Epigenetiikan täydennyskoulutus- ja opetusmateriaali biologian aineenopettajille
| Title: | Epigenetiikan täydennyskoulutus- ja opetusmateriaali biologian aineenopettajille |
| Author(s): | Matikainen, Riikka |
| Contributor: | University of Helsinki, Faculty of Biological and Environmental Sciences, Faculty of Biological and Environmental Sciences |
| Discipline: | Genetics |
| Language: | Finnish |
| Acceptance year: | 2019 |
| Abstract: |
Tässä pro gradu -tutkielmassa tutkittiin suomalaisten biologian aineenopettajien tarvetta täydennyskoulutus- ja opetusmateriaalille epigenetiikasta. Tulosten perusteella tuotettiin kaksi materiaalikokonaisuutta, eli opettajille suunnattu täydennyskoulutusmateriaali sekä lukio-opetukseen soveltuva opetusmateriaali. Epigenetiikalla tarkoitettaan geenisäätelyyn vaikuttavia muutoksia genomissa, jotka eivät kohdistu DNA:n emäsjärjestykseen. Epigeneettisen säätelyn molekulaarisia mekanismeja ovat DNA:n metylointi, histonien muokkaus ja kromatiinin uudelleenjärjestely, joita kaikkia voi tapahtua spontaanisti tai ympäristötekijöiden vaikutuksesta. Tarve täydennys- ja opetusmateriaalin tarpeelle nousi vuoden 2015 Lukion opetussuunnitelman perusteiden myötä, sillä ”Solu ja perinnöllisyys (BI3)” -kurssille oli lisätty epigeneettinen säätely uutena opetettavana asiana.
Biologian opettajien tarpeita ja toiveita täydennyskoulutus- ja lukioon soveltuvan opetusmateriaalin suhteen, sekä opettajien aiempaa epigenetiikan opiskelua kartoitettiin kyselytutkimuksella. Kerätty aineisto analysoitiin käyttäen kvantitatiivisia ja kvalitatiivisia menetelmiä. Täydennyskoulutusmateriaalin tuottamista varten perehdyttiin opettajan ammatilliseen osaamiseen vaikuttaviin tekijöihin, kuten aineenhallinnan merkitykseen, suomalaisten biologian aineenopettajien aineenhallintaan ja aikuisiässä oppimisen teoreettiseen viitekehykseen. Lukio-opetukseen suunnatun opetusmateriaalin tuottamista varten perehdyttiin konstruktivistiseen oppimiskäsitykseen, teoriaan tietoteksteistä käsitteellisen muutoksen tukena ja opetuksen motivoivuuteen. Molempia materiaaleja varten perehdyttiin myös epigenetiikan teoriaan. Kyselyllä kartoitettuja opettajien toiveita ja tutkimuskirjallisuutta hyödyntäen tuotettiin kaksi erillistä materiaalikokonaisuutta.
Kyselyyn vastanneesta 33 biologian aineenopettajasta yksi oli opiskellut epigenetiikkaa yliopistolla, 20 itsenäisesti ja 13 ei ollenkaan. Yleisimmin vastaajat olivat opiskelleet epigenetiikan perusteet ja yleisimpänä syynä oli halu hallita perusasiat. Lähteenä itseopiskelulle oli yleisimmin käytetty aikakausilehtiä. Yleisin syy, miksi vastaajat eivät olleet opiskelleet epigenetiikkaa itsenäisesti, oli kiire. 14 vastaajista piti epigenetiikkaa tärkeänä aiheena sisällyttää opetukseen. Kolme opettajaa koki omien taitojensa olevan puutteelliset epigenetiikan opettamiseen ja kolme koki, etteivät oppikirjat tarjoa riittävästi tukea. Täydennyskoulutusmateriaalin muodoksi toivottiin eniten verkkomateriaalia ja asiantuntijan luentoja. 13 opettajaa toivoi täydennyskoulutusmateriaalin sisältävän perustietoa epigenetiikasta ja 6 käytännön esimerkkejä. Lukioon soveltuvan opetusmateriaalin muodoksi 6 toivoi verkkomateriaalia ja 5 opetusvideota. 7 toivoi opetusmateriaalin sisältävän epigenetiikan teoriaa tiivistettynä ja 6 käytännön esimerkkejä.
Tutkielman yhteydessä tuotettu opettajien täydennyskoulutusmateriaali on kymmensivuinen kokonaisuus, joka koostuu kansilehdestä, johdannosta ja epigenetiikan teoriasta. Teoriaosuus koostuu neljästä osiosta: 1) Mitä epigenetiikka on? 2) Epigeneettisen säätelyn molekulaariset mekanismit 3) Epigeneettinen säätely ja 4) Epigeneettinen periytyminen. Materiaalin rakenne on suunniteltu siten, että kaksi viimeistä osiota on mahdollista ymmärtää riittävällä tasolla, vaikka ei olisi perehtynyt epigeneettisen säätelyn mekanismeihin molekulaarisella tasolla. Lukio-opetukseen tarkoitettu opetusmateriaali on yhdeksänsivuinen kokonaisuus, joka koostuu kansilehdestä, opettajalle tarkoitetuista saatesanoista, sekä kuudesta opiskelijoille suunnatusta sivun mittaisesta tietotekstistä ja näihin liittyvistä tehtävistä. Jokaisen tietotekstin alussa on ”Muistele ennen lukemista” -laatikko, joka johdattaa opiskelijan aiheen pariin ja kannustaa kertaamaan tekstin ymmärtämisen kannalta keskeiset käsitteet tai ilmiöt. Tietotekstin jälkeen on aiheen ymmärtämistä ja soveltamiskykyä testaavia tehtäviä, sekä tehtäviä, jotka yhdistävät aiheen muihin lukion biologian aiheisiin. Eri osioiden aiheet ovat: 1) Mitä epigenetiikka on? 2) Epigenetiikka ja ravinto 3) Epigenetiikka ja liikunta 4) Epigenetiikka ja mielenterveys 5) Epigenetiikka ja kissan kilpikonnaväritys ja 6) Epigeneettinen periytyminen. Materiaali on suunniteltu siten, että tietotekstejä voi hyödyntää myös yksitellen. Kummankin materiaalin loppuun on koottu tuottamiseen käytetyt lähteet.
Tuotetut materiaalit vastaavat hyvin kyselyssä ilmenneitä opettajien tarpeita, vaikka kaikkia toiveita ei kyettykään toteuttamaan. Yksi eniten toivotuista muodoista täydennyskoulutusmateriaalille oli verkkomateriaali, joka valikoitui tässä tutkielmassa tuotetun materiaalin muodoksi. Materiaali vastaa myös sisällöltään opettajien toiveita, sillä eniten toivottiin perustietoa epigenetiikasta sekä käytännön esimerkkejä. Lukioon soveltuvan opetusmateriaalin toivottiin olevan verkkopohjaista materiaalia ja sisältävän epigenetiikan teoriaa tiivistettyjä, sekä käytännön esimerkkejä. Nämä toiveet toteutuvat tutkielman yhteydessä tuotetun materiaalin suhteen. Kummatkin materiaalit tuotettiin hyödyntäen soveltuvia pedagogiikan ja aikuiskoulutuksen teorioita. Tässä tutkielmassa tehdyn kyselyn otoskoon ollessa hyvin pieni, ei tuloksia voida yleistää koko Suomen opettajakuntaa koskeviksi. Tämän vuoksi esimerkiksi materiaalin vastaanottoa on vaikea ennustaa. Materiaalien toimivuutta on myös vaikea ennustaa, sillä vaikka täydennyskoulutusmateriaali sisältäisi kaiken tiedon, mitä biologian aineenopettaja epigenetiikasta tarvitsisi, on opettajalla itsellään parantuneen aineenhallinnan saavuttamisessa keskeinen rooli. Tutkielman yhteydessä syntyneitä mielenkiintoisia jatkotutkimusmahdollisuuksia ovat esimerkiksi materiaalin toimivuuteen liittyvät tutkimusasetelmat. Lisäksi tutkielman tulosten perusteella nousi useita mahdollisia tutkimuskysymyksiä liittyen aineenopettajien täydennyskouluttautumiseen ja aineenhallintaan yleisellä tasolla.
In this master’s theses, Finnish biology teachers’ needs for material for continuing education and educational material for upper secondary school in epigenetics were studied. Two sets of educational materials, continuing educational material for teachers and educational material for upper secondary school teaching was produced accordant with the results. Epigenetics is used to describe stable alterations in gene expression which do not consider mutations in DNA sequence. DNA methylation, histone modifications and chromatin remodelling are the main epigenetic mechanisms to affect gene expression. Epigenetic modification patterns can alter de novo, or they can be originated by some environmental factor. Epigenetic regulation was introduced as a new subject matter in National Core Curriculum for General Upper Secondary Schools 2015 in Finland. Epigenetics is a relatively new branch in biology, and as a result many teachers have not studied the subject matter at the university. Continuing educational material is needed to update their knowledge.
Biology teachers’ needs for material in epigenetics were studied with a survey which was distributed to the Biology and Geography Teachers’ Union’s e-mail list subscribers. Data was analysed qualitatively and quantitatively. In order to produce continuing educational material for teachers, literature regarding teacher competence, adult education and Finnish biology teachers’ subject expertise was examined. The concept of constructivist learning, and conceptual change were applied in the production of educational material for upper secondary school teaching. Relevant scientific literature in epigenetics was gathered and used to produce both sets of materials. In the study survey, the teachers reported specific individual educational needs which were acknowledged in the production of both sets of materials, alongside literature listed earlier.
The survey showed that one of 33 biology teachers had studied epigenetics at the university, 20 of 33 teachers independently and 13 of 33 hadn’t studied epigenetics at all. The extent of the teachers’ studies in epigenetics was most often elementary and the main motivation to study epigenetics independently was a desire to handle the basics. The most common resource teachers used to study epigenetics was non-scientific magazines. Among the teachers who had not studied epigenetics at all, lack of time was the most common reason mentioned. However, 14 teachers described epigenetics as an important subject matter. Three teachers reported that they lack the expertise in teaching epigenetics and three felt that textbooks don’t offer support in teaching epigenetics. Online material and expert lectures were the most common continuing education material forms requested. Regarding the content of the continuing educational material for teachers, the most common requests were that the material should include the basics of epigenetics and practical examples. The form of educational material for upper secondary school teaching was most commonly requested to be online text or educational video. Regarding the content of the educational material for upper secondary school teaching, the most common requests among teachers were a summary of the theory of epigenetics and practical examples.
The continuing educational material for teachers produced in this thesis consists of an introduction part and four parts about different subjects in epigenetics. The titles of the parts are: 1) What is epigenetics? 2) Molecular mechanisms of epigenetic gene regulation 3) Epigenetic gene regulation and 4) Epigenetic inheritance. The material was designed in a way that texts 3) and 4) are possible to comprehend without studying text 2) about molecular mechanisms of epigenetic regulation. The educational material for upper secondary school teaching consists of seven parts. At the beginning there is an introduction to teachers which is followed by six separate parts for students. Each part has a “Rehearse before reading”-box which introduces students to the subject and encourages rehearsal of biological concepts and vocabulary which are necessary for comprehending each part. After each part there are questions which test students’ learning as well as encourage to apply freshly acquired knowledge about epigenetics to other biological contexts. Titles for different parts are: 1) What is epigenetics? 2) Epigenetics and nutrition 3) Epigenetics and exercise 4) Epigenetics and mental health 5) Epigenetics and tortoiseshell cats and 6) Epigenetic inheritance. The material has been designed in such a way that the parts can be taught and learned separately. References are provided at the end of both material sets.
Both materials produced in this thesis meet the teachers’ requests revealed in the survey. The form of the continuing educational material for teachers is online material, which was one of the most common requests among the teachers who answered the survey. The contents of the material correspond to the teachers requests as well, since most requested contents were the basics of epigenetics and practical examples. The educational material for upper secondary school teaching was requested as online material with a summary of the theory of epigenetics and practical examples, and all these requests were met. Both materials were produced considering relevant theories on pedagogy and adult education. Results of this study cannot be applied nationally in Finland since the sample size was small. Therefore, national relevance of the materials cannot be predicted. Predictions about the impact of the materials on teachers’ and students’ understanding about epigenetics cannot be made either, since learning is an active process which requires effort from the learner. However, a strong case can be made for the produced material, because materials include relevant information and their pedagogic choices can be justified by the literature. This thesis uncovered many questions for future research. For example, the efficacy of the materials could be studied in a practical classroom situation. Other possible questions for research or study designs could be about biology teachers’ expertise and continuing education in Finland.
|
| Keyword(s): | biologian opetus epigenetiikka täydennyskoulutusmateriaali opetusmateriaali lukio-opetus |
Files in this item
| Files | Size | Format | View |
|---|---|---|---|
| Matikainen_Riikka_Pro_gradu_2019.pdf | 3.745Mb |