Palamisreaktion reaktiotuotteiden visualisointi Arduino-ohjelmistoympäristön avulla

Abstrakti

Kemialliseen reaktioon, kuten palamisreaktioon, liittyy paljon väärinkäsityksiä oppilaiden keskuudessa. Väärinkäsityksien ehkäisemiseksi tai niiden poistamiseksi tulisi opettajan kehittää opetukseen keinoja, joilla ilmiön ymmärtäminen helpottuisi. Yksi keinoista olisi tieto- ja viestintäteknologian hyödyntäminen. Arduino on avoimen lähdekoodin elektroniikka-alusta, joka voi vastaanottaa tietoa fyysisestä ympäristöstä ja sen muutoksista sekä muuttaa tiedon digitaaliseen muotoon. Sen on matalakynnyksinen ja edullinen ohjelmistoympäristö, joka ei edellytä käyttäjältä aikaisempaa osaamista tietokoneohjelmoinnista. Esimerkiksi näiden asioiden vuoksi se soveltuisi myös osaksi kouluopetusta. Artikkelin tavoitteena on esittää kehitetty CO₂ ja TVOC-mittausväline, joka hyödyntää Arduino- ja ThingSpeak-ohjelmistoja sekä yhdistää se osaksi kemian opetusta. Mittausväline kehitettiin osana Helsingin yliopiston Tutkiva ja eheyttävä kemian opetus -kurssia ja sen avulla pyrittiin visualisoimaan palamisreaktion yhteydessä syntyviä reaktiotuotteita. Mittausvälineellä suoritettiin testimittaus sytyttämällä tuikkukynttilä ja asettamalla mittauslaite tuikkukynttilän yläpuolelle mittaamaan parafiinivahan palamisreaktiota. Suoritetun testin tuloksista huomattiin, kuinka se toimi suunnitelman mukaisesti eli mittausväline ilmoitti fyysisessä ympäristössä tapahtuvia muutoksia, kun palamisreaktio käynnistyi. Hiilidioksidipitoisuuden sekä TVOC-pitoisuuden kasvaminen havaittiin Arduinossa digitaalisesti ja ThingSpeakissä graafisesti nousevana käyränä. Mittausvälineellä on potentiaalia käyttää kouluopetuksessa osana projektipohjaista oppimista. Arduinon käytön on tutkittu muun muassa edistävän kriittistä lukutaitoja ja kehittävän tutkimisen taitoja, jonka vuoksi se soveltuisi hyvin tiedonhankintaan kirjallisten lähteiden lukemisen tueksi.