Skip to main content
Login | Suomeksi | På svenska | In English

Browsing by master's degree program "Master's Programme for Teachers of Mathematics, Physics and Chemistry"

Sort by: Order: Results:

  • Sandberg, Joel (2024)
    Visuaalisella havainnollistamisella on tärkeä rooli matematiikan oppimisessa. Animaatiot ovat eräs visuaalisen havainnollistuksen keino. Opetusanimaatioita on hyödynnetty matematiikan opetuksessa jo pitkään ja niiden oikeaoppisen käytön on huomattu parantavan oppimistuloksia. Tekoälyn avulla voidaan luoda erilaisia oppimateriaaleja. Tekoälypohjaiset keskustelubotit kuten ChatGPT ovat kohtalaisen hyviä luomaan koodia eri ohjelmointikielillä. Tämän tutkimuksen tavoitteena oli pohtia hyvän opetusanimaation piirteitä, luoda käytettävä opetusanimaatio ja selvittää tekoälyn tarjoamia keinoja helpottaa animaatioiden luomista. Tässä tutkimuksessa kehitettiin yhteensä kolme lineaarialgebraa käsittelevää animaatiota. Kaksi animaatiota luotiin itse matemaattisten esimerkkien pohjalta. Kolmannen animaation loi tekoälypohjainen ChatGPT-keskustelubotti. Keskustelubotille annettiin käsky luoda animaatio toisen itse luodun animaation kuvailun pohjalta. Itse luotuja animaatioita testattiin koeryhmällä. Koeryhmälle näytettiin animaatiot ja tämän jälkeen pyydettiin täyttämään kysely niiden pohjalta. Itse luodut animaatiot olivat kyselyn perusteella laadukkaita ja sopivia oppitunnilla käytettäviksi, vaikka joitakin parannusehdotuksia ilmenikin. Osa vastaajista koki jopa oppineensa jotakin animaatioista, vaikka animaatioiden aihe oli heille jo ennestään tuttu. ChatGPT-keskustelubotin luoma animaatio oli lupaava, mutta kokonaisuutena ei kovinkaan laadukas. Keskustelubotin avulla onnistuttiin kuitenkin luomaan animaatio, joka olisi vaatinut vain hiukan manuaalista korjaamista. Tutkimuksen perusteella animaatiot ovat toimiva ja tehokas työkalu matematiikan opetukseen. Niiden käyttöä tulee kuitenkin lähestyä oikein ja opetettavan aiheen sopivuus animaation käyttöön tulee ottaa huomioon. Teköälyavusteinen animaatioiden luonti on vielä toistaiseksi kankeaa, mutta tekoälypohjaisten työkalujen kehittyessä on mahdollista, että tulevaisuudessa niiden osa oppimateriaalien luonnissa kasvaa merkittävästi.
  • Rönnqvist, Suvi (2020)
    Koulumatematiikka on ottanut valtavia harppauksia eteenpäin viime vuosien aikana. Vuonna 2014 hyväksytty perusopetuksen opetussuunnitelman perusteet toivat ohjelmoinnin osaksi matematiikan opetust. Opetussuunnitelmassa painotetaan paljon yleisesti sekä matematiikan osalta tieto- ja viestintäteknologian hyödyntämistä osana opetusta. Teknologia antaa runsaasti mahdollisuuksia työskentelyyn koulussa. Avaruusgeometriaa voi luoda, havainnoida tai tutkia siihen tarkoitetuilla sovelluksilla. Valmiiksi tehtyjä käyttökelpoisia appletteja löytyy esimerkiksi GeoGebraltaa hyvin. Tästä voi olettaa, että oppikirjat antavat oppilaille paljon tukea teknologian hyödyntämiseen opinnoissa. Koulussa käytettävät oppimateriaalit muuttuivat viimeisimmän opetussuunnitelman myötä. Esimerkiksi materiaalit voivat olla digitaalisessa muodossa perinteisen kirjan sijaan. Perinteisissä oppikirjoissa on aikaisempien kirjojen tyyliin tehtäviä laidasta laitaan. Avaruusgeometriassa tehtävät painottuvat hahmottamiseen ja laskemiseen, mutta myös kolmiulotteiseen hahmottamiseen liittyviä tehtäviä on jonkin verran. Tieto- ja viestintäteknologiaa ei ole oppilaiden kirjoissa mainittuna tai tuotu esiin. Ylioppilastutkinnossa matematiikka on suoritettu keväästä 2019 alkaen sähköisenä kokeena. Peruskoulusta lukioon jatkaa yli puolet oppilaista, joten yläkoulun jälkeen oppilailla on muutama vuosi lukiossa aikaa omaksua erilaiset sähköiset työkalut. Lukiossa opiskeleville olisivaltavasti etua, jos perusopetuksessa tutustuttaisiin esimerkiksi geometrisiin piirtotyökaluihin. Nivelvaihe peruskoulun ja lukion välillä on joka tapauksessa suuri harppaus. Perusopetuksen matematiikan opetusmateriaaleissa ei ole hyödynnetty teknologiaa avaruusgeometriassa. Lisätutkimus teknologian integroimisesta osaksi matematiikan ja avaruusgeometrian opetusta olisi toivottavaa.
  • Silander, Otto (2019)
    Tässä tutkimuksessa luodaan yleiskatsaus babylonialaiseen matematiikkaan, perehdytään sen saavutuksiin ja erityispiirteisiin ja pohditaan sen suurimpia ansioita. Lisäksi selvitetään miten babylonialainen matematiikka on vaikuttanut matematiikan kehitykseen ja miten babylonialaiset keksinnöt ovat päätyneet erityisesti kreikkalaisten matemaatikoiden käyttöön. Babylonialaisen matematiikan lisäksi tutkitaan myös babylonialaista astronomiaa soveltuvin osin. Tutkimuksessa selvitetään myös onko babylonialaisella matematiikalla yhteyksiä nykyaikaan ja erityisesti tapaan jakaa tunti 60 minuuttiin ja minuutti 60 sekuntiin ja ympyrän kehäkulma 360 asteeseen. Tutkimus toteutettiin kirjallisuuskatsauksena käyttämällä mahdollisimman laajasti sekä babylonialaista matematiikkaa koskevia perusteoksia että uusimpia artikkeleita. Matemaattisten saavutusten siirtymistä lähestyttiin tutkimalla tunnettuja kreikkalaisen matematiikan ja astronomian keskeisiä henkilöitä ja heidän yhteyksiään babylonialaiseen matematiikkaan. Näiden pohjalta muodostettiin yhteneväinen kokonaisuus babylonialaisen matematiikan saavutuksista ja tiedon siirtymisestä. Babylonialainen matematiikka käytti omaperäistä ja edistyksellistä seksagesimaalijärjestelmää, jonka kantaluku oli 60 ja joka oli ensimmäinen tunnettu numeroiden paikkajärjestelmä. Babylonialaisia matemaatikoita voidaan perustellusti sanoa antiikin parhaiksi laskijoiksi. He tunsivat monia tunnettuja lauseita kuten Pythagoraan lauseen ja Thaleen lauseen, osasivat ratkaista toisen asteen yhtälön ja käyttivät erilaisia tehokkaita algoritmeja likiarvojen laskemiseen yli tuhat vuotta ennen kreikkalaisia. Kreikkalaisten ensimmäisinä matemaatikkoina pitämät Thales ja Pythagoras oppivat ilmeisesti tunnetuimmat tuloksensa babylonialaisilta ja heidän merkityksensä on ensisijaisesti tiedon kuljettajana ja matematiikan eri osasten järjestelijöinä. Babylonialainen astronomia oli edistyksellistä ja kreikkalainen Hipparkhos hyödynsi babylonialaisten tekemien havaintojen lisäksi myös babylonialaista laskutapaa tehdessään omia tutkimuksiaan. Näiden ratkaisujen pohjalta ympyrä jaetaan vielä nykyäänkin 360 asteeseen, joista jokainen aste jakautuu 60 osaan. Samalla babylonialaiseen matematiikkaan perustuvalla periaatteella myös tunnit ja minuutit on jaettu 60 osaan.
  • Rautaoja, Jukka (2020)
    Tässä tutkielmassa esitetään Cauchy-Eulerin yhtälö, sen ratkaisu ja kaksi sovellusta sen monista sovelluksista. Cauchy-Eulerin yhtälö on homogeeninen lineaarinen differentiaaliyhtälö, jolla on muuttujakertoimet. Ensimmäisessä luvussa perustellaan aiheen valinta sekä kerrotaan perustietoja lineaarisista differentiaaliyhtälöistä ja Cauchy-Eulerin yhtälön historiasta. Toisessa luvussa esitetään Cauchy-Eulerin yhtälö ja osa yhtälön ratkaisun todistukseen tarvittavista aputuloksista. Kolmannessa luvussa todistetaan sekä toisen kertaluvun että n:nnen kertaluvun ratkaisu yhtälölle. Molempia todistuksia ennen esitetään todistuksien kannalta merkittävimmät aputulokset. Tärkeimpänä esimerkkinä mainittakoon Laplace-muunnos. Toisen kertaluvun ratkaisu todistetaan, koska se on helpompi ymmärtää, sitä tarvitaan molempiin sovelluksiin, ja koska se auttaa ymmärtämään n:nnen kertaluvun ratkaisua. Neljännessä luvussa yhtälölle esitetään kaksi sovellusta: Laplacen yhtälön napakoordinaattiesityksen ratkaisu ja Black-Scholesin yhtälön ratkaisu. Laplacen yhtälöä hyödynnetään kuvaamaan fysiikassa ajasta riippumattomissa tilanteissa tapahtuvia muutoksia esimerkiksi sähkömagneettisissa potentiaaleissa, tasaisissa lämpötiloissa ja hydrodynamiikassa. Yhtälön napakoordinaattiesitystä käytetään sellaisissa tilanteissa, joissa ympäristö on ympyrän rajaama kiekko. Black-Scholesin yhtälöä käytetään finanssimatematiikassa kuvaamaan osakeoptioiden arvonmuutosta. Siten molempia yhtälöitä käytetään paljon, ja ne ovat CauchyEulerin yhtälön tärkeitä sovelluksia. Viidennessä luvussa esitellään tutkielman tulokset. Tuloksina esitetään Cauchy-Eulerin yhtälön n:nnen kertaluvun ratkaisu, Laplacen yhtälön napakoordinaattiesityksen ratkaisu ja Black-Scholesin yhtälön ratkaisu. Sekä Laplacen yhtälön napakoordinaattiesityksen että Black-Scholesin yhtälön ratkaisu saadaan muuttujien separoinnin avulla, jolloin saadaan kaksi eri yhtälöä, joista toinen on toisen kertaluvun Cauchy-Eulerin yhtälö, jonka ratkaisu aiemmin todistettiin.
  • Tiihonen, Viivi (2021)
    Tämä maisterintutkielma pyrkii havainnollistamaan lukion lyhyen ja pitkän matematiikan opiskelijoiden osaamista valtakunnallisissa ylioppilaskirjoituksissa. Aiheeseen paneudutaan analyysitason funktion derivaatan määrittelyn kautta ja lisäksi sivutaan lyhyesti lukion opetussuunnitelman perusteita vuosilta 2015 ja 2019. Tarkastelun myötä huomataan, että lukion lyhyen matematiikan derivaattakurssin funktion derivaatan määritelmä jää melko kauas tarkasta määritelmästä, kun taas pitkässä matematiikassa päästään hyvin lähelle todellisuutta. Lukiossa saadun opetuksen havainnollistamiseksi tehdään lyhyt oppikirjatarkastelu sekä lyhyen että pitkän matematiikan oppikirjoista. Tutkielmassa käydään laajasti ja perustavanlaatuisesti läpi viimeisen viiden vuoden matematiikan ylioppilaskokeiden derivaattaan painottuvat tehtävät. Tehtäviä analysoidaan niin määrällisesti kuin laadullisestikin sekä lyhyen että pitkän matematiikan osalta. Tutkimus osoittaa, että derivaattatehtäviä on ollut lyhyen matematiikan ylioppilaskokeissa parhaimmillaan kolme kappaletta, kun taas pitkässä matematiikassa suurin derivaattatehtäväesiintyvyys nousee jopa kuuteen tehtävään per koe. Lyhyen matematiikan kokeissa ei abstrakteiksi luokiteltavia tehtäviä ole ollut laisinkaan, pitkässä matematiikassa niitä on ollut muutamia. Kaikissa matematiikan ylioppilaskokeissa derivaattapainotteiset tehtävät ovat olleet hyvin pitkälti soveltaviksi luokiteltavia. Ylioppilaskokelaiden osaamista tutkitaan Ylioppilastutkintolautakunnan laatimien pisteytysohjeiden avulla. Analyysissä huomataan, että yksittäisten derivaattatehtäviksi luokiteltujen derivaattaosuuksista saatavat suurimmat pistemäärät ovat noin kolmasosan luokkaa sekä lyhyen että pitkän matematiikan ylioppilaskokeissa. Pisteytysohjeiden mukaista tehtäväanalyysiä tehdään tutkielmassa yksityiskohtaisesti. Tutkielman suurin painoarvo on derivaattatehtävien pistejakaumissa ja niiden analysoinnissa. Työssä tutkitaan tehtävistä saatuja pistemääriä tehtävien tyypin, laadun ja vaikeusasteiden mukaan. Tutkimus osoittaa, että lyhyessä matematiikalla osataan sekä parhaiten että huonoiten funktion derivointia sekä sen arvon laskemista tietyssä pisteessä. Perustehtävistä saatiin enemmän pisteitä kuin soveltavista tehtävistä ja helppoja tehtäviä osattiin selkeästi paremmin kuin vaikeusasteeltaan haastavampia tehtäviä. Kuitenkin lyhyen matematiikan opiskelijat valitsivat kokeissa eniten soveltavia tehtäviä sekä vaikeusasteeltaan abstrakteja tehtäviä. Pitkän matematiikan kirjoittaneet taas osaavat parhaiten perinteistä funktion derivointia ja huonoiten funktion derivoituvuuden tarkasteluun liittyviä sovelluksia. Tehtävien laatu- ja vaikeusasteluokittelussa hajontaa esiintyi jonkin verran. Tutkimus osoittaa, että pitkän matematiikan opiskelijat valitsevat ylioppilaskokeissa mieluiten ääriarvotehtäviä ja vähemmälle suosiolle jäävät derivoituvuuden tutkimiseen painottuvat tehtävät.
  • Seppälä, Tinja (2024)
    Eksponentti- ja logaritmifunktiot ovat perusalkeisfunktioita ja ne ovat kuuluneet lukion opetussuunnitelman vuoden 2015 perusteiden mukaan sekä pitkän että lyhyen matematiikan oppimäärän sisältöalueisiin. Matematiikan opetuksessa on tärkeää olla tietoinen siitä, että eksponentti- ja logaritmifunktioiden käsitteellinen ymmärrys saattaa jäädä opiskelijoilla helposti pintapuoliseksi. Eksponentti- ja logaritmifunktioiden käsitteellisen ymmärryksen muodostumista voidaan tukea esimerkiksi erilaisilla opiskelijalähtöisillä, tutkimuksellisuutta korostavilla ja symbolista laskentaa hyödyntävillä opiskelumetodeilla. Nykypäivän opetuksessa on muutenkin korostettu digitaitojen merkitystä muun muassa ylioppilaskokeiden sähköistymisen myötä. Esimerkiksi symbolinen laskenta on tärkeä matematiikan opetuksen osa-alue, joka sisältää muun muassa erilaisten yhtälöiden ja funktioiden käsittelyn tietokoneavusteisesti, johon digitaalinen Logger Pro 3 -ohjelmisto tarjoaa helppokäyttöisen työkalun esimerkiksi kuvaajien analysointiin koordinaatistossa. Logger Pro 3 -ohjelmistoa hyödynnetään erityisesti lukion fysiikan ja kemian opinnoissa, mutta ohjelmistoa ei vielä ole kovin laajalti hyödynnetty matematiikan lukio-opinnoissa. Käsitteellisen ymmärryksen vahvistamisen lisäksi erilaisilla opiskelijaa aktivoivilla ja vaihtelevilla opiskelumetodeilla on havaittu olevan positiivinen vaikutus opiskelijoiden opiskelumotivaatioon. Tämän tutkielman tarkoituksena on selvittää, soveltuuko Logger Pro 3 -ohjelmistoa hyödyntävä opiskelijalähtöinen harjoitus eksponentti- ja logaritmifunktion esittelyyn lukiossa. Toisena tutkielman tarkoituksena on selvittää, että vaikuttaako ohjelmiston käyttö tutkimukseen osallistuvien opiskelijoiden opiskelumotivaatioon. Tutkimusmenetelmänä toimii kehittämistutkimus, jonka tavoitteena on tuottaa harjoitus, jota voisi hyödyntää jatkossa aidoissa oppimistilanteissa. Kaikki tutkimukseen osallistuvat opiskelijat noudattivat vielä opinnoissaan lukion opetussuunnitelman vuoden 2015 perusteita. Kehittämistutkimuksen yleisenä edellytyksenä on ensimmäisen version asettaminen testattavaksi, jonka jälkeen ensimmäisen version toimivuus arvioidaan. Tässä tutkimuksessa harjoitusta on kehitetty yksisyklisen kehittämistutkimuksen kautta, eli käytännössä harjoitusta on aluksi testattu ensimmäisen koeryhmän kanssa ja kerätyn palautteen perusteella harjoitusta on jatkokehitetty. Lopuksi jatkokehitetty versio on vielä testattu toisen koeryhmän kanssa. Tutkimus on toteutettu Vantaalla Vaskivuoren lukiossa kahden eri kemian oppitunnin aikana ensin testaamalla harjoituksen ensimmäinen versio 18.11.2021 ja tämän jälkeen ensimmäisestä versiosta jatkokehitetty harjoitus on testattu 27.1.2022. Tämän tutkimuksen tiedon- ja palautteenkeruutapana käytettiin opiskelijoiden anonyymeja kirjallisia vastauksia harjoituksen kysymyksiin sekä kyselylomakkeita. Keskeisimpänä tutkimustuloksena voitiin todeta, että kehittämistutkimuksen tuote eli opiskelijalähtöinen harjoitus vaikutti positiivisimmin opiskelijoiden opiskelumotivaatiokokemuksiin. Lisäksi opiskelijoiden oma kokemus siitä, että ohjelmiston käyttö auttoi hahmottamaan eksponentti- ja logaritmifunktioiden käsitettä, vahvistui hieman. Harjoituksen kirjallisten vastausten perusteella harjoituksella ei kuitenkaan sellaisenaan ollut juurikaan myönteistä vaikutusta opiskelijoiden käsitteelliseen ymmärrykseen eksponentti- ja logaritmifunktioista. Toisaalta edelleen jatkokehittämällä opiskelijalähtöistä harjoitusta, voisi se soveltua paremmin jatkossa käytettäväksi eksponentti- ja logaritmifunktioiden esittelyyn lukio-opinnoissa sen mahdollistaessa tutkimuksellisen, ilmiöpohjaisen ja opiskelijaa aktivoivan työtavan, jolloin se tarjoaisi potentiaalisen työkalun opiskelun monipuolistamiseksi sekä käsitteellisen ymmärryksen ja opiskelumotivaation vahvistamiseksi.
  • Abbasli, Azira (2023)
    Tämän tutkielman tavoitteena on selvittää tyypillisimmät virheet ja virhekäsitykset eksponentti- ja logaritmitehtävissä. Tutkimuksessa tarkastellaan pitkän ja lyhyen matematiikan ylioppilaskokeen tehtäviä aiheeseen liittyen. Tutkielmassa esitellään lisäksi tarkasteltujen tehtävien vastausmäärät ja pistejakaumat. Tutkielma aloitetaan esittelemällä eksponentti- ja logaritmifunktioiden teoriaa, jonka jälkeen esitellään aikaisempia tutkimuksia logaritmien virhekäsityksistä. Aikaisemmissa tutkimuksissa on havaittu, että logaritmeja koskevat perusajatukset, kuten logaritmin lause, määritelmä ja symboliesitys ovat jääneet epäselviksi oppilaille. Tutkimuksen aineisto, joka saatiin Ylioppilastutkintolautakunnalta, koostui yhteensä neljästä matematiikan tehtävästä, joista kaksi tehtävää oli pitkän matematiikan kokeesta ja kaksi tehtävää lyhyen matematiikan kokeesta. Tutkimuksessa analysoitujen tehtävien perusteella havaittiin, että sekä pitkän että lyhyen matematiikan kokeessa käytössä olleen taulukkokirjan, josta löytyy logaritmin määritelmä ja laskukaavat, kokelaat olisivat voineet hyödyntää paremmin. Logaritmi- ja eksponenttiyhtälön ratkaisuissa ilmeni yhtälönratkaisuun liittyviä haasteita ja logaritmin määritelmään liittyviä virhekäsityksiä. Tutkimuksessa havaittiin lisäksi laskimen käyttöön liittyviä haasteita, kuten logaritmilausekkeen kirjoittaminen laskimeen ja logaritmin tarkan arvon selvittäminen laskimen avulla.
  • Nurmiainen, Tuomas (2021)
    Tämän tutkielman tavoitteena on tutustuttaa lukija yksinkertaisiin stokastisiin prosesseihin esimerkkien avulla. Tämän lisäksi esitellään stokastisten prosessien perusominaisuuksia. Stokastiset prosessit ovat matematiikassa osa todennäköisyyslaskennan osa-aluetta. Tutkielman alussa käydään läpi todennäköisyyslaskennan peruskäsitteitä, jotka ovat välttämättömiä stokastisten prosessien ymmärtämisessä. Tämän jälkeen esitellään stokastisten prosessien perusominaisuuksia. Tutkielmassa esiteltävät stokastiset prosessit ovat Bernoullin prosessi, satunnaiskulku ja Poissonin prosessi. Jokaisesta prosessista esitetään esimerkkejä ja niihin käytettäviä jakaumia. Lopuksi on pohdintaa stokastisten prosessien hyödyntämisestä lukio-opetuksessa lyhyen ja pitkän matematiikan osalta. Pohdinta on käyty uuden opetussuunnitelman LOPS19 tavoitteiden ja sisällön mukaan. Pitkässä ja lyhyessä matematiikassa on molemmissa yhden moduulin sisällössä määritelty binomijakauma, jota voidaan käyttää joidenkin stokastisten prosessien tutkimisessa.
  • Kivioja, Timo (2020)
    Kieli on keskeinen osa oppimista ja niitä ei voida erottaa. Tieteellä on oma kieli, joka eroaa merkittävästi opiskelijoiden tuntemasta arkikielestä monella tapaa. Tieteellinen kieli sisältää suuren määrän informaatiota lyhyessä tekstissä, sisältää opiskelijoille tuntemattomia termejä ja myös lauserakenne on erilainen. Opiskelijoiden tieteen oppimisessa tieteellisen kielen oppiminen onkin yksi suurimmista ongelmista. Tämän vuoksi tulevien fysiikan aineenopettajien kielellisten ilmaisujen tutkiminen on tärkeää. Opinnäytetyössä analysoidaan fysiikan aineenopettajaopiskelijoiden tuottamia tekstejä fysiikan aineenopettajakoulutuksen kurssilta. Aineisto koostuu 12 tekstistä kuudelta eri fysiikan aineenopettajaopiskelijalta. Tarkoituksena on vastata tutkimuskysymyksiin: 1. Miten voimme analysoida aineenopettajaopiskelijoiden sanaston käyttöä? ja 2. Miten fysiikan aineenopettajaopiskelijat käyttävät kaksoisrakokokeen sanastoa? ja kehittää luotettava ja toistettavissa oleva analyysiprotokolla, jolla voidaan analysoida suomenkielisiä tekstejä. Analyysinlopputulos on yksinkertaistettu muoto aineistosta, jota voidaan analysoida tulevaisuudessa mahdollisesti tietokoneella. Teoriaosassa käsitellään lisäksi käsitteitä, käsitteellistä muutosta sekä semanttisia ja sanastollisia verkkoja. Tuloksena itse analyysin tuloksien lisäksi on analyysiprotokolla, jolla pystytään analysoimaan suomenkielisiä tekstejä. Fysiikan aineenopettajaopiskelijoiden tekstien analyysistä saatiin selville, että aineenopettajaopiskelijoiden sanaston käyttö on varsin laajaa ja monipuolista. Analyysin perusteella saatiin myös selville teksteissä esiintyviä mm. tekstissä esiintyviä lauseenrakenteita ja että teksteissä fysiikan aineenopettajaopiskelijat vaihtoivat aihetta melkein joka toisessa virkkeessä. Analyysiprotokollaa pystytään kuitenkin vielä jatkossa tarkentamalla ja selventämällä sitä. Analyysiprotokollan luotettavuutta pitäisi myös tutkia siten, että toinen analyysin tekijä suorittaisi analyysin.
  • Peltonen, Else (2020)
    Tässä työssä on tavoitteena esittää yksi opetuksellinen malli sille, miten fysiikkaa voidaan opettaa huvipuistokontekstissa lukiotasolla. Työssä selvitettiin, millaisia fysiikan ilmiöitä huvipuistossa voidaan havaita, miten huvipuistolaitteita voidaan hyödyntää lukion fysiikan kokeiden tekemisessä ja miten huvipuistovierailua voidaan hyödyntää lukion fysiikan opetuksessa. Työn teoriaosuudessa tarkastellaan kiinnostuksen kehittymistä, johon opettaja voi vaikuttaa valitsemillaan sisällöillä, konteksteilla ja opetustavoilla. Koulun ulkopuolella tapahtuvalla oppimisella voi olla vaikutusta kiinnostukseen ja oppimiseen, ja huvipuisto voi tarjota tällaisen kiinnostusta lisäävän kontekstin. Lisäksi tarkastellaan huvipuistolaitteisiin liittyviä fysiikan ilmiöitä: dynamiikkaa, energiamuutoksia ja sähkömagnetismia. Työssä esitellään erilaisia mittausvälineitä ja älypuhelinsovelluksia, joita huvipuistossa tehtävissä mittauksissa voidaan käyttää, ja niihin liittyviä suureita. Lisäksi esitellään Linnanmäen huvipuistossa mahdollisia mittauksia. Työssä toteutettiin empiirinen tutkimus Linnanmäen huvipuistossa opiskelijaryhmän kanssa. Kolmiosainen vierailu toteutettiin yhteistyössä pääkaupunkiseudulla sijaitsevan lukion kanssa ja siihen sisältyi harjoittelu- ja analysointiosuudet koululla sekä mittausosuus Linnanmäellä. Mittauksissa käytettiin Vernierin LabQuest 2 -laitteistoa. Seuraavissa tutkimuksissa voitaisiin selvittää, missä määrin huvipuistokonteksti lisää kiinnostusta fysiikkaan ja onko huvipuistovierailulla vaikutusta fysiikan oppimiseen.
  • Bulut, Nurullah (2023)
    Tämä pro gradu- tutkielma toteutettiin narratiivisena kirjallisuuskatsauksena ja tutkimusaineistona oli yhteensä 15 artikkelia. Tutkimusaineistoa hankittiin Scopus-tietokannasta sekä Google Scholarista. Tutkielman tavoitteena ja tarkoituksena on tutkia fysiikan laboratoriotöiden järjestämisen haasteitta etäopetuksessa koronapandemian aikana sekä miten kokeelliset työt toteutettiin. Lisäksi tutkimuksen tavoitteena on selventää opettajien tieto- ja viestintätekniikkataitoja etäopetuksessa. Tutkimuskysymykset ovat: Mitkä ovat fysiikan laboratorio-opetuksen järjestämisen haasteet etäopetuksessa koronapandemian aikana ja miten kokeelliset työt toteutettiin sekä millaiset ovat opettajien tieto- ja viestintätekniikkataidot. Keväällä 2020 Covid-19-virus aiheutti yllättäen globaalit poikkeusolot, jotka vaikuttivat ihmisten arkeen, työntekoon sekä oppilaitoksiin. Oppilaitokset suljettiin ja ne joutuivat siirtymään lyhyellä varoitusajalla lähiopetuksesta etäopetukseen ja opettajat sekä opiskelijat joutuivat mukautumaan uuteen tilanteeseen. Tämä toi haasteitta ja varsinkin laboratoriotöiden järjestäminen etäopetuksessa oli haastava. Etäopetuksessa opettajat joutuivat käyttämään niitä opetusteknologian käyttötaitoja, joita heillä oli. Vaikka etäopetusta on käytetty koulutusjärjestelmässä jo useiden vuosien ajan, sen toteutus pandemioiden aikana voi olla erilaista ja haastavaa. Tutkimustulosten mukaan osalla opettajista ei ollut aikaisempaa kokemusta tai oli vähän kokemusta etäopetukseen pitämiseen. Osa oppilaitoksista tarjosi opettajille koulutusta tukemaan heidän tieto- ja viestintätekniikan taitoja. Tutkimuksissa nousi esiin se, että laboratoriotyöskentelyn ja laskuharjoitusten läpikäynnin järjestäminen etäopetuksessa oli haastava. Osa tutkimuksista toi esille, että käytännön työtä käytettiin hyvin harvoin, myös sellaisissa aiheissa, jotka olisivat soveltuneet kokeelliseen työhön. Joissakin tutkimuksissa tuli esille, että osa kokeellisista töistä pystyttiin järjestämään sellaisenaan kotoa käsin.
  • Hatakka, Lauri (2024)
    Ylioppilaskirjoitukset ovat suomalaisen koulutuksen kentällä merkittävä ja laajasti vaikuttava instituutio. 2018 tapahtuneen sähköistymisen myötä ylioppilaskirjoituksissa tapahtui paljon muutoksia, joiden vaikutuksia ei ole vielä tutkittu kovin laajalti. Tässä tutkielmassa jatketaan aiemman opettaja työnsä tutkijana -tutkielman aihetta, ja haetaan ymmärrystä sähköistymisen vaikutuksista fysiikan ylioppilaskirjoituksiin. Fysiikan ylioppilaskirjoituksia tarkastellaan tässä tutkielmassa \emph{uudistetun Bloomin taksonomian} kautta. Taksonomia esitellään ja sen aiempaa käyttöä kasvatustieteessä, sekä erityisesti päättöarvioinnin tutkimuksessa tarkastellaan. Kun taksonomia ymmärretään, siirrytään hyödyntämään sitä fysiikan ylioppilaskirjoitusten tarkastelussa. Uudistettua Bloomin taksonomiaa hyödyntäen analysoidaan yhteensä kaksitoista fysiikan ylioppilaskoetta vuosilta 2015 - 2018 ja 2021 - 2023. Kuusi kokeista edustavat paperikokeiden ajan loppua, ja kuusi uusimpia sähköisiä ylioppilaskokeita. Kokeiden tehtävät analysoidaan ja luokitellaan uudistetun Bloomin taksonomian mukaiseen taksonomiatauluun erityisesti huomioiden hyvän vastauksen piirteiden perusteella tunnettua kunkin tehtävän pistejakaumaa. Näin saadaan tietoa erikseen paperisten ja sähköisten fysiikan ylioppilaskokeiden tehtävien mittaamasta kognitiivisesta osaamisesta, sekä niiden vaatimista tiedon tyypeistä. Analyysin perusteella havaitaan, että fysiikan ylioppilaskokeet mittaavat laajasti erilaisia kognitiivisen osaamisen ja tiedon tasoja, kuitenkin selvästi painottuen ymmärtämistä ja soveltamista mittaaviin tehtäviin. Lisäksi havaitaan, että erityisesti painoarvoa on käsitteellisellä tiedolla ja menetelmätiedolla. Vertaamalla paperikokeiden ja sähköisten kokeiden tuloksia havaitaan, että sähköistymisen yhteydessä ymmärtämistä vaativa osuus tehtäväpisteistä on pienentynyt 11,5 %-yksikköä. Myös muita pienempiä muutoksia havaitaan, mutta ne eivät ole tilastollisesti merkitseviä. Lopuksi tutkielmassa arvioidaan muutosten syitä, erityisesti sähköistymisen tarjoaman laajemman työkaluvalikoiman vaikutusta tehtävänlaadintaan. Toisaalta taksonomiasta luonteesta ja tutkielman koejärjestelystä tunnistetaan puutteita, joiden seurauksena tulosten luotettavuus nousee kyseenalaiseksi.
  • Pyhäjärvi, Johanna (2019)
    Oppilaiden kiinnostus matematiikkaa kohtaan on tutkimusten mukaan laskussa. Samalla oppilaiden matematiikan osaamisen taso on heikentynyt. Matematiikan opettajien laadukkaalla koulutuksella pyritään vastaamaan opiskelijoiden heikentyneeseen matematiikan osaamiseen ja kiinnostukseen. Yksi keino lisätä matematiikan kiinnostavuutta, on kehittää matematiikan opettajien koulutusta relevantimmaksi opiskelijoiden näkökulmasta. Lisäksi tietotekniikan, kuten GeoGebran käytöllä opetuksessa on tärkeä rooli oppilaiden matematiikan kiinnostuksen lisäämisessä. Tässä tutkimuksessa tutkitaan matematiikan opettajille järjestettyä LUMA-keskuksen GeoGebra opetuksessa -verkkokoulutusta. Tutkimuksen teoriaosuudessa tarkastellaan GeoGebran käyttöä matematiikan opetuksessa, matematiikan opettajankoulutusta ja verkkokoulutusta sekä sen relevanssia. Tutkimuksen kohteena oli GeoGebra opetuksessa -verkkokoulutuksen suorittaneet opiskelijat (N=30). Opiskelijat olivat lukion, yläkoulun ja alakoulun opettajia sekä aineenopettajaopiskelijoita. Koulutus järjestettiin syksyllä 2018. Tutkimuksen tavoitteena oli selvittää, kuinka merkityksellinen koulutus oli opiskelijoille Stuckey et al. (2013) luoman relevanssiteorian mukaisilla relevanssin eri tasoilla. Tutkimuksessa tarkasteltiin myös sukupuolen vaikutusta opiskelijoiden näkemyksiin. Lisäksi tutkittiin mitä odotuksia opiskelijoilla oli koulutuksesta ja vastasitko koulutus niitä. Tutkimusmenetelmänä käytettiin kyselylomaketutkimusta. Kyselylomakkeen strukturoidut kysymykset analysoitiin sekä laadullisena että määrällisenä aineistona ja avoimet kysymykset analysoitiin sisällönanalyysin avulla. Tutkimuksen luotettavuutta tarkasteltiin realibiliteetin ja validiteetin avulla. Tutkimustulokset osoittavat, että GeoGebra opetuksessa -verkkokoulutus oli opiskelijoiden näkökulmasta relevanttia henkilökohtaisen ja ammatillisen relevanssin tasoilla yhteiskunnallisen tason jäädessä vähemmälle. Koulutuksen todettiin vastaavan vahvasti opiskelijoiden odotuksia koulutukselta. Opiskelijat kokivat koulutuksen erittäin hyödyllisenä oman työn kannalta. Tämä tutkimus antaa tietoa matematiikan opettajien verkkokoulutuksesta. Tutkimuksen tuloksia voidaan hyödyntää erityisesti GeoGebra opetuksessa -koulutuksen kehittämisessä ja jatkotutkimuksessa.
  • Gröhn, Juho (2021)
    Tässä tutkielmassa käsitellään hiloja ja niiden sovelluskohteita eri matematiikan osa-alueilla. Työn ensimmäisessä puolikkaassa esitellään hilat käsitteenä ja todistetaan hiloihin liittyvät kaikkein keskeisimmät tulokset. Kappaleessa 2 esitellään useita hilojen helposti todistettavia ominaisuuksia. Tällaisia ominaisuuksia ovat esimerkiksi hilan perussuunnikkaan koon riippumattomuus kannan valinnasta sekä Minkowskin ensimmäinen lause. Kappaleessa 3 esitellään ja todistetaan Minkowskin toinen lause. Lisäksi esitellään kaikki se teoria, joka täytyy tuntea todistuksen ymmärtämiseksi ja jota ei voi olettaa yleissivistykseksi. Tällainen on esimerkiksi Jordan-sisällön käsite. Työn jälkimmäisessä puolikkaassa esitellään, miten hilat ja niihin liittyvä teoria yhdistyy moniin sellaisiin aiheisiin, joiden yhteys hiloihin ei ole aivan ilmeinen. Kappaleessa 4 esitellään Gaussin kokonaisluvut ja niihin liittyvä ympyräongelma. Ympyräongelmalle johdetaan muutama kohtalaisen alkeellinen tulos. Kappaleessa 6 esitellään ympyräpakkausongelmat ja ympyräongelmien tunnetut ratkaisut. Kaikki tunnetut ratkaisut ovat hilapakkauksia. Kappaleessa 7 esitellään, miten hiloihin liittyvä teoria sidostuu tietojenkäsittelytieteeseen. Esitellään virheenkorjausalgoritmien ja optimaalisten hilapakkausten välistä suhdetta. Esitellään myös lyhimmän ja lähimmän hilapisteen ongelmat ja todistetaan ongelmille muutama alkeellinen tulos. Aivan työn lopuksi, yhteenvetokappaleessa 8, pohditaan mitä yhtymäkohtia hilateorialla on yläasteen ja lukion matematiikan oppimääriin ja miten hilateoriaa voisi hyödyntää näiden oppilaitosten matematiikan opetuksessa.
  • Roiha, Maikki (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.
  • Lähteenmäki, Henry (2019)
    Tämän työn tarkoitus on helpottaa opettajia ja koulutusalan asiantuntijoita lähestymään Wilberin Integraaliteoriaa ja integraaliopetusta. Integraaliteoriaa viitekehyksenä käyttävä integraaliopetus on yksi varteenotettavimmista vaihtoehdoista tulevaisuuden integraaliseksi ja mahdollisimman kokonaisvaltaiseksi opetusmenetelmäksi. Teoria-osiossa käydään läpi Integraaliteorian teorian tausta ja kehitysvaiheet. Sitten esitellään Integraaliteorian tärkeimmät osapuolet: AQAL matriisi, Wilber-Combs hila ja Integraalinen Metodologinen Pluralismi. Seuraavaksi keskustellaan integraaliopetuksesta, sen tarpeesta ja tunnuspiirteistä, ja siitä miten integraaliopetuksessa tulisi huomioida Integraaliteorian tärkeimmät osapuolet. Lopuksi pohditaan opettajan roolia ja integraaliopetuksen haasteita. Työn empiirinen osa koostuu toukokuussa 2018 Meksikossa Tecnologico de Monterrey -yliopiston Tampicon kampuksella tehdystä kyselytutkimuksesta. Kysetutkimuksen tarkoituksena oli selvittää opiskelijoiden subjektiivisia asenteita, mielipiteitä ja kokemuksia integraaliopetuksesta. Vastauksille suoritettiin tilastollinen analyysi SPSS ohjelmistolla. Opiskelijat arvioiva integraaliopetuksen hyödyn korkeaksi oppimiselle ja opiskelulle. Heidän arvioiden perusteella myös integraalinen lähestymistapa elämää kohtaan ylipäätään arvioitiin hyödylliseksi. Integraaliopetuksen transformatiivinen potentiaali arvioitiin korkeaksi. Lisäksi opiskelijat pitivät integraaliopetuksen piirteitä ja tavoitteita tärkeinä opetukselle. Vertailuryhmien (sukupuoli, ikä, opintolukukaudet yliopistossa, lukion keskiarvo ja yliopiston keskiarvo) sisäisien ryhmien vastauksien tilastollista poikkeavuutta ei löytynyt. Täten, opiskelijat arviot integraaliopetuksesta olivat positiivisia riippumatta taustatekijöistä.
  • Matikainen, Minna (2021)
    Tutkielman lähtökohtana oli etsiä keinoja hyödyntää mobiililaitteita suomalaisen koulun matematiikan opetuksessa. Keinoksi valikoitui Ismo Kiesiläisen kehittämä kamerakynän pedagogiikka, jonka ideana on ilmaista ajattelua videokuvaamisen avulla. Kamerakynän pedagogiikan käyttämistä matematiikan opetuksessa on haastavampaa kuin esimerkiksi kemian opetuksessa. Helpotusta tähän haasteeseen etsitään hollantilaisesta matematiikan opetuksen teoriasta nimeltä realistinen matematiikan opetus (RME), joka on Hans Freuthendalin aikaansaannosta. Tässä tutkielmassa tavoitteena on soveltaa RME:tä kamerakynän pedagogiikkaan. Kamerakynän pedagogiikasta ei ole tutkimusta, joten sitä tarkastellaan muun muassa Pekrunin akateemisten tunteiden tutkimuksen kautta. Ensimmäisessä osassa selvitetään, miten RME on kehittynyt, mitä RME tarkoittaa ja mitkä ovat sen periaatteet sekä miten RME näkyy matematiikan tehtävissä. Toisessa osassa ensin kerrotaan, mitä kamerakynän pedagogiikka tarkoittaa, sitten tarkastellaan tutkimusten kautta, mitä hyötyä siitä on oppimisessa ja lopuksi käydään läpi, mitä kamerakynän pedagogiikka on käytännössä matematiikan näkökulmasta. Tutkielman kolmannessa osassa tarkastellaan, miltä kamerakynän pedagogiikka näyttää RME:n näkökulmasta. Lopuksi on esitetty kaksi kamerakynätehtävää yläkoulun matematiikan opetukseen. Tutkielman perusteella kamerakynätyöskentely sopii yhdeksi keinoksi toteuttaa realistisen matematiikan opetuksen periaatteita ja tavoitteita. Tätä varten tarvitaan enemmän ideoita tehtäviin ja näiden tehtävien kokeilua käytännön työssä.
  • Tran, Phuoc Huu (2020)
    Tutkimuksen tavoitteena oli validoida katseenseurantatutkimukseen liittyvä parametri, katsesynkronia, joka kertoo kahden tai useamman henkilön katseiden synkroniasta eli siitä, katsovatko henkilöt samassa järjestyksessä eri kohteita. Katsesynkronian validointi tehtiin tutkimalla sitä, mitkä tapahtumat johtivat korkeaan katsesynkroniaan, minkälaista vuorovaikutusta sen aikana oli ja mitkä tapahtumat päättivät sen. Samalla pyrittiin tutkimaan katsesynkronian yhteyttä yhdistyneeseen tarkkaavaisuuteen, johon liittyvät tutkimukset käsittelevät sitä lähes poikkeuksetta vain kahden henkilön välisenä vuorovaikutuksena, mikä johtuu ilmiön monimutkaisuudesta. Katseenseurantalaitteisto ja uusi parametri sen sijaan tarjoavat mahdollisuuden tutkia yhdistynyttä tarkkaavaisuutta kolmen tai useamman henkilön välisenä vuorovaikutuksena. Tutkimuksessa tarkastellaan matematiikan ongelmanratkaisuun liittyvällä oppitunnilla neljän yhdeksäsluokkalaisen oppilaan ryhmää, jossa keskitytään kolmen oppilaan katseisiin. Oppilaiden katseet tallennettiin katseenseurantalaseilla, jotka eivät rajoittaneet liikkumista. Katsevideoita analysoimalla saatiin katsesynkroniakuvaajat, joita analysoitiin kvalitatiivisesti syventymällä kuvaajien huippuihin. Tutkimalla huippujen aikaista oppilaiden välistä vuorovaikutusta äänitallenteiden ja videomateriaalien avulla saatiin vastaukset tutkielman tutkimuskysymyksiin. Korkeaan katsesynkroniaan johtavat tapahtumat olivat suurelta osin opettajan intervention seurauksia, mikä kertoo opettajan tärkeästä roolista motivaatiota ylläpitävänä tekijänä. Korkean katsesynkronian aikana oppilaiden välinen vuorovaikutus oli monipuolista ja se sisälsi monia vuorovaikutuksen muotoja, joista puhe ja osoittavat eleet olivat yleisimpiä. Katsesynkronian päättyminen johtui ajoittain oppilaiden toiminnan muutoksesta, ja joskus toiminta pysyi samana, vaikka katsesynkronia laski. Yhdistyneen tarkkaavaisuuden ja korkean katsesynkronian välillä löydettiin vahva yhteys. Korkean katsesynkronian aikana oppilaat ohjasivat toistensa tarkkaavaisuutta lukuisilla tavoilla, jotka viittaavat yhdistyneeseen tarkkaavaisuuteen.
  • Kämppi, Vilja (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.
  • Vahvanen, Eetu (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.