Forskning om mekanismer för förbättrad miljöinformationskognition och miljömedvetenhet i ett platsbaserat ekologiskt virtuellt laboratorium

Varför en virtuell campus spelar roll för den verkliga planeten

Klimatförändringar, extremväder och krympande biologisk mångfald kan kännas som avlägsna rubriker snarare än vardagliga realiteter för studenter. Denna studie utforskar ett nytt sätt att ändra på det: ett plats‑skaligt ekologiskt virtuellt laboratorium (SEVL) byggt av en verklig universitetscampus. Inom denna digitala tvilling kan studenter omforma gräsmattor, träd och dammar, se miljöindikatorer reagera i realtid och samtidigt fördjupa både sin förståelse av naturen och sin känsla av ansvar för den.

Från läroboksfakta till levd erfarenhet

Traditionell miljöutbildning förlitar sig ofta på föreläsningar och skriftligt material. Dessa metoder förmedlar grundläggande begrepp, men visar sällan hur många faktorer—vatten, luft, växter, byggnader och människor—samverkar på en plats. Författarna hävdar att studenter behöver tre egenskaper i sin miljöförståelse: bredd (att se många faktorer samtidigt), noggrannhet (att förankra idéer i data) och djup (att förstå bakomliggande orsaker och kedjor av effekter). Utan instrument, mätningar och rumslig kontext stannar många inlärare på en ytlig nivå, vilket inte räcker för att stödja bestående miljöetik eller välgrundade handlingar.

En digital tvilling av campus

För att åtgärda denna lucka skapade teamet Site‑scale Ecological Virtual Laboratory. Med hjälp av campuskartor, flygfoton och 3D‑modellering byggde de ett realistiskt virtuellt landskap. De mätte sedan verkliga egenskaper—såsom vegetation, ytor och komfortindikatorer—och använde en maskininlärningsalgoritm för att uppskatta hur dessa element påverkar ekologiska faktorer som dagvatten, temperatur och habitat. Studenter går in i SEVL på en dator, väljer designmål som dagvattenhantering, bevarande av biologisk mångfald, temperaturkontroll, luftkvalitet eller bullerreduktion, och justerar därefter träd, beläggningar och andra inslag. Systemet visar förändringar i miljöindikatorer omedelbart, vilket hjälper studenter att gå från trial‑and‑error‑mekanismer till att förstå djupare ekologiska samband.

Test av lärandevägen

För att ta reda på om SEVL verkligen förbättrar lärandet använde forskarna ett ramverk för spelsbaserat lärande. I detta perspektiv är det virtuella laboratoriet "input" som utlöser en intern "process" av lärande, vilket sedan leder till "output" i form av bättre kunskap och attityder. De fokuserade på tre psykologiska hävstänger inom processen: inlärningsmotivation (hur mycket studenter vill engagera sig), kognitiv belastning (hur mentalt krävande uppgiften känns) och själveffektivitet (studenternas tro på att de kan lyckas). Efter åtta veckors förberedelse och träning genomförde 146 landskapsarkitekturstudenter en tvåtimmars SEVL‑session och fyllde sedan i ett detaljerat frågeformulär. Med en statistisk metod kallad partial least squares strukturell ekvationsmodellering testade teamet hur dessa faktorer relaterar till varandra.

Hur det virtuella laboratoriet förändrar uppfattningar

Resultaten visar att SEVL har en tydlig och positiv effekt på studenternas lärandeupplevelse och resultat. För det första höjer användningen av det virtuella laboratoriet studenternas motivation och justerar deras kognitiva belastning till en hanterbar nivå. Båda dessa leder i sin tur till ökad själveffektivitet: studenter känner sig mer kapabla att ta sig an komplexa ekologiska designuppgifter. Högre motivation, bättre hanterad mental ansträngning och starkare självförtroende bidrar alla till en djupare förståelse av miljöinformation. Studenter rapporterar att de kan se fler faktorer på en gång, tolka kvantitativa data och förklara hur förändringar sprider sig genom systemet. Denna djupare förståelse förutsäger sedan starkt högre miljömedvetenhet, inklusive en känsla av naturen som ett sammanlänkat hela, igenkännande av ordning och process i landskap och uppskattning av verkliga funktioner som översvämningskontroll eller nedkylning.

Vad detta betyder för framtidens lärande

För icke‑specialister är budskapet enkelt: väl utformade virtuella miljöer kan göra mer än att underhålla eller imponera—de kan återskapa hur människor tänker och känner inför miljön. Genom att låta studenter experimentera säkert, se omedelbar återkoppling och uppleva framgång i att lösa realistiska problem gör verktyg som SEVL det enklare att lära svåra begrepp och att bry sig om deras konsekvenser. Studien drar slutsatsen att när virtuella laboratorier är förankrade i verkliga platser och stöds av genomtänkt pedagogik kan de föra miljöutbildningen bortom memorering av fakta mot äkta förståelse och varaktig miljömedvetenhet.

Citering: Gao, W., Chen, P., Hu, S. et al. Research on the mechanism of improving environmental information cognition and environmental awareness in site ecological virtual laboratory. Sci Rep 16, 5289 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-35279-x

Nyckelord: virtuellt miljölaboratorium, miljöutbildning, spelsbaserat lärande, miljömedvetenhet, virtuell campus