Συνεργατική ανάπτυξη προσομοιώσεων VR για τη διδασκαλία της μοριακής βιολογίας: εμπόδια, πρακτικές και εκπαιδευτικά αποτελέσματα

Το άρθρο διερευνά πώς η συμμετοχή των μαθητών στη σχεδίαση προσομοιώσεων εικονικής πραγματικότητας (VR) μπορεί να υποστηρίξει τη διδασκαλία σύνθετων μοριακών διαδικασιών, όπως η συναρμολόγηση φορέα έκφρασης και η έκφραση ανασυνδυασμένης πρωτεΐνης . Υιοθετώντας παιδαγωγικές αρχές του εποικοδομητισμού, οι συγγραφείς ανέπτυξαν μια VR πλατφόρμα με ενεργή συμμετοχή μαθητών, απευθυνόμενη σε φοιτητές/τριες αλλά εύκολα παραμετροποιήσιμη για μαθητές 15–17 ετών στη δευτεροβάθμια. Η έρευνα ακολούθησε μικτή μεθοδολογική προσέγγιση (έρευνα με ερωτηματολόγια, εκπαιδευτικές αξιολογήσεις, ανάλυση δεδομένων χρήσης), υπογραμμίζοντας τη συνεργατική ανάπτυξη ως κεντρική για την ορθή ενσωμάτωση του VR στο μάθημα . Επιπλέον, αναλύθηκε πώς η VR προωθεί διαφορετικά μαθησιακά στυλ, κυρίως οπτικο-χωρικής και κινησιο-αισθητηριακής μάθησης, διευκολύνοντας την επίτευξη εμβυθιστικής εμπειρίας για πολύπλοκες βιολογικές έννοιες [Reen, F. J., Jump, O., McEvoy, G., McSharry, B. P., Morgan, J., Murphy, D., … Supple, B. (2024). Student informed development of virtual reality simulations for teaching and learning in the molecular sciences. Journal of Biological Education, 1–17. https://doi.org/10.1080/00219266.2024.2386250]

Οι φοιτητές/τριες αξιολόγησαν θετικά τον ρόλο του VR στη σύνδεση αφηρημένων μοριακών δομών με λειτουργικές διαδικασίες, καθώς και στην καλύτερη κατανόηση της χωρικής οργάνωσης ενός φορέα έκφρασης πρωτεΐνης. Η συνεργασία με τους τελικούς χρήστες (συμμετέχοντες στην τάξη) κατά τη σχεδίαση επέτρεψε βελτιώσεις στο περιβάλλον VR ώστε να ανταποκρίνεται στις ανάγκες και τις προκλήσεις των συμμετεχόντων . Η ανάλυση δεδομένων χρήσης έδειξε ότι τα στοιχεία με υψηλή διαδραστικότητα (π.χ. χειριστήρια, όσες επιλεγεί VR) συσχετίστηκαν με υψηλότερα επίπεδα κατανόησης σύμφωνα με τις αυτοαξιολογήσεις των φοιτητών/τριών. Οι συγγραφείς σημειώνουν ότι μία τέτοια VR εφαρμογή εξαλείφει τους περιορισμούς της συμβατικής διδασκαλίας που βασίζεται σε 2 Δ απεικονίσεις, ενισχύοντας τη χωρική αντίληψη και την συναισθηματική εμπλοκή . Τα αποτελέσματα των αξιολογήσεων εμφάνισαν διπλά σημαντική αύξηση στη βαθμολογία επίγνωσης εννοιών μετασχηματισμού DNA/πρωτεϊνών στα τμήματα που χρησιμοποίησαν VR έναντι του ελέγχου. Οι περισσότεροι φοιτητές/τριες δήλωσαν ότι θα επιθυμούσαν περαιτέρω VR δραστηριότητες στη μοριακή βιολογία, αναγνωρίζοντας τη VR ως συμπληρωματικό εργαλείο μάθησης.

Προκλήσεις που αναδείχθηκαν κατά τη σχεδίαση περιλάμβαναν την ανάγκη απλοποίησης υποθέσεων για τη VR διεπαφή, την αποφυγή υπερφόρτωσης πληροφοριών και την τεχνική υποστήριξη. Η συνεχής ανάδραση από τους μαθητές/μαθήτριες επέτρεψε τη σταδιακή επιτυχή λήψη βελτιώσεων στο περιβάλλον, όπως πρόσθετα hints, επιβράβευση και ευδιάκριτα εργαλεία πλοήγησης . Το συμπέρασμα είναι πως ένας συνεργατικός σχεδιασμός VR, που σχεδιάζεται με και όχι απλά για τους μαθητές, αυξάνει τη μαθητική εμπλοκή και την αποδοτικότητα της μάθησης. Οι συγγραφείς τονίζουν την αναγκαιότητα ένταξης τέτοιων τεχνολογιών στο πρόγραμμα σπουδών, όχι ως εκκεντρική “πρόσθετη” εμπειρία αλλά ως βασικό διδακτικό εργαλείο που αναπτύσσει εποικοδομιστικές και διερευνητικές δεξιότητες. Προτείνονται μελλοντικές επεκτάσεις για VR δραστηριότητες σε άλλα θεματικά πεδία, όπως μεταβολισμός, κυτταρικός κύκλος ή ομοιόσταση .

Τέλος, το άρθρο υπογραμμίζει ότι αυτή η ερευνητική προσέγγιση μπορεί να εξυπηρετήσει την ευρεία ενσωμάτωση VR στη δευτεροβάθμια εκπαίδευση, ιδιαίτερα για μαθητές/μαθήτριες 15–17 ετών, οι οποίοι τείνουν να επωφελούνται από τα οπτικο-κινησιοαισθητηριακά χαρακτηριστικά της μάθησης. Οι συντονισμένες μελέτες που περιλαμβάνουν μαθησιακές μετρήσεις, αυτοαξιολογήσεις, και δεδομένα χρήσης, αναδεικνύουν τον συνδυασμό σχεδιασμού και αξιολόγησης ως καλό παράδειγμα για εκπαιδευτικούς. Συμπερασματικά, το άρθρο αποτελεί μια ζωντανή ένδειξη ότι οι τεχνολογίες VR των επόμενων ετών μπορούν να μετασχηματίσουν τη διδασκαλία σύνθετων βιολογικών διαδικασιών μέσω οπτικο-χωρικών εργαλείων.

Εκπαιδευτική αξιοποίηση

Διερευνητική Δραστηριότητα (σε φύλλο εργασίας)

Τίτλος: «Συναρμολόγηση μορίου: πάρε θέση στο VR της επιστήμης»
Δεξιότητα διερεύνησης: Καλλιέργεια χωρικής αντίληψης μέσω δομημένης VR εμπειρίας

Φύλλο Εργασίας – Διερευνητική

Στόχος: Να ανακαλύψουν οι μαθητές/μαθήτριες πώς η σύγκλιση VR + προσωπική εμπλοκή ενισχύει την κατανόηση της συναρμολόγησης φορέα έκφρασης.

Στάδιο	Δραστηριότητα	Οδηγίες
1. Ενεργοποίηση	Παρουσίαση σύντομου βίντεο από VR που δείχνει φορέα DNA να “τοποθετείται” στο πλασμίδιο.	Καταγράψτε τι βλέπετε και τι καταλαβαίνετε.
2. Υπόθεση	Γράψτε: «Με το VR θα καταλάβω το πού και το πώς μπαίνει το DNA στο φορέα επειδή…».	Υπόθεση 1–2 γραμμών.
3. Εμπλοκή VR	Κρατήστε οδηγίες – χρησιμοποιήστε την εφαρμογή (10–15’).	Καταγράψτε κάθε βήμα: πώς το υλοποιήσατε, αν υπήρξε δυσκολία.
4. Ανάλυση	Συμπληρώστε πίνακα: βήμα, τι καταλάβατε, τι σας δυσκόλεψε.	Αναλογιστείτε πώς η εμπειρία VR υποστήριξε τη χωρική σκέψη.
5. Συμπέρασμα	Σύγκριση με δίδυμα που δούλεψαν σε 2Δ έκδοση (εικόνα).	Ποια μέθοδος ήταν πιο ξεκάθαρη;
6. Αναστοχασμός	Γράψτε: «Η εμπειρία αυτή με βοήθησε να καταλάβω… επειδή…».	Εστίαση στη λογική της διερευνητικής μάθησης.

Διαφοροποιημένη Δραστηριότητα (φύλλο εργασίας)

Τίτλος: «Φτιάξε το δικό σου VR μοριακό σενάριο»
Δεξιότητα: Δημιουργική σχεδίαση παιδαγωγικών σεναρίων με βάση VR

Φύλλο Εργασίας – Διαφοροποιημένη

Στόχος: Να σχεδιάσουν μαθητές/μαθήτριες απλό εκπαιδευτικό σενάριο VR που θα καθοδηγεί τη συναρμολόγηση φορέα.

1. Επιλογή μορφής προϊόντος
   • Infographic / storyboard / διάλογος (Ρόλοι: μαθητής & καθοδηγητής VR).
2. Οδηγίες σχεδίασης
   • Περιεχόμενο: τίτλος, στόχοι, εργαλεία VR, βήματα, προβλήματα & λύσεις.
   • Διάταξη: π.χ. storyboard με 6 κάρτες.
   • Συμπεριλάβετε: τι θα βλέπει ο/η μαθητής/τρια, παρεμβάσεις VR, επεξηγήσεις.
3. Εργαλεία & υποστήριξη
   • Πρότυπα storyboard + λίστα σειράς: εισαγωγή, βήματα, τερματισμός + “hint” πεδίο για αποκωδικοποίηση συγκρούσεων.
   • Παραδείγματα: “κάνε το DNA ‘κλικ’ στο φορέα” ή “πιο δυνατή θέαση”.
4. Παρουσίαση & ανατροφοδότηση
   • Παρουσιάζετε ομαδικά στην τάξη (5’ + Q&A).
   • Συμπληρώνετε G feedback: σαφήνεια, δημιουργικότητα, εκπαιδευτική χρήση VR.