Category: Maisterintutkielma

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

Kiinnostus kemiaa kohtaan vähenee ajan myötä ja sen ehkäisemiseksi on pyritty tunnistamaan tilanteen syitä sekä ratkaisuja, joilla opetuksessa voidaan tukea kemian kiinnostavuutta. Merkittävinä syinä sille, miksi kemia ei kiinnosta opiskelijoita, pidetään muun muassa kokemuksia oppiaineen teoreettisuudesta ja irrallisuudesta oikeasta elämästä. Näihin mielikuviin voidaan kuitenkin vaikuttaa tuomalla opetukseen mukaan tapoja konkretisoida opittua arkielämän konteksteissa. 

Kontekstuaalinen kemian opetus on tapa opettaa kemian sisältöjä siten, että oppimista kehystää arkielämän konteksti. Oppimistilanteessa opitaan teoriasisältöjä siten, että saman tien nähdään, miten opetuksen eri käsitteet liittyvät toisiinsa ja auttavat ymmärtämään, tulkitsemaan ja selittämään todellisen maailman ilmiöitä. Kontekstuaalista kemian opetusta on alusta lähtien tutkittu kiinnostuksen tukemisen näkökulmasta useiden eri kontekstien yhteydessä. Uutena näkökulmana hyväksi havaittuun kosmetiikan kemian aihepiiriin on tutkittu kynsilakan kemiaa opetuksen kontekstina. Kehittämistutkimuksessa kehitettiin kahden kokeellisen työn kokonaisuus, joissa perehdytään kynsilakan avulla muun muassa aineen rakenteeseen, värihavaintojen muodostumiseen sekä kosmetiikan turvallisuuteen. Kokeellisten töiden aikana saadaan aikaiseksi kauniita värikuvioita, jotka voidaan pitää tallessa kartongilla. 

Kehittämistuotosta testanneet lukiolaiset kokivat kynsilakan kemian parissa opiskelun kiinnostavaksi. Kyselyaineiston perusteella kehittämistuotos herätti heissä tilannekohtaista kiinnostusta, jonka eri osa-alueet kertovat opetuskokonaisuuden olleen sekä ominaisuuksiltaan että aiheiltaan kiinnostava, miellyttävä sekä merkityksellinen. 

Tutustu koko tutkimukseen ja yksikön muihinkin tutkielmiin tästä. 

Teksti: FM Sofia Selenius 

Kemian opiskelijoiden kiinnostuksen on todettu laskeva, ja sen myötä on herännyt huoli kemian osaajien vähenemisestä esimerkiksi teollisuuden aloilta. Yhdeksi syyksi kiinnostuksen vähenemiselle on esitetty kemian näyttäytyminen epärelevanttina, eli opiskelijat eivät koe kemian taitoja ja tietoja tärkeänä itselleen tai yhteiskunnallisesti eivätkä siten motivoidu opiskelemaan kemiaa tai tavoittelemaan kemian uraa. Tutkimukseni mukaan relevanssia voidaan parantaa tutkimuksellisella ja oppilaslähtöisellä opetuksella, joka simuloi aitoja työssä tai kemian tutkimuksessa vastaan tulevia tilanteita ja ongelmia. Tällöin opiskelijan on mahdollista nähdä kemian tietojen ja taitojen arvokkuus ja niiden tarpeellisuus opiskelijan omassa arjessa tai tulevassa ammatissa.  

Kehittämistutkimuksen aikana luotiin virtuaalinen oppimateriaali, jossa yhdistetään kemiaa ja kuvataiteita ongelmalähtöisesti STEAM-opetuksen (science, technology, engineering, the arts, and mathematics) avulla. STEAM opetuksella on havaittu olevan monenlaisia hyötyjä kuten opiskelijoiden motivaation kasvu, kriittisen ajattelun lisääntyminen ja opittujen asioiden syvällisempi ymmärrys. STEAM-opetus antaa myös mahdollisuudet hyvin erilaisiin opetusmenetelmiin ja sen tarkoituksena on ennen kaikkea mahdollistaa oppilaan holistinen ymmärtäminen aiheesta.

Tavoitteena on tutkimuksen myötä tarjota opettajille virtuaalinen oppimateriaali, jota tehdessä on pyritty huomioimaan yleisimmät haasteet virtuaalisissa oppimateriaaleissa ja STEAM-opetuksessa. Materiaalista on pyritty tekemään oppimista ja opetusta tukeva, jotta materiaali sopisi myös opettajille, joilla ei STEAM-opetuksesta ennestään kokemusta olisikaan. Kehitetystä oppimateriaalista voi opettaja myös käyttää vain haluamiaan osasia ja näin piristää omaa opettajuuttaan yhdistämällä kuvataiteita kemian opetukseen.  

Tutustu tutkimukseen ja yksikön muihinkin opinnäytetöihin tästä. 

Teksti: FM Veera Uusi-Äijö