Tutkimuksellisia kemian opetuskokonaisuuksia

TUTKIMUKSELLISIA KEMIANOPETUSKOKONAISUUKSIA PERUSOPETUKSEEN JA TOISELLE ASTEELLE

Jaana Herranen & Maija Aksela

Kemian opettajankoulutusyksikkö, Helsingin yliopisto

 

Tutkimuksellinen opiskelu on uusien opetussuunnitelmien perusteiden sekä tutkimustiedon valossa työtapa, jolla voi lisätä oppilaiden motivaatiota ja tukea tutkimisen taitoja. Tutkimuksellisen opiskelun käytöstä kemian käsitteiden ja ilmiöiden opiskelussa on keskusteltu, myös kriittiseen sävyyn. Työskentelyn tavoitteet vaikuttavat kuitenkin siihen, miten työskentelyä toteutetaan. Tutkimuksellinen opiskelu voidaankin määritellä monella tavalla. Se voi olla avoimempaa tai suljetumpaa tutkimuksen tekemistä, ja siihen kemiassa usein liittyy kokeellinen työskentely.

Tutkimuksellinen kemian opetus II -kurssilla keväällä 2016 tuotettiin tutkimuksellisia projektitöitä kemian kouluopetukseen. Tässä projektityössä tavoitteena oli luoda kemian opetuskokonaisuus, joka tavoittelee tutkimuksellisuuden oppimista tutkimuksellisuuden kautta ja liittää sen jollain tavalla jonkin kemian käsitteen tai ilmiön oppimiseen.

Tutkimukselliselle projektille valittiin konteksti, josta opiskelijat itse olivat kiinnostuneita, ja jonka voi olettaa kiinnostavan myös perusopetuksen/lukion oppilaita. Kontekstin sai valita vapaasti, mutta opetuskokonaisuuden tuli kuitenkin tukea uusien opetussuunnitelmien perusteita monipuolisesti.

Tutkimuksellisen projektin suunnittelussa huomioitiin kurssilla käsiteltyä teoriaa tutkimuksellisesta opiskelusta. Kurssilla käsiteltiin esimerkiksi tutkimuksellisuuden toteuttamisen eri näkökulmia, tutkimuksellisuuden arviointia, tieto- ja viestintätekniikan käyttöä tutkimuksellisuuden tukena, kontekstuaalisuutta sekä tieteellisyhteiskunnallisia teemoja, kuten kestävän kehityksen opetusta osana tutkimuksellista opiskelua.

Tutkimuksellinen projekti tehtiin opiskelijaryhmissä kemian opetukseen peruskoulussa tai toisella asteella, ja sitä testattiin muiden kurssilaisten sekä Kemianluokka Gadolinissa vierailevien oppilasryhmien kanssa.

Tutkimuksellinen lähestymistapa polymeerien opetukseen

 

Tässä työssä kuvataan polymeerien opetukseen tarkoitettu kontekstuaalinen, tutkimuksellinen oppimiskokonaisuus, jota voi käyttää osana kestävän kehityksen opetusta. Kokonaisuus sisältää muovien tutkimista ja niiden valmistusta sekä molekyylimallinnusta. Projektityön tuntisuunnitelmaosiota testattiin 9-luokkalaisten kanssa Kemianluokka Gadolinissa keväällä 2016, minkä jälkeen suunnitelmaa hiottiin helpommin toteutettavaan muotoon.

REAKTIONOPEUS IHMISKEHOSSA – TUTKIMUKSELLINEN TYÖ 

 

Ihmisen elintoiminnot perustuvat kemiallisiin reaktioihin, joita tapahtuu kehossamme tuhansia joka sekunti. Merkittävää näissä reaktioissa on niiden nopeus. Tässä artikkelissa esitellään tutkimuksellinen lähestymistapa reaktionopeuksien opiskeluun yläkoulussa. Oppimiskokonaisuuden tavoitteena on tutkia ja havainnollistaa reaktionopeuteen vaikuttavia tekijöitä kemian ja biologian oppiaineita eheyttäen. Ihmiskehon kontekstiin sidotun työn avulla on tarkoitus luoda opittavista asioista merkityksellinen kokonaisuus ja näin herättää oppilaiden kiinnostus luonnontieteitä ja sen sovelluksia kohtaan. Tutkittavina ilmiöinä ovat lämpötilan sekä lähtöaineen konsentraation vaikutus entsyymaattisesti katalysoidun reaktion nopeuteen ihmiskehossa. Työssä kannustetaan oppilaita keskustelemaan kemian kielellä luonnonilmiöistä sekä kemian ja biologian prosesseista niin pienryhmissä kuin niiden välilläkin. Vertais- ja itsearvioinnilla tuetaan luonnontieteiden kokeellisen luonteen ymmärtämistä sekä oppilaan analyyttisten taitojen kehittymistä.

JÄMFÖRELSE MELLAN FETTMÄNGDEN I CHIPS OCH SMAKEN PÅ CHIPSEN

 

Projekten är en undersökning där eleverna bedömer smaken på olika chips, experimentellt tar reda på hur mycket fett chipsen innehåller och undersöker om det finns någon korrelation mellan fettmängd och smak. Målsättningen med vårt projektarbete var att eleverna skulle få se hur kemin är en del av deras vardagsliv samt lära sig hur man undersöker livsmedel på ett mera praktiskt sätt. Vi valde en vardaglig kontext, ”livsmedel”, som vi antog skulle intressera eleverna. I sammanhanget diskuterade vi biomolekylerna, d.v.s. proteinerna, fetterna och kolhydraterna. Denna kontext var sålunda en åsnebrygga till en annan större helhet, “hälsa”. En hållbar livsstil tangerade också vårt ämne. En annan viktig målsättning med vårt projektarbete var att eleverna skulle få lära sig forskningsbaserade färdigheter. Tillsammans med eleverna gick vi igenom olika frågeställningar, hur man arbetar i laboratoriet, hur man kan analysera data, vilka slutsatser som kan dras och vilka frågeställningar som kräver ny forskning. I vårt projektarbete hade vi valt ett problem som skulle kunna vara taget ur verkligheten; finns det en korrelation mellan chipsens fetthalt och smaken på chipsen?

 

 

MAALIEN KEMIAA, TUTKIMUKSELLInen työ

 

Artikkelissa esitellään tutkimuksellinen kemian oppilastyö, jonka tarkoituksena on antaa merkitystä kemian osaamiselle oppilaiden omassa elämässä tutustumalla maalin valmistukseen, maalin sisältämiin komponentteihin ja maalikalvon tunnistamiseen. Työ soveltuu yläkoulusta ammattikouluun ja lukioon. Työ liittyy yläkoulun kemian (POPS, 2014) sisältöihin: S2 Kemia omassa elämässä ja elinympäristössä, S3 Kemia yhteiskunnassa sekä S5 Aineiden ominaisuudet ja rakenne. LOPS (2015) yksi tavoite on kehittyä luovaksi ja kriittiseksi ajattelijaksi kokeellisen työskentelyn avulla. Maalien kemia työ koostuu teoriasta, laboratoriotyöskentelystä sekä tutkimuksellisuudesta. Työ arvioidaan formatiivisesti. Työstä voidaan tehdä itse- ja vertaisarviointi työn lopuksi.

CHEMICAL AND PHYSICAL CHANGES AND THEIR EFFECT ON OUR ENVIRONMENT

 

Chemical and physical changes are essential to man and the environment. Understanding how to differentiate between chemical and physical changes is an essential skill that secondary school students must acquire. Additionally, it is important for students to understand how the interference of man has caused some chemical and physical changes to become harmful for the environment, society and the economy. This article presents a lesson plan that aims to enhance student understanding of chemical and physical changes, and to encourage students to analyze how chemical and physical changes can have a harmful effect on the environment. The article also presents an explanation of inquiry-based learning and context-based learning, which were the main teaching techniques used throughout the lesson. The lesson plan includes instructions to carry out four experiments at varying levels of inquiry. The students are required to analyze the result of their experiments in relation to the environmental problems we face today. Assessment methods that incorporate the use technology are presented as well.

ILOTULITUSRAKETTIEN KEMIAA – OPPIMISKOKONAISUUS YLÄKOULUun

 

Tässä artikkelissa esitellään tutkimuksellinen oppimiskokonaisuus, jonka kontekstina on hienot ja näyttävät ilotulitusraketit. Ilotulitusraketit yhdistävät kemian opetuksen mielenkiintoisella tavalla oppilaan arkeen, mikä on linjassa uuden opetussuunnitelman kanssa. Tällainen kontekstuaalinen opetus lisää opiskelijoiden kiinnostusta kemian opiskelua kohtaan. Oppimiskokonaisuus on suunniteltu erityisesti yläkoulun kemian opetukseen, ja työssä keskeisenä käsitteenä on muun muassa palaminen. Uusi opetussuunnitelma painottaa myös oppilaiden kokeellisten työskentelytaitojen oppimista ja siten myös työtapoja opetuksessa, joten yhtenä osana kokonaisuutta on tutkimuksellinen työ laboratoriossa.