VR-teknologi og elevenes læring

På starten av dette året ble det utgitt en meta-analyse om hvilken effekt ulike former for undervisningsteknologi har på elevenes læring i skolen (Hamilton & Hattie 2021). Tittelen på rapporten er «Not all that glitters is gold», og denne tittelen understreker at den tiltrekningskraften undervisningsteknologi har hatt på oss ikke er i samsvar med resultatene. Hovedkonklusjonen er at det i liten grad kan dokumenteres at den store satsingen på ulike former for informasjonsteknologi i utdanningssystemet har gitt ønsket effekt på læring.

Læringseffekter av dagens undervisningsteknologi

Den teknologien som er brukt fram til nå i skolen er primært ulik programvare til mobiltelefon, nettbrett og PC. Denne formen for undervisningsteknologi har hatt en effekt på læring som er som gjennomsnittet eller litt under tradisjonell undervisning. Forskningen viser at vi kanskje har vært vel optimistiske i forhold til hva dagens teknologi kan bidra til i læring. Ikke minst bør funnene være en vekker for kommuner som nå kjøper inn nettbrett og PC til alle elever og i noen grad lar dette erstatte tradisjonelle lærebøker.

Men samtidig kan det se ut til at den teknologien som kan skape en sterkere interaksjon med elevene i deres læringsprosesser har bedre forutsetning for å gi en ønsket læringseffekt.

Mer spesifikt viser denne forskningen at den tradisjonelle undervisningsteknologien ikke inviterer til eller etablerer en sterk nok interaksjon med elevene i deres læringsprosesser. Tradisjonelt vil vi si at læring er et resultat av en kontinuerlig interaksjon mellom eleven, læreren og lærestoffet. Den tradisjonelle undervisningsteknologien gjør at læreren blir noen mindre deltagende, noe ikke minst forskning omkring hjemmeskolen under koronapandemien har vist (Mælan, Gustavsen, Stranger-Johannessen & Nordahl 2021). Videre ser det ikke ut til at den noe mindre interaksjonen med læreren kompenseres med en sterkere interaksjon med lærestoffet på skjermen. Dermed blir denne type undervisningsteknologi sin effekt på læring ikke så sterk som mange har håpet, og den framstår i noen grad som keiserens nye klær.

Men samtidig kan det se ut til at den teknologien som kan skape en sterkere interaksjon med elevene i deres læringsprosesser har bedre forutsetning for å gi en ønsket læringseffekt. I metaanalysen understreker Hamilton & Hattie (2021) at nyere former for undervisningsteknologi med en sterkere vektlegging av interaksjon og feedback kan ha bedre forutsetninger for økt læring hos elevene. I et slikt perspektiv kan riktig bruk av Virtual Reality være en interessant tilnærming til læring fordi denne teknologien gir muligheter for en sterk interaksjon mellom eleven og det lærestoffet som legges inn der.

Utprøving av VR i matematikkundervisning

I Hedmark har vi ved ulike skoler prøvd ut VR-teknologi blant annet i matematikkundervisning på 5. trinn. Hensikten var å se om elevene forbedret sine grunnleggende ferdigheter i matematikk.  Et læringsmessig utgangspunkt for denne utprøvingen av VR var at mange elever i norsk skole har problemer med både å konsentrere seg i timene og med å vise tilstrekkelig arbeidsinnsats. Dette går ut over læringsutbyttet fordi læring handler langt mer om vilje og arbeidsinnsats enn om talent eller egenskaper. Læring krever at elevene er i det vi ofte betegner som akademisk og aktiv læringstid. (Hattie & Yates 2014) Mange elever har lite aktiv læringstid fordi de ikke kommer i gang, ikke prøver på å løse oppgaver, la seg lett avspore eller tenker på helt andre ting. Disse utfordringene vil i mindre grad være til stede i ved bruk av VR-teknologi fordi elevene hele tiden vil måtte forholdet seg til det som skjer i den virtuelle verden. 

Aktivitetene vil her være knyttet til å løse ulike oppgaver i et virtuelt kjøpesenter gjennom selv å være aktiv. Den eneste måten å unnslippe var enten å ta av seg brillene eller lukke øynene. Det ble antatt at VR-teknologi ville skape større engasjement og bedre utholdenhet i læringsarbeidet og dermed en sterkere interaksjon med lærestoffet. Samlet kan dette bidra til at bruk av VR-teknologi kanskje har et potensiale til å øke den akademiske og aktive læringstiden og dermed læringsutbyttet til elevene. I utprøvingen av VR-teknologi i matematikk har bruken av VR-briller kun vært et supplement til annen undervisning i matematikk. VR har her vært en av flere arbeidsmåter i matematikkundervisningen.

Det ble antatt at VR-teknologi ville skape større engasjement og bedre utholdenhet i læringsarbeidet og dermed en sterkere interaksjon med lærestoffet.

For å undersøke om elevenes ferdigheter i matematikk bedret seg i denne perioden ble det gjennomført før-test og etter-test av elevene kunnskaper og ferdigheter. Her ble det brukt lik test i form av en egenutviklet kartleggingsprøve i matematikk som hadde fokus på grunnleggende ferdigheter i de fire regningsartene. Den samme testen og på de samme tidspunktene ble gjennomført av elever på 5. trinn i annen skole i samme kommunene. Disse elevene fungerte som en kontrollgruppe. Dermed er det mulig å analysere om elevene som har brukt VR i matematikkundervisningen har en annen utvikling enn de elevene som har fulgt vanlig undervisning i matematikk.

Antall elever som deltok i utprøvingen av VR i matematikkundervisning var 79 mens det var 37 elever i kontrollgruppen. Alle disse elevene har også deltatt i en kartleggingsundersøkelse tilknyttet prosjektet «Kultur for læring» i Hedmark. Dette innebærer at vi hadde mulighet til å studere ulike bakgrunnsvariabler for å se om det er forskjeller på intervensjonsgruppen og kontrollgruppen. Analysene viser at de to elevgruppene er relativt like knyttet til bakgrunnsvariabler som kan forklare elevenes læringsutbytte.

Resultater på elevenes læring

I analysene av resultatene har vi sett på antall rette svar. Det innebærer at alle elevbesvarelsene er rettet av forskere og lagt inn i en datafil (SPSS). Deretter er det gjennomført variansanalyser for å se på endringer i elevenes svar på kartleggingsprøven fra tidspunkt 1 til tidspunkt 2. Utviklingen i intervensjonsskolen er så sammenlignet med utviklingen i kontroll skolen. I analysene er endringene i elevenes utvikling i matematikk uttrykt i standardavvik (Cohens d). Det innebærer at vi både har tatt hensyn til gjennomsnitt og spredning i analysene, noe som regnes for å være en bedre måte å uttrykke forskjeller på en bare å se på endringer i gjennomsnittsresultater.

Resultatene viser at det har vært en forbedring i resultatene på kartleggingsprøven i matematikk ved både intervensjonsskolen og kontrollskolen. På hele kartleggingsprøven er forbedringen 0,24 standardavvik høyere på VR-skolen enn på skolen som har hatt vanlig undervisning i matematikk. Dette omfatter ulike oppgaver i alle fire regningsartene. Tatt i betraktning av at utprøvingen kun har foregått i en seksukersperiode så er dette å betrakte som en interessant framgang eller effekt. Siden disse elevgruppene relativt like og at undervisningen generelt har vært relativt lik, er det god grunn til å hevde at denne forskjellen i forbedring i matematikk har sammenheng med bruk av VR-briller.

Vi har videre analysert om det er forskjeller mellom gutter og jenter i den læringsprogresjon de har hatt i matematikk. Resultatene av disse analysene er vist i tabellen nedenfor:

Tabell 1: Utviklingen til gutter og jenter

Denne tabellen viser at det er guttene ved intervensjonsskolen som har hatt framgang i resultatene på kartleggingsprøven i matematikk. En effektstørrelse på 0,49 i løpet av seks uker er å betrakte som en stor effekt eller forbedring. Dette er en markant og interessant endring, Det er her viktig å understreke at guttene i VR-skolen har blitt bedre i alle fire regningsarter. Det var i iverksettingen av dette VR-prosjektet også en antagelse om at gutter ville profitere på denne tilnærmingen. Dette er viktig fordi gutter presterer dårligere enn jenter gjennom hele skolegangen, og det er for eksempel 10 % færre gutter enn jenter som fullfører og består videregående opplæring.

Jentene har imidlertid ikke hatt tilsvarende en positiv utvikling som guttene. Det kan ha sammenheng med at mange jenter uttrykte at de ble kvalme når de brukte VR-briller. Det har hatt som konsekvens at de har anvendt VR-brillene i matematikk i langt mindre grad enn guttene. I den senere tid har imidlertid VR-teknologien blitt endret slik at det i mindre grad fører til at de som anvender VR-briller føler seg kvalme.

Foreløpig konklusjon og mulige forklaringer

Resultatene av denne piloten i bruk av VR-teknologi er interessante og oppløftende. Med forbehold om at dette er gjennomført på et lite utvalg av elever og i begrenset omgang, er det her dokumentert en forbedring elevenes ferdigheter og kunnskaper i matematikk. Guttene som har fått bruke VR-teknologi i matematikk har hatt en stor framgang sett i forhold til gutter som har hatt vanlig undervisning. Det er viktig å understreke at resultatene på kartleggingsprøven tyder på at elevene har blitt bedre både i overflatelæring (automatisering) og dybdelæring i matematikk. Selv om dette er foreløpige resultater og utprøvingen kun er en pilot, bør resultatene likevel føre til at VR-teknologi i undervisning blir utprøvd systematisk og i et større omfang. VR-teknologi kan være et viktig bidrag i å forbedre elevenes læringsutbytte og engasjement i skolen, og denne teknologien kan ha et større potensial for læring enn den mer tradisjonelle undervisningsteknologien.

En mulig læringsteoretisk forklaring på resultatene kan knyttes til sosial-kognitiv læringsteori. Her brukes begrepet selv-efficacy forstått som forventing om mestring for å beskrive hva som er sentral i læringsprosessen. Læring forstås her som prosesser der autentisk opplevelse av mestring vil bidra både til et faktisk læringsutbytte og ikke minst et ønske om å lære mer. Forskning omkring denne tilnærmingen til læring viser at elever som ser på læring som et resultat av egen innsats har et langt bedre læringsutbytte enn de elevene som tror at læring handler om egenskaper som å være intelligent eller flink. Det er god grunn til å tro at nettopp VR-teknologi kan gi autentiske mestringsopplevelser på en annen måte enn tradisjonell undervisning ved at du raskt ser om du lykkes, og ikke minst ved at det er feedbacksystemer som gjør at du ønsker å gå videre i den virtuelle virkeligheten og dermed i læringsarbeidet.

VR-teknologi kan være et viktig bidrag i å forbedre elevenes læringsutbytte og engasjement i skolen.

Videre vil du i den virtuelle virkeligheten ikke bli forstyrret av medelever eller drømme deg bort og tenke på andre ting. I et læringsarbeid er det også viktig å gjøre feil, fordi dette danner grunnlag for ny læring. VR-teknologien har i den sammenheng en klar fordel fordi det ikke er noen andre som ser om du gjør feil. En del elever er engstelige for at andre elever skal se at de gjør feil eller ikke mestrer, og lar derfor være å prøve. Den problematikken elimineres i stor grad gjennom bruk av VR-teknologi.

Disse resultatene og forståelsen av de er i samsvar med de forklaringer som lanseres av Hamilton & Hattie (2021). De uttrykker at den interaktivitet som kan skapes ved umiddelbar feedback i en virtuell verden gir mulighet for autentiske mestringsopplevelser og læring. Det legges i læringssammenheng særlig vekt på haptic feedback. Det vil si feedback og kommunikasjon som oppstår gjennom berøring der vi bruker hender og fingre. VR-teknologien gir en haptic feedback som også kan forsterkes gjennom lyd og bilde. Denne type feedback og interaksjon i den virtuelle verden vil medføre kognitiv aktivitet og dermed et gode muligheter for læring.