University of Helsinki
Mustalla laatikolla tarkoitetaan prosessia tai laitetta, jossa käyttäjä näkee vain syötteen ja tuloksen, eikä välivaiheita näe. Instrumenttianalytiikan opetuksen haasteeksi on muodostunut musta laatikko -ilmiö, eli opiskelijat eivät ymmärrä mittauksen taustalla olevia tieteellisiä prosesseja. Laitteiden käyttö analytiikassa ei vaadi käyttäjää pohtimaan mittauksen aikana tapahtuvia prosesseja, mutta mittaustulosten arviointi ja tiedon siirrettävyys vaativat näiden prosessien ymmärtämistä. Spektrofotometrinen mittaus perustuu valo-oppiin ja mittausdatan käsittelyyn tarvitaan matemaattisia taitoja. Monet spektrofotometrian sovellutukset liittyvät biologiseen tutkimukseen tai elintarviketieteisiin. Jotta spektrofotometrian opetuksessa vältytään musta laatikko -ilmiöltä, opiskelijaa täytyy tukea ymmärtämään näitä poikkitieteellisiä yhteyksiä.
Maisteritutkielmassani tutkin eheyttävän STEM-opetuksen soveltuvuutta musta laatikko -ilmiön ehkäisyyn kehittämällä tutkimuspohjaisesti spektrofotometriaa käsittelevän opetuskokonaisuuden. Eheyttävä STEM-opetus yhdistelee luonnontieteitä, teknologiaa, insinööritieteitä ja matematiikkaa luodakseen opiskelijalle eheän ymmärryksen opittavasta aiheesta. Tutkimuksessa määriteltiin spektrofotometrian ymmärryksen kannalta keskeiset käsitteet, selvitettiin millaiset pedagogiset toteutustavat ehkäisevät musta laatikko -ongelmaa, kehittämisen haasteita ja opettajien näkemyksiä eheyttävän STEM-opetuksen haasteista ja mahdollisuuksista.
Opettajat suhtautuivat eheyttävään STEM-opetukseen myönteisesti, ja kokivat sen eri komponenttien olevan hyödyllisiä musta laatikko -ilmiön ehkäisyssä. Samalla opettajat kertoivat eheyttävän opetuksen jalkauttamisen haasteista, sillä koulumaailmassa on yhä rakenteita, jotka vahvasti tukevat oppiaineiden selkeää erottelua. Opettajat tarvitsevat enemmän yhteistä suunnitteluaikaa, joustavuutta kurssiaikatauluissa ja resursseja oppiainerajoja ylittävään opetukseen.
Tutustu koko tutkimukseen ja yksikön muihinkin tutkielmiin tästä.
Teksti: FM Terhi Palviainen