Browsing by study line "Teacher in Chemistry"
Now showing items 1-20 of 23
-
(2019)An investigation into switchable polarity ionic liquids was carried out to find greener alternative substituents and still obtain a switchable polarity ionic liquid. First for fluorinated compounds (fluorinated alcohol and amine) with a non-fluorinated hydroxylamine to form a mixed carbamate, then replacing the superbase with a basic tertiary (or secondary) amine. The trigger molecule for switching polarity was CO2. It was found that O-hexylhydroxylamine was a suitable replacement for fluorinated ethanol and fluorinated ethylamine to work with DBU (superbase) to form a switchable polarity ionic liquid. The three amines of triethylamine (TEA), diisopropylethylamine (Hünigs base) and diisopropylamine (DIPA) were inconclusive or unsuccessful. Both TEA and DIPA require further alternative analysis for a conclusive result while Hünigs base was proven to be unsuccessful. These reaction products were characterised with 1H and 13C NMR and ReactIR spectral data. Synthesis of hydroxylamine was also approached for a greener improvement. A new synthesis method is demonstrated that is successful using water and methylamine in ethanol working on reaction equilibria. The new method proposed had a yield of 29.1%, while the patent literature method that used hydrazine monohydrate (which is highly toxic and unstable unless in solution) gave a yield of 54.3% of hydroxylamine. A secondary investigation was also undertaken in to basicity effects of caesium carbonate on the CO2 addition to aniline, with and without a superbase present. The superbase used was tertramethylguanidine (TMG). Aniline, p-nitroaniline and p-methoxyaniline were tested for CO2 addition by formation of an amide peak in ReactIR. There was formation of the amide peak with caesium carbonate, though not as much as with the already known TMG. A concentration series of caesium carbonate and TMG in aniline was also devised to observe the effect the added caesium carbonate had on the aniline-TMG system in absorbing CO2. This was also analysed using ReactIR spectra. It was seen generally that by increasing the concentration of both/either TMG/Cs2CO3 there is an increase in carbamate. However further concentration series data is required before a generalised rule can be defined.
-
(2024)Globaalin digitalisaation myötä myös Suomessa päätettiin toteuttaa ylioppilaskirjoitusten digitalisoiminen 2010-luvulla. Prosessi kesti monta vuotta, minkä tuloksena kaikki ylioppilaskokeet pystyttiin suorittamaan ensimmäisen kerran digitaalisina vuonna 2019. Kemian ylioppilaskoe järjestettiin ensimmäisen kerran digitaalisessa muodossa vuoden 2018 syksyllä. Tässä tutkielmassa käsitellään digitalisoitumisen vaikutusta kemian ylioppilaskoetehtäviin. Tutkimusaineistona käytettiin kahdeksaa ylioppilaskoetta, joista neljä oli järjestetty ennen ylioppilaskokeiden digitalisoitumista ja neljä digitalisoitumisen jälkeen. Tutkimuksella oli kaksi tavoitetta. Ensimmäisenä tavoitteena oli selvittää, kuinka paljon eri tehtävätyyppien esiintyminen kemian ylioppilaskokeissa oli muuttunut ylioppilaskokeiden digitalisoitumisen myötä. Toinen tavoite oli selvittää, miten kemian ylioppilaskokeiden tehtävät sijoittuivat uudistetun Bloomin taksonomian mukaiseen taksonomiataulukkoon ennen ja jälkeen ylioppilaskokeiden digitalisoitumisen. Tutkimuksessa hyödynnettiin tutkimuskirjallisuudesta löydettyjä malleja, joiden avulla koetehtävät luokiteltiin. Käytetyt mallit olivat tehtävätyyppien luokittelumalli ja uudistetun Bloomin taksonomian mukainen taksonomiataulukko. Tehtävätyyppien luokittelumalli jakoi kemian koetehtävät useaan eri luokkaan, joiden pääluokat olivat valintatehtävät ja tuottamistehtävät. Taksonomiataulukko koostui tiedon ja kognitiivisen prosessin dimensioista, jotka muodostivat yhteensä 24 eri yhdistelmäluokkaa. Tutkimustulosten mukaan tehtävätyyppien esiintyminen muuttui useissa eri tehtävätyyppien luokissa. Monivalintatehtävien esiintymismäärät kasvoivat eniten, kun taas symbolisten tehtävien määrät laskivat eniten. Taksonomiataulukossa koetehtävät luokittuivat yhteensä seitsemään yhdistelmäluokkaan. Luokan Arvioida-Menetelmätieto tehtävien esiintymiset laskivat eniten ja luokan Luoda-Menetelmätieto tehtävien esiintymiset kasvoivat eniten. Koska täysin digitaalista ylioppilastutkintoa on järjestetty vasta viisi vuotta, on tärkeää tutkia lisää digitalisoitumisen aiheuttamia vaikutuksia, joita se tuo mukanaan ylioppilaskokeisiin ja kemian opetukseen. Tästä syystä jatkotutkimusmahdollisuudeksi esitetään vastaavan tutkimuksen tekemistä kemian ylioppilaskokeista, jotka on toteutettu uudemman opetussuunnitelman ajanjaksolla.
-
(2022)Tämän maisteritutkielman aiheena on eriyttäminen perusopetuksen kemian kokeellisessa työskentelyssä. Eriyttäminen on tällä hetkellä pinnalla oleva asia ja nykyinen perusopetuksen opetussuunnitelmakin ohjaa yhä enemmän antamaan jokaiselle oppilaalle hänen taidoilleen sopivaa opetusta. Kemiassa kokeellinen työskentely on yksi keskeisimmistä asioista, joten tässä kehittämistutkimuksessa onkin pyritty löytämään keinoja millä voisi kokeellista työskentelyä eriyttää. Eriyttäminen tarkoittaa kaikkia tukitoimia, erilaisia opetusmenetelmiä ja oppimisympäristöjä, jotka pyrkivät mahdollistamaan kaikkien oppilaiden opiskelemisen samassa luokassa. Eriyttäminen kattaa oppimisvaikeudet, esteettömyysvaatimukset ja miten oppilaat eroavat toisistaan lähtötietojen, asenteiden ja persoonan perusteella. Tässä tutkimuksessa eriyttäminen tarkoittaa heterogeenisen perusopetusryhmän eriyttämistä, poissulkien erilaisten tukien piiriin kuuluvat oppilaat. Kemian kokeellista työskentelyä voidaan eriyttää erilaisten työohjeiden avulla. Mitä enemmän työohje ohjaa työskentelyä, sitä helpommasta työohjeesta on kyse. Toisaalta työohjeessa olisi hyvä antaa myös tilaa oppilaan omalle ajattelulle, tai vähintään työohjeessa pitäisi olla pohdintaan ohjaavia kysymyksiä. Näin vältyttäisiin siltä, että oppilas suorita kokeellista työtä vain mekaanisesti ajattelematta miksi näin tehdään tai miten tämä liittyy mihinkään. Tässä kehittämistutkimuksessa kehitettiin kokeellisen työn työohje, joka tukee eriyttämistä. Kokeellisen työn tavoitteena oli luoda punakaali-indikaattorin väriskaala ja työtä testattiin avoimen työohjeen avulla, joka tukee hyvien oppilaiden oppimista. Kokeellinen työ testattiin yhdeksäsluokkalaisten valinnaisen science ryhmällä, joten oletus oli, että oppilaat ovat harjautuneita kemiassa. Ohjeistus osoittautuikin testiryhmälle liian vaikeaksi, joten työohjetta kehitettiin alaspäin. Tämän tutkimuksen liitteenä on alkuperäinen työohje opettajanohjeineen, kehitetty versio avoimesta työohjeesta eli kyselypohjainen työohje, kaksi erityyppistä kuvallista työohjetta ja perinteinen ”resepti”-muotoinen työohje. Avoin työohje osoittautui vaikeaksi. Oppilaat eivät itsenäisesti ymmärtäneet miten kokeellinen työ suoritetaan avoimen työohjeen avulla, mutta suurin osa pääsi jyvälle, mitä tehdä, kun heidän kanssaan yhdessä asiaa pohti. Haasteena tuntui olevan, ettei oppilaat osanneet suunnitella itse, miten saisi luotua punakaalilla eri värejä ja jos värit onnistuivat, ei oppilas välttämättä osannut luoda koko väriskaalaa vaan saivat kokeilemalla värejä aikaan. Työohjeen avulla itsenäinen työskentelyn onnistuminen riippuu vahvasti siitä, millaisen työohjeen oppilas saa eteensä. Selkeästi avoin työohje on vaikea ja sen kanssa työskentely vaatisi harjoittelua, jota tutkimukseen osallistuneilla oppilailla ei välttämättä ole, sillä koronapandemia on haitannut kemian opetusta. Tämän tutkimuksen nojalla parhaaksi tavaksi eriyttää kokeellista työskentelyä nousee erilaiset työohjeet. Jos halutaan valita jokin yksi tietty työohjetyyppi, valikoituu parhaaksi kyselypohjainen työohje, jossa oppilas suunnittelee työn teon itse ohjaavien kysymysten avulla.
-
(2024)Immersiivisen teknologian käyttö yleistyy opetus- ja koulutusalalla. Niitä hyödyntäviä opetusratkaisuja kehitetään ja tutkitaan enemmän myös luonnontieteiden opetuksessa. Tämän tutkimuksen tavoitteena oli kehittää immersiivinen oppimisympäristö virtuaaliselle opintokäynnille ja tutkia sen avulla synkronisen 360°-videon mahdollisuuksia ja haasteita kemian opetuksessa. Tutkimus toteutettiin kehittämistutkimuksena, jota ohjattiin tutkimuskysymyksellä ”millaisia mahdollisuuksia ja haasteita synkronisella ja immersiivisellä 360°-videolla on kemian virtuaalisen opintokäynnin toteuttamisessa.” Tutkielman teoreettisessa ongelma-analyysissa tarkastellaan 360°-videoiden mahdollisuuksia, haasteita ja hyväksi todettuja toimintatapoja. Taustateoriaa peilataan teknologis-pedagogisen sisältötiedon malliin, minkä perusteella kehitetään ja testataan 360°-videokuvaa hyödyntävä kemian opintokäynti lukiolaisille. Kehittämisen viimeisessä vaiheessa suoritettiin empiirinen ongelma-analyysi tapaustutkimuksena. Tutkimukseen osallistui seitsemän henkilöä, joista viisi osallistui teemahaastatteluun ja kahden toimintaa havainnoitiin heidän työskennellessä kehittämistuotoksen parissa. Haastatteluaineisto analysoitiin laadullisesti teoriaohjaavalla sisällönanalyysilla. Tulosten mukaan immersiivisen ja synkronisen 360°-videon opetuskäytön mahdollisuuksia ovat opetusmenetelmän innostavuus, oppimisen tukeminen, opetuksen saavutettavuuden lisääminen, kemian sisältöjen visuaalinen esittäminen ja kemian relevanssin tukeminen. Immersiivisen oppimisympäristön koetaan tukevan opetukseen keskittymistä ja vahvistavan opetustilanteessa läsnä olemisen tunnetta. Haasteiksi koetaan mahdolliset tekniset haasteet, vuorovaikutuksen autenttisuuden puute, virtuaalisuuden rajoitteet kemian opetuksessa, opetuksen teknologiakeskeisyys sekä teknologian käyttöönottoon vaadittavat resurssit. Tutkimusta voidaan hyödyntää 360°-videota käyttävien oppimisympäristöjen kehittämisessä ja vastaavanlaisten teknologia-avausten opetuskäytön tutkimisessa. Immersiivisen 360°-videon mielekästä luokkahuoneintegrointia varten on huolehdittava, että teknologian opetuskäytön motivaation on lähdettävä opetettavista sisällöistä. Tätä varten opettajien tulee harjoittaa teknologis-pedagogista sisältötietoaan. Jatkotutkimusta tarvitaan immersion oppimisvaikutuksista, 360°-videon vaikutuksesta kemian relevanssin tukemiseen sekä helposti lähestyttävien opetusmateriaalien kehittämisestä. Tutkimus toteutettiin tilaustutkimuksena Nokia Oyj:lle.
-
(2024)Kemian opetuksen yhtenä suurimpana haasteena on viimeisen 20 vuoden ajan pidetty sitä, että nuoret eivät koe kemian opiskelua heidän oman elämänsä näkökulmasta merkitykselliseksi. Keskeisinä syinä tähän opetusalalla vallitsevaan ongelmaan on esitetty liian laajaksi paisuneita opetussuunnitelmia, irrallisiksi kokonaisuuksiksi jääneitä oppiainesisältöjä, opiskeltavien asioiden riittämätöntä painotusta opetuksessa sekä tiedon siirrettävyyteen liittyviä haasteita. Nämä haasteet ovat johtaneet siihen, että nuoret sitoutuvat heikosti kemian opiskeluun. Yleisesti kuitenkin tiedetään, että kemiaa tarvitaan tulevaisuuden haasteiden ratkaisemisessa. Tämän takia on tärkeää, että kemian tietojen ja taitojen osaaminen säilyy ja siirtyy yhteiskunnassa sukupolvelta toiselle. Tämän maisterintutkielman aiheena on kehittämistutkimus beetakaroteenin (β-karoteeni) eristämisestä ja analysoimisesta. Tutkielman tavoitteena on kehittää lukio-opetukseen soveltuvaa opetusmateriaalia, jossa hyödynnetään luonnonaineen eristämisen kontekstia. Tutkimuksen avulla vastataan seuraaviin kysymyksiin: 1. Miten β-karoteenia voidaan hyödyntää kemian kokeellisissa töissä? 2. Miten vitamiineja/β-karoteenia on käsitelty lukion kemian opetukseen suunnatuissa opetusmateriaaleissa? 3. Millaisia mahdollisuuksia ja haasteita β-karoteenin eristämistä ja analysoimista käsittelevään projektityöhön liittyy kemian opettajien mielestä? Kehittämistutkimus toteutettiin yksiosaisen kehittämissyklin mukaisesti. Tutkielman teoreettisessa ongelma analyysissä tarkasteltiin ensin β-karoteenin kemiaa ja tutustuttiin erilaisten opetusmenetelmien haasteisiin ja mahdollisuuksiin opetuksessa. Empiirisessä ongelma-analyysissä tutkimuksen tarve perusteltiin tarveanalyysin avulla. Tarkasteltavina oppimateriaaleina tutkimuksessa toimivat neljän lukion kemian oppikirjasarjan mukaiset oppikirjat sekä kolme kemian opetusalan tieteellistä julkaisua. Empiirisen ongelma-analyysin jälkeen tutkielmassa siirryttiin opetusmateriaalin kehittämiseen. Tutkielman lopussa kehittämistuotoksen haasteita ja mahdollisuuksia opetuksessa kartoitettiin haastattelemalla yhteensä viittä kemian opettajaa. Tutkimuksen teoreettisessa ongelma-analyysissä havaittiin, että β-karoteeni soveltuu aiheena lukion kemian opetussuunnitelman perusteissa asetettujen keskeisten sisältöjen opiskeluun. Keskeisiä sisältöjä joihin β-karoteenin käsittely voidaan opetuksessa yhdistää ovat liukoisuus, orgaaninen kemia sekä aineiden erotus- ja analyysimenetelmät. Oppikirja-analyysin lähtöoletuksena oli se, että vitamiinien esiasteisiin lukeutuvaa β-karoteenia ei käsitellä paljon lukion kemian oppikirjoissa. Tämän vuoksi tutkimuksessa tarkasteltiin laajemmin, miten vitamiinien aihealuetta on käsitelty lukion kemian oppikirjoissa. Tutkimuksessa havaittiin, että vitamiineja käsiteltiin määrällisesti eniten kirjojen tehtävä- ja teoriaosioiden yhteydessä. Kokeellisten töiden yhteydessä vitamiinien käsittely oli oppikirjoissa huomattavasti vähäisempää. Empiirisen ongelma-analyysin pohjalta tutkimuksessa nähtiin tarve kehittää sellaista opetusmateriaalia, joissa vitamiinien aihealuetta hyödynnetään myös kokeellisissa töissä. Kehitetyn opetusmateriaalin mahdollisuuksina nähtiin muun muassa yhteyksien luominen, monialainen yhteistyö ja kemian tutkimuksessa käytettävien modernien tutkimusmenetelmien esitteleminen oppilaille. Opetusmateriaalin käyttöön liittyviä haasteita olivat resursseihin, työturvallisuutteen ja aikaan liittyvät seikat. Tutkimuksen johtopäätöksenä on se, että vitamiinien aihealuetta käsittelevää opetusmateriaalia on tarpeellista kehittää lisää tulevaisuudessa. Vitamiinit ovat oppilaiden arkielämästä tuttuja yhdisteitä, joita voidaan hyödyntää uusien kemian käsitteiden opiskelussa. Lisäksi aikaisempien tutkimusten perusteella tiedetään, että ihmisen biologiaan liittyvät aiheet kiinnostavat sekä tyttöjä että poikia.
-
(2020)Kemian opiskelun kiinnostus on ollut laskussa viime vuosina. Tähän yhdeksi ratkaisuksi tarjotaan opiskelun relevanssin lisäämistä. Tässä tutkielmassa kuvataan relevanssiin liittyvä kehittämistutkimus. Tutkimuksen tarkoituksena oli kehittää relevanssin ulottuvuuksia (henkilökohtainen, ammatillinen ja yhteiskunnallinen) monipuolisesti tukeva kokeellinen työohje lukio-opetuksen tueksi. Tavoitteena oli tutkia sen ja siihen liittyvän kontekstin mahdollisuuksia relevanssin tukemisessa sekä tarkastella tutkimukseen liittyvää kehittämistutkimusta prosessina. Tutkimuksen teoreettisena viitekehyksenä toimivat relevanssimalli, kokeellisuus ja tutkimuksellisuus sekä kontekstipohjaisuus kemian opetuksessa. Tutkielma sisältää kehittämistutkimuksen ja siihen liittyvän tapaustutkimuksen. Tapaustutkimus suoritettiin haastatteluna. Haastattelun tarkoituksena oli analysoida kehittämistuotoksen mahdollisuuksia relevanssin tukemisessa kemian aineenopettajaopiskelijoiden käsitysten perusteella. Kehitetyn työohjeen kontekstina toimii ioniset nesteet ja selluloosa. Ioniset nesteet ovat ajankohtainen ja tärkeä tutkimusaihe tutkielman tekohetkellä. Ionisilla nesteillä on erityisiä ominaisuuksia, jotka tarjoavat niille monia merkittäviä käyttökohteita. Moderni ratkaisukeskeinen konteksti lisää kemian kiinnostavuutta ja tarjoaa uutta näkökulmaa opetukseen. Työohje on suunniteltu yhteistyössä Helsingin yliopiston ionisia nesteitä tutkivan materiaalikemian tutkimusryhmän kanssa. Tutkielma antaa kuvaa relevanssin merkityksestä kemian opetuksessa ja sen tukemismahdollisuuksista. Teoreettisessa ongelma-analyysissä on luotu kuvailevia teorioita relevanssin tukemisesta. Tutkielma toimii myös esimerkkinä kehittämistutkimuksesta prosessina. Tutkimuksen päätuloksina haastattelujen perusteella todettiin ionisiin nesteisiin ja selluloosaan liittyvällä aktiviteetilla olevan monia mahdollisuuksia relevanssin tukemisessa esimerkiksi kiinnostavan kontekstin ja yhteiskunnallisen näkökulman avulla. Lisäksi tutkielmassa luotiin teoriaa relevanssin hyödyntämisestä kemian opetuksessa ja kontekstien mahdollisuuksista opetuksessa. Aihe kaipaa vielä jatkotutkimusta käytännön tilanteista.
-
(2024)Kemian opiskelun kiinnostus on ollut laskussa viime vuosina. Yhdeksi ratkaisuksi on esitetty opetuksen relevanssin lisäämistä kontekstipohjaisen opetuksen avulla. Tämän maisterintutkielman tarkoituksena on esitellä hammastahnakontekstiin liittyvä kehittämistutkimus. Tutkimuksessa kehitettiin hammastahnan kemiaan liittyvä kokeellinen opetuskokonaisuus, jonka tavoitteena oli tukea yläkoulun oppilaiden kokemusta kemian opetuksen relevanssista. Hammastahnan hyödyntämistä kemian kontekstina ei aiemmin ollut juuri tutkittu. Kehittämistutkimus toteutettiin yksisyklisenä. Tutkimuksen teoreettisessa ongelma-analyysin keskeiset sisällöt olivat kontekstipohjainen opetus, relevanssi ja hammastahnan kemia. Teoreettisessa ongelma-analyysissä selvitettiin, miten kontekstipohjaisen kemian opetuksen avulla tukea opetuksen relevanssia Stuckeyn ym. (2013) relevanssimallin eri tasoilla (TK1). Pragmaattisessa ongelma-analyysissä kartoitettiin, miten hammastahna ja siihen liittyvä kemia soveltuu peruskoulun opetussuunnitelman kemian tavoitteisiin ja sisältöalueisiin (TK2). Ongelma-analyysin havaintoja hyödynnettiin kehittämisprosessissa. Tuotosta testattiin yläkoulun oppilailla toteutetulla tapaustutkimuksella, jonka avulla pyrittiin selvittämään opetusmateriaalin vaikutus oppijan kokemuksen kemian relevanssista (TK3). Aineistonkeruumenetelmänä hyödynnettiin kyselylomaketta. Kehittämistuotos koostui kahdesta osasta: hammastahnan ominaisuuksiin ja ainesosiin perehtymisestä ja kokeellisesta osiosta. Ensimmäisessä osiossa ensin määritettiin hammastahnan halutut ominaisuudet ja niiden perusteella muodostettiin ainesosaryhmiä, joihin kaupallisen hammastahnan ainesosat jaoteltiin kosmetiikkatietokantaa hyödyntäen. Kokeellisessa osiossa valmistettiin hammastahnaa tee-se-itse-ohjeiden mukaisesti ja vertailtiin sitä kaupalliseen vaihtoehtoon. Tapaustutkimuksen perusteella kehitetty opetuskokonaisuus vaikutti vain vähän oppilaiden kokemukseen kemian relevanssista. Henkilökohtaisen ja yhteiskunnallisen relevanssin osalta vaikutus oli lievästi positiivinen, mutta ammatillisen relevanssin osalta vaikutusta ei ollut tai se oli hieman negatiivinen. Tulosten perusteella tuotos tarjosi oppilaille hyödyllistä tietoa hammastahnasta ja auttoi ymmärtämään kemian merkitystä arjen tuotteissa.
-
(2022)Kemian opiskelijoiden kiinnostus on ollut selvästi laskeva, ja sen myötä on herännyt huoli kemian osaajien vähe-nemisestä. Yhdeksi syyksi kiinnostuksen vähenemiselle on esitetty relevanssin puutteellisuutta, eli opiskelijat eivät koe kemian taitoja ja tietoja tärkeänä eivätkä motivoidu opiskelemaan kemiaa tai tavoittelemaan kemian uraa. Relevanssin puutokseen ratkaisuksi on esitetty positiivisten oppimiskokemusten lisäämistä, tutkimuksellisuutta, oppilaslähtöisyyttä ja oppiainerajoja ylittävää opetusta. Relevanssia voidaan parantaa ongelmalähtöisellä ope-tuksella, joka simuloi aitoja työssä tai kemian tutkimuksessa vastaan tulevia tilanteita ja ongelmia. Tällöin opis-kelijan on mahdollista nähdä kemian tietojen ja taitojen arvokkuus ja niiden tarpeellisuus opiskelijan omassa arjessa tai tulevassa ammatissa. Samalla ongelmalähtöinen opetus antaa mahdollisuuden modernien taitojen (engl. 21st century skills) oppimiselle, joiden avulla edistetään opiskelijan pärjäämistä nyky-yhteiskunnassa. Tämän maisterintutkielman aikana kehitettiin virtuaalinen oppimateriaali relevanttiin ja tutkimukselliseen ope-tukseen, jossa yhdistetään kemiaa ja kuvataiteita ongelmalähtöisesti nk. STEAM-opetuksen (science, technology, engineering, the arts, and mathematics) kautta. Tavoitteiden saavuttamiseksi valittiin seuraavat tutkimuskysy-mykset: 1) Mitä mahdollisuuksia ja haasteita on virtuaalisella, 5E-mallin mukaisella STEAM-opetuksella? 2) Millainen verkko-oppimateriaali tukee tutkimuksellista STEAM-opetusta? 3) Miten kehitetty verkko-oppimateriaali soveltuu relevanttiin STEAM-opetukseen? Ensimmäiseen tutkimuskysymykseen vastattiin puh-taasti teoreettisen ongelma-analyysin aikana, jolloin teoreettisen viitekehyksen muodostivat STEAM-opetus, relevanssi, 5E-malli ja verkko-oppiminen. Viitekehyksen avulla muodostettiin tavoitteet tulevalle oppimateriaalil-le, joita arvioitiin myöhemmin vielä tapaustutkimuksen avulla, mikä vastasi toiseen tutkimuskysymykseen. Vii-meiseen tutkimuskysymykseen vastattiin tapaustutkimuksen pohjalta, jonka jälkeen kehittämistuotoksesta teh-tiin vielä yksi uudempi versio. Teoreettisesti viitekehyksestä saatiin selville suurimpien haasteiden liittyvän mielekkääseen ja tarkoituksenmukai-seen aineiden yhdistämiseen, jolloin molempia aineita käsitellään perustellusti yhtä paljon. Lisäksi virtuaalisuus, valitut teoriat ja käytetyt opetusmallit vaativat opettajalta vahvaa osaamista tai materiaalilta helppokäyttöisyyt-tä. Tässä tutkimuksessa materiaali pyrittiin saamaan mahdollisimman käytettäväksi ja opettamista ja oppimista tukevaksi. Maisterintutkielman aikainen tapaustutkimus suoritettiin kyselytutkimuksen avulla. Aineisto kerättiin kansainvä-lisesti ja vastaajia saatiin seitsemän. Aineisto analysoitiin monimenetelmäisesti kvantifioiden ja laadullisella sisäl-lönanalyysillä. Tapaustutkimuksen aikana todettiin muodostettujen tavoitteiden olleen kehittämistyöhön sovel-tuvat, mutta osittain puutteellisesti toteutuneet. Lisäksi henkilökohtainen relevanssi jäi muita relevanssin tasoja hieman heikommaksi, vaikka materiaalin todettiinkin olevan vastaajien mielestä relevanttia. Aineiston mukaan materiaali oli onnistunut muutamasta puutteellisuudesta huolimatta, ja puutteet korjattiin viimeiseen kehittämis-tuotokseen. Tämän tutkimuksen tietoja voidaan käyttää muissa STEAM-opetuksen tutkimuksissa, joissa pyritään yhdistä-mään kuvataiteita relevantisti ja tutkimuksellisesti kemiaan tai muihin luonnontieteisiin. Erityisesti tutkimusta STEAM-opetuksen ja muiden teorioiden ja mallien oppimistuloksista olisi hyvä saada, sillä nykyiseltään STEAM-opetuksen tutkimukset keskittyvät lähtökohtaisesti pelkästään STEAMin mahdollisuuksiin, mikä luo tarvetta myös kriittisemmälle tarkastelulle, jotta aiheen tutkimus pysyy luotettavana.
-
(2024)Sähkökemia todetaan usein haastavaksi osa-alueeksi kemian opetuksessa. Kemian opetusta on myös vaivannut haasteet kytkeä teoriaa ja käytäntöä paremmin toisiinsa. Montaa ilmiötä tarkastellaan hyvin abstraktilla tasolla. Näihin, etenkin sähkökemian opetuksen haasteisiin pyritään tämän tutkielman avulla vastaamaan. Tarkoituksena on tuottaa mahdollisimman konkreettisia ja tutkimusvetoisia työkaluja sähkökemian nykyaikaiseen opetukseen tutkielmaan valitussa kontekstissa eli litiumioniakkuihin liittyen. Kehittämistutkimus on hyvä tutkimusmenetelmä, kun halutaan tuottaa konkreettisia ratkaisuja, ja siksi se valikoitui tämän maisteritutkielman menetelmäksi. Tutkielmassa kehitetään litiumioniakkuaiheinen kokeellisten töiden kokonaisuus lukio- ja peruskouluopetukseen. Litiumioniakku on yksi tärkeimmistä nykyisistä akkutyypeistä ja siihen voidaan liittää paljon erilaisia kemian opetuksen näkökulmia. Vaikka akkujen toiminta on pohjimmiltaan samanlainen eri akkutyyppien välillä, litiumioniakun voidaan todeta olevan nykyaikainen esimerkki, millä voi olla positiivisia vaikutuksia opiskelumotivaatioon. Tutkimusta ohjasivat seuraavat tutkimuskysymykset: 1. Miten sähkökemiaa opetetaan lukio- ja perusopetuksessa? 2. Kuinka voimme kehittää kokeellisia töitä, jotka tekevät sähkökemiaan liittyvät konseptit ja ilmiöt havainnollisemmiksi ja helpommin ymmärrettäviksi opiskelijoille? 3. Kuinka hyvin litiumioniakkukontekstissa kehitetyt kokeelliset työt vastaavat haasteisiin sähkökemian opetuksessa? Tutkimuksen rakenne on kaksisyklinen. Ensimmäiseen sykliin kuuluivat teoreettisen pohjan selvittäminen ja tarveanalyysi. Näiden pohjalta tehtiin ensimmäinen kehittämisvaihe ja ensimmäiset versiot kokeellisista töistä. Toisessa syklissä kehittämistuotos testattiin kemianluokka Gadolinissa järjestetyssä työpajassa, tuotokseen tehtiin parannuksia ja tutkimuksen tuloksista raportoitiin. Kehitetyt kokeelliset työt ovat tekstin liitteinä. Tulokset osoittivat litiumioniakkukontekstin sopivan kokeellisten töiden tekemiseen, vaikka sen soveltamiseen liittyy myös selviä haasteita. Kontekstina sitä voidaan hyödyntää laajasti eri tarkoituksiin, mutta litiumin varsinainen käyttö kokeellisissa töissä vaatii paljon ja huolellista suunnittelua, jotta kokeellinen työskentely on turvallista, ja tulokset riittävän selkeitä sekä hyödynnettävissä opetuksessa. Tutkimusta litiumioniakun käytöstä kemian opetuksessa on melko vähän ja tähän voitaisiin panostaa enemmänkin, jotta aiheen hyödyntäminen opetuksessa olisi jatkossa yhä helpompaa.
-
(2023)Tavoitteena tässä tutkielmassa oli selvittää, voiko kynsilakan kontekstissa tehtävällä kokeellisella työskentelyllä herättää lukion kemian opiskelijoissa tilannekohtaista kiinnostusta. Tilannekohtainen kiinnostus on merkittävä sekä yleisin opetustilanteissa vaikuttava kiinnostuksen muoto. Lähtökohtana tutkielmalle oli tarve lisätä kemian opetuksen kiinnostavuutta, sillä opiskelijat menettävät ajan mittaan kiinnostustaan luonnontiedeaineita kuten kemiaa kohtaan. Syitä kiinnostuksen vähenemiselle on muun muassa se, että kemia koetaan vahvasti teoreettiseksi ja arkielämästä irralliseksi oppianeeksi. Kynsilakan kemia on uusi näkökulma kontekstuaalisen kemian opetuksen tutkimukseen, jolla on paljon mahdollisuuksia kemian teoriasisältöjen opetukseen kytköksissä arkielämään. Tutkielma toteutettiin yksisyklisenä kehittämistutkimuksena, jossa kartoitettiin kontekstuaalisen opetuksen ja kokeellisen työskentelyn mahdollisuuksia kiinnostuksen tukemiseen sekä kynsilakan kemian kontekstin mahdollisuuksia lukion opetussuunnitelman mukaiseen opetukseen. Näiden pohjalta laadittiin kehittämissuunnitelma, jonka mukaisesti kehitettiin kokeellinen opetuskokonaisuus kynsilakan kontekstissa kiinnostuksen tukemiseksi lukion kaikille pakollisessa kemian opetuksessa. Kehittämistutkimuksessa vastattiin kolmeen tutkimuskysymykseen, josta kolmas sisältää päätutkimuskysymyksen lisäksi laadullisesti täydentävän alitutkimuskysymyksen: 1.) Millaisia mahdollisuuksia kontekstuaalista opetusta ja kokeellista työskentelyä yhdistävällä opetuskokonaisuudella on kemian kiinnostavuuden tukemisessa? 2.) Millaisia mahdollisuuksia kynsilakkakonteksti tarjoaa lukion opetussuunnitelman (2019) mukaiseen opetukseen moduuleissa KE1 ja KE2? 3.) Kokevatko lukiolaiset tilannekohtaista kiinnostusta kynsilakan kontekstissa tehtävän kokeellisen työkokonaisuuden aikana? a.) Miten tilannekohtaisen kiinnostuksen eri osa-alueet ilmenevät lukiolaisen kokemuksissa työkokonaisuuden aikana? Kehittämistuotos koostuu kahdesta kokeellisen työn ohjeesta sekä diaesityksestä, jotka muodostavat noin 75 minuuttia kestävän opetuskokonaisuuden lukion ensimmäiseen opintojaksoon eli moduuleihin KE1 Kemia ja minä sekä KE2 Kemia ja kestävä tulevaisuus. Kokeellisten töiden yhteydessä käsitellään havaintojen ja pohdintakysymyksien avulla lukion opetussuunnitelman mukaisesti niihin liittyviä kemian sisältöjä ja käsitteistöä, muun muassa aineen rakennetta ja ominaisuuksia, seostyyppejä, poolisuutta ja liukoisuutta sekä arjen aineiden turvallisuutta. Lisäksi työohjeissa on lisälukemista töiden taustateoriasta opettajalle ja aiheesta kiinnostuneille opiskelijoille. Kehittämistuotosta testattiin empiirisenä tapaustutkimuksena lukiolaisilla käyttäen aineistonkeruumenetelmänä kyselylomaketta. Tulosten perusteella kehittämistuotoksen mukaisen opetustilanteen aikana lukiolaiset kokivat tilannekohtaisen kiinnostuksen kaikkiin kolmeen eri osa-alueeseen liittyviä kokemuksia eli kehittämistuotos koettiin kiinnostavana opetusmenetelmänä. Tulokset ovat kannustavia kynsilakan kemian kontekstissa tehtävälle jatkotutkimukselle. Jatkotutkimusaiheiksi voidaan ehdottaa esimerkiksi muiden opetukseen liittyvien ilmiöiden kuten oppimisen tutkimista kynsilakan kontekstissa tapahtuvan opetuksen yhteydessä, sekä opettajien näkökulman tutkimista kartoittamalla heidän tarpeitaan tämän tutkielman kehittämistuotoksen kaltaiselle opetuksen materiaalille.
-
(2021)Verkko-opetuksen määrä kasvaa jatkuvasti ja opettajille suunnatuista MOOCeista tarvitaan lisää tietoa. Molekyylimallinnus kemian opetuksessa -MOOC on yhden opintopisteen kurssi molekyylimallinnuksesta MarvinSketch-ohjelmalla. MarvinSketch on molekyylimallinnusohjelma, joka on käytössä kemian sähköisissä ylioppilaskirjoituksissa. On havaittu, että kemian opettajat tarvitsevat tukea MarvinSketchin integroimiseen opetukseen. TPACK-malli on teoreettinen malli, joka kuvastaa kolmen tiedon tason (teknologinen, pedagoginen ja sisällöllinen) hallitsemista ja yhdistämistä teknologian käyttämiseksi opetuksessa. Tutkimuksen tavoitteena oli kehittää Molekyylimallinnus kemian opetuksessa -MOOCia tukemaan MarvinSketchin integroimista opetukseen TPACK-mallia hyödyntäen. Kehittämistutkimuksessa selvitettiin kurssin kehittämistarpeet teoreettisen ja empiirisen ongelma-analyysien pohjalta. Teoreettisessa ongelma-analyysissä selvitettiin, millaisia opettajille suunnattujen MOOCien pitäisi olla ja, miten TPACK-mallia voidaan hyödyntää kurssin suunnittelussa. Empiirisessä ongelma-analyysissä tutkittiin kurssin nykytilaa kurssitehtäviä, oppimispäiväkirjan vastauksia ja kurssipalautetta analysoimalla. Ongelma-analyysien pohjalta kurssi muutettiin TPACK-pohjaiseksi siten, että se sisältää ensimmäiseksi TPACKin esittelyn, toiseksi TK:n, TCK:n ja TPK:n kehittämisen ja lopuksi TPACK:in kehittämisen. Lisäksi kurssille lisättiin vuorovaikutusta ja lopputehtävä muutettiin vastaamaan opettajan ammatissa esiintyvää aitoa tilannetta. Kehittämistuotosta arvioitiin haastattelemalla kahta alkuperäisen kurssin suorittajaa ja aineisto analysoitiin teorialähtöisenä sisällönanalyysina, minkä pohjalta saatiin tietoa haastateltavien käsityksistä kurssiuudistuksista. Alkuperäisen kurssin suorittajat kokivat uudistetun kurssin hyödylliseksi ja motivoivaksi. TPACK-pohjainen kurssirakenne auttaa hahmottamaan, mitä kurssilla tehdään ja miksi, mikä lisää motivaatiota kurssitehtävien suorittamiseen. Infografiikan uudistettu tehtävänanto koettiin hyödyllisemmäksi tulevaa opettajan uraa ajatellen kuin alkuperäinen tehtävänanto, koska tehtävän tekeminen kasvattaa omaa materiaalipankkia. Kommentointitehtävä vuorovaikutuksen lisäämiseksi koettiin tavallaan hyväksi, koska MOOCeilla on yleensä vähän vuorovaikutusta, mutta kommentointitehtävä koettiin kuitenkin jonkin verran raskaaksi. Kommentointitehtävä vaatii jatkotutkimusta uuden kurssin suorittajilta, jotta saadaan tietoa käytännön kokemuksista. Uudistetun kurssin pohjalta voi lähteä jatkotutkimaan opettajien ja opettajaopiskelijoiden TPACK-kehitystä kurssin aikana. Kyselytutkimuksen voisi toteuttaa lisäämällä kurssin alkuun ja loppuun kyselyn kurssin suorittajan TPACK-mallin mukaisten ulottuvuuksien osaamisesta.
-
(2022)Lukiolaisten uupumuksesta on puhuttu pitkään ja aihe on ollut runsaasti esillä mediassa. Se on kasvava ongelma ympäri maailman, mikä näkyy kansainvälisistä tutkimuksista ja kouluterveyskyselyistä. Opiskelu-uupumus lisää riskiä moniin mielenterveysongelmiin, koulun keskeyttämiseen sekä heikentää opiskeluintoa ja oppimistuloksia. Lukion uudistuneen opetussuunnitelman tavoitteena on tukea paremmin opiskelijoiden hyvinvointia, yksilöllisiä tarpeita ja oppimista. Eheyttävän opetuksen merkitys on viime aikoina lisääntynyt, koska keskeisissä työelämä- ja 2000-luvun taidoissa, kuten kriittisessä ajattelussa, ongelmanratkaisutaidoissa ja opiskelijan kyvyssä integroida eri tieteenalojen tietoja, on havaittu selvää heikentymistä. Eheyttävä opetus nähdään potentiaalisena keinona opettaa nyky-yhteiskunnassa ja tulevaisuudessa tarvittavia tietoja ja taitoja. Lisäksi terveyskonteksti voidaan yhdistää kemian opiskeluun tämän lähestymistavan avulla. Tutkimus toteutettiin yksisyklisellä kehittämistutkimuksella. Sen tavoitteena oli kehittämistutkimuksen menetelmin tuottaa tutkimuskirjallisuuteen perustuvaa teoriaa, joka yhdistää mielenterveyden ja kemian välittäjäaineiden kautta eheäksi kokonaisuudeksi. Välittäjäaineet soveltuvat kemian ja terveyskontekstin integrointiin ja niiden avulla kemian oppisisältöihin voitiin yhdistää relevanttia mielenterveysteemaa. Teoria siirrettiin käytäntöön eheyttävän projektioppimista hyödyntävän materiaalin muodossa. Materiaalin perimmäinen tavoite on opetussuunnitelman sisältöjen ohella tukea nuorten mielenterveyttä ja ennaltaehkäistä uupumista tai lieventää sen oireita. Tutkimuksellinen projektityö yhdistää välittäjäaineiden kautta orgaanisen kemian perusteita terveyskäyttäytymiseen ja itsemyötätuntoon mahdollisimman tieteidenvälisellä lähestymistavalla. Projektityö on tavoitteensa takia suunnattu lukion ensimmäisen vuoden opiskelijoille. Tutkimusta ohjasivat seuraavat kysymykset: 1) Millaisia yhteyksiä välittäjäaineilla ja terveyskontekstilla on lukion kemian ja terveystiedon oppikirjoissa? 2) Millainen oppimateriaali mahdollistaa mielenterveyden ja välittäjäaineiden kemian eheyttämisen? Kehittämissykli sisälsi teoreettisen ongelma-analyysin, joka selvitti oppimateriaaliin soveltuvia menetelmiä ja sisältöjä sekä vastasi yhdessä kehittämisprosessin ja tuotoksen kanssa toiseen tutkimuskysymykseen. Ensimmäiseen kysymykseen vastattiin tarve-analyysillä, joka on tämän tutkielman empiirinen osuus. Sen tehtävä oli perustella oppimateriaaliin liittyvää kehittämistarvetta. Oppimateriaalin avulla on mahdollista edistää opetussuunnitelman tavoitteita ja sisältöjä eri oppiaineiden osalta. Se huomioi monien laaja-alaisten taitojen kehittämisen ja harjoittaa korkeampia ajattelutaitoja. Materiaalilla on potentiaalia vastata moniin projektioppimiseen ja eheyttävään opetukseen liittyviin haasteisiin. Lisäksi se voi tehdä kemian oppimisesta autenttisessa ja tosielämään sidotussa kontekstissa merkityksellisempää, syvällisempää ja eheämpää. Jatkokehittämisen tarve on kuitenkin monesta näkökulmasta ilmeinen, koska kehittäminen on toteutettu yhdessä syklissä.
-
(2023)Tutkielman tavoitteena oli selvittää keminformatiikan mahdollisuuksia kemian opetukseen. Aiempaa suomenkielistä tutkimusta aiheesta ei ole julkaistu. Tutkielma toimii alustavana katsauksena keminformatiikan opetuksen mahdollisuuksiin haastattelemalla asiantuntijoita, joiden osaamisen ja työskentelytavoista pyrittiin laadullisella sisällönanalyysilla ymmärtämään, mitä keminformatiikalla voidaan kemiallisissa tieteissä saavuttaa. Keminformatiikan luonne monitieteellisenä alana vaatii kehittyneitä kemian taitoja, joten opetuksen ja oppimisen mahdollisuuksien selvittäminen rajattiin yliopistokoulutukseen. Tutkielmassa haastateltiin avoimella haastattelulla keminformatiikan asiantuntijoita (N=3). Seuraavat tutkimuskysymykset ohjasivat tutkielmaa: 1. Miten kemian asiantuntijat hyödyntävät keminformatiikkaa tutkimuksessa? 2. Millaisia taitoja asiantuntijat kokevat tarvitsevansa keminformatiikan hyödyntämisessä? 3. Miten keminformatiikka voi edistää kemian opetusta ja oppimista TPASK-mallilla analysoituna? Tutkimuksella vastataan yliopisto-opetuksen kontekstissa tutkimuskysymyksiin avoimella haastattelulla, jota perustellaan sillä, ettei aihetta tarvitse rajata, sillä sitä ei ole aiemmin tutkittu kemian opetuksen tutkimuksessa. Tutkijoita haastateltiin etäyhteydellä, haastattelut nauhoitettiin, käännettiin tarvittaessa suomeksi ja litteroitiin. Haastateltavat pseudonymisoitiin EU:n tietoturvalain ja tietosuoja-asetuksen mukaisesti. Tutkimuskysymyksiin vastattiin laadullisella TPASK-mallin teoriaohjaavalla sisällönanalyysilla aineistosta. Aineistoa luokiteltiin ensin induktiivisesti, ja pelkistyttyään deduktiivisesti yläluokiteltiin sopivilla TPASK-mallin luokilla, SK, TK ja TSK, sillä aineisto ei kuvannut pedagogisia tilanteita tai käytäntöjä. Tuloksissa havaittiin, että keminformatiikkaa hyödynnettiin erilaisiin tutkimusongelmiin, jotka ovat luonteeltaan monitieteellisiä. Erityisesti datatieteelliset menetelmät, kemiallisen tiedon käsittely standardoidusti, mallintamisen objektiivisuus sekä tavoite täydentää tai korvata kokeellista kemiaa olivat keskeisiä keminformatiikan tavoitteita. Keminformatiikan menetelmien kehitykseen vaikutti eriytyisesti empiirisen datan niukkuus, säätely menetelmien kuvailusta ja toisaalta automatisoitujen laboratorioiden tuottamat suuret datamäärät. Keminformatiikkaa hyödynnettiin kohtaamaan tiedon tarpeita etsimällä uusia ratkaisuja paremmilla malleilla ja datan simuloinnilla, jonka tarkoitus on säästää resursseja ja korvata osa kemian kokeellisuudesta. Keminformatiikan mahdollisuudet oppimiseen ja opetukseen ovat riippuvaisia taidoista, erityisesti ohjelmointitaidosta. Erityisesti Python-koodin merkitys korostui, mutta samalla erilaisten algoritmien ja koneoppimisen mallien soveltaminen. Toisaalta osa haastateltavista näki, että kemistit hyötyvät enemmän keminformatiikasta, kun taas toiset ajattelivat, että menetelmällisyys lähestyy datatieteellistä asiantuntijuutta. Keminformatiikan tutkimusongelmat ja taitovaatimukset osoittautuivat moninaisiksi, mikä vaikeutti selkeiden osaamistavoitteiden laadintaa tutkimuksessa. TPASK-mallilla tuloksista analysoitiin, että keminformatiikan hyödyntäminen voi kehittää metakognitiivisia taitoja ja mahdollisesti tuottaa uusia ideoita. Tätä luonnehdittiin luovuuden käsitteellä, ja todettiin tieteellisten ongelmien ratkaisussa teknologis-tieteellisen tiedon, TSK:n, jossa keminformatiikka teknologiana voi muuttaa aiempia käsityksiä kemiasta ja täten edistää oppimista ja taitoja. Kemian opetuksen ja oppimisen suhteen, uuden teknologian hyödyntäminen voi edistää aiempien tietorakenteiden arviointia metakognitiivisesti, ja ohjelmointitaidot ovat niin jatkuvan oppimisen kuin k0rkeakoulutuksen kannalta merkittäviä osaamistavoitteita. Keminformatiikan myötä opetus voi hyötyä uusimmista kemiallisen datatieteellisistä menetelmistä, mutta kynnys niiden hyödyntämiseen vaatii lisätutkimuksia. TPASK-malli toimi onnistuneesti kuvaamaan, kuinka keminformatiikan hyödyntäminen voi muuttaa käyttäjien tapaa ymmärtää kemiaa, jonka vaikutukset ovat niin tutkimuksessa ja koulutuspoliittisesti ulkomailla tunnustettu.
-
(2024)STEAM-opetuksen (Science, Technology, Engineering, Arts & Mathematics) tarkoituksena on yhdistää luonnontieteet, teknologia ja taiteet yhdeksi luonnolliseksi oppiainekokonaisuudeksi ja pedagogiikaksi. Taideaineet jäävät kuitenkin tässä kokonaisuudessa usein taka-alalle, sillä niiden hyödyntämisen koetaan olevan hankalaa tai osin tarpeetonta opetettavan asian kannalta. Aikaisemmat tutkimukset kuitenkin tukevat eheyttävien opetuskokonaisuuksien positiivisia vaikutuksia. Lisäksi etenkin positiiviset tunteet ovat tärkeitä kiinnostuksen herättämisessä ja ylläpitämisessä. Koska musiikilla on luonnostaan emotionaalinen lataus, tämän hyödyntäminen opetuksessa voi olla hyvä tapa lisätä kiinnostusta. Kiinnostus on avainasemassa oppimisessa, jonka vuoksi sen herättäminen ja ylläpitäminen on tärkeää. Tämän tutkimuksen tavoitteena oli selvittää miten, kuinka paljon ja miksi musiikkia hyödynnetään kemian opetuksessa. Tutkimus oli kyselytutkimus, jossa tarkasteltiin määrällisin ja laadullisin kysymyksin opettajien ja opettajaopiskelijoiden näkemyksiä ja kokemuksia musiikin hyödyntämisestä kemian opetuksessa. Tarkoituksena oli selvittää, millaisin menetelmin ja millä perustein musiikkia on hyödynnetty tai jätetty hyödyntämättä. Kysely toteutettiin nettikyselynä Google Formsilla. Tutkimuksen tulokset osoittavat, että musiikkia opetuksessaan hyödyntäneiden kemian opettajien ja opettajaopiskelijoiden mielestä musiikki toimii hyvin motivoivana ja kiinnostusta herättävänä työkaluna osana opetusta. Musiikkia ei kuitenkaan hyödynnetä kuin muutamia kertoja lukuvuodessa, sillä sen koetaan olevan haastavaa toteutuksen, ideoiden ja materiaalien puutteen vuoksi. Myös näiden syiden vuoksi suurin osa vastaajista ei ollut hyödyntänyt musiikkia opetuksessaan lainkaan. Riippumatta siitä, oliko musiikkia hyödynnetty vai ei, molempien vastaajaryhmien vastaukset olivat keskenään linjassa ajatusten suhteen, miten musiikkia voisi ylipäätään hyödyntää kemian opetuksessa. Työkokemuksella tai -taustalla ei myöskään ollut vaikutusta musiikin hyödyntämisen suhteen. Jatkotutkimuksen näkökulmasta olisi mielekästä laajentaa kysely koskemaan myös muita luonnontieteitä.
-
(2022)Luonnontieteiden, matematiikan, teknologian ja tekniikan aloilla on kansainvälisesti työvoimapula pätevistä työntekijöistä. Ennusteiden mukaan korkeasti koulutettujen luonnontieteiden osaajien tarve työpaikkojen näkökulmasta tulee kasvamaan. Jotta työelämän tarpeisiin pystyttäisiin vastaamaan, tulisi luonnontieteellisiltä aloilta valmistuneiden määrän kasvaa. Suomessa matematiikan, fysiikan ja kemian ylemmän korkeakoulututkinnon suorittaneiden määrä on kuitenkin laskenut. Yhä harvempi nuori on kiinnostunut luonnontieteelliselle alalle liittyvästä urasta ja valitsee kemian korkeakouluopinnot. Jotta työelämän tarpeisiin pystyttäisiin vastaamaan sekä ymmärtämään syitä, miksi nuoret eivät hae opiskelemaan kemiaa, tarvitaan tietoa opiskelijoiden uravalintaan vaikuttavista tekijöistä sekä valintaperusteista. Kemian uravalinnan vaikutustekijöitä analysoitiin tässä tutkimuksessa sosiaalis-kognitiivisen urateorian avulla. Sosiaalis-kognitiivisen urateorian mukaan yksilön uravalintaa ohjaa erilaiset henkilökohtaiset tekijät sekä ympäristötekijät. Valintaperusteita analysoitiin kehittämää relevanssimallia hyödyntäen. Mallia ei ollut aiemmin hyödynnetty kemian uravalinnan tutkimuksessa, joten relevanssia sovellettiin kemian uravalinnan valintaperusteisiin. Mallin mukaan relevanssia voidaan tarkastella erilaisista näkökulmista, jotka voidaan jakaa henkilökohtaiseen, yhteiskunnalliseen ja ammatilliseen tasoon. Tämän tapaustutkimuksen päätutkimuskysymyksinä olivat: mitkä tekijät ovat vaikuttaneet valintaan opiskella kemiaa Helsingin yliopistossa kemian ensimmäisen vuoden opiskelijoiden keskuudessa sekä miksi opiskelijat ovat valinneet kemian opinnot? Tutkimuskohteena olivat kemian sekä matematiikan, kemian ja fysiikan aineenopettajan kandiohjelmien ensimmäisen vuoden opiskelijat vuosina 2020 ja 2021 (N=75). Tutkimuksessa selvitettiin myös, onko valintaperusteilla sekä vaikutustekijöillä sukupuolieroja. Tutkimuksen avulla pyrittiin ymmärtämään, miten tekijät ovat vaikuttaneet kemian uravalintaan. Tutkimusmenetelmänä oli kyselylomaketutkimus. Analyysimenetelminä olivat kuvaileva tilastoanalyysi, t-testi sekä laadullinen teoriaohjaava sisällönanalyysi. Tulokset osoittivat, että opiskelijat olivat valinneet kemian opinnot, koska kokivat kemian olevan merkittävä tieteenala, tarjoavan monia mahdollisuuksia, olevan läsnä jokapäiväisessä elämässä, kiinnostavana tieteenalana, tärkeänä alana elinkeinoelämässä sekä koulutusohjelman sisäänpääsyn helpoksi. Valintaperusteita nousi jokaiselta relevanssin tasolta, mutta erityisesti yhteiskunnallinen taso ja ammatillinen taso korostuivat tuloksissa. Opiskelijoiden valintaan opiskella kemiaa vaikuttivat henkilökohtaisista tekijöistä kiinnostus tieteenalaa kohtaan ja minäpystyvyys sekä ympäristötekijöistä kemian opettaja. Sukupuolella ei tulosten mukaan ollut vaikutusta kemian uravalintojen valintaperusteisiin eikä vaikutustekijöihin. Yleisimmät perustelut kemian uravalinnan vaikutustekijöille olivat henkilökohtaisista tekijöistä henkilökohtainen kiinnostus ja hyvä minäpystyvyys sekä ympäristötekijöistä kemian opiskelu varavaihtoehtona. Suomessa kemian uravalinnan tutkimusta on tehty vähän. Tutkimuksella saatiin tarpeellista ja ajantasaista tietoa Helsingin yliopiston opiskelijoiden kemian uravalinnasta. Tutkimuksessa hyödynnetty relevanssimalli osoittautui soveltuvaksi kemian uravalinnan valintaperusteiden tutkimukseen. Tutkimuksen avulla saatiin uutta tietoa yhteiskunnallisen näkökulman vaikutuksista uravalintaan.
-
(2021)Nykyinen koulutusjärjestelmä on kasvattanut ylioppilaskirjoitusten arvosanan arvoa jatkokoulutuspaikan saamisessa. Tämä vaikuttaa opiskelijoiden päätöksiin opiskella lukiossa kemiaa. Tutkimuksen tavoitteena on selvittää, koetaanko kemian oppitunneilla suuressa roolissa oleva kokeellinen työskentely paremman arvosanan mahdollistajana vai koetaanko se mielekkääksi, koska halutaan oppia luonnontieteitä. Tutkimuksen hypoteesi on, että kokeellisen työskentelyn relevanttius vähenee, kun ylioppilastutkinnon arvosanan merkitys opiskelijalle kasvaa. Tutkimuksen tavoitteena on selvittää, millä Stuckeyn ym. luonnontieteiden koulutukseen kehittämän relevanssimallin tasolla opiskelijat kokevat kemiaa opiskelevansa kokeellisen työskentelyn näkökulmasta tarkasteltuna. Tutkimuksessa selvitetään lisäksi lukion kemian opettajien näkemyksiä kokeellisen työskentelyn relevanttiudesta opiskelijoille, ja selvitetään, kohtaavatko opiskelijoiden ja opettajien näkemykset. Tutkimus on tapaustutkimus, joka toteutettiin kyselytutkimuksena opiskelijoille ja opettajille tehdyllä Forms-kyselylomakeella. Opiskelijoiden kyselytutkimukseen osallistui kolme lukiota Uudeltamaalta ja siihen vastattiin lähi- ja etäopetus oppituntien yhteydessä. Opettajien kyselytutkimukseen osallistui lukion kemian opettajia mahdollisesti ympäri Suomea, koska Forms-kyselylomake jaettiin Facebookissa Kemian opettajat-vertaisryhmässä. Kyselylomakkeet sisälsivät suljettuja ja avoimia osioita ja ne analysoitiin määrällisen ja laadullisen analyysin keinoin. Sekä määrällinen että laadullinen aineisto tuottivat keskenään yhtenevät tulokset kummassakin kohderyhmässä. Opiskelijat ja opettajat kokivat relevanssimallin henkilökohtaisen tason opiskelijoille vahvimmaksi. Opiskelijat kokivat seuraavaksi tärkeimmäksi relevanssimallin yhteiskunnallisen tason ja viimeiseksi ammatillisen tason. Näiden kahden tason järjestys oli opettajien mielestä päinvastainen. Kokeellisen työskentelyn relevanttiudessa havaittiin tilastollisesti merkitsevää eroa opintojen eri vaiheissa ainoastaan relevanssimallin henkilökohtaisella tasolla kursseilla 3-4 ja 5-7 opiskelevien välillä. Tutkimuksen tulokset tukevat aikaisempaa tutkimusta, jonka mukaan opiskelijat näkevät luonnontieteiden relevanttiuden yhteiskunnalle, mutta he eivät halua hakeutua alan jatko-opintoihin. Tulosten perusteella kokeellinen työskentely koetaan itselle mielekkääksi, eikä sitä nähdä ainoastaan paremman arvosanan mahdollistajana. Kemian suosion on havaittu laskevan toisen asteen koulutuksen aikana, mitä tukee tutkimuksen tuloksissa havaittu tilastollisesti merkitsevä ero kursseilla 3-4 ja 5-7 opiskelevien välillä. Tällä tutkimuksella ei kuitenkaan pystytty selvittämään, heikkeneekö kokeellisen työskentelyn relevanttius opintojen edetessä ja ylioppilaskokeen lähestyessä. Tämän selvittäminen olisi vaatinut tutkimuksen toteuttamisen pitkittäistutkimuksena. Opettajien aineistossa havaitaan suurinta hajontaa relevanssimallin yhteiskunnallisella tasolla, ja se koetaan vähiten merkittäväksi opiskelijoille. Tulos tukee aikaisempaa tutkimusta, jonka mukaan opettajat kokevat epävarmuutta yhteiskunnallisen tason sijoittamisessa opetukseensa. Tutkimus osoittaa, että eri relevanssimallin tasojen olemassaoloon tulisi kiinnittää huomiota opetuksen suunnittelussa. Samaan aikaan kun opettajat kokevat epävarmuutta opetuksen tekemisessä relevantimmaksi, luonnontieteiden suosio laskee opiskelijoiden keskuudessa ja se koetaan itselle epärelevantiksi.
-
(2023)Tämän tutkielman tavoite oli selvittää millaisia menetelmiä spektrofotometrian musta laatikko -ilmiön estämiseen voi opetuksessa hyödyntää. Musta laatikko -ilmiö, eli käytettävän prosessiin sisältyvien taustojen heikko ymmärrys, on merkittävä ongelma instrumenttianalytiikan opetuksessa, sillä opiskelija keskittyy menetelmän tieteellisten taustojen sijasta vain laitteen antamiin tuloksiin. Tällöin opiskelija ei osaa arvioida laitteen antamien tulosten tarkkuutta ja tiedon siirrettävyys on heikkoa esimerkiksi muihin laitteen käyttökohteisiin. Tutkielma toteutettiin kehittämistutkimuksena, jossa ensin kartoitettiin spektrofotometrian ymmärtämiseen vaadittavat keskeiset sisällöt ja testattiin eheyttävää STEM-opetusta musta laatikko -ilmiön syntymisen estämisessä kehittämistuotoksen avulla. Itse kehittämisprosessia ja sen haasteita tutkittiin kehittämispäiväkirjan sisällön analyysillä. Tutkielmassa vastataan kolmeen tutkimuskysymykseen: TK1: Millainen a) sisältötieto ja b) pedagoginen toteutus mahdollistaa musta laatikko -ilmiön torjumista spektrofotometriassa? TK2: Millaisia haasteita opetuskokonaisuuden kehittämisessä on? TK3: Miten opettajat arvioivat kehittämistuotoksen eri komponenttien ehkäisevän musta laatikko -ilmiötä? Kehittämistuotos koostuu viidestä työohjeesta, jotka kuuluvat samaan eheyttävän STEM-opetuksen projektiin, joita voi hyödyntää yhdessä tai erikseen LOPS 2019 kurssilla KE3 Molekyylit ja mallit spektrofotometrian opetuksessa. Projektin tavoitteena on kehittää tapa määrittää elintarvikkeissa olevan proteiinin määrä itse rakentamalla spektrofotometrillä. Projektin aikana tutustutaan spektrofotometriaan PhET-simulaation avulla. Tutkittava näyte valitaan osoitusreaktioiden avulla ja näytteen proteiinin rakenteeseen tutustutaan molekyylitietokantojen ja mallinnuksen keinoin. Kehittämistuotosta testattiin opettajia ja kemian opiskelijoita haastattelemalla. Tulosten perusteella haastatteluun osallistuneet kokevat eheyttävän STEM-opetuksen ja kehittämistuotoksen sisältämien menetelmien voivan ehkäistä musta laatikko -ilmiön syntymistä, mutta samalla näkevät haasteita eheyttävän STEM-opetuksen soveltuvuudessa koulumaailman rakenteiden vuoksi. Jatkotutkimuksena voisi selvittää millaisia tapoja koulumaailmassa on integroida oppiaineiden välisiä sisältöjä, jotta kehittämistuotosta voisi testata tarkoitetussa käyttöympäristössä ja näin saada lisätietoa musta laatikko -ilmiön synnyn estämisestä.
-
(2022)Tämän tutkimuksen tavoitteena oli selvittää opettajien ammatillisen kehittymisen mahdollisuuksia ja haasteita kemian non-formaalissa oppimisympäristössä oppilaiden vierailun aikana. Tutkimuksessa non-formaali oppimisympäristö määriteltiin koulun ulkopuoliseksi paikaksi, jossa oppiminen on jollain tavalla organisoitua ja tavoitteellista, ja tapahtuu ohjatussa oppimisaktiviteetissa. Näiden lisäksi non-formaali oppimisympäristö määriteltiin paikaksi, jossa opettaja voi poistua perinteisestä ohjaajan roolistaan ja keskittyä sen sijaan tukemaan ja tarkkailemaan oppilaitaan. Jatkuvaa ammatillista kehittymistä tarkasteltiin erityisesti opettajan sisältötiedon sekä pedagogisen sisältötiedon näkökulmista. Aineisto kerättiin Helsingin yliopiston Kemianluokka Gadolinissa oppilaiden kanssa vierailleilta opettajilta vuosina 2019 ja 2022. Vastauksia saatiin yhteensä 45. Tutkimusmenetelminä käytettiin kyselylomaketta ja teemahaastattelua triangulaatiota hyödyntäen. Saadut vastaukset analysoitiin teoriaohjaavan sisällönanalyysin menetelmällä. Tulokset osoittavat opettajien odotuksien keskittyvän kemian sisältötiedon kehittymiseen kemian teorian sekä kouluarjesta poikkeavan kokeellisuuden kautta, ja näitä opettajat kokivat myös oppineensa vierailun aikana. Odotukset kohdistuvat myös yliopistoympäristöön, jossa mahdollisuus tutkijavierailuihin sekä tutustuminen oikeaan laboratorioon koettiin kehittävän opettajien sisältötietoa ja lisäävän relevanssia ja tapoja motivointiin opetuksessa. Oman opetuksen kehittämisen osalta odotukset kohdistuivat työskentelytapojen rikastuttamiseen, johon myös opettajat kokivat saaneensa hyötyä vierailun aikana. Tutkimuksen tulosten perusteella vierailut non-formaalissa kemian oppimisympäristössä voivat sekä vahvistaa opettajan osaamista että tuoda jatkuvan ammatillisen kehittymisen osaksi heidän työaikaansa. Ne voivat toimia luontaisena paikkana opettajien tutustuttamiseen uuteen, opetussuunnitelman ulkopuoliseenkin, mutta silti sitä relevanssilla ja ajankohtaisuudella tukevaan materiaaliin. Tutkimus nostaa esiin useita ehdotuksia jatkotutkimukselle. Selvitys sen osalta, millaisia odotuksia kemian pääaineopettajilla on muihin kemiaa opettaviin verrattuna sekä vertailu koetusta oppimisesta vierailun aikana, voisivat tuoda syvempää tietoa aiheeseen ja tässä tutkimuksessa saatuihin tuloksiin. Tutkimuksessa opettajat ovat vastanneet kyselyyn välittömästi vierailun jälkeen, ja seurantakysely siitä, millaiseksi opettajat ovat kokeneet oppimisen kemiasta ja sen opettamisesta voisi olla tarpeen tietyn aikajakson jälkeen vierailusta. Näin opettajille annettaisiin aikaa reflektoida myös sitä, miten he todellisuudessa ovat hyödyntäneet vierailun aikana oppimaansa omassa opetuksessaan.
-
(2023)yhteiskunnalle, joiden monipuoliset molekyylirakenteet mahdollistavat niiden kehittämisen ja käytön eri sovellus- ja käyttökohteissa. Niitä pyritään hyödyntämään yhteiskunnan toiminnassa yhä enemmän kestävän kehityksen merkityksen korostumisen myötä. Tämän vuoksi uusiutuvia luonnonvaroja tulisi tuoda myös osaksi kemian opetusta. Tässä tutkielmassa käsitellään uusiutuvia luonnonvaroja kiinnostuksen ja kestävyyskasvatuksen näkökulmasta. Kiinnostus on monimutkainen ilmiö, jonka on todettu olevan merkityksellinen oppimisessa. Sen laskusta ollaan kemian oppiaineessa huolestuneita, jonka vuoksi se valikoitui tutkimuksen yhdeksi kontekstiksi. Tehdyn määrällisen pilottitutkimuksen tavoitteena oli tehdä kyselylomake aiheen yhteyteen ja testata sen toimivuutta sekä saada alustavia tuloksia sille asetettuihin tutkimuskysymyksiin. Kyselylomakkeessa mitattiin uusiutuvan limoneenin yhteyttä tilannekohtaisen kiinnostuksen heräämiseen kemiaa kohtaan, uusiutuvien luonnonvarojen kiinnostuskohteita sekä uusiutuvien luonnonvarojen yhteyttä kestävyyskasvatuksen toteutumiseen. Määrällinen pilottitutkimus suoritettiin lukio-opiskelijoille, jotka tulivat vierailemaan Helsingin yliopiston kemianluokka Gadoliniin helmikuussa 2023. Käytetty tutkimusmenetelmä oli määrällinen pilottitutkimus, joka koostui ennakkomateriaalista ja kyselylomakkeesta. Vastauksia saatiin yhteensä 11 ja ne analysointiin kvantitatiivisesti SPSS-ohjelmiston avulla. Pilottitutkimuksesta saatujen alustavien tulosten mukaan uusiutuvien luonnonvarojen, kuten limoneenin käytöllä kemian opetuksessa voidaan herättää tilannekohtaista kiinnostusta kemiaa kohtaan. Opiskelijoita kiinnostaa useat eri näkökulmat uusiutuvissa luonnonvaroissa, kuten niiden soveltaminen kemian avulla, esiintyminen omassa ympäristössä sekä niiden mahdollisuus ympäristöystävällisempään toimintaan. Alustavat tulokset myös osoittavat, että uusiutuvien luonnonvarojen käytöllä voidaan tukea kestävyyskasvatuksen toteutumista. Tehdyn pilottitutkimuksen perusteella laadittu kyselylomake oli toimiva instrumentti mittaamaan haluttuja muuttujia. Jatkokehitysehdotuksena on kartoittaa kyselylomakkeessa vielä kattavammin tutkimukseen osallistuvien taustamuuttujia sekä muokata sen väittämiä vastaamaan monipuolisemmin valittuihin näkökulmiin esimerkiksi lisäämällä tai muokkaamalla niitä vieläkin ymmärrettävämpään muotoon. Tulevaisuudessa laaditun kyselylomakkeen yhteyteen voitaisiin kehittää jokin ennakkotehtävä konkretisoimaan paremmin kyselylomakkeen sisältöjä tai sitä voitaisiin muokata muihinkin konteksteihin, kuten tutkimaan tarkemmin tiettyä luonnonainetta.
-
(2020)Lähes kaikki arjen ilmiöt ja tapahtumat liittyvät jollakin tavalla kemiaan. Makroskooppisella tasolla kemialliset reaktiot, kuten palamisreaktio ja suolan liukeneminen veteen, tai aineen olomuodonmuutokset, kuten jään sulaminen, tuntuvat usein itsestään selviltä. Niiden selittäminen ja ymmärtäminen submikroskooppisella ja abstraktilla tasolla on silti monelle erittäin hankalaa. Draamassa oppilaat voivat esittää esimerkiksi hiukkasia kemiallisissa ilmiöissä ja tapahtumissa, jolloin he muuntavat abstraktit käsitteet ja submikroskooppisen tason ihmisen aistein havaittavalle tasolle. Dramatisointiin liittyy myös vahvat luomisen, tulkitsemisen, tekemisen ja kokemisen tunteet, jotka tehostavat dramatisoinnissa syntyviä assosiaatioita ja muistijälkiä. Oppilaat kokevat draamamuotoiset opetusmenetelmät kiinnostavina ja motivoivina. Draaman soveltuvuutta opetusmenetelmänä onkin tutkittu jo monen vuosikymmenen ajan, mutta siitä huolimatta draamaa käytetään melko harvoin opetustilanteissa. Viime vuosina oppilaiden hiipuva kiinnostus ja motivaatio koulua ja luonnontieteitä kohtaan on aiheuttanut suurta huolta. Mahdollista ratkaisua etsitään draaman lisäksi pelillistämisestä, joka on viimeisimpinä vuosina opetusta käsittelevässä kirjallisuudessa esiin noussut termi. Pelillistäessä opetuksen monia perinteisiä osa-alueita, kuten luentoihin osallistumista, tehtävien tekemistä ja/tai oppimispäiväkirjojen palauttamista, muutetaan pisteytettäväksi arvomerkinnöin palkittavaksi peliksi, minkä on havaittu kohentavan oppilaiden kiinnostusta ja motivaatiota. Tässä työssä tehtiin systemaattinen analyysi draamaa ja pelillistämistä koskevasta kirjallisuudesta luonnontieteiden opetuksen näkökulmasta. Draaman ja pelillistämisen ajatellaan tukevan ja syventävän oppimista, mutta missä määrin aihetta käsittelevä kirjallisuus tukee väitteitä? Kirjallisuuden systemaattisen analyysi hakuprosesseineen ja tuloksineen esitellään ja niistä keskustellaan. Systemaattisessa analyysissä hyväksytyt artikkelit kategorisoidaan ja ryhmitetään niiden aiheen, opetusmetodin ja tutkimuskysymyksen perusteella, jonka jälkeen ryhmittymiä verrataan toisiinsa. Analyysistä käy ilmi, että lähes kaikissa julkaisuissa draamamuotoisen opetusmenetelmä oli oppilaiden mieleen ja sillä saatiin positiivisia oppimistuloksia. Draaman “hyvyyttä” on kuitenkin vaikea osoittaa tilastollisesti. Sitä vastoin kvalitatiivista ja deskriptiivistä näyttöä löytyy oppimiselle, käsitteiden hallinnalle ja muillekin hyödyille, kuten oppilaiden kiinnostuksen, motivaation ja osallisuuden lisäämiselle sekä sosiaalisten taitojen karttumiselle. Vaikka pelillistäminen on uusi nostetta kokeva ja draama hyväksi todettu opetusmenetelmä, on draamamuotoisten opetusmenetelmien pelillistäminen harvinaista. Yhdistelmän potentiaalia olisi syytä tutkia lähemmin.
Now showing items 1-20 of 23