Browsing by discipline "Chemistry Teacher Education"

Tutkimuksen tavoitteena oli kehittää oppilaiden kiinnostusta lisäävä jätevedenpuhdistusta käsittelevä opetusmateriaali yläkoulun kemian opetukseen. Opetusmateriaalin tavoitteena oli lisätä oppilaiden kiinnostusta kemiaan ja samalla täyttää kemian perusopetuksen keskeisiä tehtäviä eli tuoda esille kemian ja teknologian merkitys jokapäiväisessä elämässä, elinympäristössä ja yhteiskunnassa, antaa oppilaalle valmiuksia keskustella ja tehdä jokapäiväisiä valintoja muun muassa ympäristöön liittyvistä asioista sekä ohjata oppilasta ottamaan vastuuta ympäristöstään. Ongelmalähtöinen opetus on tehokas tapa motivoida oppilaita ja lisätä kemian kiinnostavuutta. Se parantaa kemian esitystaitoja ja kehittää ryhmätyötaitoja, Lisäksi ongelmalähtöinen oppiminen aktivoi oppilasta ja mahdollistaa toimimisen kuin oikea tutkija. Se avulla oppilas voi harjoitella tärkeitä ongelmanratkaisun taitoja. Ongelmalähtöisen opetuksen käyttö kouluissa on melko vähäistä, vaikka sitä käytetään laajasti esimerkiksi lääketieteen opetuksessa, jossa sen käyttö on alkanut 1960-luvulla. Jätevedenpuhdistuksen konteksti sopii hyvin kemian opettamiseen Science-Technology-Society-Environment-näkökulmasta. STSE-opetuksessa tehdään oppilaille näkyväksi luonnontieteiden, teknologian, yhteiskunnan ja ympäristön välillä olevat merkitykselliset yhteydet. Näiden suhteiden ymmärtäminen auttaa näkemään tieteiden onnistumisia, mikä lisää kiinnostusta luonnontieteitä kohtaan. Opetusmateriaali toteutettiin verkkosivustona. Verkkosivustona julkaistu materiaali on kaikkien käytössä ja se tarjoaa oppilaille kattavan tietopaketin jätevedenpuhdistuksesta, jota voi käyttää ongelmalähtöisen opetuksen itseopiskelumateriaalina. Opettajia varten sivustolle tehtiin oma osuus, joka käsittelee ongelmalähtöistä opetusta. Verkkosivuille on helppo liittää esimerkiksi videoita tukemaan kiinnostusta Tutkimus raportoitiin kolmessa osassa, ja se jakautui teoreettiseen ja empiiriseen ongelma-analyysiin, kehittämisprosessiin ja kehittämistuotokseen. Tutkimus alkoi ongelma-analyysillä. Empiirisen ongelma-analyysin perusteella todettiin jätevedenpuhdistuksen opetuksen olevan aihe, jota yläkoulussa opetetaan oppikirjojen perusteella vaihtelevasti. Teoreettisessa ongelma-analyysissä tutustuttiin jätevedenpuhdistukseen, verkko-opetukseen ja tutkimuksen kannalta olennaisiin opetuksen teorioihin, kuten kiinnostus, ongelmalähtöinen oppiminen ja STSE. Ongelma-analyysien pohjalta kehittämistutkimukselle luotiin tavoitteet. Toinen vaihe oli kehittämisprosessi, jossa kuvattiin kehittämisprosessin eteneminen ja siinä tehdyt kehittämispäätökset. Kolmas vaihe oli kehittämistuotos, jossa esiteltiin kehittämisprosessin aikana suunniteltu ja tehty materiaali. Opetusmateriaali julkaistiin verkko-osoitteessa http://jatevedenpuhdistus.wordpress.com/. Materiaali arvioitiin kyselyllä toteutetun laadullisen tapaustutkimuksen avulla. Tutkimuksen kohteena olivat kemian opettajat. Linkki kehitettyyn verkko-opetusmateriaaliin ja kyselyyn lähetettiin opettajille sähköpostilistan kautta. Kahdeksan opettajaa vastasi kyselyyn, jossa selvitettiin oppilaiden kiinnostusta kehitettyyn materiaaliin. Kehittämistuotosvaiheessa tehty opetusmateriaalin arviointi osoitti, että jätevedenpuhdistuksessa oppilaita kiinnostaa se, että jätevedenpuhdistus liittyy jokapäiväiseen elämään, on konkreettista ja sillä on positiivisia vaikutuksia ympäristöön. Ongelmalähtöisen opetuksen kiinnostavuutta lisäsi sen tuoma vaihtelu perinteiseen opetukseen, tehtävän avoimuus ja se että saa itse aktiivisesti toimia. Verkkosivuston kiinnostavuuteen vaikutti ulkoasu ja selkeys.

Nanotiede ja nanoteknologia ovat nopeasti kehittyviä aloja, joita ei ole vielä huomioitu nykyisissä opetussuunnitelmissa. Nanotiede on ala, joka tutkii 1 - 100 nanometrin kokoisia rakenteita ja pyrkii muokkaamaan molekyylejä atomitasolla. Nanoteknologia hyödyntää nanotieteen keksintöjä ja tekniikoita, jonka avulla valmistetaan nanometrien kokoisia rakenteita. Nanotiede on poikkitieteellinen ala, joka pitää sisällään muun muassa kemian, fysiikan ja biologian. Nanotieteen ja nanoteknologian opetus olisi tärkeää integroida osaksi näitä oppiaineita. Opiskelijoiden kiinnostusta nanoteknologian opintoja kohtaan on tutkittu vähän. Aikaisemman tutkimuskirjallisuuden pohjalta on havaittu opiskelijoiden olevan kiinnostuneita nanoteknologian visualisoinneista ja arkielämän sovelluksista. Ajankohtaista suomenkielistä materiaalia on vähän saatavilla. Opetusmateriaali toteutettiin videoiden muodossa. Visuaalinen materiaali voidaan liittää videoihin ja niiden avulla on helppo tuoda esille erilaisia kemian sovelluksia sekä arkielämän konteksteja. Aikaisemman tutkimuksessa on todettu, että opiskelijat pitävät videoiden käytöstä kurssien yhteydessä kun niiden käytöllä on selkeä opetuksellinen päämäärä. Tutkimuksen tavoitteena oli kehittää nanoteknologiasta mielekäs opetusmateriaali, joka on integroitavissa kemian opetukseen. Opetusmateriaalin tavoitteena on myös kehittää luonnontieteellistä lukutaitoa, ja tuoda esille kemian sekä teknologian merkitystä jokapäiväisessä elämässä, jotka ovat perusopetuksen kemian opetuksen keskeisiä tehtäviä. Tutkimus raportoidaan kolmessa osassa, ja se jakautuu teoreettiseen ongelma-analyysiin, kehittämisprosessiin ja kehittämistuotokseen. Tutkimuksen ensimmäinen vaihe oli teoreettinen ongelma-analyysi, josta saatiin esille kehittämistutkimuksen tavoitteet. Siinä tutustuttiin nanotieteen ja nanoteknologian tutkimukseen ja niiden opetuksen tutkimukseen. Toinen vaihe oli kehittämisprosessi, jossa kuvattiin prosessin eteneminen ja siinä tehdyt kehittämispäätökset. Tutkimuksen kolmas vaihe oli kehittämistuotos, jossa kuvattiin kehittämisprosessissa suunniteltu materiaali. Opetusmateriaali julkaistiin verkko-osoitteessa http://nanoteknologia.blogspot.com, ja se arvioitiin laadullisen tapaustutkimuksen avulla. Tutkimuksen kohteena olivat 16-19-vuotiaat opiskelijat. Opetusmateriaali testattiin kemian kurssin yhteydessä ja neljä opiskelijoista haastateltiin. Tutkimushaastatteluissa kerättiin tietoa kehitetyn materiaalin kiinnostavuudesta, ja siitä miksi opetusmateriaali kiinnosti opiskelijoita. Kolmannessa vaiheessa suoritettu opetusmateriaalin arviointi osoitti, että opetusmateriaalin videoissa opiskelijoita kiinnostavat visualisoinnit, joiden avulla hahmotetaan makrotasolla nanoteknologian kokoluokkaa. Opiskelijoiden mielestä ne auttoivat hahmottamaan kokoluokkaa. Heitä kiinnosti myös nanoteknologiaan rakennevisualisoinnit, kuten fullereenin, nanoputken ja grafiitin molekyylimallit, sillä niiden avulla he hahmottivat aineiden rakennetta. Opiskelijoista kiinnostavia olivat myös arkielämään liittyvät visualisoinnit, sillä nanotuotteita oli opiskelijoilla jo käytössä.

Kemian alan asiantuntijuutta tarvitaan paljon myös tulevaisuudessa, mutta oppilaiden kiinnostus ja motivaatio kemian opiskeluun on tutkimusten mukaan laskussa. Kemian opetuksen kehittämistä relevantimmaksi oppilaiden näkökulmasta pidetään tärkeänä, jotta taitavia tulevaisuuden tekijöitä on riittävästi myös jatkossa. Non-formaaleilla oppimisympäristöillä on tärkeä rooli kiinnostuksen ja motivaation herättämisessä, sillä oppilaat viettävät suurimman osan ajastaan kuitenkin koulun ulkopuolella. Tutkimuksen tavoitteet määritettiin kolmen päätutkimuskysymyksen ja niihin liitettyjen alakysymysten avulla. Tavoitteena oli selvittää, mitkä relevanssiteorian relevanssin tasot (henkilökohtainen, yhteiskunnallinen ja ammatillinen) esiintyvät kemian non-formaaliin oppimisympäristöön tehdyillä toiminnallisilla opintokäynneillä oppilaiden ja heidän opettajiensa näkökulmista. Lisäksi tutkimuksessa tarkasteltiin oppilaiden aiemman kiinnostuksen kemiaa kohtaan sekä sukupuolen vaikutusta heidän näkemykseensä opintokäynnin relevanssista. Tutkimuksen kohteena olivat kemian non-formaalissa oppimisympäristössä toiminnallisella opintokäynnillä olleet yläkoulun sekä lukion oppilaat ja opettajat. Aineiston koko oli 400 oppilasta ja 33 opettajaa. Tutkimusmenetelmänä käytettiin kyselylomaketutkimusta. Kyselylomakkeen strukturoituja kysymyksiä käsiteltiin sekä laadullisena että määrällisenä aineistona ja lomakkeet avoimet kysymykset analysoitiin teoriaohjaavan sisällönanalyysin avulla. Tutkimuksen luotettavuutta tarkasteltiin validiteetin ja reliabiliteetin avulla. Kyselylomaketutkimuksen tulokset osoittavat, että oppilaiden ja heidän opettajiensa näkökulmista non-formaaliin kemian oppimisympäristöön tehdyillä toiminnallisilla opintokäynneillä tapahtuva tiedeopetus on relevanttia kaikilla relevanssiteorian tasoilla. Tuloksista ilmeni, että erityisesti henkilökohtaisen ja yhteiskunnallisen relevanssin tasot korostuivat niin oppilaiden kuin opettajien vastauksissa ammatillisen tason jäädessä vähemmälle. Toiminnallinen opintokäynti oli relevantimpi kaikilla relevanssin tasoilla oppilaille, jotka olivat jo valmiiksi kiinnostuneita kemiasta. Oppilaiden sukupuolella ei ollut tilastollisesti merkityksellistä eroa opintokäynnin relevanttiuteen. Oppilaiden ja opettajien näkökulmat opintokäynnin relevanssista olivat linjassa keskenään. Tutkimus antaa tietoa non-formaalien oppimisympäristöjen käytöstä ja tutkimustulosten perusteella voidaan kehittää non-formaaleja oppimisympäristöjä entistä relevantimmiksi sekä vastaamaan paremmin oppilaiden kiinnostuksen kohteita.

Tutkielman päätavoitteena oli kartoittaa muutoksia, joita kemian alan uusi lainsäädäntö aiheuttaa kemistien osaamiselle. Kemistien työtä muuttaa Euroopan unionin kemikaaliasetus REACH, joka astui voimaan 1.7.2007. Kemian alan sisältöosaaminen ei riitä vastavalmistuneelle kemistille: alalla tarvitaan osaamista ja ymmärrystä kemian yhteiskunnallisesta ulottuvuudesta ja yleisiä työelämätaitoja. Päätutkimuskysymyksiksi nousi tunnistaa: i) Mikä on muuttunut ja muuttuu REACHin myötä? ii) Millaista osaamista REACH edellyttää kemistiltä? iii) Mitä jokaisen vastavalmistuneen kemistin pitää osata REACHista? ja iv) Miten kemian opiskelija voi hankkia tämän tarvittavan osaamisen? Kehittämistutkimuksessa kartoitettiin Euroopan unionin yhteisen kemikaaliasetuksen kemisteille asettamia uusia osaamishaasteita analysoimalla asetustekstejä ja Suomessa kemistejä kouluttavien yliopistojen strategioita sekä kemian laitosten osaamistavoitteita. Analyysin tulosten perusteella laadittiin opiskelumateriaali, jonka avulla opiskelijan on mahdollista täydentää osaamistaan kemian alan lainsäädännöstä. Itseopiskelumateriaali on laadittu tukemaan maisterin yleisten työelämätaitojen, kuten ryhmätyö-, ajanhallinta- ja keskustelutaitojen, kehittymistä.

Chemistry plays an important role in making the future more sustainable and solving the global issues. The curricula, national and international educational strategies, research literature and Finnish chemical industry are all focusing on sustainable development. We need more environmentally literate chemists, chemistry teachers and students – future citizens, who solve the several environmental challenges that face the whole world. The main aim of this study was to design novel methods for teaching sustainable development in chemistry, using inquiry methods, to foster students' environmental literacy and positive attitudes towards chemistry. Sustainable development is linked to chemistry education through socio-scientific issues, e.g. life-cycle thinking and green chemistry. The theoretical problem-analysis of the design study investigated the approaches, which are of key importance for the study: sustainable development, green chemistry, the life-cycles of different products, environmental literacy, socio- scientific education, and inquiry-based learning. The empirical design phase answered the research questions: 1) What kind of inquiry-based life-cycle thinking promotes sustainable development in chemistry education? 2) How collaboratively developed design solution on life-cycle teaching affects students' environmental literacy and chemistry attitudes? The research was conducted in chemistry teachers' in-service training, where the topics were related to the study: sustainable development and chemistry, green chemistry, life-cycle analysis and thinking, environmental literacy, socio- scientific issues, and inquiry-based learning. There, novel methods for teaching inquiry-based life-cycle thinking in chemistry education were developed collaboratively. Chemistry knowledge was connected to the life-cycle of a product or material. The study focused on chemistry teachers' teaching concepts, the collaboratively developed design solution of those and the upper-secondary school students' perceptions. The collaborative design involved 21 chemistry teachers and two researchers, who analysed the research data during the years 2010–2012. The goals of the in-service training were planned according to the problem-analysis. The study involved 105 9th grade students. The design research methods included the content analysis of the texts, semi-structured interviews, and quantitative surveys. As the outcome of the empirical design phase, two types of knowledge was generated: 1) novel chemistry teaching concepts for sustainability education using life-cycle thinking and inquiry-based learning methods, and a collaboratively developed design solution, and 2) knowledge about the effects of combining life-cycle thinking and inquiry-based learning on students' environmental literacy and chemistry attitudes. The validity of the results was examined by researcher and method triangulation. To teach sustainable development, the teachers combined inquiry methods and life-cycle thinking in chemistry in several different ways. They developed 20 novel teaching concepts. The most used concept was an open project work in small groups. In this, the students independently chose a product the life-cycle of which they wanted to investigate. This approach was collaboratively developed into a design solution to teach life-cycle thinking in chemistry. Some of the teachers chose the research focus for their students. There, the investigation tasks included raw materials, consumer products, food or water. The teaching methods in the concepts included making questions, searching and analysing information, forming and presenting results, laboratory experiments, videos, study visits, debate, designing new products, drama, and learning diaries. The design solution, which combined life-cycle thinking and inquiry, increased the students' societal and environmental ideas. They emphasized the importance of environmental protection and recycling. Most students thought that these types of projects could positively affect the youths' environmental literacy. The project work positively affected the students' attitudes towards chemistry. They noticed that one could learn important things about chemistry that are related to the society and everyday life. The students valued the new learning setting, which was independent and social. The method to teach inquiry-based life-cycle thinking in chemistry in this study is a novel example of an inquiry-based approach, which supports versatile studying and citizenship skills, motivates the student to study chemistry and guides the student to take sustainable development into account. The inquiry-based life-cycle thinking is suitable for primary and secondary education, but it can also be applied to other educational levels. The remarks of the theoretical problem- analysis and the results of the empirical design phase can be used for planning chemistry education and chemistry teachers' education related to the issues of sustainable development.

Nykyaikainen lääkeaineiden kehitys ja valmistus eivät olisi mahdollisia ilman kehittynyttä kemian tietämystä ja osaamista. Lääkkeiden, lääkeaineiden ja rohdosten konteksti on selkeä esimerkki oppilaille, siitä missä kemian osaamista tarvitaan. Lisäksi kemianopettajan yhtenä tehtävänä on luonnontieteellisesti sivistyneiden oppilaiden kasvattaminen, joten lääkkeiden, lääkeaineiden ja rohdosten kemiaan liittyvien asioiden tunteminen on yksi tärkeä konteksti lukion kemianopetuksessa. Viime aikoina tutkimustulokset ovat osoittaneet suomalaisten nuorten kiinnostuksen kemiaa ja luonnontieteitä kohtaan hiipuvan. Tilanne on samankaltainen myös kansainvälisesti. Tutkijat ovat ehdottaneet ratkaisuksi kiinnostuksen herättämiseen esimerkiksi kontekstuaalista kemian opetusta sekä tutkimuksellista kokeellista työskentelyä. Tässä kehittämistutkimuksessa haluttiin tutkia sitä, miten lääkkeiden, lääkeaineiden ja rohdosten kemiaa tällä hetkellä opetetaan lukioissa. Teoreettisena ongelma-analyysinä tässä tutkimuksessa on tutustuttu aiempiin tutkimuksiin kokeellisesta kemian opetuksesta, kiinnostuksen muodostumisesta, tutkimuksellisuudesta sekä kontekstuaalisuudesta. Empiirinen ongelma-analyysi eli tarveanalyysi toteutettiin oppikirja-analyysinä lukion kemian oppikirjoille. Ongelma-analyysit tuottivat muutamia selkeitä tuloksia. Oppilaiden kiinnostus voidaan herättää ja ylläpitää, mutta se vaatii ulkopuolista tukea sekä oppilaiden osallisuutta ja aktivointia. Kontekstuaalisuudella voidaan tukea oppilaan kiinnostuksen heräämistä. Tutkimuksellinen lähestymistapa kemian opetuksessa saa oppilaat osallistumaan enemmän opetukseen ja täten mahdollisesti kiinnostumaan kemiasta ja sen opiskelusta. Kokeellisessa kemianopetuksessa on myös haasteita hyötyjen lisäksi. Oppikirja-analyysin perusteella voidaan todeta, että lääkkeet ja lääkeaineet ovat yksi kirjoissa huomioitu konteksti. Rohdosten kemiaa oppikirjat eivät sisältäneet lähes ollenkaan. Oppikirjojen lääkkeisiin ja lääkeaineisiin liittyvät maininnat ovat luonteeltaan lyhyitä, eikä kontekstia juuri syvennetä. Lääkkeitä ja lääkeaineita on tasaisesti eri kemian käsitteiden yhteydessä, painottuen kuitenkin orgaanisiin yhdisteisiin ja niiden reaktioihin. Kokeellisia töitä lääkeaineisiin liittyen oppikirjoissa oli vain vähän ja ne liittyivät kaikki asetyylisalisyylihappoon. Lisäksi oppikirjoissa nimeltä mainituista lääkeaineista asetyylisalisyylihappo oli kaikkein yleisin. Aiemman tutkimuksen ja tarveanalyysin tuottamien tulosten pohjalta kehitettiin neljä tutkimuksellista kokeellista työtä ja niihin työohjeet. Kahdessa työohjeessa tutkitaan lääkeaineita ja kahdessa muussa tutustutaan suomalaisittain hyvin tuttuun rohdostuotteeseen, pihkaan. Kontekstin ja tutkimuksellisuuden taso vaihtelevat hieman töiden välillä. Tämä kehittämistutkimus ei sisällä tuotoksen eli kokeellisten töiden arviointia. Tutkimuksen jatkon kannalta olisi tärkeä, että kehitettyjä kokeellisia töitä testattaisiin oppilasryhmien kanssa. Näin voitaisiin arvioida kehittämistuotoksen onnistuneisuutta ja asetettujen tavoitteiden täyttymistä. Kuitenkin jo tällaisenaan tämä kehittämistutkimus esittelee tärkeää tietoa lääkeaineiden, lääkkeiden ja rohdosten opetuksen tilasta oppikirjojen perusteella sekä tarjoaa neljä kokonaan uutta kokeellista työtä.

Radioaktiivisuus ja ydinvoima ovat ajankohtaisia asioita sekä yhteiskunnassa että opetuksessa. Suomessa on keskusteltu ydinvoimasta ja sen käytöstä jo 1970-luvulta lähtien. Ajankohtaisina aiheina viime vuosina ovat olleet viidennen ydinvoimalan rakentaminen Suomeen ja sen sijoituspaikan ja rakennuttajan valinta sekä maaliskuussa vuonna 2011 sattunut ydinvoimalaonnettomuus Japanin Fukushimassa. Tietoa radioaktiivisuudesta ja ydinvoimasta voi saada monista lähteistä, esimerkiksi kouluopetuksesta, Internetistä ja mediasta. Tämän kvantitatiivisen Survey-tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää miten hyvin lukiolaiset (15-18-vuotta) osaavat radioaktiivisuuteen liittyviä peruskäsitteitä ja miten heidän kiinnostuksen kohteet ja osaaminen radioaktiivisuudesta liittyvät toisiinsa sekä miten he suhtautuvat ydinvoimaan ja sen opetukseen lukiossa. Tutkimusaineisto kerättiin sähköisellä lomakkeella internetin välityksellä ja kymmenestä koulusta Uudenmaan ja Pirkanmaan alueelta. Tutkimus suoritettiin toukokuun puolessavälissä vuonna 2011 ja siihen osallistui 302 vastaajaa. Tutkimuksessa selvisi, kuinka osaaminen radioaktiivisuudesta ja ydinvoimasta vaikutti mielipiteen muodostukseen ja sen pysymiseen. Nuoret, jotka menestyivät osaamista mittaavissa osioissa, suhtautuivat muita myönteisemmin ydinvoimaan ja sen lisärakentamiseen. Heidän mielipiteisiinsä ei myöskään Fukushiman ydinvoimalaonnettomuudella ollut kovin suurta merkitystä. Tarkasteltaessa tämän ryhmän käyttämiä tietolähteitä ja verrattaessa niitä osaamista mittaavissa osioissa huonosti menestyneisiin vastaajiin, havaitaan selkeä ero. Hyvin menestyneet hakeutuivat mielellään erilaisten tieteellisten tietolähteiden tai viranomaisten tarjoamien tiedonjakokanavien äärelle, kun tietotasoltaan heikommat hyödynsivät muun muassa sosiaalista mediaa ja aikakauslehtiä, joissa esitystapa on usein populistisempi ja vähemmän faktatietoon perustuvaa. Sukupuolella oli selkeä vaikutus osaamiseen radioaktiivisuudesta ja ydinvoimasta. Pojat menestyivät pääsääntöisesti tyttöjä paremmin ydinvoimaa Suomessa käsittelevissä kysymyksissä ja säteilyä sekä radioaktiivisuutta käsittelevissä kysymyksissä. Vähiten tiedollista tasoeroa tyttöjen ja poikien välillä oli säteilyä ja ihmistä käsittelevissä kysymyksissä. Myös oli selkeästi havaittavissa käytyjen kemian ja fysiikan kurssien määrän vaikutus osaamiseen. Iällä ei osaamistasolle ollut merkitystä. Kiinnostuksenaiheilla oli myös selkeä merkitys osaamiseen, sillä tieteestä ja ympäristöasioista sekä politiikasta ja yhteiskunnallisista asioista kiinnostuneet menestyivät muita paremmin. Tyttöjä olisi tärkeä kannustaa opiskelemaan radioaktiivisuutta ja ydinvoimaa entistä enemmän. Jatkossa tarvitaan lisäksi tutkimusta muun muassa seuraavissa kysymyksissä: Informaalin ja non-formaalin oppimisen muodot ja niiden vaikutus sekä merkittävyyttä nuorten tiedollisten taitojen kehittymiseen radioaktiivisuuteen ja ydinvoimaan liittyen sekä lukiokoulutuksen mahdollisuudet tarjota paremman tietopohjan radioaktiivisuudesta ja ydinvoimasta. Opettajilla on vastuu ohjata opiskelijoita oikeiden tiedonlähteiden äärelle. Voidakseen tehdä tätä, heillä pitää itsellä olla riittävät tiedot ja pedagogiset taidot tähän. Radioaktiivisuus ja ydinvoimakysymykset sekä niiden opettaminen tulisi olla keskeinen osa sekä opettajien perus- että täydennyskoulutusta.

Tutkimuksessa tarkastellaan luokkahuonekeskusteluja kemian opettamisessa. Tutkimuksen taustalla on sosiokulttuurinen oppimiskäsitys sekä opetussuunnitelmien muutos, joka korostaa keskustelun merkitystä osana mielekästä oppimista ja tulevaisuudessa tarvittavaa osaamista. Luokkahuonekeskustelu mielletään opetuskeskusteluna, joissa oppilaiden äänille pyritään antamaan lisää tilaa osana opetusta. Tutkimuksen tarkoituksena on lisätä ymmärrystä luokkahuonekeskusteluiden merkityksestä kemian opetuksessa. Tutkimus kokoaa yhteen opetuskeskusteluja sivuavaa teoriaa ja tieteellistä tutkimusta sekä opettajien kokemusperäistä tietoa yhtenäiseksi kuvaukseksi luokkahuonekeskusteluista. Aineisto kerättiin haastattelemalla viittä kemian opettajaa. Haastatteluissa ilmeni opetuskeskustelun tutkimuksessa aiemmin huomioimaton puoli. Opettajat asettavat luokkahuonekeskusteluille ristiriitaisia odotuksia. Keskusteluun osallistuvan oppilaan odotetaan ideaalisessa tilanteessa esittävän sekä johdonmukaisia perusteluja että varauksettomia ja suodattamattomia kommentteja. Haastatteluissa havaittiin, että luokkahuonekeskusteluissa korostuu entisestään opettajien tasapainoilu tieteellisen tiedon opettamisen ja oppilaiden mahdollisimman laajan osallisuuden välillä. Dialogisen opettamisen lähestymistapa sopii tämän tasapainottelun ymmärtämiseen kemian opettamisessa ja se on siksi mielekästä ottaa huomioon monipuolisempien keskusteluvälineiden kehittämisessä. Tarkemman kokonaiskuvan saamiseksi luokkahuonekeskusteluista olisi jatkossa tärkeää tutkia opetuskeskusteluiden etenemistä luokkahuoneista käsin sekä selvittää oppilaiden kokemuksia keskusteluista.

Kaikkien oppilaiden pitäisi saavuttaa tietty kemian tieto- ja taitotaso, jotta he voivat tulevaisuuden kansalaisina osallistua päätösten tekoon. Tämän takia on tärkeää tutkia, miten heikoimmat oppilaat menestyvät kemiassa perusopetuksessa ja miten heidän opiskeluaan voi tukea. Tämä tutkimus on ensimmäinen tutkimus aiheesta Suomessa. Se on tehty Opetushallituksen 2011 keväällä keräämästä aineistosta, johon osallistui 2949 15-vuotiasta nuorta. Tutkimuksen tarkoituksena on selvittää, millaisia heikosti menestyvät kemian oppilaat ovat osaamiseltaan ja lähtökohdiltaan verrattuina muihin oppilaisiin ja miten heikosti menestyvää oppilasta voi tukea kemian opetuksessa. Oppilaat on tässä tutkimuksessa jaettu viiteen ryhmään osaamisen mukaan. Ryhmien välisiä eroja vertaillaan kemian koemenestyksessä, mielipiteissä kemiasta ja lähtökohdissa. Lisäksi on selvitetty, mitä työtapoja oppilaat ovat käyttäneet oppitunneilla ja mitä työtapoja he haluavat käyttää. Tutkimuksen mukaan kemiassa heikosti menestyvät oppilaat eivät pidä kemiasta, eivät koe sitä hyödyllisenä eivätkä koe osaavansa sitä. Vieraskieliset ja erityistukipäätöksen saaneet oppilaat menestyvät kemiassa muita oppilaita heikommin. Tässä tutkimuksessa uutena asiana ilmeni, että heillä on kuitenkin hieman positiivisempi kuva kemiasta kuin muilla oppilailla, jotka menestyvät yhtä hyvin. Myös vanhempien koulutuksella on selkeä yhteys oppilaan menestyksen kanssa. Tässä tutkimuksessa heikot oppilaat osasivat muistamistehtäviä ja menetelmätietoa koskevia kemian tehtäviä. Valintatehtävissä heikot oppilaat menestyivät paremmin kuin tuottamistehtävissä. Myös aineiston käyttö ja tutkimuksen teko onnistuivat heikoilta oppilailta. Yleensä tytöt menestyvät kemiassa tyydyttävästi, kun taas pojat menestyvät hyvin tai huonosti. Tämän tutkimuksen mukaan heikosti menestyvillä tytöillä on heikosti menestyviä poikia huonompi käsitys kemiasta. Paremmin menestyvien oppilaiden ryhmässä erot mielipiteissä tyttöjen ja poikien välillä ovat pienemmät, mutta tytöt kaikissa ryhmissä arvioivat osaamisensa kemiassa huonommaksi kuin pojat. Oppilaiden oppimista voidaan tukea valitsemalla sopivia työtapoja, jolloin opettaja innostaa oppilaita opiskeluun mielenkiintoisilla lähestymistavoilla. Tämän tutkimuksen mukaan heikosti menestyvät oppilaat ovat kiinnostuneita vierailuista, tieto- ja viestintätekniikan (TVT) käytöstä ja ryhmätöistä. Yleisesti TVT:n käyttö, ryhmätyöt ja mahdollisuudet vaikuttaa omaan oppimiseensa ovat työtapoja, joita oppilaat toivovat. Erityisesti näitä työtapoja toivovat oppilaat, jotka eivät pidä kemiasta, eivät koe kemiaa hyödylliseksi ja jotka eivät koe osaavansa kemiaa. Opettajien olisi hyvä ottaa enemmän huomioon oppilaiden toiveet opetuksessa, sekä tutustua oppilaisiinsa ja antaa heidän käyttää työtapoja, jotka heitä itseään hyödyttävät. On myös tärkeää, että oppilaat saavat mahdollisuuden tehdä heille sopivia tehtäviä. Opettajankoulutuksessa ja täydennyskoulutuksessa pitäisi kouluttaa opettajat heikkojen oppilaiden kohtaamiseen. Lisäksi opetus tulisi järjestää niin, että opettajat voivat olla joustavia ja ottaa heikot oppilaat huomioon.

Suomesta halutaan tiedekasvatuksen kärkimaa vuonna 2020. Tiedekasvatuksella tarkoitetaan tiedeosaamisen eli tiedekoulutuksen avulla hankitun tiedollisen ja taidollisen perusosaamisen vahvistamista. (OKM, 2014) Non-formaalilla tiedekasvatuksella tarkoitetaan koulun ulkopuolella tapahtuvaa tavoitteellista oppimista, jota eivät kuitenkaan ohjaa viralliset oppimistavoitteet. Non-formaalien oppimisympäristöjen (esim. tiedeleirien) hyödyntämisen on aiemmissa tutkimuksissa todettu lisäävän motivaatiota ja kiinnostusta luonnontieteitä kohtaan. Tässä tutkimuksessa on analysoitu tiedeleireillä tapahtuvan non-formaalin tiedekasvatuksen relevanssia sekä lasten että perheiden näkökulmista, jota ei ole tutkittu aikaisemmin. Relevanttiuden analysoinnissa on käytetty Stuckeyn, Hofsteinin, Mamlok-Naamanin & Eilksin vuonna 2013 kehittämää relevanssiteoriaa, jossa relevanssi esitetään kolmessa tasossa eri näkökulmista. Relevanssiteorian mukaan opetuksen tulisi olla relevanttia sekä henkilökohtaisella, yhteiskunnallisella että ammatillisella tasolla. Opetuksen tulisi myös olla relevanttia oppijalle niin nykyhetkessä kuin tulevaisuudessa sekä sisäisesti että ulkoisesti. Tämän tutkimuksen päämääränä oli selvittää, miten relevanssin eri tasot (Stuckey et al., 2013) lasten ja perheiden mielestä ilmenevät tiedeleireillä, ja kohtaavatko lasten ja perheiden näkemykset niistä. Tutkimuskohteena olivat Helsingin yliopiston LUMA-keskuksen vuosina 2015 ja 2016 järjestämille 46 tiedeleireille osallistuneet yli 900 alakouluikäistä lasta ja osa heidän huoltajistaan (N=124). Tutkimuksessa tarkasteltiin lasten aiemman kiinnostuksen sekä sukupuolen vaikutusta relevanssiin kemian tiedeleirien osalta, joille osallistui yhteensä 109 lasta. Tutkimusmenetelminä käytettiin sekä kyselylomaketutkimusta että teemahaastattelua. Kyselylomakkeen avoimet kysymykset analysoitiin teoriaohjaavan sisällönanalyysin avulla. Strukturoituja kysymyksiä käsiteltiin sekä laadullisena että määrällisenä aineistona. Korrelaatiota aiemman kiinnostuksen ja tiedeleirien relevanssin välillä havainnollistettiin Spearmanin korrelaatiokertoimen avulla. Tutkimuksen luotettavuutta tarkasteltiin tutkimuksen ulkoisen ja sisäisen validiteetin avulla. Kyselytutkimuksen tulokset osoittavat, että tiedeleireillä tapahtunut non-formaali tiedekasvatus on sekä lasten että perheiden näkökulmasta relevanttia lähinnä henkilökohtaisen relevanssin tasolla korostaen nykyistä ja sisäistä relevanssia. Leirien teemoihin liittyvät tehtävät, esimerkiksi kemian leireillä kokeellista työskentelyä laboratoriossa sekä tiedeleirillä saadut kaverit olivat lapsille kaikista relevanteinta. Kemian tiedeleirit olivat henkilökohtaisesti relevanteimpia niille lapsille, joilla aikaisempi kiinnostus kemiaa kohtaan oli vähäisempää. Pojat ovat tyttöjä varmempia omista kiinnostuksen kohteistaan henkilökohtaisen relevanssin tasolla. Yhteiskunnallisen relevanssin tasolla pojat taas keskittyvät tyttöjä enemmän nykyhetken relevanssiin, kun tytöt huomioivat myös tulevaisuuden. Yhteiskunnallisen ja ammatillisen relevanssin tasot näkyivät vain vähän kyselytutkimuksessa. Teemahaastattelujen perusteella leirejä pidettiin kuitenkin relevanttina kaikilla relevanssiteorian mukaisilla relevanssin tasoilla. Leiriläiset olivat vanhempiaan enemmän sitä mieltä, että he oppivat leirillä yhteiskunnallisen relevanssin mukaisesti toimimaan yhteistyössä muiden kanssa. Samoin leiriläiset myös uskoivat vanhempiaan enemmän ammatillisen relevanssin mukaisesti ehkä oppineensa leirillä jotain sellaista, joka auttaa heitä tulevaisuudessa pääsemään haluamaansa työhön. Non-formaalia tiedekasvatusta tutkitaan, jotta sitä voitaisiin kehittää yhä paremmin oppijoita tukevaksi. Tämän tutkimuksen tuloksia voidaan hyödyntää non-formaalin tiedekasvatuksen, erityisesti tiedeleirien kehittämisessä ja jatkotutkimuksessa.