Oppimispelit kemian perusopetuksessa

Show full item record

Permalink

http://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2015060810051
Title: Oppimispelit kemian perusopetuksessa
Author: Tuomisto, Maiju
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Science, Department of Chemistry
Thesis level: Licentiate thesis
Abstract: Interest in studying chemistry has decreased among lower secondary school students in Finland. Learning chemistry is challenging: one must move between the macro, sub-micro and symbolic levels of chemistry knowledge and construct models of abstract concepts that cannot be seen. The periodic table is one of these complicated yet useful models. How can we motivate students to learn the periodic table and to use the related skills? Adolescents like to play during their free time. In research literature, educational games are mentioned as one motivational teaching method that improves learning results. The main objectives of this research project were 1) To develop a framework for designing and evaluating chemistry-related educational games to support both learning and teaching at the lower secondary level ; and 2) To develop games for chemistry education to support the learning of the periodic table and the use of related skills. Three different design research projects are included in this licentiate thesis. The theoretical framework for these projects consisted of the theory of design research, the theory of educational games and the theory of the periodic table as a teaching model. Problem analyses conducted as part of the design research projects broadened the theory framework to also cover misconceptions about the contents of the periodic table and quality criteria for educational games. In design challenge 1, a design and evaluation framework for chemistry-related educational card and board games on the lower secondary level was developed. Based on an integrative literature review, the features of high-quality digital and non-digital games were uncovered. The design result was further developed based on these features and the new Finnish National Curriculum Framework 2014. The inter-rater agreement of the developed framework was tested with two educational card games. The calculated Cohen s kappa values (κ = 0.718 and κ = 0.756) indicate that the framework is concordant and working well. In design challenges 2 and 3, two novel card games for teaching the periodic table were developed. These games were called Jaksollisuusdomino (Periodic Table Dominoes) and Kerää kolmikko (Collect the Triad). The games were tested on chemistry teachers. Based on the results, the games were developed further and subjected to the novel design and evaluation framework developed in design challenge 1. The games were found to be of good quality, but some improvements should be made at least in the categories of pre- and post-game evaluation and connection to the macroscopic level. As results of this research, three design solutions were developed. The created design and evaluation framework for educational games works both as a descriptive theory and a prescriptive model for teachers and game developers. Both of the developed card games work as prescriptive models for teachers. All three of the design solutions may also be adapted to other teaching and learning purposes. Keywords: board game, card game, chemistry, design research, education, educational game, elements, evaluation, games, learning game, lower-secondary level, periodic table, teaching methodSuomalaisten nuorten osaamisen taso ja kiinnostunut luonnontieteiden opiskeluun on laskenut viime vuosina. Varsinkaan kemia ei kiinnosta nuoria tarpeeksi ja sen osaaminen on tyydyttävää. Kemian opiskelu on usein nuorista haastavaa, sillä kemiaa pitäisi osata ajatella, ymmärtää ja soveltaa kolmella eri tasolla: makroskooppisella, submikroskooppisella ja symbolitasolla. Siksi on tärkeää löytää tutkimuspohjaisesti uusia lähestymistapoja nuorten mielekkääseen kemian opetukseen. Kemian opetus perustuu pitkälti erilaisten opetusmallien käyttöön. Niiden avulla pyritään oppimaan ilmiöitä ja niitä vastaavia tieteellisiä malleja. Jaksollinen järjestelmä on yksi tällainen keskeinen malli, jonka sisällön ymmärtäminen ja käyttötaito avaa oppilaalle mahdollisuuden soveltaa tietoa tätä työkalua käyttäen ulkoa opettelun sijaan. Tässä tutkimuksessa oli päämääränä kehittää jaksollisen järjestelmän opetusta tutkimuspohjaisesti ja oppimispelien avulla opiskeluun innostavaksi, motivoivaksi ja oppilaskeskeiseksi. Aikaisemman tutkimuksen mukaan laadukkaat oppimispelit oikein käytettyinä tukevat oppimista sekä lisäävät oppilaan kiinnostusta ja motivaatiota opittavaan aiheeseen. Tämän kehittämistutkimuksen päätavoitteina oli: 1) kehittää helppokäyttöinen työkalu kemian perusopetukseen suunnattujen kortti- ja lautapelien suunnitteluun ja arviointiin sekä 2) kehittää kemian perusopetukseen oppimispelejä, jotka auttavat ja tukevat jaksollisen järjestelmän sisällön oppimista ja käyttötaidon kehittymistä. Tutkimus sisälsi kolme erillistä kehittämishaastetta. Sen teoreettinen viitekehys koostui tutkimusmenetelmän eli kehittämistutkimuksen esittelystä, oppimispelejä koskevasta teoriasta ja jaksollisen järjestelmän käytöstä opetusmallina. Kehittämistutkimuksien teoreettiset ja empiiriset ongelma-analyysit laajensivat tutkimuksen teoreettista viitekehystä jaksollisen järjestelmään liittyvien oppimiskäsitysten ja laadukkaan oppimispelin määritelmien osalta. Kehittämishaasteessa 1 kehitettiin kemian perusopetukseen suunnattujen kortti- ja lautapelien suunnittelu- ja arviointikehikko aikaisemman tutkimuskirjallisuuden pohjalta. Siinä kartoitettiin laadukkaiden digitaalisten ja ei-digitaalisten oppimispelien ominaisuuksia. Kehittämistuotos kehitettiin huomioiden nämä ominaisuudet ja perusopetuksen oppimissuunnitelmien perusteet 2014. Kehikon yhtäpitävyyttä testattiin arvioimalla kaksi korttipeliä kehikkoa käyttäen. Saadut Cohenin kappa-arvot (κ = 0.718 ja κ = 0.756) osoittivat hyvää yhtäpitävyyttä ja samalla hyvää kehikon toimivuutta. Kehittämishaasteissa 2 ja 3 kehitettiin kaksi jaksollisen järjestelmän opetukseen suunnattua korttipeliä: Jaksollisuusdomino ja Kerää kolmikko. Oppimispelejä testattiin kemian opettajilla. Saatujen tulosten perusteella peleistä kehitettiin toiset versiot, jotka testattiin tässä tutkimuksessa kehitettyä suunnittelu- ja arviointikehikkoa käyttäen. Oppimispelit täyttivät hyvin laadukkaan pelin kriteerit. Jatkossa testattuja oppimispelejä tulee parantaa vielä ainakin arvioinnin ja epävarmuuden sekä makroskooppisen tason ja arkielämäyhteyden osalta. Tämä kehittämistutkimus tuotti kolme suoraan opetukseen siirrettävää kehittämistuotosta, joista oppimispelien suunnittelu- ja arviointikehikko toimii sekä kuvailevana teoriana että ohjaavana mallina, ja kehitetyt oppimispelit ohjaavina malleina. Kaikki kehittämistuotokset vahvistavat ja lisäävät oppimispelien aiempaa teoriaa sekä tukevat nykyistä oppimiskäsitystä. Ne ovat myös muokattavissa erilaisiin oppimis- ja opetustarpeisiin. Avainsanat: alkuaineet, alkuaineiden jaksollinen järjestelmä, arviointi, kehittämistutkimus, kemia, kemian opetus, korttipeli, lautapeli, oppimispeli, opetusmenetelmä, perusopetus
URI: URN:NBN:fi-fe2015060810051
http://hdl.handle.net/10138/155096
Date: 2015-05-22
Rights: This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.


Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View
oppimisp.pdf 2.668Mb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record