skolutveckling och digitalt lärande. Här samlas lärare, skolledare, forskare och andra aktörer för att diskutera hur digitalisering och nya arbetssätt påverkar undervisningen. Mässan hålls i regel en gång om året, och genomfördes denna gång den 15 april.

På temat ”Hur kan vi använda VR-teknik i undervisning och lärande?” berättade Peter Markkanen tillsammans med Henrik Kullander, förstelärare i Kungsbacka kommun om sin studie om hur VR-teknik kan användas för att utveckla matematikundervisning i geometri. Flera andra talare medverkade vid en gemensam session och delade erfarenheter av hur virtuella miljöer på olika sätt kan användas i skolans undervisning.

Forskning som fyller ett svårgreppat område

– En stark drivkraft i min forskning har alltid varit att skapa bättre förutsättningar för elever att utveckla en djupare förståelse för geometri, säger Peter Markkanen. Det är ett område som många lärare ser som utmanande, och där elever ofta bara tar till sig ytliga kunskaper snarare än att lära sig och förstå området på djupet.

– Geometri rymmer både en konkret och en abstrakt sida. Den konkreta delen handlar till exempel om att bygga en kub, rita en triangel eller mäta en omkrets – uppgifter som ofta är relativt lätta att ta till sig. Samtidigt finns en mer teoretisk och abstrakt sida som handlar om att förstå egenskaper, samband och därifrån utveckla förmågan att föra geometriska resonemang. Det är just här undervisningen ofta brister, menar Peter. Många elever får aldrig riktigt grepp om den mer fördjupade förståelsen av geometri, utan stannar vid det konkreta och procedurmässiga.

– I de lägre årskurserna får detta kanske inte omedelbara konsekvenser. Men det blir tydligt längre fram i utbildningssystemet, när elever saknar den begreppsliga grund som krävs för att bygga vidare på sina kunskaper på gymnasial nivå och i högre studier.

– Min forskning försöker därför bottna i frågan: Varför fastnar elever i ytliga kunskaper i geometri, och hur kan undervisningen utvecklas så att de i stället når en djupare förståelse?

VR-teknik lockar fram djupare kunskaper

Med utgångspunkt i elevers svårigheter inom geometri och vad de behöver lära sig har Peter, i samarbete med Henrik, utarbetat uppgifter som syftar till att stödja detta lärande. Därefter har de undersökt hur VR-teknik kan användas för att hjälpa eleverna att nå dessa mål. I nära samarbete med ett teknikföretag har de utvecklat en virtuell miljö där uppgifterna är genomtänkt utformade och pedagogiskt implementerade.

För att utmana eleverna att utveckla en djupare förståelse för geometri har uppgifterna utformats så att all information inte ges direkt. Eleverna behöver i stället tänka igenom och resonera kring objektens egenskaper innan de kan lösa de matematiska uppgifterna. Här har VR-tekniken visat sig vara en stor fördel.

– I den virtuella miljön kan eleverna utforska geometriska objekt på ett sätt som är svårt att åstadkomma i ett vanligt klassrum, säger Peter. De kan vrida och vända på objekten, se dem från olika vinklar och betrakta dem både ovanifrån och underifrån. De har också fått arbeta med uppgifter där de bygger och sorterar objekt efter olika egenskaper, undersökt och jämfört vinklar – och till och med fyllt cylindrar och kuber med virtuellt vatten för att skapa förståelse för vilka egenskaper som påverkar olika objekts volym.

– Sådana specifikt designade uppgifter, tillsammans med den flexibla VR-miljön, skapar förutsättningar som gör det möjligt för elever att utveckla förståelse för hur geometriska objekt är uppbyggda och hänger ihop, fortsätter Peter. Det gäller särskilt tredimensionella objekt som kuber, klot och pyramider, som annars kan vara svåra att förstå på djupet.

– Arbetssättet har också krävt att eleverna använder och förstår centrala geometriska begrepp som sidoyta, kant, hörn och begränsningsarea – vilket är centrala aspekter för att elever ska kunna utveckla sin förmåga att föra geometriska resonemang.

 Viktiga förberedelser

Den virtuella miljön som skapades i studien, fungerar likt de flesta VR-miljöer. Deltagarna – både lärare och elever – använder ett VR-headset som täcker hela synfältet och visar en tredimensionell värld. Miljön förändras i realtid när man rör på huvudet, vilket gör att man upplever det som att man befinner sig “inne i” den digitala världen.

Varje deltagare representeras av en avatar, alltså en digital version av sig själv. Med hjälp av handkontroller kan de interagera med omgivningen, till exempel genom att plocka upp föremål, bygga saker, eller lösa olika uppgifter.

Det som gör upplevelsen särskilt verklighetstrogen är att systemet reagerar direkt på kroppens rörelser. När man vrider på huvudet, böjer sig eller rör sig framåt, förändras perspektivet i miljön. På så sätt kan den virtuella världen utforskas och arbetas i på samma sätt som liknar hur man agerar i verkligheten – men i en digital och kontrollerad miljö.

– Det är viktigt att både lärare och elever får tid att bekanta sig med den virtuella miljön innan de börjar använda den i skarpt läge för att lösa uppgifter, säger Peter. Läraren måste också fundera över hur elever och lärare ska organisera sig i den virtuella miljön. I studien har vi sträckt oss till att ha sex elever samtidigt inne i miljön, där deltagarna delades in i par och fick sedan gå till varsitt virtuellt rum där deras uppgifter fanns. Läraren kunde på digital väg, förflytta sig mellan rummen och stötta eleverna att agera aktivt i sina resonemang.

– Det är också viktigt att det finns tillräckligt många VR-headset för den gruppindelning man har planerat. Samtidigt behöver den tekniska miljön ses över, speciellt när det gäller prestanda, eftersom det krävs relativt hög kapacitet för att kunna arbeta smidigt i en virtuell miljö.

Mer information

Lärarhandledning

Läs om forskningsprojektet VäXR och hur du får tillgång till den virtuella miljön

Kontakta Peter Markkanen om du har frågor