Verkkomateriaali spektroskopiasta lukiolaisille yliopistovierailua varten: Kehittämistutkimus

Abstract

Lukion kemian opetussuunnitelmassa on yhtenä aiheena tutustuminen spektrien antamaan informaatioon aineesta. Se koetaan hankalaksi osittain sen takia, ettei lukioilla ole mahdollisuutta kokeellisiin töihin infrapuna (IR) tai ydinmagneettisen resonanssi (NMR) -spektroskopiasta. Tähän ratkaisuna voi olla lukioiden ja yliopistojen tai ammattikorkeakoulujen välinen lakisääteinen korkeakouluyhteistyö. Tämän kandidaatintyön tavoitteena on kehittää kehittämistutkimuksen menetelmin spektroskopian oppimateriaali DigiCampus-alustalle. Verkkomateriaali on suunnattu ensisijaisesti ennakkomateriaaliksi lukiolaisille, jotka tulevat käymään korkeakouluvierailulla Tampereen yliopistossa. Vierailun aikana tunnistetaan tuntematon aine NMR- ja IR-spektrin mittaamisen ja sulamispisteen määrityksen avulla. Vierailun jälkeen voi vielä palata materiaalin pariin ja pohtia omaa oppimistaan reflektoivien tehtävien avulla. Tutkimuksessa selvitettiin, mitä oppimateriaalia tarvitaan spektroskopian opettamiseen lukiossa ja kirjallisuustutkimuksen keinoin vastattiin kysymykseen, mitä hyötyä kokeellisuudesta on spektroskopian opettamisessa. Yhtenä selvitettävistä asioista oli kysymys, mitä lukion aineenopettajat toivovat vierailulla ja verkkomateriaalilla saavutettavan. Ongelma-analyysissä hyödynnettiin Mahaffyn kemiallisen tiedon neljän tason ja Kolben kokemuksellisen oppimisen -mallia, aiempaa kirjallisuutta kokeellisuudesta spektroskopian opettamisessa, lukion oppikirjoja ja opetussuunnitelmaa sekä kyselyä lukion kemian aineenopettajille tavoitteista yliopistovierailulle. Kehittämisprosessissa valmistettiin verkkomateriaali, jota hyödyntäen kolme lukiolaisryhmää tuli vierailulle. Vierailujen jälkeen materiaalista ja vierailusta kerättiin palaute, jonka pohjalta materiaalia kehitettiin kahdessa kehittämissyklissä. Valmis kehittämistuotos sisältää monivalintakysymyksiä spektroskopiaan liittyvistä käsitteistä, sekä spektrien yhdistämistehtäviä. Tehtävien lisäksi tehtiin kolme opetusvideota aiheista IR-spektrometri, NMR-näytteen valmistaminen ja NMR-mittaus sekä diaesitykset aiheista IR-spektrometrin toiminta ja vedyn ja hiilen NMR-spektrien analyysi. Kokonaisuudessaan verkkomateriaalista kerätyssä palautteessa oli 13 positiivista vastausta ja 5 kehittävää vastausta. Vierailusta kysyttäessä tuli 16 positiivista vastausta ja 4 kehittävää kommenttia. Ensimmäisen syklin palautteen vastausprosentti oli 64 % ja toisen vain 20%. Kehityskohteet olivat kuitenkin hyvin pieniä ja niihin pystyttiin reagoimaan syklien välissä. Verkkomateriaali testattiin lukion kemian kolmannen moduulin ja työkurssien yhteydessä, joiden perustella se soveltuu niille hyvin. Opiskelijat ja opettajat olivat palautteen perusteella tyytyväisiä vierailuun ja kehitettyyn verkkomateriaaliin.