Tieto- ja viestintätekniikka kemian opetuksessa FL Johannes Pernaa Kemian opettajankoulutusyksikkö Kemian laitos

Transkriptio

1 Tieto- ja viestintätekniikka kemian opetuksessa FL Johannes Pernaa Kemian opettajankoulutusyksikkö Kemian laitos 1

2 Sisältö Määritelmä ja rajaaminen Lisensiaattitutkielmani tuloksia Tapaus: Molekyylimallinnusta kouluopetukseen Kehittämistutkimus Innovaation diffuusio Yhteenveto ja tulevaisuus 2

3 Tieto- ja viestintätekniikka (TVT) Tallennusteknologia: CD, DVD, USB-muisti... Lähetysteknologia: radio ja televisio... Kommunikointiteknologia: mikrofoni, kamera, kaiutin, puhelin... Tietoliikennetekniikka: pöytäkone, kannettava, kämmentietokone, 3

4 Tieto- ja viestintätekniikka kemian opetuksessa Mittausautomaatio Video ja kamera Tietokoneavusteinen mallinnus Molekyylimallinnus Animaatiot Simulaatiot Käsitekartat Oppimisalustat (mm. Moodle) Internet: verkkojulkaisut, verkkosivut, tietokannat, wikialustat, e-lomakkeet, sosiaalinen media 4

5 FL-tutkielma Tieto- ja viestintätekniikkaan pohjautuvat oppimisympäristöt ja koulutus kemian oppimisen ja opetuksen tukena Neljä tutkimusta Kehittämistutkimus x 3 Tapaustutkimus x 4 Raportointi viitenä julkaisuna 5

6 TVT-oppimisympäristöjen mahdollisuudet 6

7 Kehittämistutkimus 1990-luku Opettajat: Opetuksen tutkimus tuota opetusta tukevia käytännön ratkaisuja Tutkijat: Kehittäkäämme tutkimusmenetelmä, jonka avulla opetusta voidaan kehittää todellisissa tilanteissa systemaattisesti, joustavasti ja iteratiivisesti jatkuvan arvioinnin ja kehittämisen kautta hyödyntäen erilaisten sidosryhmien asiantuntijuutta. 20 vuotta kuluu aikaa ja menetelmä kehittyy Toteutus, datan kerääminen ja analysointi, luotettavuus ja raportointi 7

8 Mielekästä molekyylimallinnusta kouluopetukseen -kehittämistutkimushanke Ongelma-analyysi Millaisia haasteita, mahdollisuuksia ja tarpeita molekyylimallinnuksen viemisellä kouluopetukseen on? Kehittämisprosessi Miten kehittäminen toteutetaan? Resurssit, tutkijat, aikataulut, osallistujat... Kehittämistuotos Millaiseen tuotokseen kehittäminen johtaa? 8

9 Ongelma-analyysi: Opetusinnovaation diffuusio Ilmiö, johon tietyssä tapauksessa sisältyy esimerkiksi uudenlaisia toiminta- tai ajattelutapoja Orgaanisaatio / ryhmä / yksilö Hidasta Yhdysvalloissa koulut keskimäärin 25 vuotta jäljessä parhaista toimintatavoista Syyt Raha Muutosagenttien puute Innovaatioiden heikko tieteellinen pohja 9

10 Opetusinnovaation diffuusio ryhmätasolla Innovaattorit 2,5 %: tarttuvat rohkeasti uusiin ideoihin ja kestävät myös mahdolliset epäonnistumiset. Varhaiset omaksujat 13,5 % Aikainen enemmistö 34 % Myöhäinen enemmistö (skeptikot) 34 % Viivyttelijät 16 %: pitävät vahvasti kiinni perinteistä ja suhtautuvat epäluuloisesti innovaatioihin ja innovaattoreihin. 10

11 Opetusinnovaation diffuusio yksilötasolla Ei käyttöä: Ei tietoa, ei diffuusiota Orientoituminen: Innovaatiosta etsitään tietoa Valmistautuminen: Käyttöönotto Mekaaninen käyttö Rutinoituminen: Käyttö rutiininomaista eikä suuria muutoksia käytäntöihin ole suunnitteilla Kehittäminen: Uusien toimintatapojen etsiminen Yhteistyö: Kehittäminen verkostoitumisen kautta Uudistaminen: Innovaation voimakas kehittäminen ja soveltaminen 11

12 Molekyylimallinnuksen diffuusio Suomen kemian opetukseen 1980-luvulla kansainvälinen tutkimus 1999 ja 2000 ensimmäiset suomalaiset julkaisut Kemian opetus tänään -tutkimus 1999 ja 2008 Ei muutosta esimerkiksi TVT:n käytössä kokeellisuuden tukena Laitteistot, raha, tiedot vs taidot vs aika, asentaminen, kieli... Muutokselle on opettajien mukaan tarvetta Tarvitaan lisää materiaalia ja koulutusta Koulumaailmaan soveltuvia innovaatioita 12

13 Toteutus: MMK-hankkeen koulutus ja toiminta 21 innovaattoria ja varhaisen enemmistön edustajaa ympäri Suomea Aikaisempaan tutkimukseen pohjautuvaa koulutusta Mallinnettavat ilmiöt Oppimisympäristöjen kehittäminen Innovaation diffuusio vaatii pitoisuuseron Asiantuntija noviisi Hankkeen sisältämä koulutus Tutkija opettaja Hankkkeen opettajien koulutus Kokenut opettaja aloitteleva opettaja 13

14 Kehittämistuotos Opettajien järjestämät koulutukset Vertaismentorointijärjestelmä Tietoa kehitettävistä oppimisympäristöistä Mitä mallinnetaan? Miten mallinnetaan? Molekyylimallinnusoppikirja 14

15 15

16 Makupala: Jmol suomennos 16

17 Lähteet Aksela, M. & Juvonen, R. (1999). Kemian opetus tänään. Helsinki: Opetushallitus, Edita Oy. Aksela, M. & Karjalainen, V. (2008). Kemian opetus tänään: Nykytila ja haasteet Suomessa. Helsinki: Kemian opetuksen keskus, Kemian laitos, Helsingin yliopisto, Yliopistopaino. Aksela, M. & Lahtela-Kakkonen, M. (2001). Molekyylitason teknologiaa opetuksessa. Kemia- Kemi, 28(3), Aksela, M. & Lundell, J. (2008). Computer-based molecular modelling: Finnish school teachers experiences and views. Chemistry Education Research and Practice, 9, Aksela, M. Lundell, J., & Pernaa, J. (2008). Molekyylimallinnuksen mentoreita kemian opetuksen ja oppimisen tueksi. Kirjassa J. Välisaari, & J. Lundell (toim.), Kemian opetuksen päivät 2008: Uusia oppimisympäristöjä ja ongelmalähtöistä opetusta (s ). Jyväskylä: Jyväskylän yliopisto. Brown, A. L. (1992). Design experiments: Theoretical and methodological challenges in creating complex interventions in classroom settings. The Journal of the Learning Sciences, 2(2), Denning P. J. (2004). The social life on innovation. Communications of the ACM, 47, Edelson, D. C. (2002). Design research: What we learn when we engage in design. The Journal of the Learning Sciences, 11, JCE: Journal of Chemical Education. (2009). luettu Jmol: an open-source Java viewer for chemical structures in 3D. Näsäkkälä, E. (1999). Tietokoneavusteinen mallintaminen kemian opetuksessa. Väitöskirja, Helsingin yliopisto. Helsinki: Yliopistopaino. Pernaa, J., Aksela, M. & Lundell, J. (2009). Kemian opettajien käsityksiä molekyylimallinnuksen käytöstä opetuksessa. Kirjassa M. Aksela, & J. Pernaa (toim.), Arkipäivän kemia, kokeellisuus ja työturvallisuus kemian opetuksessa perusopetuksesta korkeakouluihin - IV Valtakunnalliset kemian opetuksen päivät (s ). Helsinki: Yliopistopaino. Rogers, E. M. (1962). Diffusion of Innovations, 1st edition. New York: Free Press. 17