Viime vuosikymmeninä tiedonalakohtaista oppimista on tutkittu paljon käsitteellisen muutoksen näkökulmasta. Käsitteellinen muutos tarkoittaa oppijan tietorakenteiden muuttumista tai jäsentymistä virheellisistä kohti tieteellistä mallia. Käsitteellisen muutoksen teorioiden mukaan oppijoiden aikaisempien virhekäsitysten tunteminen ja huomioiminen on keskeistä oppimisen ja opetuksen onnistumisen kannalta. Tässä tutkimuksessa selvitettiin biologian yliopisto-opiskelijoiden fotosynteesiin liittyviä virhekäsityksiä, niiden muuttumista opetustekstin lukemisen seurauksena sekä biologian pääaineopiskelijoiden ja sivuaineopiskelijoiden virhekäsitysten eroja. Suomalaisten opiskelijoiden virhekäsityksiä on aiemmin tutkittu niukasti. Tämän tutkimuksen tavoitteena oli selvittää virhekäsityksiä suomalaisten opetussuunnitelmien mukaan opiskelleilta opiskelijoilta sekä selvittää virhekäsitysten yksityiskohtaista muuttumista käsitteellisen muutoksen näkökulmasta.
Tutkimuksen aineistona oli yliopiston biologian peruskurssin opiskelijoiden (n=171) vastaukset fotosynteesiä ja sen ekologista merkitystä koskeviin avoimiin kysymyksiin. Opiskelijat vastasivat kysymyksiin ennen opetustekstin lukemista, heti opetustekstin lukemisen jälkeen sekä kaksi viikkoa lukemisen jälkeen. Aineisto analysoitiin laadullisin menetelmin kuvaamalla, tyypittelemällä ja tulkitsemalla havaittuja virhekäsityksiä. Virhekäsitysten tulkinnassa hyödynnettiin tiedon ja ajattelutaitojen tasojen luokittelua.
Opiskelijoilla havaittiin yhteensä 58 fotosynteesiä koskevaa selkeästi virheellistä käsitystä ja 14 puutteellista tai epämääräistä käsitystä. Virhekäsitykset liittyivät fotosynteesireaktioon, kasvien rakenteisiin, kasvin energiatalouteen ja fotosynteesin ekologiseen merkitykseen. Lähes kaikki virhekäsitykset ja puutteelliset käsitykset olivat yleisempiä biologian sivuaineopiskelijoilla kuin pääaineopiskelijoilla. Virhekäsitykset vähenivät opetustekstin lukemisen seurauksena, ja monimutkaisempia tiedon ja ajattelutaitojen tasoja ilmentävät virhekäsitykset vähenivät vähintään yhtä paljon kuin muutkin. Lukuisia virhekäsityksiä kuitenkin säilyi oikeat vastaukset antaneesta opetustekstistä huolimatta. Kaksi viikkoa opetustekstin lukemisen jälkeen osa jo virhekäsityksensä korjanneista opiskelijoista vastasi jälleen virheellisesti.
Tutkimus osoittaa, että suomalaisen peruskoulun ja lukion fotosynteesin oppimista koskevat tavoitteet eivät täyty edes monen biologian yliopisto-opiskelijan kohdalla. Suomalaisilla opiskelijoilla on pitkälti samoja virhekäsityksiä kuin kansainvälisesti tehdyssä tutkimuksessa on havaittu. Fotosynteesin oppimisen kannalta keskeisin tutkimuksessa havaittu ymmärryksen puute on vaikeus ymmärtää fotosynteesin merkitys Auringon valoenergian ja ravintoketjujen energian välisenä linkkinä. Opiskelijoiden vaikeudet korjata virhekäsityksiään selittyvät käsitteellisen muutoksen prosessin haastavuudella ja hitaudella. Fotosynteesiä koskevan oppimisen edistämiseksi opetuksessa tulisi aiempaa paremmin huomioida käsitteellisen muutoksen haasteet kognitiivisesta, sosiaalisesta ja motivaatioon liittyvistä näkökulmista. Tämä tutkimus tarjoaa tietoa niistä fotosynteesin oppimista koskevista erityispiirteistä, joita ilmiön tehokkaaseen oppimiseen pyrkivän opetuksen tulee huomioida.
