Kiehtovaa kemiaa kaikille – Kemian tiedekasvatuksen 11. väitöskirja eriyttämisen mahdollisuuksista ja haasteista 

Miten parhaiten tuetaan kiehtovan kemian oppimiseen ja opiskeluun kaikkia lapsia ja nuoria – tulevaisuuden tekijöitä? Miten uusin tutkimustieto kemiasta ja sen oppimisesta voidaan jalostaa relevantisti kohtaamaan eri kohderyhmiä varhaiskasvatuksesta korkeakouluihin?  Miten lisätään henkilökohtaista, ammatillista ja yhteiskunnallista relevanssia kemian opiskeluun? Miten tärkeät kestävän kehityksen ja kemian aiheet opetetaan mielekkäästi tulevaisuuden tekijöille? Muun muassa näihin keskeisiin kysymyksiin vastataan kemian tiedekasvatuksen tutkimuksessa.

Tiedekasvatus on tiedeosaamisen vahvistamista. Tänä vuonna juhlitaan Helsingin yliopiston kemian osastolla Kemian opettajankoulutusyksikön 18. toimintavuotta. Professori Maija Akselan johtama aktiivinen tutkimusryhmä (SECO) on tehnyt pioneeritutkimusta alan tutkimuksessa sekä kansallisesti että kansainvälisesti. Tutkimusryhmän päätutkimusaiheita kemian tiedekasvatuksessa on kestävä kehitys ja kemia opetuksessa, arkipäivän kemia opetuksessa ja moderni teknologia kemian opetuksessa. Kemian osastolla toimiva Kemianluokka Gadolin toimii yksikön kehittämis- ja tutkimuskeskuksena. Tähän mennessä pioneerityötä tekevästä yksiköstä on valmistunut 11. väitöskirjaa, suuri määrä tieteellisiä julkaisuja sekä opetusmateriaalia käytännön opetuksen tueksi.

Seuraavassa tällä viikolla hyvin ajankohtaisesta aiheesta väittelevän (lataa väitöskirja) FM Päivi Kousan ajatuksia tutkimuksen tekemisestä ja sen tulevaisuudesta.

Päivi Kousa. (Kuva: Linda Tammisto)

Miksi tarvitaan kemian tiedekasvatuksen tutkimusta?

Kemian tiedekasvatuksen tutkimus on mielestäni hyvin tärkeää. Jopa 20 % oppilaista ei saavuta edes minimitasoa luonnontieteissä, joka tarvittaisiin, että he pärjäisivät yhteiskunnassa koulun jälkeen. Yhteiskunnan ulkopuolelle jääminen vaikuttaa moniin asioihin, kuten esimerkiksi vastuulliseen toimintaan arjessa ja ammatinvalintaan. On tärkeää löytää tutkimuksen kautta relevantteja keinoja, joilla opettaja voisi omalta osaltaan luoda mahdollisuuksia kaiken tasoisille oppijoille ja ehkäistä oppilaiden alisuoriutumista ja mahdollista syrjäytymistä. Mielestäni kemia ja luonnontieteet kuuluvat kaikille: jokaisen pitäisi saada tietoa ja onnistumisen kokemuksia. Kemia on perinteisesti koettu vaikeana ja tylsänä aineena, eikä alalle ole tunkua. Tähän pitäisi saada muutos. Tarvitaan lisää tutkimusta ja siihen resursseja.

Kemian ja luonnontieteen opetuksesta erityisesti aineenopettajien näkökulmasta on vain vähän tutkimusta. Jotta opettajia voidaan tukea koko heidän työuransa aikana, pitää jalkautua sinne missä tapahtuu: sekä opettajaopiskelijoiden pariin että aitoihin opetustilanteisiin. On myös tärkeää tutkia opettajia heidän uransa eri vaiheissa: mitä haasteita ja mahdollisuuksia he näkevät opetuksessaan ja miten opettajankoulutus, jossa tutkimusta tehdään, voisi omalta osaltaan auttaa. Kemian osaajia tarvitaan yhteiskunnassa entistä enemmän ja moni globaali ongelma, kuten kestävän kehityksen asiat tarvitsevat taitavia tulevaisuuden tekijöitä. Uusimpaan tutkimustietoon pohjautuvan opettajankoulutuksen tehtävänä on valmistaa opettajia tärkeässä tehtävässä: 1) huolehtia, että mahdollisimman moni saa riittävät perustiedot yhteiskunnassa pärjäämiseen ja 2) innostaa kemian pariin uusia ”tulevaisuuden toivoja”.

Mitä olen oppinut tutkimusta tehdessäni?

Tutkimuksesta olen oppinut, että opettajilla on valtava tietotaito oppilaistaan sekä intoa ja halua auttaa heitä. Ongelmana on resurssien, tiedon ja tuen puute. Opettajat eivät pärjää yksin muuttuvassa maailmassa, vaan tarvitsevat tukea ja yhteistyötä myös koulun ulkopuolisten tahojen (opettajankoulutus, aineenopettajakollegat, erityisopettajat, yritykset) kanssa. Opettajankoulutuksella on suuri merkitys opettajan elinikäisen oppimisen polulla. Opettajia ei tulisi ”hylätä” opettajankoulutuksen jälkeenkään, vaan tukea tulisi jatkaa läpi työuran.

Itse olen oppinut tutkimuksen tekemisestä, että vaikka tutkimuksen tekeminen tapahtuu suurelta osin epämukavuusalueella, on se ollut myös erittäin antoisaa ja palkitsevaa. Kun väitöskirja on valmis, tajuaa olevansa vasta alussa: niin paljon tärkeitä asioita olisi vielä tutkittavana.

Miksi juuri tutkimasi aihe eriyttämisestä on tärkeä?

Jos kemian tiedekasvatuksen tutkimusta on vähän, vielä vähemmän tutkimusta on siitä, miten opettajia voitaisiin tukea entistä monimuotoisempien luokkien opettamisessa. Tähän aiheeseen monen opettajan tietotaito ei lainkaan riitä ja sitä kaivataan lisää (erityispedagogiikkaa on vain 5 op pakollisissa pedagogisissa opinnoissa). Monimuotoisuus tarkoittaa, että yhä useampi oppilas tulee hyvin erilaisista sosioekonomisista ja kulttuurillisista taustoista. Lisäksi on oppimisvaikeuksia ja erilaisia muita oppimiseen vaikuttavia asioita. Lisäksi erityisesti huonosti pärjäävillä on negatiivinen asenne kemiaa kohtaan ja tämä taas lisää riskiä jäädä yhteiskunnan ulkopuolelle ja syrjäytyä. Lisäksi kemian opettajilla on tutkimuksen mukaan muita aineenopettajia negatiivisempi asenne erilaisia oppijoita kohtaan.

Mikä on aiheen tutkimuksen merkitys tulevaisuudessa?

Tämä tutkimus osoittaa, että oppilaiden innostusta kemiaan voidaan kasvattaa, mutta opettajat tarvitsevat lisätietoa, miten näitä innostavia esimerkkejä ja opetusmenetelmiä kehitetään ja toteutetaan luokassa, jossa on eritasoisia oppijoita. Sopivat opetusmenetelmät ja opettajien positiiviset käsitykset erilaisista oppijoista lisäävät puolestaan oppilaiden positiivisia asenteita ja sitä kautta mahdollisuuksia pärjätä koulussa paremmin.

Loppusanat

Lopuksi haluan kiittää Kemian opettajankoulutusyksikköä mahdollisuudesta olla mukana tutkimusryhmässä, ja tehdä myös kansainvälistä yhteistyötä. Se on erittäin tärkeää, mikäli Suomessa halutaan pysyä ajan hermoilla muuttuvassa maailmassa, jossa opettajan rooli on entistä monimuotoisempien luokkien parissa työskenteleminen. Vaikka opetussuunnitelmat ja kulttuurit poikkeavat toisistaan paljonkin, oppilaat/lapset ovat kuitenkin samanlaisia joka maailmankolkassa. Toiveenani on, että mahdollisimman moni oppilas saisi riittävät tiedot ja taidot pärjätäkseen arjessa, työelämässä ja yhteiskunnassa. Mahdollisuudet oppia, oivaltaa ja menestyä kuuluvat kaikille.

Kemian opettajankoulutusyksikkö lämpimästi onnittelee Päivi Kousaa ansiokkaasta väitöskirjasta ja toivottaa hänelle parhainta menestystä jatkoonkin!

Lisätietoa

Kokemuksia yliopistojen ja lukion välisestä yhteistyökurssista

Kemian aineenopettajan maisterikurssi Tutkiva ja eheyttävä kemian opetus (5 op) – järjestettiin keväällä 2019 kolmatta kertaa kolmen yliopiston (Helsinki, Jyväskylä ja Turku) välisenä yhteistyökurssina. Yliopistojen lisäksi kurssilla oli lukioyhteistyökumppani – Kulosaaren yhteiskoulun lukio.

Tervetuloa kenttäjaksolle, toivottaa Veli-Matti Vesterinen Turun yliopistosta.

Opiskelijoille yhteistyö antaa merkittäviä mahdollisuuksia verkostoitumiseen, ja kurssin kenttäjakso yleensäkin on arvostettu elämys. Viime vuoden kenttäjaksosta kirjoitetusta blogitekstistä voit lukea enemmän opiskelijoiden kokemuksista. Tässä tekstissä tarkastellaan yksityiskohtaisemmin opetuksen järjestäjän näkökulmaa. Näkökulma on rajattu aiheen ajankohtaisuuden myötä, sillä esim. uusi lukiolaki painottaa korkeakoulujen ja lukioiden välisen yhteistyön tärkeyttä.

Kenttäjakson päätösgrillaukset laavulla. Kuva: Christian Franklin.

Yhteistyön mahdollisuudet

Opetuksen järjestämisen näkökulmasta yhteistyö

  • tukee kurssin yhteisöllistä suunnittelua ja siitä oppimista. Kurssilla on opettajia jokaisesta yliopistosta, ja jokainen osallistuu suunnitteluun. Yhteistyö nostaa opetuksen laatua, sillä suunnittelussa ja toteutuksessa saadaan hyödynnettyä laajempaa osaamista jokaisella opettajalla on jokin erityisosaamisalue (esim. arviointi, motivoivat työtavat, TVT…). Yhteisöllinen työskentely tukee lähikehityksen vyöhykkeen (Vygotsky (1896–1934)) syntymistä, ja mahdollistaa siten myös yksilötason paremman suoriutumisen. Opetttajan työssä on myös opettaja on oppija.
  • vähentää yksittäisen opettajan opetuskuormaa. Kurssi koostuu laboratoriojaksosta (7 viikkoa) ja projektivaiheesta (7 viikkoa). Laboratoriojaksossa jokainen yliopisto vastaa kahden viikon sisällöstä, jolloin muiden yliopistojen opettajien viikottainen työkuorma on kevyempi. Projektivaiheessa opiskelijat jakautuvat kolmeen ryhmiin ja ryhmien ohjausvastuut jaetaan niin ikään tasaisesti eri yliopistojen välille.
  • mahdollistaa kulujen jakamisen. Esimerkiksi kurssin projektivaiheen kenttäjakso järjestettiin vuonna 2017 kenttäosuus järjestettiin Seilin kenttäasemalla (Turun yliopisto), 2018 Konneveden kenttäasemalla (Jyväskylän yliopisto) ja 2019 Lammin kenttäasemalla (Helsingin yliopisto). Vuosittain kotiyliopisto vastaa juoksevista kuluista.
  • tarjoaa lukiolaisille esikuvia ja elämyksiä. Tutkimustiedon mukaan samaistuttavilla esikuvilla on suuri merkitys alan- ja korkeakouluvalinnan suhteen.
  • mahdollistaa opetuskokemuksen tarjoamisen yliopisto opiskelijoille. Projektivaiheessa opiskelijat suunnittelevat ja toteuttavat tutkivaa oppimista tukevan oppiaineita integroivan projektin, jonka lukiolaiset toteuttavat. Kurssilaiset toimivat projektien ohjaajina.
Projekteissa hyödynnettiin oppimisympäristöinä sekä luontoa että laboratoriota.

 

Opettajien käsityksiä kemian opetuksen tilasta vuonna 2018

Taitava sekä oppilaita innostava opettaja pääsee merkittävästi vaikuttamaan siihen, miten kiinnostus kemiaa kohtaan syntyy. Opettaja tietää parhaiten, miten opetus toteutetaan oman koulutuksensa avulla. Valtakunnallisten opetussuunnitelmien tavoitteet ovat pohjalla kemian opettajan työssä niin peruskoulussa kuin lukiossa. Koko Suomen kemian opettajia käsitteleviä tutkimuksia ovat olleet Kemian opetus tänään –tutkimukset kymmenen vuotta sitten (Aksela & Karjalainen, 2008) ja kaksikymmentä vuotta sitten (Aksela & Juvonen, 1999).

Tässä työssä on kartoitettu koko Suomen kemian opettajien käsityksiä kemian opettamisesta. Kemian opetuksen nykytilaa haluttiin kartoittaa ja selvittää haasteita. Tarkemmin on tarkasteltu kokeellisen työskentelyn näkökulmia, teknologian opetusta ja ulkopuolisten tahojen ja koulujen välistä yhteistyötä. Tavoitteena oli saada tietoa kemian opetuksen tutkimukseen, opetushallinnolle, opetussuunitelmatyöryhmälle, kouluilla, opettajilla ja kaikille, kenellä on kiinnostusta kehittää kemian opetusta ja tutkimusta.

Tutkimustuloksissa tulivat haasteina ja kehittämisideoina esille opetussuunnitelman muokkaaminen, oppimateriaalien parannus, sekä sähköiset asiat. Sähköiset asiat tulivat esille kokeellisuuden ja eri työtapojen käytön yhteydessä, missä tietokonemittaukset ovat yksi tietotekninen asia, jota käytetään. Lisäksi lukiossa sähköiset ylioppilaskirjoitukset vaikuttavat lukiossa kemian opiskeluun, mutta myös yläluokilla, koska jo siellä harjoitellaan nykyään sähköisten apuvälineiden käyttöä. Vaikka opettajat ovat käyneet täydennyskoulutuksissa näistä aiheista, niin noin kolmannes opettajista ei käy missään täydennyskoulutuksissa.

Tutustu koko tutkimukseen tästä.

 Teksti ja kuvat: Armi Hopea-Manner