Kestävä kehitys kemian opetuksessa: Lähestymistapana ympäristötietoisuutta edistävä tutkimuksellinen elinkaariajattelu

Näytä kaikki kuvailutiedot

Permalink

http://hdl.handle.net/10138/42558
Julkaisun nimi: Kestävä kehitys kemian opetuksessa: Lähestymistapana ympäristötietoisuutta edistävä tutkimuksellinen elinkaariajattelu
Tekijä: Juntunen, Marianne
Muu tekijä: Helsingin yliopisto, Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta, Kemian laitos
Opinnäytteen taso: Lisensiaatintyö
Tiivistelmä: Kemia tieteenalana on suuressa roolissa kestävämmän tulevaisuuden tekijänä ja globaalien ongelmien ratkaisijana. Kestävää kehitystä ja eettiseen vastuullisuuteen kasvattamista painotetaan opetussuunnitelmien perusteissa, kansallisissa ja kansainvälisissä opetusalan strategioissa, kemian opetuksen tutkimuskirjallisuudessa ja Suomen kemianteollisuudessa. Tarvitaan lisää ympäristötietoisia kemistejä, kemian opettajia ja oppilaita – tulevia kansalaisia lukuisten koko maapalloa koskettavien ympäristöhaasteiden ratkaisemiseen. Lisensiaattitutkielman päätavoitteena oli kehittää kestävään kehitykseen liittyvää tutkimuksellista kemian opetusta, joka vahvistaa oppilaiden ympäristötietoisuutta sekä positiivista kemiakuvaa. Kestävä kehitys kemian opetuksessa liittyy yhteiskuntaperustaisiin kemian aiheisiin, esimerkiksi elinkaariajatteluun ja vihreään kemiaan. Kehittämistutkimuksen teoreettisessa ongelma-analyysissä tarkasteltiin tutkimuksen näkökulmasta keskeisiä lähestymistapoja: kestävää kehitystä ja kemiaa, vihreää kemiaa, elinkaarianalyysiä ja -ajattelua, ympäristötietoisuutta, yhteiskuntaperustaisuutta ja tutkimuksellista opiskelua. Empiirisessä kehittämisosassa etsittiin vastauksia seuraaviin tutkimuskysymyksiin: 1) Minkälaista on kestävää kehitystä edistävä elinkaariajattelun tutkimuksellinen kemian opetus? 2) Miten yhteisöllisesti kehitetty kehittämistuotos elinkaariaiheen kemian opetukseen vaikuttaa oppilaiden ympäristötietoisuuteen ja kemiakuvaan? Tutkimus toteutettiin kemian opettajien täydennyskoulutusten yhteydessä, joissa aiheina olivat tutkielmassa käsitellyt asiat: kestävä kehitys, vihreä kemia, erilaisten tuotteiden elinkaaret, ympäristötietoisuus, yhteiskuntaperustaisuus ja tutkimuksellinen opiskelu. Täydennyskoulutuksissa luotiin yhteisöllisesti elinkaariaiheisia tutkimuksellisia kemian opetusmalleja. Kemian tieto kytkettiin tuotteen tai materiaalin elinkaareen. Tutkimuksen kohteena olivat kemian opettajien opetusmallit, niistä yhteisöllisesti kehitetty kehittämistuotos ja sen avulla opiskelevien yläkoulun oppilaiden kokemukset. Yhteisölliseen kehittämisprosessiin osallistuivat 21 kemian opettajaa ja aineistoa analysoineet kaksi tutkijaa vuosina 2010–2012. Opetusmallien kehittäminen pohjautui teoreettiseen ongelma-analyysiin. Tutkimuksessa yhteisöllisesti kehitetyn opetusmallin vaikuttavuustarkasteluun osallistui 105 peruskoulun yhdeksäsluokkalaista. Tutkimusmenetelminä kehittämistutkimuksessa käytettiin tekstimuotoisen aineiston ja puolistrukturoitujen haastattelujen sisällönanalyysiä sekä kvantitatiivisia kyselyitä. Kehittämistutkimuksen empiirisen kehittämisosan tuloksena saatiin: 1) kestävän kehityksen opetukseen uusia elinkaariaiheisia tutkimuksellisia kemian opetusmalleja ja niistä yhteisöllisesti kehitetty kehittämistuotos, ja 2) tietoa elinkaariaiheisen tutkimuksellisen kemian opetuksen vaikutuksista oppilaiden ympäristötietoisuuteen ja kemiakuvaan. Tutkimustulosten luotettavuutta tarkasteltiin tutkija- ja menetelmätriangulaatiolla. Opettajat toteuttivat kestävää kehitystä edistävää elinkaariajattelun tutkimuksellista kemian opetusta usealla eri tavalla. He kehittivät yhteensä 20 uutta opetusmallia. Opettajien eniten käyttämä lähestymistapa oli pienryhmissä toteutettava avoin projektityö. Siinä oppilaat saivat tutkia itse valitsemansa tuotteen elinkaarta. Tästä lähestymistavasta kehitettiin yhteisöllisesti kehittämistuotos elinkaariajattelun kemian opetukseen. Osa opettajista valitsi tutkimuskohteen oppilaille valmiiksi, jolloin tutkimustehtävät liittyivät raaka-aineisiin, kulutustavaroihin, ruoka-aineisiin tai veteen. Opetusmenetelminä opetusmalleissa käytettiin pienryhmissä tapahtuvaa kysymysten tekoa, tiedon etsintää ja arviointia, tulosten muodostamista ja esittämistä, laboratoriokokeita, videoita, opintovierailuita, väittelyä, uusien tuotteiden suunnittelua, draamaa ja oppimispäiväkirjoja. Kehittämistuotoksena saatu elinkaariaiheinen tutkimuksellinen projektityö lisäsi oppilaiden yhteiskunnallista ja ympäristötietoista pohdintaa. Oppilaat korostivat erityisesti luonnonsuojelun ja kierrätyksen merkitystä. Enemmistö oppilaista uskoi vastaavien projektien vaikuttavan positiivisesti nuorten ympäristötietoisuuteen. Projektityö vaikutti positiivisesti oppilaiden kemiakuvaan. He huomasivat, että kemiassa oppii arkeen ja yhteiskuntaan liittyviä hyödyllisiä asioita. Oppilaat arvostivat uudenlaista kemian opiskelutapaa, joka oli itsenäinen ja sosiaalinen. Lisensiaattitutkielmassa esitetty opetusmalli elinkaariajattelun tutkimukselliseen kemian opetukseen on uudenlainen esimerkki tutkimuksellisesta työtavasta, joka tukee monipuolisia opiskelu- ja kansalaistaitoja, motivoi oppilasta kemian opiskeluun sekä ohjaa häntä pohtimaan kestävää kehitystä. Elinkaariaiheinen tutkimuksellinen kemian opetus sopii perusopetukseen, mutta sitä voi soveltaa myös kaikille kouluasteille. Tämän lisensiaattitutkielman teoreettisen ongelma- analyysin havaintoja ja empiirisen kehittämisosan tutkimustuloksia voidaan käyttää kemian opetuksen suunnittelussa ja kemian opettajien koulutuksessa kestävän kehityksen aiheisiin liittyen.Chemistry plays an important role in making the future more sustainable and solving the global issues. The curricula, national and international educational strategies, research literature and Finnish chemical industry are all focusing on sustainable development. We need more environmentally literate chemists, chemistry teachers and students – future citizens, who solve the several environmental challenges that face the whole world. The main aim of this study was to design novel methods for teaching sustainable development in chemistry, using inquiry methods, to foster students’ environmental literacy and positive attitudes towards chemistry. Sustainable development is linked to chemistry education through socio-scientific issues, e.g. life-cycle thinking and green chemistry. The theoretical problem-analysis of the design study investigated the approaches, which are of key importance for the study: sustainable development, green chemistry, the life-cycles of different products, environmental literacy, socio- scientific education, and inquiry-based learning. The empirical design phase answered the research questions: 1) What kind of inquiry-based life-cycle thinking promotes sustainable development in chemistry education? 2) How collaboratively developed design solution on life-cycle teaching affects students’ environmental literacy and chemistry attitudes? The research was conducted in chemistry teachers’ in-service training, where the topics were related to the study: sustainable development and chemistry, green chemistry, life-cycle analysis and thinking, environmental literacy, socio- scientific issues, and inquiry-based learning. There, novel methods for teaching inquiry-based life-cycle thinking in chemistry education were developed collaboratively. Chemistry knowledge was connected to the life-cycle of a product or material. The study focused on chemistry teachers’ teaching concepts, the collaboratively developed design solution of those and the upper-secondary school students’ perceptions. The collaborative design involved 21 chemistry teachers and two researchers, who analysed the research data during the years 2010–2012. The goals of the in-service training were planned according to the problem-analysis. The study involved 105 9th grade students. The design research methods included the content analysis of the texts, semi-structured interviews, and quantitative surveys. As the outcome of the empirical design phase, two types of knowledge was generated: 1) novel chemistry teaching concepts for sustainability education using life-cycle thinking and inquiry-based learning methods, and a collaboratively developed design solution, and 2) knowledge about the effects of combining life-cycle thinking and inquiry-based learning on students’ environmental literacy and chemistry attitudes. The validity of the results was examined by researcher and method triangulation. To teach sustainable development, the teachers combined inquiry methods and life-cycle thinking in chemistry in several different ways. They developed 20 novel teaching concepts. The most used concept was an open project work in small groups. In this, the students independently chose a product the life-cycle of which they wanted to investigate. This approach was collaboratively developed into a design solution to teach life-cycle thinking in chemistry. Some of the teachers chose the research focus for their students. There, the investigation tasks included raw materials, consumer products, food or water. The teaching methods in the concepts included making questions, searching and analysing information, forming and presenting results, laboratory experiments, videos, study visits, debate, designing new products, drama, and learning diaries. The design solution, which combined life-cycle thinking and inquiry, increased the students’ societal and environmental ideas. They emphasized the importance of environmental protection and recycling. Most students thought that these types of projects could positively affect the youths’ environmental literacy. The project work positively affected the students’ attitudes towards chemistry. They noticed that one could learn important things about chemistry that are related to the society and everyday life. The students valued the new learning setting, which was independent and social. The method to teach inquiry-based life-cycle thinking in chemistry in this study is a novel example of an inquiry-based approach, which supports versatile studying and citizenship skills, motivates the student to study chemistry and guides the student to take sustainable development into account. The inquiry-based life-cycle thinking is suitable for primary and secondary education, but it can also be applied to other educational levels. The remarks of the theoretical problem- analysis and the results of the empirical design phase can be used for planning chemistry education and chemistry teachers’ education related to the issues of sustainable development.
URI: http://hdl.handle.net/10138/42558
Päiväys: 2014-01-20
Oppiaine: Kemian opettajan koulutus
Tekijänoikeustiedot: Julkaisu on tekijänoikeussäännösten alainen. Teosta voi lukea ja tulostaa henkilökohtaista käyttöä varten. Käyttö kaupallisiin tarkoituksiin on kielletty.


Tiedostot

Latausmäärä yhteensä: Ladataan...

Tiedosto(t) Koko Formaatti Näytä
JuntunenLisensiaattitutkielma.pdf 7.428MB PDF Avaa tiedosto

Viite kuuluu kokoelmiin:

Näytä kaikki kuvailutiedot