Kestävä kehitys kemian opetuksessa : Lähestymistapana ympäristötietoisuutta edistävä tutkimuksellinen elinkaariajattelu

Kemia tieteenalana on suuressa roolissa kestävämmän tulevaisuuden tekijänä ja globaalien ongelmien ratkaisijana. Kestävää kehitystä ja eettiseen vastuullisuuteen kasvattamista painotetaan opetussuunnitelmien perusteissa, kansallisissa ja kansainvälisissä opetusalan strategioissa, kemian opetuksen tutkimuskirjallisuudessa ja Suomen kemianteollisuudessa. Tarvitaan lisää ympäristötietoisia kemistejä, kemian opettajia ja oppilaita – tulevia kansalaisia lukuisten koko maapalloa koskettavien ympäristöhaasteiden ratkaisemiseen. Lisensiaattitutkielman päätavoitteena oli kehittää kestävään kehitykseen liittyvää tutkimuksellista kemian opetusta, joka vahvistaa oppilaiden ympäristötietoisuutta sekä positiivista kemiakuvaa. Kestävä kehitys kemian opetuksessa liittyy yhteiskuntaperustaisiin kemian aiheisiin, esimerkiksi elinkaariajatteluun ja vihreään kemiaan. Kehittämistutkimuksen teoreettisessa ongelma-analyysissä tarkasteltiin tutkimuksen näkökulmasta keskeisiä lähestymistapoja: kestävää kehitystä ja kemiaa, vihreää kemiaa, elinkaarianalyysiä ja -ajattelua, ympäristötietoisuutta, yhteiskuntaperustaisuutta ja tutkimuksellista opiskelua. Empiirisessä kehittämisosassa etsittiin vastauksia seuraaviin tutkimuskysymyksiin: 1) Minkälaista on kestävää kehitystä edistävä elinkaariajattelun tutkimuksellinen kemian opetus? 2) Miten yhteisöllisesti kehitetty kehittämistuotos elinkaariaiheen kemian opetukseen vaikuttaa oppilaiden ympäristötietoisuuteen ja kemiakuvaan? Tutkimus toteutettiin kemian opettajien täydennyskoulutusten yhteydessä, joissa aiheina olivat tutkielmassa käsitellyt asiat: kestävä kehitys, vihreä kemia, erilaisten tuotteiden elinkaaret, ympäristötietoisuus, yhteiskuntaperustaisuus ja tutkimuksellinen opiskelu. Täydennyskoulutuksissa luotiin yhteisöllisesti elinkaariaiheisia tutkimuksellisia kemian opetusmalleja. Kemian tieto kytkettiin tuotteen tai materiaalin elinkaareen. Tutkimuksen kohteena olivat kemian opettajien opetusmallit, niistä yhteisöllisesti kehitetty kehittämistuotos ja sen avulla opiskelevien yläkoulun oppilaiden kokemukset. Yhteisölliseen kehittämisprosessiin osallistuivat 21 kemian opettajaa ja aineistoa analysoineet kaksi tutkijaa vuosina 2010–2012. Opetusmallien kehittäminen pohjautui teoreettiseen ongelma-analyysiin. Tutkimuksessa yhteisöllisesti kehitetyn opetusmallin vaikuttavuustarkasteluun osallistui 105 peruskoulun yhdeksäsluokkalaista. Tutkimusmenetelminä kehittämistutkimuksessa käytettiin tekstimuotoisen aineiston ja puolistrukturoitujen haastattelujen sisällönanalyysiä sekä kvantitatiivisia kyselyitä. Kehittämistutkimuksen empiirisen kehittämisosan tuloksena saatiin: 1) kestävän kehityksen opetukseen uusia elinkaariaiheisia tutkimuksellisia kemian opetusmalleja ja niistä yhteisöllisesti kehitetty kehittämistuotos, ja 2) tietoa elinkaariaiheisen tutkimuksellisen kemian opetuksen vaikutuksista oppilaiden ympäristötietoisuuteen ja kemiakuvaan. Tutkimustulosten luotettavuutta tarkasteltiin tutkija- ja menetelmätriangulaatiolla. Opettajat toteuttivat kestävää kehitystä edistävää elinkaariajattelun tutkimuksellista kemian opetusta usealla eri tavalla. He kehittivät yhteensä 20 uutta opetusmallia. Opettajien eniten käyttämä lähestymistapa oli pienryhmissä toteutettava avoin projektityö. Siinä oppilaat saivat tutkia itse valitsemansa tuotteen elinkaarta. Tästä lähestymistavasta kehitettiin yhteisöllisesti kehittämistuotos elinkaariajattelun kemian opetukseen. Osa opettajista valitsi tutkimuskohteen oppilaille valmiiksi, jolloin tutkimustehtävät liittyivät raaka-aineisiin, kulutustavaroihin, ruoka-aineisiin tai veteen. Opetusmenetelminä opetusmalleissa käytettiin pienryhmissä tapahtuvaa kysymysten tekoa, tiedon etsintää ja arviointia, tulosten muodostamista ja esittämistä, laboratoriokokeita, videoita, opintovierailuita, väittelyä, uusien tuotteiden suunnittelua, draamaa ja oppimispäiväkirjoja. Kehittämistuotoksena saatu elinkaariaiheinen tutkimuksellinen projektityö lisäsi oppilaiden yhteiskunnallista ja ympäristötietoista pohdintaa. Oppilaat korostivat erityisesti luonnonsuojelun ja kierrätyksen merkitystä. Enemmistö oppilaista uskoi vastaavien projektien vaikuttavan positiivisesti nuorten ympäristötietoisuuteen. Projektityö vaikutti positiivisesti oppilaiden kemiakuvaan. He huomasivat, että kemiassa oppii arkeen ja yhteiskuntaan liittyviä hyödyllisiä asioita. Oppilaat arvostivat uudenlaista kemian opiskelutapaa, joka oli itsenäinen ja sosiaalinen. Lisensiaattitutkielmassa esitetty opetusmalli elinkaariajattelun tutkimukselliseen kemian opetukseen on uudenlainen esimerkki tutkimuksellisesta työtavasta, joka tukee monipuolisia opiskelu- ja kansalaistaitoja, motivoi oppilasta kemian opiskeluun sekä ohjaa häntä pohtimaan kestävää kehitystä. Elinkaariaiheinen tutkimuksellinen kemian opetus sopii perusopetukseen, mutta sitä voi soveltaa myös kaikille kouluasteille. Tämän lisensiaattitutkielman teoreettisen ongelma-analyysin havaintoja ja empiirisen kehittämisosan tutkimustuloksia voidaan käyttää kemian opetuksen suunnittelussa ja kemian opettajien koulutuksessa kestävän kehityksen aiheisiin liittyen.