LUMAT-B: International Journal on Math, Science and Technology Education https://journals.helsinki.fi/lumatb <p>LUMAT-B publishes conference, symposium and seminar proceedings on math, science and technology education.</p> University of Helsinki, Finland / LUMA Centre en-US LUMAT-B: International Journal on Math, Science and Technology Education 2489-2572 Lumottu pakohuone: lukiolaisille suunnattu kemian pulmapeli https://journals.helsinki.fi/lumatb/article/view/1134 <p><em>“Lammin biologisella asemalla on kehitetty ikuisen elämän superlääkettä. Kehittäjäryhmän testattua sitä itseensä paljastui, että lääkkeellä on harmillisia sivuvaikutuksia, kuten muistinmenetystä. Kehittäjäryhmän professori halusi salata lääkkeen kehityksen uteliailta lääkealan kilpailijoilta ja lumosi laboratorion. Lumouksen voi purkaa ja muistinmenetyksen pyyhkiä lausumalla lumouksen vastaloitsu, mutta valitettavasti professori itsekin unohti vastaloitsujen piilopaikan sivuvaikutusten takia. Pystyvätkö oppilaat löytämään vihjeiden avulla lumouksen vastaloitsut ja palauttamaan työntekijöiden muistin? Aikaa on 45 minuuttia." </em></p> <p>Pakohuoneen avulla oppimisesta saadaan jännittävää ja innostavaa. Tehtävien ratkomiseen tarvitaan ongelmanratkaisukykyä sekä kykyä yhdistää ennalta opittua tietoa uuteen tietoon. Vihjeiden löytäminen ja tehtävien ratkaisu onnistuu vain yhteistyöllä, joka harjoittaa sosiaalisia taitoja.</p> Suvi Koivusalo Jannica Lindholm Ellinoora Lindqvist Copyright (c) 2019 LUMAT-B: International Journal on Math, Science and Technology Education 2019-08-07 2019-08-07 4 1 38–65 38–65 LOISKIS! - vesitutkimuksia luonnossa https://journals.helsinki.fi/lumatb/article/view/1135 <p>Vesitutkimuksien avulla on tarkoitus tutustuttaa oppilaita erilaisiin veden tutkimusmenetelmiin luonnossa, käyttäen hyödyksi Kemianluokka Gadolininkin käyttämää vesisalkkua (MColortest<sup>TM</sup>, Compact Laboratory for Water Testing). Tutkimukset on jaettu kahteen eri osioon ja ne voidaan tehdä yhdessä tai erillisinä aktiviteetteina. Molempien osioiden suorittaminen yhdessä luo kuitenkin laajemman ja monipuolisemman kokonaisuuden. Osassa I oppilaat saavat harjoitella vesinäytteen keräämistä järvestä ja pääsevät tutkimaan vesinäytteiden happipitoisuutta. Lisäksi tutkitaan myös veden näkösyvyyttä. Osassa II tutkitaan erilaisten vesinäytteiden ominaisuuksia, kuten pH:ta, happipitoisuutta ja nitraattipitoisuuta. Tutkimukset eivät jää vain mekaanisen suorituksen tasolle, vaan tarkoituksena on vertailla tuloksia kirjallisuusarvoihin. Lisäksi pohditaan tuloksien merkitystä vedessä ja vesiympäristöissä. Kummankin osion kestoksi on arvioitu noin 45 minuuttia. Aktiviteetti on toteutettu osana kemian opettajan koulutusta ja toteutus tapahtui Helsingin yliopiston biologisella tutkimusasemalla Lammilla. Aktiviteetit pidettiin lukiolaisille keväällä 2019.</p> Henniina Hentula Veera Sinikallio Verneri Hartus Copyright (c) 2019 LUMAT-B: International Journal on Math, Science and Technology Education 2019-08-07 2019-08-07 4 1 66–73 66–73 Hiilidioksidi: Uhka vai mahdollisuus? - Tutkimuksellinen lähestymistapa ilmastonmuutokseen https://journals.helsinki.fi/lumatb/article/view/1136 <p>Tässä artikkelissa esitellään lukion Kemia 1 -kurssilaisille laatimaamme ilmastonmuutokseen liittyvää tutkimuksellisesta työtä. Työ koostuu kolmesta ilmastonmuutosta mallintavasta kokeellisesta työstä sekä töiden jälkeisestä yhteisestä keskustelusta ja pohdinnasta. Ensimmäisessä työssä tutkitaan hiilidioksidin vaikutusta ilman lämpötilaan, toisessa lämpötilan vaikutusta merenpinnan nousuun ja kolmannessa merijään vähenemisen vaikutusta meren lämpötilaan. Suoritettavissa töissä sovelletaan avointa tutkimuksellisuutta. &nbsp;Opettaja toimii tällöin vain tarvittaessa työn avunantaja, opastajan ja ohjaajan sijaan. Tutkimuksen suorittaneet oppilaat olivat lukiolaisia, joille avoimet tehtävänannot olivat sopivia. Opettaja voi kuitenkin muokata tehtävien avoimuus astetta aina oppilasryhmän tason tai käytettävissä olevan ajan mukaan. Töiden jälkeen käydään opiskelijoiden kanssa yhteistä keskustelua ja pohdintaa kokeellisiin töihin sekä ilmastonmuutokseen liittyen. Koska kyseessä on paljon julkisuudessa ollut aihe, se herättää varmasti paljon erilaisia tunteita ja sitä kautta keskustelua.</p> Tuuli Koski Elhan Mohamed Nina Nyberg Copyright (c) 2019 LUMAT-B: International Journal on Math, Science and Technology Education 2019-08-07 2019-08-07 4 1 74–81 74–81 Oppilaiden näkemyksiä luonnontieteiden opettajan auktoriteetistä https://journals.helsinki.fi/lumatb/article/view/1131 <p>Tässä tutkimuksessa selvitettiin oppilaiden näkemyksiä luonnontieteiden opettajan auktoriteetista, sen muodostumisesta ja kehittämisestä. Tutkimus pohjautuu fenomenologis-hermeneuttisen tutkimuksen piirteisiin. Oppilaiden (N = 25) näkemyksiä selvitettiin kyselytutkimuksen avulla ja tutkimusaineisto analysoitiin sekä tilastollisen analyysin että aineistolähtöisen sisällönanalyysin keinoin. Tulosten perusteella auktoriteetti liitettiin osaksi opettajan persoonaa ja asiantuntijuutta. Osaltaan auktoriteetin katsottiin tarkoittavan myös vuorovaikutussuhdetta, jossa opettajalla on oppilasta enemmän valtaa. Auktoriteetin koettiin muodostuvan vuorovaikutussuhteessa, jossa merkittäviä tekijöitä olivat opettajan luonne, hyvä aineenhallinta, ryhmänhallintataidot ja opettajan asema. Auktoriteetin kehittämisessä oleellista oli puolestaan ammattitaidon kehittäminen ja opettajapersoonan vahvistaminen. Oppilaat näyttivät arvostavan asiantuntevaa, järjestystä ylläpitävää ja mukavaa opettajaa.</p> <p><strong>In English</strong></p> <p>This research focuses on students’ (N=25) views about science teacher authority, how it forms and how it can be developed. This research is based on hermeneutic phenomenological approach. A research questionnaire was employed to collect the data including both closed and open questions. The analysis of the collected data employed both statistical as well grounded theory approaches. Based on the research data acquired, the students’ view that teacher’s authority is formed in a collaborative relationship, where the character of the teacher, content knowledge, mastering of group dynamics and status of the teacher are important. Also, in order to develop authority in the classroom, development of context-based skills and teacher personality are favoured. Students appreciate a teacher as an authority when the teacher shows skills in the topic taught, is one who keeps order in the class and still appears nice towards the students.</p> <p>FULL TEXT IN FINNISH.</p> Saija Ojala Jouni Välisaari Jan Lundell Copyright (c) 2019 LUMAT-B: International Journal on Math, Science and Technology Education 2019-08-09 2019-08-09 4 1 1–18 1–18 Math day – way of promoting math in scientific journals https://journals.helsinki.fi/lumatb/article/view/1132 <p>This study observes how a math day-based intervention in master level research methodology education affects students’ thinking about mathematics and also about mathematical methods in science. The experiment was constructed in three phases: short instruction, group work, and instant communication to the whole learning group. Utilization of the Learning material portal (LMP) and presence of two teacher coaches implemented our student-centric learning approach.</p> <p>Standard student evaluation of teaching questionnaires were used for data collection. With minor limitations, the SET data was useful. The gathered feedback revealed that the concept was accepted. Even though the students observed some inconsistencies, they felt that the theme day was an inspirational and thought-provoking event.</p> <p>With this approach, a highly theoretical subject like mathematical research appearing as sample articles did motivate our students to think in a new way. So the goal to encourage officer students to utilize math-related scientific knowledge in their thesis came closer to becoming reality</p> Antti Rissanen Arto Mutanen Copyright (c) 2019 LUMAT-B: International Journal on Math, Science and Technology Education 2019-09-16 2019-09-16 4 1 19–29 19–29 Smartphones as didactic tools https://journals.helsinki.fi/lumatb/article/view/1133 <p>How to link chemistry and earth science in high schools? Chemistry is considered difficult by teenagers because of its language and themes. Geosciences are often left in the corners and in particolar the teaching/leaening of minerals and rocks is particulary boring. It is important to find new ways to ensure taht students fall in love with these disciplines. In our project we adpted an inquried based methodology: students pose and answer questions in different steps. Starting from students' answers many activities were carried out in groups to discover the proprieties of the elements contaned in a mobile phone.</p> Paolo Cazzani Angela Colli Marina Porta Copyright (c) 2019 LUMAT-B: International Journal on Math, Science and Technology Education 2019-10-03 2019-10-03 4 1 30–37 30–37 Analyysimenetelmät lukion kemian opetuksessa: Klassinen ja mikrokemiallinen hapetus-pelkistystitraus https://journals.helsinki.fi/lumatb/article/view/1137 <p>Opetussuunnitelmassa korostetaan kokonaisuuden ymmärtämistä, mutta oppikirjoissa titraus analyysimenetelmänä esitetään usein irrallisena kokonaisuutena. Titraus eli volumetrinen analyysi on kemian kvantitatiivinen analyysimenetelmä, jolla voidaan määrittää tunnetun aineen ainemäärä ja pitoisuus. Yleisimmät titrausmenetelmät ovat happo-emäs- eli neutralointi-, kompleksinmuodostus-, saostus- ja hapetus-pelkistystitraus. Tutkimus-kirjallisuudesta käy ilmi useita titrauksen opettamiseen liittyviä haasteita, joista tässä työssä otetaan huomioon erityisesti moolin käsite, menetelmän mittakaava, ryhmäkoko, käänteisen oppimisen hyödyntäminen, simulaatiot ja arkielämän konteksti.&nbsp; Kahden viimeksi mainitun käyttö on perusteltua myös opetussuunnitelman näkökulmasta. Haasteiden ratkaisuksi tässä kehitetyssä opetuskokonaisuudessa esitetään mm. mooli-kertomusta, mikrokemiallista titrausta ja käänteisen oppimisen hyödyntämistä. Opetuskokonaisuudessa kemian makroskooppinen, mikroskooppinen ja symbolinen taso otetaan huomioon yhdistämällä ennakkotehtäviä ja oppituntityöskentelyä. Kokeellisessa työssä suoritetaan sekä klassinen että mikrokemiallinen hapetus-pelkistystitraus, jossa tutkitaan appelsiinin C-vitamiinipitoisuutta. Opetuskokonaisuus on rakennettu arkielämän kontekstiin, jolloin aiheesta muodostuu opiskelijoille mielekkäämpi ja se edistää oppimista.</p> Marjut Oksanen Maarit Saloranta Marika Östman Copyright (c) 2019 LUMAT-B: International Journal on Math, Science and Technology Education 2019-12-03 2019-12-03 4 1 82–100 82–100 Kemialliset sidokset draaman keinoin: Opetuskokeilu lukion ensimmäisellä kurssilla https://journals.helsinki.fi/lumatb/article/view/1138 <p>Tässä projektissa kehitettiin draamaa hyödyntävä kemiallisten sidosten oppimisympäristö lukion ensimmäisen vuosikurssin opiskelijoille. Tavoitteena oli tarjota opiskelijoille konkreettisia keinoja opetukseen osallistumiseen perinteisen melko passiivisen seuraamisen sijaan sekä antaa mahdollisuus löytää uusia, erilaisia tapoja mallintaa kemiallisia sidoksia. Sidosten teoria oli opiskeltu aikaisemmin ja draamallisten menetelmien oli tarkoitus syventää niiden hallintaa. Lisäksi kokeellisessa osuudessa opiskelijat tekivät kaksi laboratoriotyötä, joiden tarkoituksena oli tuoda kemiallisten sidosten vaikutusta aineen ominaisuuksiin konkreettisemmaksi. Projekti toteutettiin 75 minuutin pituisella oppitunnilla. Oppitunnin jälkeen opiskelijoille tehtiin kysely, jonka tarkoituksena oli selvittää heidän näkemystään draamallisista menetelmistä.</p> Sani Söderberg Copyright (c) 2019 LUMAT-B: International Journal on Math, Science and Technology Education 2019-12-08 2019-12-08 4 1 101–118 101–118 Erilaisia näkökulmia orgaanisen kemian opettamiseen käyttäen esimerkkinä esteröitymisreaktiota https://journals.helsinki.fi/lumatb/article/view/1139 <p>Orgaaninen kemia on laaja osa-alue, joka sisältää paljon pieniä yksityiskohtia. Tästä syystä se koetaan helposti vaikeaksi tai etäiseksi. Tässä tekstissä esitetään erilaisia opetusmetodeja ja näkökulmia orgaanisen kemian opettamiseen, jotta opiskelijat voisivat saavuttaa opetussuunnitelmassa mainitut tavoitteet ja innostua kemian opiskelusta. Esimerkkinä käytetään esteröitymisreaktiota. Opetusmetodeissa on vahvasti mukana tietotekniikan hyödyntäminen sekä yhtenä esimerkkinä animaatioiden käyttäminen opetuksessa.</p> Tanja Kaappola Amanda Olander Eeva Kaisa Rajakylä Annika Taina Copyright (c) 2019 LUMAT-B: International Journal on Math, Science and Technology Education 2019-12-08 2019-12-08 4 1 119–135 119–135 Olomuodon muutokset lukion kemian opetuksessa https://journals.helsinki.fi/lumatb/article/view/1140 <p>Lukion kemian opetussuunnitelmassa olomuodon muutoksia ei ole käsitelty erillisenä kokonaisuutena, mutta aihetta kuitenkin käsitellään lukion oppikirjoissa. Olomuodon muutokset liittyvät keskeisesti lukion opetussuunnitelman yleisiin tavoitteisiin, sillä opetussuunnitelmassa painotetaan opetuksen lähtökohdaksi elinympäristöön liittyvien aineiden sekä ilmiöiden havainnointia ja tutkimista. Oppilaan tulee osata käsitellä, tulkita ja esittää erilaisten tutkimusten tuloksia. Oppilaan tulee myös arvioida niitä käyttäen erilaisia malleja ilmiöiden kuvaamisessa, selittämisessä ja ennusteiden tekemisessä. Elinympäristön havainnoinnissa sekä kemiallisesti että fysikaalisesti on ymmärrettävä myös keskeisesti olomuodon muutokset ja niihin liittyvät prosessit. Olomuodon muutoksien oppimisprosessissa on otettava huomioon oppilaiden mahdolliset vaihtoehtoiset käsitykset sekä huomioida ne myös opetuksessa. Tutkimuksellinen sekä toiminnallinen lähestymistapa opetuksessa vahvistaa erityisesti oppilaiden ymmärrystä olomuodoista ja olomuodon muutoksista submikroskooppisella tasolla. Tässä artikkelissa esitetään yksinkertainen ja visuaalisesti mielenkiintoinen työ olomuodon opetuksen tueksi. Työn tarkoituksena on herättää kiinnostusta olomuodon muutoksiin sekä yleisesti kemiaa kohtaan. Työssä tehdään hiilidioksidikuplia, jossa nähdään makrotasolla havaittava olomuodon muutos.</p> Niko Haaro Tinja Seppälä Copyright (c) 2019 LUMAT-B: International Journal on Math, Science and Technology Education 2019-12-08 2019-12-08 4 1 136–154 136–154 Metallit – Metallien jalostuksen opetus peruskoulussa https://journals.helsinki.fi/lumatb/article/view/1141 <p>Tässä projektissa kehitettiin tutkimuspohjaisesti perusopetuksen 7.–9.-luokille soveltuvaa metallien jalostuksen oppimateriaalia. Projekti toteutettiin osana Helsingin yliopiston kemian opetuksen Kemian käsitteet ja ilmiöt opetuksessa -kurssia. Kemian opetuksen tutkimuskirjallisuuden perusteella pedagogisiksi näkökulmiksi valittiin käsitteet ja kestävä kehitys, ja viitekehyksenä opetushallituksen ja neljän koulun opetussuunnitelmat sekä saatavilla olevat opetusmateriaalit. Opetustapahtuma koostui neljästä ennakkotehtävästä: kolme videota metallien ominaisuuksista, jalostuksesta ja kestävästä kehityksestä sekä tutustuminen laadittuun käsitekarttaan, ennakkotehtävien purkamisesta keskustelemalla, laboratoriotyöstä (kuparioksidin pelkistäminen hiilellä) ja työn purkamisesta laatimalla ryhmätöinä aiheesta mind map, josta keskusteltiin käsitteiden yhtenäistämiseksi. Johtopäätöksinä harjoitustyön todettiin soveltuvan hyvin osaksi jalostusprosessin opetusta koska sillä oli suora yhteys teollisiin prosesseihin, ja edelleen kestävän kehityksen ongelmakenttä havainnollistuu hyvin metallien kaivostoiminnan, jalostuksen sekä käytön ja kierrätyksen haasteissa. Arvioitaessa opetusprosessia havaittiin videoiden toimivan hyvin ennakkotehtävinä, joskin tutustuminen koulukirjamateriaaliin olisi syventänyt oppimistapahtumaa, Käytetyssä käsitekartassa oli yhdistetty metallien kemian erilaiset näkökulmat, mutta metallien jalostus olisi kannattanut eriyttää omaksi prosessimaiseksi kuvaukseksi. Mind map toimi työn purkamiseen olettaen, että käsitteiden riippuvuudet käytiin läpi keskustelemalla. Todettiin myös, että ryhmämuistin (havainnot kirjotetaan esim. seinälle ripustetulle paperille kaikkien näkyviin) käyttö olisi parantanut opetustapahtumaa.</p> <p><strong>In English</strong></p> <p>In this project, a research-based metal refining learning material was developed for basic education level. The project was a part of the University of Helsinki chemistry education course named Chemistry Concepts and Phenomena. Based on the research literature on chemistry education, concepts and sustainable development were chosen as pedagogical perspectives, and the curriculum for the National Board of Education and four schools, as well as the teaching materials available, were used as the reference framework. The training event consisted of four pre-assignments: three videos on the properties of metals, refining, and sustainable development, and an exploration of the concept map. The event started with debriefing of pre-assignments, followed by laboratory work (reduction of copper oxide by carbon to metallic copper), and finally debriefing session of the work based on preparation of mind-maps in groups and discussion of the concepts learned. In conclusion, the copper reduction exercise was show to be well suited to teaching the refining process as it had a direct link to industrial processes. Furthermore, the themes of sustainable development are well reflected in environmental and socio-economical challenges related to mining, metal refining and use and circulation of metals. As a teaching process, the videos were found to work well as a pre-task, although familiarization with the textbook material would have deepened the learning event. The concept map used, combined all perspectives on the chemistry of metals, metal refining should have been differentiated as an own concept map. The mind map served to unload the work, assuming that the concepts' dependencies were discussed in group. It was also noted that the use of group memory (writing observations in a paper on the wall visible to all) would have improved the teaching event. </p> Timo Hietala Nina Lehtinen Tiitus Kokkinen Copyright (c) 2019 LUMAT-B: International Journal on Math, Science and Technology Education 2019-12-08 2019-12-08 4 1 155–176 155–176 Erotusmenetelmien tutkimuspohjainen opettaminen lukiossa https://journals.helsinki.fi/lumatb/article/view/1142 <p>Tämän projektityön tavoitteena oli kehittää tutkimuspohjainen oppimateriaalikokonaisuus erotusmenetelmien opettamisen tueksi. Halusimme tutkimuskirjallisuuden, opetussuunnitelman ja oppikirjojen sekä työssä käyvän opettajan näkemysten avulla luoda mielekkään pedagogisen pohjan opetukselle. Tutkimuskirjallisuuden keskeisiä teemoja ovat opetukselliset haasteet, kokeellisuus, motivointi ja oppimista tukevat menetelmät tai pedagogiset lähestymistavat. Sekä peruskoulun että lukion opetussuunnitelmat painottavat tutkimuksellisuutta, itsenäistä ajattelua sekä kemian soveltamista arkipäiväisissä ilmiöissä. Oppimateriaalitarjonnan haaste luo tarpeen kehittää uusia pedagogisia ratkaisuja oppimisen tukemiseksi. Päädyimme ehdottamaan vaiheittaista aiheeseen tutustumista, jossa aiheeseen ensin perehdytään konseptuaalisella tasolla. Juuri ennen kokeellista osuutta, konseptuaalista ja konkreettista tasoa tuodaan yhteen opetustuokion avulla. Lopuksi käytetään opittua menetelmää osana kokeellista laboratoriotyöskentelyä. Opetuskokonaisuusehdotuksemme pedagogisten näkökulmien haasteena onkin niiden soveltuvuus esimerkiksi lukion kemian opetukseen, jossa sisällöllisiä tavoitteita on useita ja resurssit, kuten aika, väistämättä ohjaavat aina jonkin verran opetusta. Samalla pedagogiset ratkaisut kuitenkin painottavat sellaisia opetuksellisia näkökulmia, jotka on hyvä ottaa huomioon opetusta järjestettäessä aiheesta riippumatta.</p> Lauri Nissinen Maria Pajunen Sara Parikka Saara Salo Copyright (c) 2019 LUMAT-B: International Journal on Math, Science and Technology Education 2019-12-08 2019-12-08 4 1 177–196 177–196