Eurooppalaisen COMBLAB-yhteistyöprojektin tavoitteena on kehittää uusia tutkimuksellisia töitä kemian, fysiikan ja biologian opetukseen.
COMBLAB-projekti käynnistyi vuoden 2012 alussa. Mukana on kuusi eurooppalaista yliopistoa Espanjasta, Itävallasta, Slovakiasta, Suomesta ja Tšekistä. COMBLAB-projektissa kehitetään kokeellisia töitä kemian, fysiikan ja biologian opetukseen. Ensimmäisiä versioita töistä testattiin viime kevätlukukaudella ja alustavien tulosten perusteella kehitettiin uudet versiot. Näitä uusia versioita on tarkoitus testata ensi keväänä.
Mittausautomaatioteknologia mukaan kokeellisin töihin
COMBLAB-projektin tavoitteena on kehittää kokeellisia töitä, jotka hyödyntävät mittausautomaatioteknologiaa tutkimuksellisessa opetuksessa. Kehitettäville töille asetettiin kahdenlaisia tavoitteita: niiden tulee tukea oppilaan kykyä hyödyntää aiempaa tietoaan uudessa kontekstissa, sekä edistää heidän taitoja tuottaa uutta tietoa tutkimuksellisella työskentelyllä.
Onko koulussasi mittausautomaatiovälineet? Oletko miettinyt niiden hankkimista? Nyt voit tulla testaamaan eri mittausautomaatiovälineiden soveltamista veteen liittyvällä tutkimuksellisella kokeellisuudella. Voit ottaa omat mittausanturisi mukaan ja saada opastusta niiden käyttöön. Tule Kumpulan tiedekampukselle Helsinkiin torstaina 21.11.2013 klo 17.00-19.30. Ilmoittauduthan etukäteen, 14.11. mennessä.
Nämä tavoitteet on yhdistetty tutkimuksellisen opiskelun vaiheisiin. Oppilaat oppivat hyödyntämään aiempaa tietoaan kemiasta ja tutkimuksellisuudesta määritellessään tieteellisiä kysymyksiä ja laatiessaan ennusteita siitä mitä tutkimuksessa voi tapahtua. Aiemman tiedon hyödyntämistä tarvitaan myös tutkimuskysymyksen valinnassa ja hypoteesin laadinnassa. Uuden tiedon tuottamisen taitoja harjoitellaan kun oppilaat pyrkivät vastaamaan tutkimuskysymykseensä. He joutuvat suunnittelemaan koejärjestelyn, käsittelemään tuottamaansa mittausaineistoa, arvioimaan saamiaan tuloksia, sekä laatimaan selityksen ja vastauksen tutkimuskysymykseensä.
Kaikki kehitettävät työt sisältävät viisi vaihetta: sitouttamisen, virittäytymisen, koejärjestelyn suunnittelun ja toteutuksen, johtopäätösten teon, sekä tulosten esittämisen. Sitouttamisvaiheessa esitetään työlle taustatarina, jonka tarkoituksena on tarjota tutkimukselle merkityksellinen ja kiinnostava konteksti. Virittäytymisvaiheen tarkoituksena on helpottaa varsinaisen tutkimuksen suorittamista: oppilaat voivat esimerkiksi opetella käyttämään työssä tarvittavia mittausautomaatiolaitteita, palauttaa mieleensä työhön liittyviä käsitteitä, tai kerrata työhön liittyvien kuvaajien piirtämistä ja tulkintaa ennen varsinaista tutkimusta.
Töiden kolmas vaihe on koejärjestelyn suunnittelu ja toteutus. Tässä vaiheessa oppilaat saavat tehtäväkseen miettiä sitouttamisvaiheessa esitettyyn kysymykseen liittyvä tutkimuskysymys, jota he pystyvät kokeellisesti tutkimaan, sekä suunnittelemaan koejärjestelyn kysymykseen vastaamista varten. Tähän vaiheeseen sisältyy myös hypoteesin laadinta. Kokeen suorittamisen jälkeen seuraa johtopäätösten teko. Oppilaiden tehtävänä on arvioida ja selittää keräämäänsä tutkimusaineisto, sekä tehdä johtopäätöksiä aineiston ja aiempien tietojensa perusteella. Viimeiseksi työohjeeseen kuuluu kommunikaatiovaihe, jonka aikana oppilaat vastaavat sitouttamisvaiheen kysymykseen ja esittävät saamansa tulokset muille opiskelijoille. Tähän vaiheeseen voi sisältyä myös tiedon soveltamista vaativia tehtäviä.
Töiden tarkoituksena on siis etsiä vastausta kontekstiin sidottuun ongelmaan kokeellisen tutkimuksen ja aiempien tietojen avulla. Tämä on haastava tehtävä oppilaille, mutta työn vaiheistamisen toivotaan tukevan oppilaita tehtävässä. Aiemman tutkimuksen perusteella katsomme mittausautomaation soveltuvan tutkimuksellisessa opiskelussa juuri tutkimusaineiston keruun nopeuttamiseen sekä graafisessa muodossa esitetyn tutkimusaineiston tulkintataitojen harjoitteluun. Tämä lähtökohta on ohjannut meitä töiden suunnittelussa, ja tarkoituksenamme on myös tutkia ja arvioida onnistumistamme.
Seuraavaksi kehitettyjä töitä on tarkoitus testata kiinnostuneiden opettajien kanssa.
Projektin päättyessä joulukuussa 2014 lopussa opettajille on tarjolla ainakin kuusi kemian työtä, kuusi fysiikan työtä ja kolme biologian työtä.
Lue lisää COMBLAB-projektista LUMAT-lehden uusimmasta numerosta: Tolvanen, S., & Aksela, M. (2013). Mittausautomaation hyödyntäminen tutkimuksellisessa kemian opiskelussa. LUMAT, 1(4), 379-386.
Hanke on rahoitettu Euroopan komission tuella. Tästä julkaisusta vastaa ainoastaan sen laatija, eikä komissio ole vastuussa siihen sisältyvien tietojen mahdollisesta käytöstä.
Teksti: Simo Tolvanen.
