Browsing by discipline "Chemistry Teacher Education"

Alkoholien opetus on keskeinen osa peruskoulun kemian opetusta. Useimmille ihmisille sanasta alkoholi tulee mieleen alkoholijuomat, mutta alkoholeja käytetään alkoholijuomien lisäksi myös monissa muissa käyttökohteissa, muun muassa kosmetiikassa ja polttoaineina. Kontekstilähtöisellä opetuksella voidaan tukea oppilaiden kiinnostusta oppiainetta ja opittavaa asiaa kohtaan. Tämän pro gradu -tutkielman tavoitteena on kehittää kehittämistutkimuksen avulla kontekstilähtöinen oppimateriaali alkoholien opetukseen peruskoulussa. Kontekstilähtöisyydellä pyrittiin tekemään oppimateriaalista mielenkiintoa herättävä. Oppimateriaalissa keskityttiin alkoholien käyttökohteisiin. Työtapoina kehitettävässä oppimateriaalissa käytettiin lukemalla oppimista ja kokeellisia työtapoja. Tämä tutkimus on kehittämistutkimus, joka sisälsi kaksi vaihetta, jotka olivat 1) tarveanalyysi ja 2) oppimateriaalin kehittäminen. Tutkimusta ohjasi kaksi tutkimuskysymystä, jotka olivat 1) miten alkoholien käyttökohteita käsitellään peruskoulussa sekä 2) minkälainen oppimateriaali tukee alkoholien kontekstilähtöistä opetusta peruskoulussa. Ensimmäiseen tutkimuskysymykseen pyrittiin vastaamaan tarveanalyysin perusteella analysoimalla neljää peruskoulun kemian oppikirjaa. Toiseen tutkimuskysymykseen liittyen kehitettiin oppimateriaali tarveanalyysin ja teoreettisen viitekehyksen pohjalta. Tarveanalyysin tulosten perusteella voidaan todeta, että kaikissa peruskoulun kemian oppikirjoissa käsitellään useita alkoholien käyttökohteita, mutta useiden käyttökohteiden osalta käyttökohde vain mainitaan eikä kyseessä olevan alkoholin käyttöä kyseisessä käyttökohteessa perustella tai tarkenneta mitenkään. Kehitetyn oppimateriaalin erääksi keskeiseksi tavoitteeksi asetettiin se, että kehitettävässä oppimateriaalissa esiteltäviä alkoholien käyttökohteita käsitellään perusteellisesti. Tutkimuksessa kehitetyssä oppimateriaalissa lähtökohtana ovat alkoholien käyttökohteet. Oppimateriaali sisältää tekstiä, alkoholien käyttökohteisiin liittyviä kokeellisia töitä sekä aiheeseen liittyviä tehtäviä. Lukemalla oppimista on tekstissä tuettu mm. käyttämällä ennakkojäsentäjää ja teksti ymmärtämistä tukevia kysymyksiä.

Intresse är en viktig förutsättning för inlärning och framtida yrkesval. I Finland är högstadieelevernas intresse för kemi skrämmande lågt. Man kan dela in intresse i situationsintresse och djupare personligt intresse. Innan man kan skapa ett personligt intresse måste ett situationsintresse först uppstå. Situationsintresset är också det som läraren kan påverka. Väl utförda demonstrationer kan påverka både elevernas intresse och inlärning positivt. Det samma gäller för undervisningsvideor. I det här arbetet har det producerats en demonstrationsvideo för att höja högstadieelevers intresse för kemi. Elevernas reaktioner på videon samt deras allmänna åsikter om videor i kemiundervisningen har undersökts kvantitativt med hjälp av en enkät. Baserat på elevernas svar kan demonstrationsvideor vara ett beaktansvärt sätt att höja högstadieelevers intresse för kemi. Det skulle dock vara bra om videorna kunde produceras med större budjet än videon i det här projektet.

Eheyttävässä eli integroivassa opetuksessa aiheita käsitellään oppilaan kokemusmaailman näkökulmasta. Se voi olla vertikaalista tai horisontaalista. Sisältöalueet valitaan niin, että ne ovat oppilaan kannalta merkittäviä, ajankohtaisia ja yhteiskunnallisia. Kiertotalous on hyvä aihe eheyttävään opetukseen. Se on aiheena ajankohtainen ja sen avulla voidaan välittää oppilaille tietoa myös nykypäivän kemian tutkimuksesta ja sovelluksista. EU:ssa ja Suomessa on tehty kansallisia päätöksiä, joiden tarkoituksena on edistää kiertotalouden syntymistä ja biotalouden osaamisen kehittymistä. Aiheesta on tarpeellista saada tutkimuspohjaisesti kehitettyä opetusmateriaalia. Kestävä kehitys ja oppiaineiden välisen yhteistyön lisääminen on teemana uudessa valtakunnallisessa perusopetuksen opetussuunnitelmien perusteissa. Lisäksi oppilaiden laaja-alaisen osaamisen kehittymistä tulee tukea jokaisessa oppiaineessa ja kehittää heidän elinikäisen oppimisen edellytyksiä. Yhtenä kemian opetuksen tavoitteena on, että oppilas oppii luomaan merkityksen kemian ilmiöiden ja sovellusten sekä ihmisen ja yhteiskunnan välille. Tämän tutkimuksen tarkoituksena on tukea eheyttävän kontekstuaalisen opetuksen avulla oppilaiden kiinnostusta kemiaa kohtaan. Aikaisempien tutkimusten mukaan oppilaiden kiinnostus oppiainetta kohtaa parantaa heidän opiskelua ja syvällistä oppimista. Luonnontieteiden oppitunnilla käytetty kontekstipohjainen opetustapa myös motivoi oppilaita ja lisää useimmiten oppilaiden positiivista suhtautumista luonnontieteitä kohtaan. Tämä tutkimus on kehittämistutkimus, jonka tavoitteena on tuottaa opetuskokonaisuus yläkoulun kemian oppitunneille. Opetuskokonaisuuden kontekstina on kiertotalous puukemian näkökulmasta. Kehittämistutkimusta ohjaavat tutkimuskysymykset ovat: 1) Mikä on nykytilanne kemian opetuksessa kiertotalouden opetuksessa, erityisesti puukemian näkökulmasta? 2) Miten kiertotalous kontekstina voidaan toteuttaa kouluopetuksessa mielekkäästi? Vastauksia ensimmäiseen kysymykseen on etsitty yläkoulun kemian oppikirjojen tarveanalyysillä. Tarveanalyysi osoitti, että oppikirjoissa puun kemia esitetään kapeasta näkökulmasta ja kirjojen sisällöistä puuttuu kokonaan kiertotalous. Kehittämistuotos on tuotettu kirjallisuudesta ja tarveanalyysista esiin tulleiden puutteiden ja tarpeiden perusteella. Kehittämistuotos on opetuskokonaisuus kiertotaloudesta, jossa hyödynnetään yhteisöllistä ja tutkivaa oppimista sekä kehitetään oppilaan tieto- ja viestintäteknillisiä taitoja. Opetuskokonaisuuden aikana oppilaat tekevät kiertotalouteen liittyvä tutkimuksen, jonka he julkaisevat valitulle internetalustalle. Kokonaisuuteen kuuluu myös ryhmän työn esittäminen, toisten töiden arvioiminen ja oman työskentelyn itsearviointi. Tässä tutkimuksessa tuotettua opetusmateriaalia voidaan käyttää opettajien työkaluna, sillä se vastaa uuden perusopetuksen opetussuunnitelman perusteiden mukaisia sisältöjä ja se paikkaa oppimateriaaleissa ilmenneitä puutteita. Lisäksi oppimateriaalien kirjoittajat voivat hyödyntää tutkimustulosten ja tuotetun materiaalin ideoita uusien oppimateriaalien kirjoittamisessa.

Historiallinen lähestymistapa tukee vaikeiden ja abstraktien käsitteiden oppimista. Tutkimusten mukaan osmoosi on opiskelijoille vaikea käsite, siihen liittyy paljon vaihtoehtoisia käsityksiä. Tällöin on luontevaa tutkia historiallista lähestymistapaa sen opetuksen tukena. Tutkielman päätavoitteena oli tutkia osmoosin opetuksen nykytilaa peruskouluissa ja lukioissa sekä kehittää tutkimuspohjaisesti sen opetukseen mielekäs oppimateriaali. Tutkimuksen teoreettisena viitekehyksenä ovat osmoosin tutkimuksen historia, historiallinen lähestysmistapa kemian opetuksessa, osmoosin opetus, käsitteen muodostus, mielekäs kemian oppiminen ja kokeellisuus. Tutkielman tutkimusmenetelmä on kehittämistutkimus, joka sisältää neljä vaihetta. Ensimmäisessä tarveanalyysi vaiheessa tehtiin teoreettinen ongelma-analyysi ja peruskoulun sekä lukion kemian, biologian, fysiikan ja terveystiedon oppikirjojen sisällönanalyysi. Toisessa vaiheessa kehitettiin mielekäs oppimateriaali, jonka mielekkyyttä ja opetuksellisuutta tutkittiin tapaustutkimuksessa, tutkimuksen kolmannessa vaiheessa. Neljännessä vaiheessa kehitettiin oppimateriaalia tutkimustulosten avulla. Tutkimuksia ohjasivat tutkimuskysymykset: Mikä on osmoosin opetuksen nykytila peruskouluissa ja lukioissa? Millainen on mielekäs oppimateriaali osmoosin käsitteen oppimiseen? Millaisia vaihtoehtoisia käsityksiä opiskelijoille opetustapahtumien jälkeen? Tutkimukseen osallistui lukion biologian toisen kurssin opiskelijaryhmä, jonka opetukseen kuului osmoosiin liittyviä opetustuokioita. Tutkielma antaa kokonaiskuvan osmoosin opetuksen nykytilasta Suomessa. Kehittämämistutkimuksen päätuloksena saatiin lukion opiskelijoille mielekäs oppimateriaali, jota voidaan käyttää kemian ja biologian opetuksessa. Oppimateriaalissa osmoosia lähestyy historiallisesta näkökulmasta johdantoluennossa, kirjallisessa oppimateriaalissa sekä osassa sen tehtävissä ja koontiosuudessa. Tämän lisäksi oppimateriaali sisältää animaation ja kokeellisen työn. Opiskelijan oppimateriaalin käytön tueksi kehitettiin myös opettajan materiaali. Tutkimustuloksista huomattiin uusia vaihtoehtoisia osmoosiin liittyviä vaihtoehtoisia käsityksia. Opiskelijoiden mielestä osmoosi on kemiallinen reaktio. Opiskelijoilla oli myös useita osmoosin tutkimuksen historiaan liittyviä vaihtoehtoisia käsityksiä. Tämä tutkielma osoittaa, että osmoosin opetukseen on tärkeää kiinnittää huomiota, koska aihe elämän kannalta elintärkeä ja opiskelijoille vaikea.

Uusi perusopetuksen opetussuunnitelma velvoittaa eheyttävään opetukseen siten, että lukuvuoteen tulee sisällyttää vähintään yksi monialainen oppimiskokonaisuus. Eheyttävällä opetuksella tarkoitetaan asiasisältöjen opettamista mielekkäässä arkielämän kontekstissa. Eheyttämisen tarkoituksena on muodostaa opetettavista asiasisällöistä mielekäs kokonaisuus. Tämä opinnäytetyö on kehittämistutkimus eheyttävää kemian opetusta tukevasta verkkomateriaalista. Kehittämistutkimukseen kuului kaksi sykliä. Ensimmäisessä syklissä perehdyttiin kirjallisuuteen (teoreettinen ongelma-analyysi), tehtiin sisällönanalyysi kahteen yläkoulun oppikirjasarjaan (empiirinen ongelma-analyysi I) ja luotiin sipulin kemiaa käsittelevän verkkomateriaalin ensimmäinen versio (kehitystuotos I). Toisessa syklissä tehtiin kyselytutkimus kemian opettajille ja opettajiksi opiskeleville (empiirinen ongelma-analyysi II), verkkosivustoa kehitettiin kyselyn tulosten perusteella (kehitystuotos II) sekä raportoitiin tulokset. Tutkimuskysymykset olivat 'Millaiselle sipulin kemiaa käsittelevälle materiaalille on tarvetta eheyttävän kemian opetuksen näkökulmasta?', 'Millainen on eheyttävää kemian opetusta tukeva sipuli-aiheinen verkkomateriaali?' ja 'Miten sipuliaiheinen verkkomateriaali soveltuu eheyttävään kemian opetukseen?' Sivuston arvioitiin tukevan hyvin sekä eheyttävää että varsinaista kemian opetusta. Sivusto on saatavilla osoitteessa http://sipulinkemiaa.wordpress.com/.

Luonnontieteellinen yleissivistys on kemian opetuksen päätavoitteita. Luonnontieteellisesti lukutaitoinen aikuinen kykenee lukemaan kriittisesti ja ymmärtämään tavalliselle kansalle suunnattuja lehtiartikkeleita ja muita tekstejä, jotka sisältävät kemiaan liittyvää sisältöä. Koska arjessa moni kohtaa kemiaan liittyvää informaatiota lähinnä median kautta, voidaan luonnontieteelliseen yleissivistykseen kuuluvaa luonnontieteellistä lukutaitoa pitää jokaisen kansalaisen kannalta merkittävänä taitona. Se on myös kemian opetuksen tärkeä tavoite uudistuneessa Perusopetuksen opetussuunnitelman perusteissa. Tässä kehittämistutkimuksessa perehdyttiin yläkoulun kemian opetuksen nykytilaan luonnontieteellisen lukutaidon näkökulmasta. Pääpiirteissään se sisältää kaksi osaa: 1) empiirisen ongelma-analyysin (nk. tarveanalyysin) ja 2) tutkimuspohjaisen oppimateriaalin kehittämisen. Empiirisen ongelma-analyysin tavoitteena oli kartoittaa, miten yläkoulun kemian opettajat tällä hetkellä hyödyntävät valmiiden kemian opetusmateriaalien ulkopuolisia kirjallisia aineistoja opetuksessaan sekä miten tämänhetkinen yläkoulun kemian opetus tukee oppilaiden luonnontieteellisen lukutaidon kehittymistä. Tutkimuskirjallisuuden ja tutkimuksen empiirisen ongelma-analyysin pohjalta kehitettiin oppilaiden luonnontieteellisen lukutaidon kehittymistä tukeva, elintarvikkeiden lisäaineisiin liittyvä oppimateriaali yläkoulun kemian opetukseen. Empiirinen ongelma-analyysi toteutettiin yläkoulun kemian opettajille suunnattuna kyselylomaketutkimuksena, johon vastauksia saatiin 42 kappaletta. Vastausten perusteella näyttää siltä, että yläkoulun kemian opettajat käyttävät erilaisia valmiiden kemian opetusmateriaalien ulkopuolisia kirjallisia aineistoja (esim. sanoma- ja aikakauslehtiartikkelit, Wikipedia-artikkelit, yritysten julkaisut) opetuksessaan. Pääasiassa näiden käytön tavoitteet liittyvät kemian arkielämän yhteyksien havainnollistamiseen, lisätiedon tarjoamiseen, oppilaiden kiinnostuksen tukemiseen sekä ajankohtaisten aiheiden esilletuomiseen. Oppilaiden luonnontieteellisen lukutaidon kehittäminen saa kemian opetuksessa vähemmän huomiota. Tutkimuksessa kehitetyssä tutkimuspohjaisessa oppimateriaalissa pohditaan muun muassa sen sisältämien tekstien kirjoittajien tarkoituksia, arvioidaan teksteissä esitettyjen väitteiden luotettavuutta sekä niissä mahdollisesti esiintyviä puutteita. Vastaavanlaista oppilaiden luonnontieteellisen lukutaidon kehittämiseen suunnattua valmista oppimateriaalia ei opettajille suunnatun kyselyn perusteella ole juuri tarjolla. Kehitetty oppimateriaali, opettajille suunnattu aineisto ja tutkielman teoreettinen viitekehys antavat toisaalta pohjatietoa ja ideoita myös oppimateriaalin ulkopuolisten, kemiaan liittyvien mediatekstien kriittiseen tarkasteluun ja tätä kautta oppilaiden luonnontieteellisen lukutaidon kehittämiseen.

Muovit ovat materiaaleina hyvin suosittuja niiden halpuuden ja monikäyttöisyyden takia. Suomessa on tullut vuoden 2016 alusta voimaan asetus, joka tiukentaa muovien keräyksen ja kierrätyksen toteutusta. Aihe onkin ajankohtainen ja se sisältyy kestävän tulevaisuuden rakentamisen kanssa lukion opetussuunnitelmien perusteiden sisällöllisiin tavoitteisiin. Ongelmalähtöinen oppiminen on oppilaslähtöinen opetusmenetelmä, jossa oppimisen pohjana käytetään käytännöstä nousevia ongelmia. Opetusmenetelmä sisältää aina käsiteltävän ongelman, itseopiskelun ja tiedonkokoamisen. Ongelmalähtöinen oppiminen, kuten myös lukion opetussuunnitelmien perusteiden oppimiskäsitys, on konstruktiivisen oppimiskäsityksen mukainen. Tutkimus toteutettiin kaksisyklisenä kehittämistutkimuksena, jonka tavoitteena oli kehittää ongelmalähtöistä oppimateriaalia muovien kierrätyksen opettamiseen lukion kemian opetuksessa. Tutkimus sisälsi tarveanalyysin, teoreettisen ongelma-analyysiin ja oppimateriaalin kehittämisen, arvioinnin ja jatkokehittämisen. Empiirisessä ongelma-analyysissä selvitettiin miten muovien kierrätystä opetetaan lukiossa. Tämä toteutettiin suorittamalla valituille lukion oppikirjoille sisällönanalyysi. Tulosten mukaan aihe käsitellään lukion neljännessä kemian kurssissa materiaalien ja polymeerien yhteydessä. Kierrätyksessä käytettäviä eri menetelmiä ei kirjoissa juurikaan nimellisesti esitelty, vaikka osaa kuvailtiinkin teksteissä. Aiheeseen liittyviä tehtäviä löytyi joka kirjasta, mutta ne eivät käsitelleet aihetta kokonaisuutena ja yhtään kokeellista tehtävää ei aiheesta löytynyt. Teoreettisessa ongelma-analyysissä tutkittiin muoveihin, niiden kierrätykseen, niiden opetukseen, ympäristöopetukseen ja ongelmalähtöiseen oppimiseen liittyvää tutkimuskirjallisuutta. Tämän ja empiirisen ongelma-analyysin pohjalta kehitettiin ongelmalähtöisen oppimisen mukaisia tehtäviä ja niiden tueksi verkko-oppimateriaalia muovien kierrätyksestä. Tehtävät käsittelevät muovien kierrätystä Suomessa, muoveja merissä ja muovien hajoamista luonnossa. Verkkomateriaali on suunniteltu niin, että se ei anna suoria vastauksia kehitettyihin tehtäviin, vaan se toimii pohjana tarkemmalle tiedonhaulle. Tutkimuksen toisessa syklissä kehitettyä oppimateriaalia arvioitiin opettajille suunnatulla verkkokyselyllä. Verkkokyselyllä kartoitettiin materiaalin kehityskohteita ja saadun palautteen avulla materiaalia jatkokehitettiin. Kyselyn perusteella vastaajat pitivät ongelmalähtöistä oppimista hyvänä lähestymistapana muovien kierrätyksen opettamiseen ja kehitettyjä tehtäviä ja materiaalia soveltuvana opetukseen ehdotettujen korjausten jälkeen. Opettajien oppaita ja apua tiedonhakuun-osiota pidettiin hyvin hyödyllisinä ja onnistuneina. Tärkeimpinä kehityskohteina pidettiin sisällön tarkastusta asiantuntijalla, ulkoasun parantamista, kuten kuvien lisäämistä, ja tekstin rakenteen selkeyttämistä. Materiaali olisi jatkossa hyvä testata oppilailla, jotta näkisi miten se toimisi oikeassa koulukontekstissa ja millaista oppimista sen avulla on mahdollista saada aikaan.

Orgaanisten yhdisteiden hapetus-pelkistysreaktiot ovat yksi keskeisimmistä reaktiotyypeistä orgaanisessa kemiassa. Nämä reaktiot ovat tärkeä orgaanisen kemian sisältö myös lukion opetussuunnitelman perusteissa. Kokeellisuus on kemialle luonteenomainen tiedonhankintamenetelmä, ja lukion opetussuunnitelman perusteiden mukaan sen tulee olla luonteenomaista myös kemian opetukselle. Laboratorio on hyvin uniikki oppimisympäristö, joka mahdollistaa abstraktien käsitteiden havainnollistamisen ja tätä kautta niiden oppimisen. Varsinaisten opetettavien sisältöjen lisäksi laboratoriosta voi parhaimmillaan oppia muun muassa ongelmanratkaisukykyä, luovuutta, kriittisyyttä ja ryhmätyöskentelyn taitoja. Kaikki nämä taidot ovat osa lukion opetussuunnitelman perusteiden arvopohjaa sekä kriittisen ja vastuullisen kansalaisen kasvatusta. Tässä kehittämistutkimuksessa tutkittiin sitä, millaista kokeellisuutta orgaanisten yhdisteiden hapetus-pelkistysreaktioiden opetuksessa käytetään. Ongelma-analyysi jaettiin kahteen osaan: teoreettiseen ja empiiriseen. Teoreettinen ongelma-analyysi suoritettiin perehtymällä orgaanisten yhdisteiden hapetus-pelkistysreaktioihin, kokeellisen kemian opetuksen sekä orgaanisten yhdisteiden hapetus-pelkistysreaktioiden oppimisen ja opettamisen tutkimuskirjallisuuteen. Empiirinen ongelma-analyysi toteutettiin tarveanalyysinä valituista lukion oppikirjoista. Oppikirja-analyysista huomattiin, että orgaanisten yhdisteiden hapetus-pelkistysreaktioiden kokeelliset työt keskittyivät täysin hapettumiseen, josta vielä suurelta osin alkoholien hapettumiseen. Suurimmassa osassa hapetustöitä reagenssina käytettiin karsinogeenisuutensa vuoksi kouluissa kiellettyä reagenssia. Oppikirjoissa ei ollut yhtään työtä, joka olisi liittynyt orgaanisten yhdisteiden pelkistymiseen. Lisäksi kaikki työt olivat luonteeltaan keittokirjamaisia. Teoreettisen ongelma-analyysin perusteella kokeellista työskentelyä voi harjoittaa neljän eri laboratoriopedagogian mukaan. Näistä selvästi suosituin on keittokirjamainen tyyli, jossa opiskelija suorittaa työn reseptinomaisesti. Tämä ei kuitenkaan mahdollista lainkaan opiskelijan omien ideoiden kehittelyä tai testausta eivätkä työt näin tue mielekästä oppimista. Ne eivätkä myöskään ole nykyisen konstruktivistisen oppimiskäsityksen mukaisia, jonka mukaan oppiminen vaatii aktiivista tiedonkäsittelyä ja tulkintaa. Tutkijat ovat ehdottaneet yhdeksi mahdolliseksi ratkaisuksi tutkimuksellista lähestymistapaa. Ongelma-analyysien tuottamien tulosten pohjalta syntyi kolme tutkimuksellista, kokeellista työtä ja niihin työohjeet. Yhdessä työssä tutkitaan avoimen tutkimuksellisuuden avulla hedelmien tummumista, toisessa suunnitellaan oma tutkimus alkoholien hapettumisesta annetun materiaalin pohjalta ja kolmannessa tehdään orgaaninen synteesi, jossa bentsaldehydi hapetetaan bentsoehapoksi uuden, turvallisemman hapettimen avulla. Teorian haastavuuden sekä tutkimuksellisuuden aste vaihtelee töiden välillä. Lukion uuden opetussuunnitelman perusteiden myötä opiskelijaa osallistavan ja mielekästä oppimista edistävän tutkimuksellisen kokeellisuuden rooli tulee yhä keskeisemmäksi, joten sen periaatteita noudattavien töiden kehittäminen on kemian opetuksen tulevaisuuden kannalta tärkeää.

Opetus voidaan kokea relevantiksi kolmella relevanssiteorian tasolla: henkilökohtainen, yhteiskunnallinen ja ammatillinen taso. Tämän pro gradu -tutkielman tavoitteena on vastata kolmesyklisen kehittämistutkimuksen avulla kolmeen tutkimuskysymykseen, jotka ovat 1. Minkälainen tarve nykyhetkellä on lääkekemian kontekstiin pohjautuvilla oppilastöillä? 2. Mitä seikkoja tulisi ottaa huomioon relevantin lääkekemian oppilastyön suunnittelussa? 3. Minkälainen on opiskelijoiden mielestä relevantti kokeellinen lääkekemian työ ja millä tasoilla he kokevat lääkekemian kontekstissa toteutetun oppilastyön relevantiksi? Ensimmäiseen tutkimuskysymykseen etsittiin vastausta empiirisellä ongelma-analyysillä, joka suoritettiin kahdessa osassa. Ensimmäisessä osassa kartoitettiin kyselytutkimuksen avulla 17 lukiolaisen käsitystä siitä, minkälainen on relevantti lääkekemian oppilastyö. Kyselytutkimuksen vastaukset analysoitiin teoreettisella sisällönanalyysillä. Kyselytutkimuksen jälkeen tehtiin oppikirja-analyysi, jossa kartoitettiin, miten paljon lääkekemia-aiheisia oppilastöitä uuden lukion opetussuunnitelman 2015 mukaisissa oppimateriaaleissa on jo valmiiksi. Oppikirja-analyysin aineisto analysoitiin aineistolähtöisellä sisällönanalyysillä. Teoreettisella ongelma-analyysilla vastattiin toiseen tutkimuskysymykseen. Siinä kartoitettiin aiempaa tutkimusta kokeellisuudesta ja tutkimuksellisuudesta opetusmenetelmänä sekä relevanssiteoriasta. Lisäksi teoreettisessa ongelma-analyysissä esiteltiin kemian aihealuetta, emulsioiden kemiaa, jota tutkielmassa kehitettävä oppimateriaali käsittelee. Kolmanteen tutkimuskysymykseen haettiin vastausta kehittämisprosessissa. Kehittämisprosessin tavoitteena oli luoda relevantti tutkimuksellinen ja kokeellinen oppilastyö lääkekemian kontekstissa. Ensimmäinen kehittämistuotos luotiin empiirisen ja teoreettisen ongelma-analyysin pohjalta. Tämä kehittämistuotos arvioitiin tapaustutkimuksessa, johon osallistui 8 lukiolaista. Tapaustutkimuksessa lukiolaiset tekivät oppimateriaalin mukaisesti tutkimuksellisen oppilastyön ja vastasivat sen jälkeen kyselylomakkeeseen. Kyselytutkimuksen tulokset analysoitiin teorialähtöisellä sisällönanalyysillä. Ensimmäisen tapaustutkimuksen jälkeen kehittämistuotosta muokattiin tapaustutkimuksen tulosten sekä relevanssiteorian pohjalta tutkimuksen tavoitteiden suuntaisiksi. Näin syntynyt uusi kehittämistuotos arvioitiin taas tapaustutkimuksessa, kuten ensimmäinenkin kehittämistuotos. Tapaustutkimuksen tulokset analysoitiin teorialähtöisellä sisällönanalyysillä. Kehittämistuotosta muokattiin toisen tapaustutkimuksen jälkeen tutkimuksen tavoitteiden mukaisesti kohti opiskelijoiden kokemusta relevantista oppilastyöstä. Muokkauksessa käytettiin apuna toisen tapaustutkimuksen tuloksia sekä relevanssiteoriaa. Tutkimuksessa havaittiin, että opiskelijat toivovat kemian opetuksen auttavan heitä pärjäämään ylioppilaskirjoituksissa, saamaan hyvän jatko-opiskelupaikan sekä ohjaavan heidän ammatinvalintaansa. Lisäksi opiskelijat toivoivat, että opetus antaisi heille tietoa kemian teollisuudesta ja kemian merkityksestä ihmiselle. Oppikirjoista ei juuri löydy valmiita oppilastöitä, joiden avulla opiskelijoille voisi esitellä lääkekemiaan liittyviä ammatteja sekä lääketeollisuutta. Relevanttia lääkekemian oppilastyötä suunniteltaessa tulee ottaa huomioon, kenen kannalta opetuksen halutaan olevan relevanttia ja millä relevanssiteorian tasolla. Tämän tutkimuksen kehittämisprosessi saavutettiin opiskelijoiden henkilökohtaisen relevanssin taso. Ammatillisen ja yhteiskunnallisen relevanssin tasojen saavuttaminen on haastavaa ja niitä pitäisi pyrkiä tuomaan lukion kemian opetuksessa enemmän tietoisesti esille.

Tutkimuksellisen opiskelun käyttöä luonnontieteiden opetuksessa on tutkittu viime vuosina paljon. Oppilaiden on todettu käyttävän tutkimuksellisen opiskelun mukaisessa opetuksessa korkeamman tason ajatteluntaitoja. Molekyyligastronomia on melko tuore elintarvikekemiaan kuuluva ala, joka tarjoaa kemian opetukseen otettaessa hyvän arkielämän kontekstin. Molekyyligastronomian ja tutkimuksellisen opiskelun yhdistäminen luo oppilaita kiinnostavan kemian opetuksen menetelmän. Aiheen käsittelyyn kouluopetuksessa tarvitaan tutkimuspohjaista materiaalia sekä opettajien koulutusta. Tutkimuksen tavoitteena oli kehittää tutkimuksellista opiskelua sekä molekyyligastronomiaa hyödyntävä opetusmateriaalia yläkoulun proteiinien opetukseen. Tutkimusta ohjasi kolme tutkimuskysymystä: 1. Millainen tarve on tutkimuksellista opiskelua hyödyntävälle proteiini-materiaalille?, 2. Millainen tutkimuksellista opiskelua hyödyntävä materiaali parantaa proteiinien oppimista? sekä 3. Miten oppilaat käyttivät korkeamman tason ajattelutaitoja ja tiedon tasoja tutkimuksellisessa opiskelussa? Teoreettisessa viitekehyksessä on tutkittu tutkimuksellista opiskelua, molekyyligastronomiaa sekä proteiinien kemiaa. Lisäksi tarkasteltiin korkeamman tason ajatteluntaitoja ja uudistettua taksonomiaa, jota hyödynnettiin kehitetyn opetusmateriaalin arvioinnissa. Tutkimus toteutettiin kehittämistutkimusmenetelmällä ja kvalitatiivisella tutkimusotteella. Kehittämistutkimus sisälsi kolme päävaihetta: teoreettisen ongelma-analyysin, empiirisen ongelma-analyysin sekä kehitetyn materiaalin. Empiirisenä ongelma-analyysina tehtiin tarveanalyysi seitsemälle yläkoulun kemian opettajalle. Tarveanalyysin aineisto käsiteltiin sisällönanalyysin menetelmällä. Kehitetyn opetusmateriaalin tavoitteet arvioitiin uudistettua taksonomiaa hyödyntäen. Tämän jälkeen opetusmateriaali testattiin yläkoulun oppilailla. Tunneilta kerättiin tutkimusaineisto, joka sisälsi keskusteluja, oppilaiden tuottamaa aineistoa sekä proteiinikokeen. Tämä aineisto analysoitiin teorialähtöisellä sisällönanalyysillä uudistettua taksonomiaa hyödyntäen. Tutkimuksessa tuli esille tarve tutkimuksellista opiskelua ja molekyyligastronomiaa hyödyntävälle proteiinien opetusmateriaalille. Tarveanalyysin sekä teorian pohjalta valmistettiin opetusmateriaali, jonka tavoitteita ohjasi uudistettu Bloomin taksonomia. Tapaustutkimuksen mukaan oppilaat ymmärsivät monipuolisesti proteiinien kemiaa ja käyttivät korkeamman tason ajattelutaitoja. Tutkimuksellinen opiskelu ja molekyyligastronomia ovat hyvä yhdistelmä kemian opetuksessa, sillä molekyyligastronomia tarjoaa oppilaille arkielämän kontekstin kemian opiskeluun. Tulevaisuudessa tulisi valmistaa lisää materiaaleja, jotka yhdistävät tutkimuksellisen opiskelun sekä molekyyligastronomian.