Sähköpari kuuluu sekä peruskoulun että lukion opetussuunnitelmien perusteissa kemian keskeisiin sisältöihin. Opiskelijat kokevat sähkökemian yhdeksi vaikeimmista aihealueista kemiassa, ja myös kemian opettajat kokevat sen olevan yksi vaikeimmista aiheista opettaa.
Opiskelijoilla on havaittu esiintyvän lukuisia virhekäsityksiä (misconception; myös käytössä vaihtoehtoiset käsitykset/väärinymmärrys) sähköpariin liittyen. Virhekäsitykset ovat tavallisesti hyvin pysyviä, ja niitä on vaikea muuttaa perinteisellä opetuksella. Tutkimusten mukaan yksi tapa vaikuttaa opiskelijoiden virhekäsityksiin on simulaatioiden hyödyntäminen opetuksessa. Simulaatiot auttavat käsittelemään kemiallisia ilmiöitä submikroskooppisella tasolla, jonka riittämätön hallinta on usein syynä virhekäsitysten muodostumiselle.
Tässä tutkimuksessa kartoitettiin lukio-opiskelijoiden vaikeuksia ja virhekäsityksiä sähköpariin liittyen keskittyen elektronien ja ionien liikkeisiin sekä suolasillan toimintaan. Tutkimuksessa selvitettiin lisäksi, vaikuttaako tietokonesimulaation parissa työskentely opiskelijoiden käsityksiin sähköparista, sekä minkälainen hyvän simulaation tulisi opiskelijoiden mielestä olla opetuksen ja oppimisen näkökulmasta.
Tutkimus toteutettiin kyselylomakkeilla yhdessä Uudellamaalla sijaitsevassa lukiossa kurssilla KE4 Metallit ja materiaalit. Tutkimuksen aineisto koostuu 35 opiskelijan vastauksista. Kyselylomakkeet koostuivat suurimmaksi osaksi monivalintatehtävistä, joita analysoitiin laskemalla muun muassa frekvenssit ja prosentit. Opiskelijoiden käsityksiä ennen simulaatiota ja sen jälkeen verrattiin toisiinsa hyödyntäen erilaisia tilastollisia testejä. Opiskelijoiden vastauksia hyvän simulaation piirteistä analysoitiin aineistolähtöisellä sisällönanalyysillä.
Tutkimuksessa havaittiin, että opiskelijoilla esiintyi runsaasti aiemmissa tutkimuksissa havaittuja virhekäsityksiä. Lisäksi havaittiin yksi uusi virhekäsitys elektrolyyttiliuoksien sähkövarauksiin liittyen. Tutkimuksen perusteella simulaatio tuki opiskelijoiden oppimista ja korjasi virhekäsityksiä elektronien liikkeisiin liittyen. Opiskelijoiden mukaan oppimisen ja opetuksen näkökulmasta hyvän simulaation tulisi olla visuaalisesti ja selostuksen puolesta riittävän yksinkertainen ja selkeä tuoden esiin teorian kannalta vain oleellisimmat asiat. Simulaation pitäisi havainnollistaa molekyylitason tapahtumia sekä syy-seuraussuhteita. Selostuksen toivottiin lisäksi olevan suomenkielistä.
