Browsing by discipline "Chemistry Teacher Education"

Yksi kemian opetuksen suurimmista haasteista on se, etteivät oppilaat koe opetusta mielenkiintoiseksi. Tämä on suuri ongelma, sillä yhteiskunta kaipaa yhä enenevässä määrin kemian asiantuntijoita ratkaisemaan niin lähestyviä ympäristöuhkia kuin kehittämään taloudellisesti hyödyttäviä kemiallisia sovelluksia. Opetuksen kehittäminen mielenkiintoisemmaksi ja motivoivammaksi vaatii kuitenkin hyväksi todettuja opetuksen työtapoja ja menetelmiä. Tämä tutkimus keskittyy tarkastelemaan yhtä tällaista työtapaa, käsitepiirrosta. Käsitepiirrosta on tutkittu opetustapana useissa ulkomaisissa tutkimuksissa ja nämä ovatkin antaneet hyviä tuloksia työtavan vaikutuksesta oppilaiden kiinnostukseen, argumentointitaitoihin, tuntiaktiivisuuteen sekä opiskelumenestykseen. Nyt tehtävä fenomenologinen tapaustutkimus pyrkii vastaamaan kahteen käsitepiirrosten käyttöön liittyvään tutkimuskysymykseen eli millaisiksi suomalaisen peruskoulun oppilaat kokevat käsitepiirrosten käytön kemiantunnillaan ja kuinka ne vaikuttavat oppilaiden opiskelumotivaatioon. Tutkimus on ensimmäinen suomalainen käsitepiirroksia käsitellyt tutkimus. Tutkimuksessa tutkittiin kahta peruskouluryhmää, yhtä seitsemättä ja yhtä kahdeksatta luokkaa. Se toteutettiin siten, että oppilasryhmien oma opettaja piti aluksi molemmille ryhmille käsitepiirrosoppitunnit tutkimuksen tekijän kanssa yhdessä laadituilla käsitepiirroksilla. Oppituntien pitämisen jälkeen osalle ryhmien oppilaista järjestettiin semistrukturoidut haastattelut, joiden avulla pyrittiin selvittämään näiden käsitepiirroskokemuksia sekä mahdollisia motivaation kasvuun vaikuttavia tekijöitä. Seitsemäsluokkalainen oppilasryhmä sisälsi yhteensä 16 ja kahdeksasluokkalainen ryhmä 17 oppilasta. Seitsemäsluokkalaisista haastatteluun osallistui viisi oppilasta ja kahdeksasluokkalaisista seitsemän. Oppilashaastattelujen lisäksi tietoa kerättiin myös kyselemällä tunteja pitäneen opettajan huomioita oppilaiden tuntityöskentelystä. Haastattelujen pitämisen jälkeen haastattelutiedostot litteroitiin ja laadituista litterointitiedostoista luotiin taulukot ilmaisemaan haastattelukysymysten vastausten sisältämiä yhteisiä vastausteemoja. Tutkimuksen datan keräys- ja analysointimenetelmät lainattiin aikaisemmista käsitepiirrostutkimuksista tulosten luotettavuuden maksimoimiseksi. Haastattelukysymysten vastausten perusteella huomattiin, että oppilaat kokivat käsitepiirrokset positiivisessa valossa: niitä pidettiin muun muassa visuaalisesti kiinnostavina ja opetusta selkeyttävinä. Nämä käsitepiirroskokemukset myös viittasivat tutkimuksessa käytettyjen motivaatioteorioiden valossa oppilaiden opiskelumotivaatioon vaikuttavien tekijöiden positiiviseen kehitykseen ja näin ollen opiskelumotivaation kasvuun. Merkille pantavaa oli, että havaitut käsitepiirroskokemukset olivat pääasiassa hyvin samanlaisia aikaisempien käsitepiirrostutkimuksien kanssa vaikka tutkimukset suoritettiin eri aineissa ja eri maiden oppilailla. Tämä osoittaa sen, etteivät käsitepiirrosten positiiviset vaikutukset motivaation taustatekijöihin ole sidottuja oppilaiden kansalaisuuteen tai opetettavaan aineeseen. Vaikka tutkimuksen tuloksia ei voidakaan tapaustutkimuksen luonteen johdosta sellaisenaan täysin yleistää, antavat ne vahvan viitteen siitä, että käsitepiirrokset soveltuvat todella hyvin osaksi niitä kemianopetuksen työtapoja, joilla pyritään heijastamaan oppilaille kemian kiinnostavuutta ja mielekkyyttä. Mahdollisten jatkotutkimusten aiheita voisivat olla esimerkiksi samankaltaisen tutkimuksen tekeminen suuremmassa mittakaavassa suuremmalla otoskoolla tai tutkimalla peruskoululaisten sijaan lukiolaisia. Lisäksi voitaisiin tutkia käsitepiirrosten käytön vaikutuksia kemianoppilaiden opiskelumenestykseen.

Tämän tutkimuksen tavoitteena on selvittää, mitkä relevanssiteorian mukaiset ulottuvuudet korostuvat oppilaiden molekyylimallinnuksen ensikokemuksessa ja millaiset tekijät vaikuttavat relevanssiin. Relevanssilla tarkoitetaan oppilaiden saamia positiivisia kokemuksia, jolloin opetuksesta tulee relevanttia oppilaiden tavoitteiden ja kokemusten näkökulmasta. Relevanssiteorian mukaan relevanssi koostuu eri ulottuvuuksista. Näitä ulottuvuuksia ovat nykyhetki ja tulevaisuus, sisäinen ja ulkoinen sekä henkilökohtainen, yhteiskunnallinen ja ammatillinen taso. Tässä tutkimuksessa kartoitettiin ulottuvuuksien ilmentymistä survey-tutkimuksella kyselylomakkeella. Oppilaiden asenteet kemian opintoja kohtaan ovat usein kielteisiä ja yksi kielteisiin asenteisiin liitetty tekijä on oppilaiden relevanssin puute tiedeaineita kohtaan tulevaisuuden tai yhteiskunnan kannalta. Opetusmenetelmä, jonka relevanssia tutkimuksessa tarkasteltiin, on tietokoneavusteinen molekyylimallinnus, jonka on todettu muun muassa lisäävän kemian opetuksen autenttisuutta ja kiinnostavuutta. Kyselylomaketutkimuksen aineisto käsiteltiin kvantitatiivisen sisällönanalyysin menetelmin vastausten prosenttiosuuksia, ristiintaulukointia ja Fisherin tarkkaa testiä hyödyntäen. Kohderyhmänä olivat helmi-maaliskuussa 2018 Helsingin yliopistolla kemian laitoksella molekyylimallinnusta osana vierailuaan tehneet yläkoulun oppilasryhmät. Tutkimukseen osallistui 130 peruskoulun oppilasta. Osa vastaajista osallistui tutkimukseen osana Kemianluokka Gadolin -vierailua ja osa omassa koulussaan. Kaikki osallistuivat tutkimukseen osana normaalia kouluopetusta. Tutkimus toteutettiin oppilaiden ensimmäisen molekyylimallinnustunnin jälkeen informoidusti. Tutkimuksen tulos oli, että relevanssiteorian ulottuvuuksista yhteiskunnallinen, ulkoinen ja nykyhetki saivat eniten kyllä-vastauksia väittämiin. Molekyylimallinnuksen ensikokemuksen relevanssiin vaikutti kiinnostus kemiaa kohtaan. Ne oppilaat, jotka kokivat kemian mielenkiintoiseksi, kokivat molekyylimallinnuksen relevantimmaksi erityisesti henkilökohtaisella tasolla. Tietokoneista ja tekniikasta kiinnostuksella ei ollut vaikutusta relevanssiin. Enemmistö oppilaista koki kemian mielenkiintoiseksi oppiaineeksi, jonka lisäksi molekyylimallinnus oli enemmistön mielestä helppoa ja kivaa sekä auttoi ymmärtämään kemiaa paremmin.

Tämän pro gradu -työn tavoitteena oli kehittää tutkimuksellista opetusmenetelmää peruskoulun yhdeksäsluokkalaisten kemian oppitunnille, jossa opiskeltavana aiheina olivat Suomen kemianteknologiateollisuus, sen tuotteita ja tuotantoprosesseja. Lisäksi tarkoituksena oli tutustua yhden kemian teknologiateollisuuden tuotteen elinkaarianalyysin tekoon. Opetusmenetelmän kehitys lähti liikkeelle tarveanalyysistä, jossa tutkittiin viittä eri markkinoilla olevaa kemian peruskoulun oppikirjaa. Havaittiin, että mikään kemian oppikirjoista ei ole esitellyt täysin kattavasti Suomen teknologiateollisuutta. Aikaisemmissa kemian opetuksen tutkimuksissa oli todettu, että oppilaiden kiinnostus kemian opiskelua ja teknologiaa kohtaan lisääntyy, jos opetettava asia liittyy oppilaan arkielämää. Tässä työssä käytetty vaihtoehtoinen opetusmenetelmä perustui tutkimukselliseen opiskeluun kemian teknologianteollisuuden kontekstissa ja se oli osana STSE – opetusta, joka yhdistää opetetun kemian asian oppilaiden elämään linkittyen samalla tieteeseen ja teknologiaa sekä ympäröivään yhteiskuntaan ja ympäristöön. Peruskoulun kemian opiskelussa harvoin hyödynnetään nykyaikaista viesti- ja tietotekniikkaa, jonka käyttöön pyrittiin oppilaita kannustamaan tässä opetusmenetelmässä. Tämä oli tapaustutkimus, joka koekäytettiin eräässä suomalaisessa peruskoulussa ja siihen käytettiin aikaa keskimäärin noin 21 kemian oppituntia sisältäen jaksokokeen sekä kokeen palautuksen. Tapaustutkimuksessa oli mukana kolme eri kemian ryhmää, yhteensä 66 oppilasta, joista tyttöjä oli 45 ja poikia 21. Tutkimusaineistoa on tarkasteltu kvantitatiivisesti, mutta tutkimusaineistossa on myös esitelty kvalitatiivisia oppilaskyselyn tuloksia. Tutkimuksessa on käsitelty STSE – opetusta ja tuloksissa tarkastellaan sen vaikutusta oppilaan tekemiin esitelmiin, heidän kemian jaksoarvosanaan sekä vertaillaan tyttöjen ja poikien arvosanojen eroja. Kvalitatiivisista tuloksista tarkastellaan oppilaskyselyn tuloksia. Tämä työ osoittaa, että tyttöjen ja poikien kemian arvosanat korreloivat hyvin aikaisemmin annettuja kemian arvosanoja. Tyttöjen ja poikien tuloksissa ei ollut tilastollisesti merkittävää eroa. Tässä opetusmenetelmä kokeilussa oppilaiden (N = 66) kemian jaksoarvosanojen keskiarvo (8,5) nousi lähelle kiitettävää. Oppilaista jaksoarvosana nousi 49 prosentilla oppilaista ja vain alle kymmenellä prosentilla laski jaksoarvosana. Kvalitatiilisista tuloksista voidaan sanoa, että suurin osa oppilaista mainitsi opiskelun kivaksi mutta haastavaksi tällä opetusmenetelmällä opiskeltaessa. Heidän toiveena oli, että jatkossa olisi enemmän vastaavanlaisia kemian oppimistehtäviä. Opetusmenetelmän jatkokehittelyssä kannattaisi lisätä opetusmenetelmään joko yritysvierailuja kemian teknologiateollisuuteen tai pyytää kemian alan yrityksen edustajan kouluvierailulle, joka osaltaan lisännee mielenkiintoa kemian opiskelua ja teknologiateollisuutta kohtaan.