VR maakt voorbereiden en oefenen van practicum levensecht

Studenten vinden chemiepractica vaak spannend. Er kan veel misgaan, met behoorlijk hoge kosten en veiligheidsrisico’s als gevolg. De WUR ontwikkelde samen met de RUG een virtueel chemiepracticum om studenten eerst virtueel te laten oefenen met een virtual reality bril ter voorbereiding op fysieke practica.

Een klein intern VR-project aan de WUR inspireerde Harry Bitter om eens na te denken over de mogelijkheden. Bitter is hoogleraar Biobased Chemistry & Technology aan Wageningen University & Research en doet in die rol uiteraard onderzoek, maar haalt vooral ook veel energie uit lesgeven. Met zijn onderzoekende geest is hij voortdurend op zoek naar manieren om het onderwijs te verbeteren. Niet lang nadat zijn collega de VR-toepassing liet zien, kwam de call voor de Stimuleringsregeling Open en online onderwijs voorbij. Samen met een groep van collega’s van de WUR en de Rijksuniversiteit Groningen diende hij een onderzoeksvoorstel in om VR toe te passen in chemische practica.

“Het gebruik van VR in chemische practica heeft drie voordelen"

Harry Bitter

Drie voordelen van virtuele practica

“Het gebruik van VR in chemische practica heeft drie voordelen”, zegt Bitter. “In de eerste plaats een veel betere voorbereiding van studenten op echte practica. Want als je met een VR-bril op een opstelling bouwt, moet je over ieder onderdeel goed nadenken: welk glaswerk gebruik je? Met wat voor klemmetje zet je een slangetje vast? Voorheen deden studenten die kennis op uit boeken en bespraken ze het practicum voor met een begeleider. Dan komen die onderwerpen natuurlijk ook aan de orde, maar wanneer je het alleen maar bespreekt, beklijft de kennis op een andere manier dan wanneer je een handeling in de praktijk doet, ook al is het een virtuele praktijk.”

Een tweede voordeel van een virtueel practicum is dat het geen afval oplevert. “Als we door de virtuele practica het leerrendement van de fysieke practica verhogen, dan kunnen we op termijn toe naar minder practica en dus minder afval”, zegt Bitter.

En tot slot dragen virtuele practica bij aan de veiligheid. Een fout maken tijdens een virtuele proef is geen ramp. Tegelijkertijd is het leerrendement wel hoog als je ziet dat door gebruik van het verkeerde glaswerk de boel breekt of als door een verkeerde mengverhouding een gevaarlijke reactie ontstaat. “Studenten kunnen op een veilige manier ervaring opdoen voordat ze aan het echte werk beginnen”, zegt Bitter.

“We zien dat er veel interesse voor is, mede door de mooie resultaten die we hebben kunnen publiceren"

Harry Bitter

Uitdagingen bij ontwikkelen VR-toepassing

Het bedenken van een proef die ze in VR konden nabouwen was niet zo’n punt. Deze proef vervolgens virtualiseren wel, vertelt hij. “Het bleek bijvoorbeeld enorm lastig om een stukje glaswerk in VR na te bootsen. Je moet er immers doorheen kunnen kijken, maar je moet ook wel zien welke vorm het glas heeft. Daarnaast was het soms best ingewikkeld om aan de softwareontwikkelaars uit te leggen wat we precies doen, want zij zijn geen chemici. Chemici op hun beurt begrijpen niet altijd goed waar softwareontwikkelaars tegenaan lopen. We spreken beide een andere taal.” Gelukkig speelde Gert-Jan Verheij, onderwijstechnoloog en projectmanager Visualisatie aan de Rijksuniversiteit Groningen, hierin een prima rol. “Hij nam de softwareontwikkelaars mee hier het lab in en zorgde ervoor dat er geen enkele drempel voor hen was om vragen te stellen.”

Resultaat

Het project kreeg financiering voor twee jaar. Inmiddels is er een app die werkt en die door circa vijftig studenten ook al is gebruikt. Gemiddeld werken zij ongeveer twintig minuten met de VR-bril op. “Maak je die tijdsduur langer, dan hou je het fysiek niet vol”, zegt Bitter.

Uit onderzoek bij deze vijftig studenten blijkt dat de VR-omgeving helpt bij het reduceren van de ‘labangst’. Studenten voelen zich beter voorbereid als ze daadwerkelijk in het lab aan de slag gaan. Ook stellen ze minder basale en juist meer diepgaande vragen. “Dat is een prachtige wetenschappelijke uitkomst”, vindt Bitter.

"Uit onderzoek bij deze vijftig studenten blijkt dat de VR-omgeving helpt bij het reduceren van de ‘labangst’"Harry Bitter

Modulaire omgeving bouwen

Bitter wil nu graag door met de volgende stap: het uitbreiden van de app met meer proeven en meer verschillende werkwijzen. Daarom wil hij graag modulaire bouwblokken ontwikkelen, zodat studenten meer verschillende proeven virtueel kunnen doen en met meerdere werkwijzen vertrouwd raken. “We willen eigenlijk een soort legoblokken ontwikkelen: kleine modules die je op verschillende manieren op elkaar kunt klikken zodat je steeds een andere proef krijgt.”

Dit kost uiteraard geld. “We zien dat er veel interesse voor is, mede door de mooie resultaten die we hebben kunnen publiceren. Maar de kosten van het virtualiseren van een fysieke proef zijn erg hoog en het chemieonderwijs is slechts een klein vakgebied. Commerciële partijen lopen er tegenaan dat de app open source is, waardoor zij geen verdienmodel kunnen maken van het verkopen van licenties”, zegt Bitter.

Bovendien gaan de ontwikkelingen snel. “Tegen de tijd dat je een app af hebt, ben je alweer ingehaald door de technologie. Toen we begonnen werd de VR-bril geleverd met slechts één controller, maar inmiddels zijn het er al twee. Dat is handig voor ons, want in het lab gebruik je vaak twee handen tegelijkertijd. Maar het betekende wel dat we de app moesten aanpassen én dat we dus extra kosten moesten maken.”

Kosten worden terugverdiend

Hij is zelf geen econoom en heeft van business development geen kaas gegeten. “Ik hoop dat iemand hier doorheen kijkt en ziet dat de kosten op lange termijn ruimschoots worden terugverdiend door een betere voorbereiding op fysieke practica. Want zelfs met de hele kleine opstelling die we nu hebben gevirtualiseerd, zien we dat resultaat al in de praktijk”, besluit Bitter.

Zelf aan de slag?

Wil je aan de slag met de ontwikkelde materialen van dit project? Lees meer over project Virtuele Practica (ViP)