Orgaanisten yhdisteiden hapetus-pelkistysreaktiot ovat yksi keskeisimmistä reaktiotyypeistä orgaanisessa kemiassa. Nämä reaktiot ovat tärkeä orgaanisen kemian sisältö myös lukion opetussuunnitelman perusteissa.
Kokeellisuus on kemialle luonteenomainen tiedonhankintamenetelmä, ja lukion opetussuunnitelman perusteiden mukaan sen tulee olla luonteenomaista myös kemian opetukselle. Laboratorio on hyvin uniikki oppimisympäristö, joka mahdollistaa abstraktien käsitteiden havainnollistamisen ja tätä kautta niiden oppimisen. Varsinaisten opetettavien sisältöjen lisäksi laboratoriosta voi parhaimmillaan oppia muun muassa ongelmanratkaisukykyä, luovuutta, kriittisyyttä ja ryhmätyöskentelyn taitoja. Kaikki nämä taidot ovat osa lukion opetussuunnitelman perusteiden arvopohjaa sekä kriittisen ja vastuullisen kansalaisen kasvatusta.
Tässä kehittämistutkimuksessa tutkittiin sitä, millaista kokeellisuutta orgaanisten yhdisteiden hapetus-pelkistysreaktioiden opetuksessa käytetään. Ongelma-analyysi jaettiin kahteen osaan: teoreettiseen ja empiiriseen. Teoreettinen ongelma-analyysi suoritettiin perehtymällä orgaanisten yhdisteiden hapetus-pelkistysreaktioihin, kokeellisen kemian opetuksen sekä orgaanisten yhdisteiden hapetus-pelkistysreaktioiden oppimisen ja opettamisen tutkimuskirjallisuuteen. Empiirinen ongelma-analyysi toteutettiin tarveanalyysinä valituista lukion oppikirjoista.
Oppikirja-analyysista huomattiin, että orgaanisten yhdisteiden hapetus-pelkistysreaktioiden kokeelliset työt keskittyivät täysin hapettumiseen, josta vielä suurelta osin alkoholien hapettumiseen. Suurimmassa osassa hapetustöitä reagenssina käytettiin karsinogeenisuutensa vuoksi kouluissa kiellettyä reagenssia. Oppikirjoissa ei ollut yhtään työtä, joka olisi liittynyt orgaanisten yhdisteiden pelkistymiseen. Lisäksi kaikki työt olivat luonteeltaan keittokirjamaisia.
Teoreettisen ongelma-analyysin perusteella kokeellista työskentelyä voi harjoittaa neljän eri laboratoriopedagogian mukaan. Näistä selvästi suosituin on keittokirjamainen tyyli, jossa opiskelija suorittaa työn reseptinomaisesti. Tämä ei kuitenkaan mahdollista lainkaan opiskelijan omien ideoiden kehittelyä tai testausta eivätkä työt näin tue mielekästä oppimista. Ne eivätkä myöskään ole nykyisen konstruktivistisen oppimiskäsityksen mukaisia, jonka mukaan oppiminen vaatii aktiivista tiedonkäsittelyä ja tulkintaa. Tutkijat ovat ehdottaneet yhdeksi mahdolliseksi ratkaisuksi tutkimuksellista lähestymistapaa.
Ongelma-analyysien tuottamien tulosten pohjalta syntyi kolme tutkimuksellista, kokeellista työtä ja niihin työohjeet. Yhdessä työssä tutkitaan avoimen tutkimuksellisuuden avulla hedelmien tummumista, toisessa suunnitellaan oma tutkimus alkoholien hapettumisesta annetun materiaalin pohjalta ja kolmannessa tehdään orgaaninen synteesi, jossa bentsaldehydi hapetetaan bentsoehapoksi uuden, turvallisemman hapettimen avulla. Teorian haastavuuden sekä tutkimuksellisuuden aste vaihtelee töiden välillä.
Lukion uuden opetussuunnitelman perusteiden myötä opiskelijaa osallistavan ja mielekästä oppimista edistävän tutkimuksellisen kokeellisuuden rooli tulee yhä keskeisemmäksi, joten sen periaatteita noudattavien töiden kehittäminen on kemian opetuksen tulevaisuuden kannalta tärkeää.
