Digitalisaation myötä simulaatioympäristöt muuttuvat yhä todentuntuisemmiksi tarjoten oppijoille ainutlaatuisia mahdollisuuksia harjoitella ammatillisia taitoja ja niihin liittyvää kriittistä päätöksentekoa ilman pelkoa virheiden vakavista seurauksista. Tämän artikkeli syventyy simulaatiopedagogiikkaan: mitä se on opiskelijoiden ja opettajien kokemana ja miten simulaatioharjoittelu vahvistaa oppimiskokemusta ja valmistaa kohtaamaan tulevaisuuden työelämähaasteita.
Simulaatiopedagogiikka on opetuksen menetelmä, joka perustuu kokemukselliseen oppimiseen. Sen keskeisiä teoreettisia perusteita on kehittänyt David Kolb (2014). Simulaatioilla oppiminen tapahtuu käytännössä aktiivisen toiminnan, kokemisen ja pohdinnan kautta. Kokemusten analysointi eli reflektio on simulaatiopedagogiikassa keskeistä (mm. Husebø ym., 2015; Sayer ym., 2016; Cheng ym., 2014), samoin erilaisten simulaatioympäristöjen hyödyntäminen.
Simulaatiopedagogiikassa opettaja on usein avainasemassa ohjaamassa simulaatiotilanteita, antamassa palautetta ja ohjaamassa reflektiota, joka on olennainen osa oppimisprosessia (mm. Dieckmann ym., 2009; Cheng ym., 2014). Opiskelijoille on lisäksi tarjolla mahdollisuuksia harjoitella itsenäisesti käyttäen simulaattoreita tai digitaalisia oppimisympäristöjä, jotka ohjaavat heidän opiskeluprosessiaan. Simulaatioympäristöt ovat työelämäläheisiä, ne jäljittelevät todellisia tilanteita tai olosuhteita eli kytkeytyvät käytännön työhön ja tehtäviin. Lisäksi ne tarjoavat turvallisen ja todenmukaisen oppimisen ympäristön harjoitella ja kehittää ammatillisia taitoja ja niihin liittyviä kriittisiä päätöksentekoprosesseja (mm. Lateef, 2010). Simulaatioharjoittelu on keskeinen taidon oppimisen menetelmä, erityisesti ajo-opetuksessa. Liikenneharjoittelu aloitetaan verkossa simuloiduilla ajotilanteilla ja harjoittelua toteutetaan ajosimulaattorilla, mikä kasvattaa valmiuksia ennen siirtymistä todelliseen liikenteeseen. Simulaatiopedagogiikkaa käytetään menetelmänä laajasti eri aloilla, kuten ilmailussa, sotilasalalla, kuljetusalalla ja terveydenhuollossa (esim. Lateef, 2010; Chernikova ym., 2020; Salakari, 2005).
Simulaatioilla voidaan harjoitella sekä teknisiä, eli niin sanottuja käytännön taitoja, että ei-teknisiä, niin sanottuja pehmeitä taitoja (soft skills). Käytännön taidot ovat esimerkiksi ammatissa vaadittava työtapoihin tai kädentaitoihin liittyvä osaaminen. Lentosimulaattorit ovat turvallisia paikkoja harjoitella esimerkiksi haastavia laskeutumistilanteita ja vaihtelevissa sääoloissa toimimista. Kirurgisiin toimenpiteisiin, kuten sappileikkauksiin, on kehitetty simulaattoreita ja hoitajat harjoittelevat esimerkiksi lääkkeiden annostelua suonensisäisesti tai katetrointia erilaisilla simulaatiomalleilla. Niin sanotut pehmeät taidot liittyvät esimerkiksi vuorovaikutukseen, tiimityöhön, ongelmanratkaisuun, johtamiseen ja päätöksentekoon. Simulaatio-oppimistilanteessa voivat harjoittelun kohteena olla samanaikaisesti sekä tekniset että ei-tekniset taidot.
Simulaatio-oppiminen soveltuu monipuolisuutensa vuoksi eri vaiheissa oleville oppijoille, aloittelevista asiantuntijoihin, sillä harjoituksen tasoa voidaan räätälöidä osallistujien osaamisen mukaan. Simulaatiot tukevat oppimista tarjoamalla mahdollisuuksia toistaa ja ryhmässä tai itsenäisesti soveltaa teoriassa opittuja tietoja ja taitoja käytäntöön. Teknologian ja digitalisaation, kuten tekoälyn, viimeaikainen kehitys on mahdollistanut entistä realistisempien simulaatioympäristöjen yleistymisen eri alojen koulutuksiin, ja ne tarjoavat esimerkiksi erilaisia vuorovaikutusta simuloivia elementtejä sekä automatisoitua palautetta oppijalle (mm. Dai ym. 2022; Sailer ym., 2023). Onnistunut simulaatio-oppimistilanne vaatii systemaattista pedagogista suunnittelua. Tässä suunnittelussa tulee ottaa huomioon useita osa-alueita, kuten oppimistavoitteiden asettaminen, toteutustavat, teknologian käyttö, realismin aste, ohjausprosessit sekä vuorovaikutuksen ja arvioinnin menetelmät. Simulaatiopedagogiikan näkökulmasta opettajan rooli on keskeinen simulaatiotilanteiden ohjaamisessa ja hänen tehtävänään on esimerkiksi työelämän tilanteisiin liittyen todellisten tilanteiden ja simulaation välillä olevien erojen selventäminen oppijalle (Salakari, 2005), mikä tukee opittujen taitojen käytännön soveltamista.
Älymaatalouden simulaatioharjoittelua kehittämässä
Digitalisaatio muuttaa työelämää, ja maatalous on suurimmassa muutoksessa vuosikymmeniin. Muutokseen vaikuttava esimerkiksi ilmastonmuutos sekä digitaalinen transformaatio (Dolfsma ym., 2023; Haapala ym., 2024; Opetushallitus, 2024). Finnish Future Farm (FFF) -hanke (2023–2026) vastaa osaamisen kehittämisen tarpeeseen luomalla käytännönläheisen, simulaatioita hyödyntävän yhteiskehittämisen ympäristön ja osaamiskeskittymän Jamkin Biotalousinstituutin koordinoimana. Hankkeen tuloksena syntyy älykkäitä ja kestäviä ratkaisuja maatalouden tarpeeseen (Jyväskylän ammattikorkeakoulu, n.d.a.; Jyväskylän ammattikorkeakoulu, n.d.b.; Centria, n.d.).
FFF-hankkeen koulutuspilottien keskiössä on tulevaisuuden älymaatalouden edellyttämä reaaliaikaiseen tietoon perustuva päätöksenteon harjoittelu. Simulaatiopedagogiikan mukaisen harjoittelun toteutuksessa on tärkeää, että simulaatiotilanteet eli skenaariot suunnitellaan huolellisesti ja että opettajilla on tarvittavat taidot ohjata oppimista niiden avulla. Maanviljelykseen perustuvaa päätöksenteon harjoittelua tuetaan simulaatiomalleilla; tässä hankkeessa hyödynnetään ns. digitaalisia kaksosia (Digital Twin, DT), jotka ovat yleistyneet esimerkiksi kaupunkisuunnittelussa ja valmistavassa teollisuudessa (Maanmittauslaitos, 2024; Holopainen ym. 2023). DT-simulaatiomalli mahdollistaa esimerkiksi viljelykauden tarkastelua eri vaiheissaan tai tulevaisuuden ennakointia ja tehtyjen päätösten vaikutuksia aitoon ja reaaliaikaisesti päivittyvään dataan perustuen. DT tukee viljelypäätösten tekemisessä viljelijää kokoamalla tietoja sääolosuhteista, maaperästä, kasvien kasvusta ja markkinatrendeistä. Jotta digitaalinen kaksonen toimisi oppimisen ympäristönä, täytyy oppimistilanteelle luoda pedagoginen juoni ja simulaation tarinallisuus, joka tukee oppijan motivaatiota ja kokemuksellisuutta. Tässä hankkeessa Jamkin ammatillinen opettajakorkeakoulu vastaa simulaatiopedagogiikkaan perustuvan tiedolla johtamisen koulutuskokonaisuuden suunnittelusta yhteistyössä Biotalousinstituutin opettajien kanssa.
Jotta digitaalinen kaksonen toimisi oppimisen ympäristönä, täytyy oppimistilanteelle luoda pedagoginen juoni ja simulaation tarinallisuus, joka tukee oppijan motivaatiota ja kokemuksellisuutta.
Opettajien ja opiskelijoiden kokemuksia simulaatioiden käytöstä osaamisen kehittämisessä
Ammatillisen opettajakorkeakoulun opiskelijaryhmä, Janne Pirttinen, Teemu Aartiala, Marko Kreus, Jarkko Liukkonen, Tommi Pasanen ja Matti Raiski kokosivat syksyllä 2023 FFF-hankkeelle taustatietoa siitä, miten simulaatioita voidaan hyödyntää osaamisen kehittymisen tukena eri aloilla. Aineisto kerättiin haastattelemalla opettajia ja opiskelijoita, jotka ovat käyttäneet simulaatioita osana opetusta tai opiskelleet sen avulla. Haastatteluun osallistuneet ovat antaneet suostumuksen aineiston käyttöön. Seuraavaksi muutamia nostoja tuloksista.
Opiskelijaryhmä haastatteli kymmentä opettajaa ja kahta opiskelijaa. Opettajien kokemus opettamisesta vaihteli 3,5 vuodesta 35 vuoteen. Vastaajien opetuksessa tai opiskelussa käyttämien simulaatioiden monipuolisuus osoittaa, että harjoittelussa hyödynnetään vaihtelevasti eri teknologioita ja sovellusmahdollisuudet ammattitaidon kehittämisessä ovat monipuolisia kädentaitojen harjoittelusta päätöksentekoon. Haastateltavien kokemus simulaatioista oli muiden muassa seuraavilta aloilta:
- Metsäkoneenkuljettajien koulutus, jossa simulaatioita käytetään esimerkiksi ajotaidon ja metsänkäsittelymenetelmien harjoitteluun.
- Terveydenhuollon ala, jossa simulaatioita voidaan käyttää kirurgisten toimenpiteiden, ensiavun ja potilashoidon menetelmien harjoitteluun.
- Poliisin koulutus, jossa simulaatioita hyödynnetään erilaisten operatiivisten tilanteiden, kuten kriisinhallinnan ja rikospaikkatutkinnan harjoitteluun.
- Turvallinen harjoittelu innostaa opiskelijoita
Haastatellut opiskelijat kokivat, että simulaatiot mahdollistivat erilaisten skenaarioiden simuloimisen ja teoriaopetuksessa saadun opin yhdistämisen ja hyödyntämisen. Simulaattorit madalsivat kynnystä tarttua esimerkiksi jonkin koneen tai laitteen ”puikkoihin” eli toivat varmuutta työkoneen käytön aloittamiseen. Harjoitusta voitiin toistaa useita kertoja ja simulaatioissa tuli esiin asioita, joita teoriaopetuksessa ei välttämättä osannut huomioida. Oman kehittymisen seurannan koettiin olevan simulaatioiden avulla helpompaa, koska niistä on mahdollista saada erilaisia seurantaraportteja tai palautetta harjoittelua ohjaavalta opettajalta.
Haastateltu opiskelija kuvasi simulaation tarjoamaa tukea osaamisen kehittymiselle seuraavasti: Opiskelija A: ”Simulaatiossa epäonnistuminen on turvallista toisin kuin aidossa tilanteessa, simulaatiossa kehittyy rohkeus oikeanlaiseen toimintaan aidossa käytännön tilanteessa”.
Simulaatiopedagogiikka yhdistää teorian ja tekemisen kokonaisuudeksi
Opettajat kokivat, että simulaatiot auttoivat heitä opettamaan ammatillisia taitoja monipuolisemmin. Opettajien kokemusten mukaan simulaatiot auttavat oppijoita ymmärtämään paremmin tavoitteita ja edistävät laadun paranemista toistojen kautta. Opettajat korostivat mahdollisuuksia harjoitella ja kehittää taitoja, joita ei voida harjoitella todellisissa tilanteissa eettisistä tai turvallisuussyistä sekä mahdollisuuksia kokea harvemmin vastaan tulevia työtilanteita. Haasteiksi opetuksessa koettiin oppijoiden yksilöllisten oppimisnopeuksien huomioiminen, palautteenannon menetelmien kehittämistarve sekä opiskelijoiden motivaatioon liittyvät haasteet. Opettajat näkivät simulaation lisäarvon erityisesti tiedon soveltamisessa ja kehittymiskohteiden tunnistamisessa:
Opettaja 1: ”Simulaatio-opetuksessa painottuu opitun tiedon soveltaminen käytäntöön, kun taas teoriaopetuksessa on kyse uuden tiedon omaksumisesta.”
Opettaja 2: ”Simulaatioiden avulla pystytään seuraamaan työskentelyä ja sitä missä työmenetelmissä on vielä kehitettävää ja näin pystytään kehittymään esim. tekniikoissa.”
Simulaatioita lisää – yhteinen toive
Haastattelujen tuloksista käy lisäksi ilmi, että opettajien ja opiskelijoiden kokemukset simulaatio-oppimisesta ovat pääosin positiivisia. Osaamisen kerrottiin kehittyvän toistojen kautta, mikä näkyi esimerkiksi virheiden vähenemisenä. Useimmat vastaajat korostivat simulaatioiden merkitystä teoreettisen tiedon soveltamisessa käytäntöön, turvallisuutta, toistojen mahdollistamista ja todellisuuden kaltaisen kokemuksen tarjoamista, jotka kaikki ovat keskeisiä ammatillisen osaamisen kehittymiselle. Monet vastaajat toivoivat simulaatio-opetuksen lisäämistä koulutukseen.
Simulaatiot ovat tehokas tapa tukea käytännön taitojen ja ammattitaidon kehittymistä
Simulaatiopedagogiikalla on valtava potentiaali tulevaisuuden ammatillisen osaamisen kehittämisessä. Simulaatiopedagogiikka on herättänyt laajaa kiinnostusta useilla toimialoilla ja digitalisaation myötä sen sovellusalueet ovat monipuolistuneet. Esimerkiksi generatiivisen tekoälyn tarjoamat mahdollisuudet simulaatio-oppimisessa personoidun ja oppijan tarpeisiin mukautuvan opiskelukokemuksen toteuttamisessa ovat vasta alkamassa hahmottua (mm. Baidoo-Anu & Ansah, 2023; Bozkurt, 2023). Tekoälyn odotetaan tuovan opetukseen ja simulaatio-oppimiseen lisää vuorovaikutteisuutta, personointia ja kaivattua innovatiivisuutta, mikä tekee oppimiskokemuksesta entistä rikkaamman ja monipuolisemman (esim. Cook 2025; Potter & Jefferies 2024; Rautio 2024). Simulaatioiden käyttöön liittyy kuitenkin paitsi teknologisia, myös pedagogisia näkökulmia, jotka on syytä huomioida. Teknologisesta näkökulmasta laitteiden saatavuus, nopea päivittämisen tarve, ohjelmistojen yhteensopivuus ja käytettävyys voivat olla merkittäviä haasteita erilaisille simulaattoreita ja digitaalisia ympäristöjä hyödyntäville toteutuksille. Pedagogisten resurssien puute, kuten opetukseen käytettävä aika, voi puolestaan rajoittaa uusien opetusmenetelmien käyttöönottoa ja oppimisen suunnittelua.
Koska ohjaus, oppimistilanteiden suunnittelu ja simulaatiotilanteiden eli skenaarioiden käsikirjoittaminen ovat simulaatiopedagogiikassa keskeisiä, ilman riittäviä opetuksen resursseja simulaatioiden hyöty voi jäädä heikoksi. Kokemuksellinen oppiminen vie aikaa, koska oppiminen tapahtuu tekemisen, toistojen sekä reflektion kautta. Useat tutkimukset oppimistuloksista ja opiskelijoiden positiivisista kokemuksista eri aloilta puhuvat kuitenkin vahvasti menetelmän käyttöönoton ja resurssipanostusten puolesta (mm. Hough, 2019; Patterson ym., 2013; Kaddoura ym., 2010; Allerton ym., 2010; Chernikova ym., 2020; Goode ym., 2013; Ek, 2024). Simulaatio-oppiminen tulisikin kytkeä oppimistilanteisiin ja opetussuunnitelmiin pysyvästi sen sijaan, että niiden kokeilu jäisi esimerkiksi hankkeissa toteutettavien yksittäisten koulutusten varaan.