Kohti kestävää tulevaisuutta ja hiilineutraalisuutta: kemian yliopisto-opetuksen nykytila ja kehittäminen kasvihuonekaasupäästöjen vähentämisen osalta

Kestävä muutos ja kasvihuonekaasupäästöjen vähentäminen on aikamme suurimpia haasteita. Kemianalan ammattilaiset ovat merkittävässä asemassa niiden ratkaisemisessa, erityisesti kemian ja muidenkin teollisuusalojen päästöjen vähentämisessä. Vaadittava osaaminen koostuu tarvittavien ratkaisujen edellyttämän kemian osaamisen lisäksi myös monimutkaisten ongelmien ratkaisemisen edellyttämiä taitoja ja kestävään tulevaisuuteen pyrkivää asennetta. Tätä taitojen kokonaisuutta pyritään kuvaamaan avainkompetensseilla, jotka luovat kehyksen tarvittavan osaamisen kuvaamiseen ja arvioimiseen sekä koulutuksessa että työelämässä.

Kestävän kehityksen muutos ja sen edellyttämät avainkompetenssit. Suomennos Wiekin et al. (2011) kaaviosta.
Kestävän kehityksen muutos ja sen edellyttämät avainkompetenssit. Suomennos Wiekin et al. (2011) kaaviosta.

Yliopistokoulutus on avainasemassa muutokseen johtavan osaamisen tuottamisessa, mutta aiemmat tutkimukset osoittavat, että kestävän kehityksen edellyttämää osaamista tuottava opetus voi olla ristiriidassa perinteisen yliopisto-opetuksen kanssa. Lisäksi monia sen mukaisia menetelmiä on voi olla vaikea toteuttaa tiukasti tiedealoihin jakautuneessa yliopistoinstituutiossa.

Pyrin tutkimuksellani kartoittamaan, kuinka hyvät tämän hetken kemianalan yliopistokulutuksen edellytykset näin kokonaisvaltaisen osaamisen synnyttämiseen kasvihuonekaasupäästöjen vähentämisen osalta ovat. Tutkimus kartoitti Suomen kemianalan yliopistojen opetushenkilökunnan lähetetyn kyselyn perusteella, miten suuri painoarvo on kasvihuonekaasupäästöjen vähentämiseen liittyvillä sisällöllä, millaisia opetusmenetelmiä he käyttävät, miten he suhtautuvat taitojen oppimisen edistämiseen ja opiskelijoiden asenteisiin vaikuttamiseen. Lisäksi kartoitettiin opetushenkilökunnan näkemyksiä siitä, miten koulutusta tulisi kasvihuonekaasupäästöjen vähentämisen näkökulmasta kehittää.

Tulokset ovat kannustavia. Opetushenkilökunta pitää aihetta erittäin tärkeänä ja aiheeseen liittyvistä sisällöistä varsinkin biotalouteen ja kiertotalouteen liittyviä aiheita opetetaan paljon. Tulosten perusteella opetusmenetelmiä käyttää ainakin osa opetushenkilökunnasta melko monipuolisesti ja pyrkimystä entistä monipuolisempiin opetusmenetelmiin on. Taitojen oppimista pidetään tärkeänä, joskin niiden uskotaan usein kehittyvän muun opiskelun ohessa. Tämä on vastoin tutkijayhteisön näkemystä, jonka mukaan myös taitojen kehittymistä on tuettava soveltuvilla opetusmenetelmillä. Asenteisiin vaikuttaminen ei myöskään näytä olevan kemianalan opetushenkilökunnalle ongelmallista.

Myös kemianalan opetusta tulisi jatkossa kehittää kokonaisvaltaisempaa osaamista silmällä pitäen. Edellä esitetyt avainkompetenssit ovat kehys, jonka nostaminen opetuksen suunnittelun ja arvioinnin kehykseksi nostaisi myös taitojen opettamisen opetuksen keskiöön.

Tutustu tutkimukseen ja yksikön muihinkin opinnäytetöihin tästä.

Teksti: FM Emmi Vuorio

Kehittämistutkimus: Ioniset nesteet kokeellisen työn kontekstina

Ionisten nesteiden valmistusta - Vilja Kämppi

Ioniset nesteet ovat ajankohtainen ja esillä oleva tutkimusaihe. Ioniset nesteet tarjoavat erityisten ominaisuuksiensa ansiosta monia merkittäviä käyttökohteita esimerkiksi selluloosan liuottamisessa ja uusien materiaalien valmistuksessa. Ajankohtainen ja ratkaisukeskeinen aihe sopii hyvin kontekstiksi kemian opetukseen.  Ionisten nesteiden konteksti lisää ymmärrystä kemian merkityksestä arjessa ja yhteiskunnassa ja havainnollistaa kemian roolia ympäristöongelmien ratkaisemisessa.

Juuri valmistuneessa Maisterintutkielmassa on tutkittu ionisten nesteiden kontekstin tuomia mahdollisuuksia kemian opetuksessa. Kehittämistutkimuksessa on kehitetty tutkimuksen perusteella ionisia nesteitä ja selluloosaa käsittelevä kokeellisuutta sisältävä työohje. Työohje kehitettiin yhteistyössä Helsingin yliopiston ionisia nesteitä tutkivan materiaalikemian tutkimusryhmän kanssa. Kehittämistuotoksen tarkoituksena on tukea kemian opiskelun relevanssia kiinnostavan yhteiskunnallisen kontekstin avulla.

Kehittämistuotosta arvioitiin tutkimuksessa kartoittamalla kemian aineenopettajaopiskelijoiden käsityksiä työohjeen ja kontekstin toimivuudesta ja relevanssista. Tutkimustulosten perusteella kontekstilla on paljon mahdollisuuksia relevanssin ja kiinnostuksen lisäämisessä. Työohjetta pidettiin myös toimivana kokonaisuutena laboratoriotyöskentelyyn.

Tutustu tutkimukseen ja yksikön muihinkin opinnäytetöihin tästä.

Teksti: FM Vilja Kämppi

Kiinnostuksen herättäminen kemiaa kohtaan eheyttävästi taiteen avulla non-formaalissa tiedekerho-oppimisympäristössä

Huoli vähentyneestä kiinnostuksesta kemian opiskelua kohtaan on ollut kansainvälisesti esillä viime vuosina etenkin kestävyysvajeeseen liittyvien globaalien ongelmien kontekstissa. Miten tulevat sukupolvet kehittävät innovatiivisia ratkaisuja vastauksena kestävyysvajeeseen, jos luovia kemian osaajia ei ole tarpeeksi?

Yksi opetussuunnitelmien uudistajien tärkeimmistä tavoitteista kansainvälisesti on tehdä luonnontieteistä kiinnostavampia ja relevantimpia oppilaille. Kiinnostuksen tukeminen on listattu kemian opetuksen tavoitteeksi myös kansallisella tasolla peruskoulun sekä lukion opetussuunnitelmien perusteissa. Viime vuosina opetuksen tutkimuksessa on korostunut myös ajatus siitä, että tiedeopetuksessa tulisi korostaa etenkin niitä taitoja, joita nykymaailmassa tarvitaan (engl. 21st century skills). Tämä tarkoittaa muun muassa ajattelutaitojen ja luovuuden korostamista tiedeopetuksessa. Jotta jatkossakin voitaisiin turvautua luovien kemianosaajien ammattitaitoon kestävyysongelmien ratkaisemiseksi, on tärkeää pyrkiä ymmärtämään, millä tavoin lasten ja nuorten kiinnostusta ja luovuutta voidaan tukea. On myös tärkeää kehittää konkreettisia oppimiskokonaisuuksia tukemaan kiinnostuksen ja luovuuden kehitystä.

Pyrkimyksenäni tarjota yksi mahdollinen tapa tukea kiinnostuksen kehittymistä kemiaa kohtaan, olen pro gradu -työssäni kehittänyt kemiaa ja taidetta eheyttävän tiedekerhokokonaisuuden, jonka avulla innostutaan ja kiinnostutaan kemiasta.  Non-formaalia opetusta on tärkeää kehittää formaalin opetuksen rinnalla, jotta oppilaille voidaan tarjota mahdollisuuksia kiinnostua kemiasta myös koulun ulkopuolella.

Kemian ja taiteen yhdistämistä ei ole ennen tutkittu non-formaalissa kontekstissa, mutta se on tutkitusti perusteltua kiinnostuksen tukemisen, ajattelutaitojen kehittymisen sekä merkityksellisen oppimisen näkökulmasta. Tiedekerho on suunniteltu aiemman tutkimuskirjallisuuden pohjalta ottaen huomioon kiinnostukseen vaikuttavia tekijöitä, kuten minäpystyvyyden tukeminen, toiminnallisten työtapojen käyttö (esim. projektioppiminen ja tutkimuksellisuus), relevanssi, sekä sosiaaliset aspektit.

Pro gradu -tutkielmassani tutkin kehitettyyn tiedekerhokokonaisuuteen liittyen sitä, millaiset asiat ja työtavat saivat aikaan kiinnostusta tukevia kokemuksia kerholaisissa. Kuten oheisesta kaaviosta voidaan nähdä, kerholaiset kokivat kiinnostavaksi etenkin kemian ja taiteen yhdistämisen, siihen liittyvän taiteellisen vapauden, tutkimukselliset työtavat, joissa korostui oppijan autonomia, onnistumisen kokemukset, joita he saivat kemian ja kuvataiteen parissa, ympäristönäkökulmat, linkit arkielämään, sekä esteettiset näkökulmat. Myös kemiallisten reaktioiden yllättävyys ja tarinat koettiin kiinnostaviksi. Samoja kiinnostusta tukevia elementtejä voidaan hyödyntää myös formaalissa opetuksessa.

Tutustu opinnäytetyöhön tarkemmin.

Teksti: FM Essi Lunetta