Browsing by master's degree program "Matematiikan, fysiikan ja kemian opettajan maisteriohjelma"

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.

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.

Tutkielman tavoitteena oli selvittää, minkälaisia virheitä lukiolaiset tekevät kertolaskusäännön tehtävissä sekä tutkia, tunnistavatko he toisistaan riippuvat ja riippumattomat tapahtumat. Aihetta on tärkeä tutkia, sillä kertolaskusääntö on yksi todennäköisyyden laskusäännöistä ja luo siten perustan todennäköisyyksien laskuille. Tutkielma alkaa teoriaosuudella, jossa ensiksi käydään läpi todennäköisyyslaskennan teoriaa ja tämän jälkeen virheiden sekä virhekäsitysten teoriaa. Teoriaosuuden jälkeen esitellään lyhyesti pitkän matematiikan ylioppilaskoe. Tutkimuksessa käydään läpi viisi pitkän matematiikan ylioppilaskokeen tehtävää ja ne analysoidaan. Työn lopuksi esitellään tehtäväpaketti tukemaan kertolaskusäännön opiskelua. Tutkimustuloksista havaittiin, että yleisimmät kertolaskusäännön virheet johtuivat vaikeuksista erottaa toisistaan riippuvat ja riippumattomat tapahtumat toisistaan. Virheistä noin 14% johtui tästä. Toinen yleinen virhe, mikä tuloksista nousi esille, oli sekaannukset kerto- ja yhteenlaskusäännön välillä. Virheistä noin 9% johtui tästä. Opettajan on tärkeä tiedostaa nämä yleiset virhetyypit, jotta voi osaltaan ennaltaehkäistä niiden syntymistä.

Tässä tutkielmassa tarkastellaan kielentämistä matemaattisen ajattelun työvälineenä sekä pureudutaan yleisiin virhekäsityksiin todennäköisyyslaskennassa. Lisäksi käsitellään miniteorioita näiden virhekäsitysten selittäjinä. Lopuksi on laadittu ja luokiteltu yksi tehtävä jokaista virhekäsitystä kohden. Näiden tehtävien tarkoitus on paljastaa virhekäsitys, ja antaa mahdollisuus korjata se. Kielentäminen on tärkeä osa jokaisen ammattilaisen ja erityisesti asiantuntijan ammattia. Mikäli ammattilainen ei pysty selittämään tietoaan siten että muutkin ymmärtävät sen, ei hänen laajasta osaamisestaan ole juuri hyötyä. Onkin harmi, että kielentämistä opetetaan matematiikassa oikeastaan vasta lukiotasolla. Onkin siksi tärkeää, että varsinkin lukioon laaditaan kielentämisen tehtäviä. Näin säästyy opettajien työtä ja oppijat saavat mahdollisuuden rehellisesti tutustua kielentämiseen työkaluna. Tutkielma perustuu kielentämisen, virhekäsitysten ja oppimisen luokittelun teoriaan. Kielentämisessä on kyse matemaattisen ajattelun sanoittamisesta ja oman ajattelun jäsentämisestä. Kielentämisen suhteen tutkielma nojaa Jorma Joutsenlahden työhön aiheen saralla. Virhekäsitysten selittämiseksi on tässä työssä valittu miniteoriat, joiden osalta nojataan Guy Claxtonin työhön. Oppimisen luokittelua käydään läpi alkaen Bloomin taksonomiasta ja päätyen Wilsonin taksonomian kautta Jorma Joutsenlahden laatimaan kolmiportaiseen taksonomiaan. Tämä on oleellista, sillä laaditut tehtävät on tämän jälkeen luokiteltu juuri Joutsenlahden taksonomian mukaisesti, jotta niiden käyttö olisi mahdollisimman helppoa. Virhekäsitysten korjaamiseksi laaditut tehtävät sisältävät perustelut, miksi ne voisivat toimia kyseisen virhekäsityksen korjaamiseksi. Tehtäviä on laadittu yksi jokaista virhekäsitystä kohden. Näitä virhekäsityksiä on kahdeksan kappaletta. Tutkielman perimmäinen tarkoitus onkin esittää tieteellisesti perusteltuja työkaluja virhekäsitysten korjaamiseen, tässä erityisesti kielentämisen keinoin.

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.

Yleissivistävän koulutuksen pääasiallisia tavoitteita on luoda yhteiskuntaan valveutuneita, osallistuvia ja aktiivisia kansalaisia, jotka tekevät perusteltuja päätöksiä ja muodostavat mielipiteensä loogisen päättelyketjun tuloksena. Tällaista perustelevaa ja pohtivaa ajattelua kutsutaan kriittiseksi ajatteluksi. Vaikka kriittisen ajattelun kehittäminen nähdään koulutuksen tärkeänä tavoitteena, ovat kriittisen ajattelun taidot usein työelämän kannalta riittämättömällä tasolla jopa korkeakouluista valmistuvilla. Varsinkin yleisten ajattelun taitojen on havaittu olevan korkeakouluopiskelijoilla usein korkeintaan tyydyttävällä tasolla. Kriittisen ajattelun tutkimus on yhteiskunnallisesti merkittävää, mutta silti sitä on fysiikan kontekstissa tehty vain vähän. Siksi kriittisen ajattelun tutkiminen on mielenkiintoista ja ajankohtaista. Kriittinen ajattelu määriteltiin tässä tutkimuksessa kokoelmaksi korkeamman ajattelun taitoja ja tietoja, joita käytetään, kun informaatiota tunnistetaan, analysoidaan, tulkitaan ja yhdistellään. Taitoihin kuuluu myös tiedon, johtopäätösten, selitysten ja väitteiden luotettavuuden arviointi sekä oman ajattelun reflektointi. Kriittisen ajattelun prosessin tunnistettiin ongelmanratkaisussa koostuvan seuraavista vaiheista: ongelman tarkastelu, päätelmän tekeminen ja päätelmän perustelu. ja ajatusprosessin reflektointi. Ajattelulla on aina jokin kohde. Jotta ajattelu voi olla kriittistä, tulee ajattelijalla olla sekä kriittisen ajattelun yleisiä taitoja että riittävästi tietoa ajattelun aiheesta, jotta hän voi muodostaa ajattelullaan perusteltuja päätelmiä. Opetuksessa painotetaan näitä aihekohtaisia tietoja ja taitoja, mutta yleiset ajattelun taidot jäävät formaalissa opetuksessa usein sivuosaan. Tässä tutkielmassa tutkittiin fysiikan opettajaopiskelijoiden kriittistä ajattelua tasavirtapiiritehtävien vastausten avulla. Sähköoppi sisältää monimutkaisia ja toisistaan riippuvia käsiterakenteita, ja virtapiiritehtävien ratkaisu vaatii kriittistä ajattelua sisältävää päättelyä. Aineistona käytettiin Helsingin yliopistossa 2019 järjestetyn Fysiikan käsitteenmuodostus I – kurssin osana suoritetun kokeen vastauksia. Kokeesta tuli saada hyväksyttävä tulos kurssin läpäisemiseksi. Kokeen kysymykset koostuivat yksinkertaisista tasavirtapiiritehtävistä, joita piti analysoida Ohmin ja Kirchhoffin lakien avulla. Vastausten analysointia varten luotiin kriittisen ajattelun teorian avulla mittari, jonka avulla analysoitiin vastauksissa esiintyvää kriittistä ajattelua. Mittariin valittiin neljä kriittisen ajattelun piirrettä, jotka ovat syy-seuraussuhteen havaitseminen, ongelman osa-alueiden ja olettamusten havainnointi, perustelu ja ongelman kokonaisuuden huomiointi. Mittarin avulla vastaukset analysoitiin. Tuloksista tutkittiin kriittisen ajattelun piirteiden yhteyttä ongelmanratkaisuun, sekä erilaisten ajatuskulkujen ja ratkaisustrategioiden ilmenemistä kokelaiden vastauksissa. Tutkimuksen tavoitteena oli selvittää, kuinka kriittisen ajattelun piirteet ja erilaiset ratkaisustrategiat ilmenevät, ja onko kriittisellä ajattelulla siirtovaikutusta tehtävien välillä. Tutkimuksen tuloksista voidaan päätellä kriittisen ajattelun olevan yhteydessä ongelmanratkaisun onnistumisen ja fysiikan ymmärryksen kanssa. Kriittisen ajattelun piirteitä havaittiin hyväksytyissä koesuorituksissa enemmän kuin hylätyissä kokeissa. Myös koetta uusiessa kriittisen ajattelun pisteet nousivat kullakin perättäisellä koesuorituksella. Ratkaisustrategioita tarkastellessa havaittiin viisi erilaista strategiaa, jotka luokiteltiin sen mukaan, mitä suuretta piiristä pyritään selvittämään ensin. Jännitteen ratkaisu piirin komponenttien yli näyttää tutkimuksen perusteella olevan yhteydessä paremman kriittisen ajattelun kanssa kuin muut strategiat. Yksikään vastaus, jossa ratkaisua lähdettiin rakentamaan ratkaisemalla ensin komponenttien läpi kulkeva virta, ei sisältänyt syy-seuraussuhde -kategorian kriittistä ajattelua. Myös muut kriittisen ajattelun piirteet olivat heikommalla tasolla kuin jännite ensin -strategiassa. Kriittisen ajattelun siirtovaikutuksesta ei havaittu tilastollisesti merkitsevää korrelaatiota eri tehtävien välillä, elleivät tehtävät olleet hyvin samantyyppiset.

Tavoitteet. Tutkimuksen tavoitteena oli selvittää tekijät, jotka vaikuttavat lääkelaskennan onnistuneeseen opiskeluun ja miten internetin tietolähteitä hyödynnetään siinä. Tutkielman runkona käytettiin teoreettista mallia opetukseen liittyvistä tekijöistä, joiden avulla opiskelua pystyy tehostamaan ja oppimisen laatua parantamaan. Hypoteesina oli, että liuoslaskut ja infuusioliuoslaskut olisivat haastavia aihealueita. Lisäksi tutkielman lähtökohtana käytettiin tietoa, että sosiaalista mediaa ja sen vaikutuksia opetukseen ei oltu selvitetty riittävästi. Menetelmät. Tutkimus oli luonteeltaan monimenetelmällinen tapaustutkimus. Määrälliseen aineistoon kuuluivat opiskelijoiden lääkelaskennan osaamista arvioiva peruslaskutesti ja kyselyn tulokset liittyen opiskelijoiden haastaviin lääkelaskuihin ja heidän käyttämiinsä tietolähteisiin. Laadullinen aineisto koostui opiskelijoiden käyttämien lääkelaskentaan liittyvien tietolähteiden analyysista. Kohderyhmänä toimi erään ammattikorkeakoulun lääkelaskentaa opiskelevat opiskelijat, joista 19 opiskelijaa vastasi kyselyyn. Tutkimukseen vastaajat olivat sairaanhoitaja- ja terveydenhoitaja- opiskelijoita. Lisäksi aineistoon kuului internetin tietolähteistä löytyvien lääkelaskentaan liittyvien ohjeiden ja ratkaisujen analyysi. Aineiston analyysimenetelmänä käytettiin taulukoita ja kuvaajia Google Formsin ja Excelin avulla. Tulokset ja johtopäätökset. Tutkimuksessa tehdyn kyselyn otosryhmä hallitsi lääkelaskennan eri osa-alueet testin perusteella erittäin hyvin. Kyselyyn opiskelijat luettelivat lääkelaskentaan liittyviä muutamia haastavia osa-alueita, kuten esimerkiksi liuoslaskut ja infuusioliuoslaskut. Internetin merkityksen kasvamisen myötä tulisi suunnitella uusia digitaalisia opetusympäristöjä, joissa annettava tieto olisi luotettavaa. Opiskelijoille tulisi tarjota oppimisalusta, jossa osaamista pystyisi kasvattamaan vaikeustasoltaan asteittain kasvavien tehtävien avulla. Opiskelijan tulisi saada tehtäviinsä välitön palaute niin, että ratkaisu näytettäisiin purettuna selkeisiin ja selitettyihin välivaiheisiin. Oppimisympäristön tulisi myös lisätä, mistä opiskelija löytää tarvittaessa lisätietoa tehtävään liittyvästä teoriasta ja ratkaisuesimerkeistä.

Työn tavoitteena on tutkia, miten voidaan tuottaa lukiokurssi primitiivistä juurista. Primitiivistä juurista ei ole ennalta materiaalia lukiotasolle, joten työssä joudutaankehittämään metodi yliopistotason materiaalin muuntamiselle lukiotasolle. Työssä esitetään ja todistetaan lukuteorian lauseita. Nämä lauseet on valikoitu sellaisiksi, että ne ovat vähin mitä tarvitaan primitiivisten juurten käsittelyyn. Tämän lisäksi työssä esitellään Diffie-Hellman-avaintenvaihtoprotokolla ja murtamiseen käytettävä Square and multiply - algoritmi. Työssä tuotetaan lukuteorian lukiokurssi primitiivisistä juurista pohjautuen työssä läpikäytyyn materiaaliin. Lukiokurssi tuotetaan vertailemalla analyysin yliopiston ja lukion oppimateriaalien eroavaisuuksia. Näistä eroavaisuuksista pyritään analysoimaan säännönmukaisuuksia, millä yliopis-tontason materiaali voidaan muuntaa lukio-opetukseen sopivaksi. Yliopisto- ja lukiotasoisten oppimateriaalien eroavaisuuksiksi havaittiin sisällön rajaus, matemaattisten merkkien muuntaminen kirjalliseksi kieleksi, opetettavan sisällön järjestys ja painotus todistuksiin yliopistossa sekä painotus esimerkkeihin lukiossa. Nämä havainnot huomioon ottaen, työn matematiikkaosion lauseista muunnettiin lukioympäristöön sopiva kokonaisuus. Tämä kokonaisuus on riittävä pohja lukiokurssin pitämiseen näistä aiheista ja sisältää myös opetuksen aikataulutuksen.

Tämän tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää, mitä oppimateriaaleja ja opetusvälineitä lukioiden matematiikan opettajat käyttävät. Lisäksi selvitettiin, kuinka he niitä käyttävät ja mitä mieltä he niistä ovat. Aluksi tutkimuksessa esitellään oppimateriaalien ja opetusvälineiden välisiä eroja ja kuinka niitä voidaan käyttää matematiikan opetuksessa. Tutkimus toteutettiin opettajille suunnatulla kyselytutkimuksella. Kyselyyn osallistuvat lukiot valittiin systemaattisella satunnaisotannalla. Tutkimuksessa havaittiin muun muassa, että opetuksessa sähköinen oppikirja on fyysistä oppikirjaa yleisempi, mutta fyysistä oppikirjaa käytetään sähköistä oppikirjaa enemmän opetuksen suunnittelussa. Eniten käytetty opetusväline on videotykki ja tietokone, mutta yleisin opetusväline on dokumenttikamera. Puolestaan harvinaisin opetusväline on liitutaulu. Tutkimuksessa havaittiin myös se, että opettajat eivät pääsääntöisesti käytä materiaaleja tai opetusvälineitä, joihin he eivät ole tyytyväisiä. Kyselyyn vastasi 57 opettajaa eri lukioista ympäri Suomea. Tämä tutkimus ei siis anna kaiken kattavaa kuvaa kaikkien lukioiden tilanteesta, mutta antaa kuitenkin suuntaa-antavasti tietoa siitä, mitä oppimateriaaleja ja opetusvälineitä lukio-opetuksessa käytetään.

Koulutuksellisen tasa-arvon nähdään toteutuvan, kun kenenkään taustaan liittyvät ominaisuudet, esimerkiksi sukupuoli, asuinpaikka tai äidinkieli eivät ennusta sitä, mihin koulutukseen kukin hakeutuu ja kuinka siinä menestyy. Vaikka suomalainen koululaitos on niittänyt kansainvälistäkin tunnustusta erinomaisilla oppimistuloksillaan ja menestyksellään PISA-testeissä, löytyy koulutuksellisen tasa-arvon suhteen puutteita myös tässä menestystarinassa. Itse asiassa juuri PISA-tulokset ovat osoittaneet, kuinka suomalainen koulutusjärjestelmä ei ole onnistunut tukemaan parhaalla mahdollisella tavalla maahanmuuttajataustaisten oppilaiden koulutusta. Vuoden 2018 PISA-testin mukaan kaikkien OECD-maiden eriarvoisimmat tulokset löytyivät Suomesta, kun verrattiin kantaväestön ja maahanmuuttajien tuloksia. Koska nimenomaan koululaitos nähdään maahanmuuttajataustaisten lasten ja nuorten ensisijaisena väylänä yhteiskuntaan integroitumisessa, on koulutukselliseen tasa-arvoon erityisen tärkeää kiinnittää huomiota nopeasti monikulttuuristuvassa yhteiskunnassa. Esimerkiksi kielitietoisen opetuksen voisi nähdä tarjoavan joitakin ratkaisuja aiheeseen. Vieraskieliseksi opiskelijaksi määritellään tässä tutkimuksessa jotain muuta kuin suomea, ruotsia tai saamea äidinkielenään puhuva henkilö. Vieraskielisten osuus väestöstä kasvaa jatkuvasti, ja yhä useampi vieraskielinen nuori valitsee peruskoulun jälkeen toisen asteen koulutukseksi lukiokoulutuksen. Kuitenkin vahvasti kirjalliseen osaamiseen perustuvan lukiokoulutuksen on ollut haasteellista vastata vieraskielisen opiskelijan kielitaitoon liittyviin erityispiirteisiin. Haasteita vieraskieliselle opiskelijalle asettaa esimerkiksi sisältöjen ja vieraan kielen samanaikainen opiskelu. Lisäksi minkä tahansa tieteenalan opiskelu vaatii kyseisen tieteenalan kielen oppimista. Tieteen kielellä on sen oma erityinen sanasto, semantiikka ja syntaksi, joiden hallinta on edellytyksenä itse tieteen hallinnalle. Opiskelija, joka siis tiedettä joutuu opiskelemaan itselleen vieraalla kielellä, on näin ollen ikään kuin kaksinkertaisen kieleen liittyvän haasteen edessä. Tämä väistämättä asettaa vieraskielisen opiskelijan epätasa-arvoiseen asemaan suomea äidinkielenään puhuvan opiskelijan rinnalla. Lukion oppitunnilla opiskelijalla on mahdollisuus päästä näyttämään osaamistaan monin eri tavoin. Usein arvioinnissa painottuu kuitenkin summatiivinen kurssikoe, jossa testataan ainoastaan opiskelijan kirjallista osaamista. Myös lukiokoulutuksen päättävissä ylioppilaskokeissa arvioinnin kohteena on nimenomaan opiskelijan kirjallinen osaaminen, joka välittyy erilaisiin tehtäviin annettujen kirjallisten vastausten kautta. Tämän tutkimuksen tavoitteena onkin selvittää, kuinka lukio-opiskelijan suomen kielen taito näkyy tehtäviin annetuissa kirjallisissa vastauksissa. Oppiaineista tämä tutkimus rajoittuu fysiikkaan, ja aineisto on kerätty Helsingin kielilukion ensimmäisen vuosikurssin fysiikan opiskelijoilta. Opiskelijat suorittivat FY2 Lämpö -kurssia, ja tutkimuksen aineistona toimiikin tämän kurssin oppikirjan tehtävät, opettajan antamat tuntitehtävät sekä opiskelijoiden vastaukset näihin tehtäviin. Tehtävien tehtävänannot luokiteltiin Andersonin ja Krathwohlin taksonomiataulun eri soluihin. Opiskelijoiden vastaukset luokiteltiin eri luokkiin niiden laadun perusteella. Suomen kielen taitoa tutkittiin vastauksissa esiintyneiden kielellisten virheiden ja oikein käytettyjen tieteellisten termien avulla. Andersonin ja Krathwohlin taksonomiataulun lisäksi teoreettista viitekehystä rakentaa kognitiivinen kuormitusteoria. Tutkimuksessa havaittiin, että opiskelijoiden tekemät tehtävät eivät kognitiiviselta vaatimustasoltaan olleet erityisen hankalia. Opiskelijoiden vastausten analyysin tulosten mukaan noin puolet opiskelijoiden vastauksista oli laadultaan rikkaita, mutta yli kolmasosa oli laadultaan heikkoja tai (esimerkiksi malliratkaisuista) kopioituja. Selkeästi suurin osa kopioiduista vastauksista oli annettu paljon sanallista selitystä vaativiin tehtäviin. Tehtävätyypiltään rutiininomaisiin laskutehtäviin sekä yksinkertaisiin kuvaajien piirto- tai tulkitsemistehtäviin oli annettu eniten rikkaita vastauksia. Lisäksi kielellisten virheiden sekä oikein käytettyjen tieteellisten termien havaittiin korreloivan vastauksen laadun kanssa.