Innostuminen on pääasia!

Innostava kemian opettaja muuttaa maailmaa

Vuosi 2019 on suomalaisen kemian juhlavuosi. Kyseessä Suomalaisten Kemistien Seuran 100. toimintavuosi, jota juhlistetaan koko vuoden erilaisten tapahtumien kautta.

Tänään vuorossa oli lukiolaisille suunnattu Kyllä kemisti löytää -tapahtuma Helsingin Tiedekulmassa. Minulla oli kunnia olla puhujana tapahtumassa.

Minulta pyydettiin kemian opettajankouluttajan näkökulmaa siitä, miksi kemian opetus on kiinnostavaa, ja miksi olen aikoinaan valinnut kemian alana.

Kemia työllistää

Harkinnan jälkeen päätin rakentaa esitykseni siten, että perustelen ensin kemian merkityksen alana. Motivoin kuulijoita erityisesti kertomalla työllistymismahdollisuuksista, sillä kemia tarjoaa lukemattomia mahdollisuuksia. Esimerkiksi kemianteollisuus on yksi maamme suurimmista työllistäjistä. Kemia on yksi suurimmista aloista myös globaalissa taloudessa, joten työpaikan voi hommata mistä maasta tahansa.

Kemia on kiinnostava ala, joka ei kiinnosta riittävästi nuoria

Työllistämisen lisäksi kemia on kiinnostava ala. Sen rooli suurten kysymysten (esim. puhdas vesi, energia, ilmastonmuutos yms.) ratkaisijana on keskeinen. Jos tämä ei motivoi alalle, niin mikä sitten? Valitettavasti tilanne on se, että kemian alalle hakeutuu liian vähän opiskelijoita. Kiinnostavia töitä olisi kyllä tarjolla. Opiskelijamääriin kohdistuva haaste on globaali. Lisää opiskelijoita tarvitaan joka puolella maailmaa, tai ala alkaa kuihtumaan.

Eli vaikka kemia alana on kiinnostava, niin jostain syystä se ei näyttäydy nuorille kiinnostavana alana. Kemiasta ei innostuta sinä kriittisenä aikana, jolloin päätös omasta opiskelualasta tehdään. Tutkimustiedon mukaan päätös tehdään jo alle 15 vuotiaana. (esim. Osborne & Dillon, 2008)

Kemian opettaja on kemian alan tärkein toimija

Kemia ei saavuta nuoria. Peruskoululaiset ja lukiolaiset eivät saa riittävästi tietoa kemian mahdollisuuksista ja siitä, mitä ala tarjoaa. Kemia-lehti, teollisuuden uutiset ja yliopistojen huippututkimus eivät kuulu nuorten ensisijaiseen lukemistoon.

Kuka ratkaisee saavutettavuusongelman?

No ne tuhannet kemian aineenopettajat, jotka työskentelevät kouluissa ympäri Suomea ja esittelevät kemiaa alana tunnista toiseen jokaiselle nuorelle. Suomessa on noin 2 200 peruskoulua ja 330 lukiota, ja jokaisessa niissä on kemian opettajia alasta kertomassa. Tämän roolin tärkeys pitää ottaa esille kemian opettajankoulutuksessa.

Kemian opetuksen tutkimus tuottaa opettajille työkaluja innostamisen tueksi

Innostava kemian opetus on ensisijaisesti sellaista, jonka oppija kokee merkitykselliseksi. Kemian opettaja voi tukea kokemuksen muodostumista mm. käyttämällä innostavia työtapoja (esim. kokeellinen työskentely) ja modernia teknologiaa (esim. molekyylimallinnus, animaatiot ja simulaatiot). Jatkuvaan oppimiseen kannustava arviointi on myös keskeisessä roolissa.

Oma tutkimusalani on kemian opetuksen tutkimus, joka tuottaa opettajille tietoa kemian oppimisesta ja tutkimuspohjaisia ratkaisuja opetuksen tueksi. Kuulun Helsingin yliopiston kemian opettajankoulutusyksikön SECO-tutkimusryhmään. Ryhmämme tutkimus tuottaa mm. uusia oppilaita innostavia oppimateriaaleja, kuten verkko-oppimateriaaleja ja kokeellisia töitä. Niissä on usein vahva ammatillinen näkökulma, koska monet niistä tuotetaan yhteistyössä kemianteollisuuden yritysten kanssa. Nämä ovat juuri niitä käytännöntason ratkaisuja, joiden avulla kemian opettajat voivat innostaa nuoria kemian alalle.

Esityskalvot



Lähde

Osborne, J., & Dillon, J. (2008). Science Education in Europe: Critical Reflections, Report to the Nuffield Foundation (ss. 1–32). Noudettu osoitteesta King’s College London website: http://www.nuffieldfoundation.org/sites/default/files/Sci_Ed_in_Europe_Report_Final.pdf

Edumolin 2D-työkalujen päivitys

Johannes Pernaa 13.6.2019

Edumol-ohjelmiston 2D-työkalut saatiin viimeinkin päivitettyä. 4.6.2019 päivityksen (V1.6) myötä 2D-työkalut latautuvat täydellisesti. Päivitys toteutettiin Alfred Kordelinin säätiön Gust. Kompan rahaston avulla. Ohjelmoinnin toteutti Heikki Alanen, joka on ollut mukana kehittämässä Edumolin 1.0 versiota vuonna 2014.

Kiitokset Heikille ja Gustaf Kompan rahastolle.

gust-kompan-rahasto.jpg


Ongelman tausta

Ehdin tehdä Edumoliin (edumol.fi) päivityksiä noin kerran vuodessa. Ohjelmisto on käytössä syksyn maisterikurssilla Kemian mallintaminen ja visualisointi, joten syksyisin ohjelmiston tulisi aina olla iskussa. Koulut käyttävät sitä toki päivittäin.

2019-jsme-bug.jpgKeväällä 2017 huomasin, että uusimman JSmol-kirjaston päivityksen myötä, JSmolin ja JSME:n välinen yhteys oli särkynyt. Siirrettäessä rakennetietoa 3D-työtilasta 2D-työtilaan, 2D-työtila ei latautunut täydellisesti. Ongelman pystyi ohittamaan, jos osasi klikata työtilan näkyvää osaa. Käyttäjältä tätä ei tosin voinut vaatia, sillä käyttöliittymän tulisi aina toimia.

Pyrin ensin ratkaisemaan ongelman raportoimalla bugin Jmol-kehittäjäyhteisöön (viesti 19.4.2019). Yhteisö kuitenkin ohitti kehittämistoiveeni, sillä JSME-integraation tärkeys Jmol/JSmol-projektissa on suurelle osalle käyttäjistä minimaalinen. Tällä hetkellä yhteisön fokus vaikuttaa olevan Jmolin molekyylivisualisointien kehittäminen, mikä on loogista. Valmiin datan visualisoiminen on Jmolin päätarkoitus.

Ulkoinen asiantuntija

Selvitin ensin, että voinko ratkaista tämän itse, mutta huomasin etteivät ohjelmointitaitoni riitä. Päätin hakea Gustaf. Kompan rahastolta apurahaa pätevämmän ohjelmoijan palkkaamiseen.

Sain päivityksen toteuttamiseen 2200 € apurahan, jolla voi ostaa noin 30 tuntia ohjelmointityötä. Heikki Alanen, joka oli mukana rakentamassa Edumolin 1. versiota vuonna 2014, otti haasteen vastaan. Heikki opiskeli kemiallisen rakennedatan siirtämisen ohjelmistojen välillä projektin alkuvaiheessa, mikä helpotti ratkaisun suunnittelua huomattavasti.

Työhön meni lopulta 32 tuntia:
  • ongelman tunnistaminen (3 h)
  • ratkaisujen suunnittelu (6 h)
  • ohjelmointi (16 h)
  • testaaminen eri selaimilla ja päätelaitteilla (4 h)
  • päivitys serverille ja raportointi (3 h).

Ratkaisu

Ratkaisua haettiin seuraavista mahdollisuuksista:
  1. Tutkitaan, voiko JSME:n vaihtaa johonkin toiseen 2D-editoriin.
  2. Analysoidaan, mikä JSME-integraatiossa on rikki ja korjataan se.
Ratkaisuehdotus 1. kiinnosti minua, sillä esim. ChemDoodleWeb-työkalujen 2D-editoria päivitetään jatkuvasti ja Sketcher-kirjaston käytettävyys on saanut kiitosta opettajilta osana MolView-projektia. Kirjaston vaihtaminen osoittautui kuitenkin liian suureksi ja virhealttiiksi työksi. Myös Sketcherin viimeisin versio alkaa olla jo melko vanha ja uutta päivitystä ei ole saatu tuotettua, mikä laski luottamusta Sketcherin toimintavarmuutta kohtaan.

Päädyimme lopulta ratkaisuehdotukseen 2. JSME-integraation korjattiin lisäämällä vaihtoon metodi, joka päivittää JSME-appletin koko 3D > 2D vaihdon yhteydessä. Toiminnallisuus varmistaa 2D-työtilan oikean koon käyttäjälle.


Verkkokurssi vai MOOC?

Työhöni yliopistolla sisältyy paljon verkkokurssien laatimista ja yleensä kurssien digitointia. Tavoitteena on ensinnäkin selvitä kaikesta työkuormasta tuomalla lisää resursseja opetustyöhön verkkokurssien avulla ja toiseksi tarjota opiskelijoille mahdollisuus opiskella ajasta ja paikasta riippumatta.

Olin puhumassa aiheesta Helsingin yliopiston Digi-iltapäivässä 1.2.2019. Oman esitykseni keskeinen sanoma oli, että kurssien digitoinnilla on paljon hyviä puolia ja jonkin verran haasteita. Ne todella vapauttavat henkisiä ja fyysisiä resusseja, jotta on mahdollista tehdä enemmän opetustyötä. Kurssin digitoiminen vie hieman aikaa, mutta etäopetus vapauttaa lähiopetuksen vaatimalta henkiseltä ja fyysiseltä kuormitukselta. Kolme tuntia lähiopetusta vie työaikaa valmisteluineen ja toipumisen kanssa 67 tuntia. Verkkokursseissa opettajan vastaavan työn kuomitus on noin 3–4 tuntia.

Pyrimme samalla rakentamaan kursseista MOOCeja, sillä kemian opettajien elinikäisen oppimisen tarve on jatkuva. MOOC-kursseille opettajien on helppo osallistua. MOOCit tarjovat perustutkinto-opiskelijoille paikan vuorovaikuttaa opettajien kanssa, verkostoitua ja oppia heiltä. Opettajat voivat suoritella kemian opetuksen kurssien lisäksi muitakin Helsingin yliopiston MOOC-alustalta tarjottuja kursseja.

Olemme tähän mennessä digitoineet kolme kurssia:
  1. Molekyylimallinnus kemian opetuksessa (1 op)
  2. Kestävä kemia (5 op)
  3. Kemian mallintaminen ja visualisointi (5 op)
1. ja 2. kurssit on kanditason kursseja ja 3. kurssi maisteritason. Yhden opintopisteen laajuisesta kurssista on erityisen hyviä kokemuksia, sillä opettajat ovat suorittaneet sitä. 5 opintopisteen kursseille on yli 100 ilmoittautumista, mutta yksikään opettaja ei ole suorittanut yli 10 % kurssista. Mikä on syy? Tarve ja tarjonta eivät selkeästi kohtaa. Onko 5 op kurssi liian laaja työn ohessa suoritettavaksi? Onko tarve enemmän katsoa esim. vain luentoja.

MOOC-kurssien rakentaminen ja vetäminen on haastavampaa, kuin yliopiston sisäisten verkkokurssien. MOOC tuo haasteita esim. kirjallisuuden avoimuuteen (artikkelilisenssit) ja viestintään (useampi opiskelijatyyppi). On syytä kartoittaa tarkemmin opettajien täydennyskoulutustarpeet. Tarvitaanko suoritusmerkintää vai asiasisältöä?


2019-02-04_11-47-16.jpg

Liitteet:

Esityskalvot