Kehittämistutkimus: Tieto- ja viestintätekniikkaa kemian opetukseen

Tutkimustuotos: OpinnäyteVäitöskirjaMonografia

Abstrakti

Tutkimuksen päätavoitteena oli kehittää kemian opetusta tukevaa tieto- ja viestintätekniikkakoulutusta (TVT-koulutus). Keskeisiä tutkimusta ohjaavia tavoitteita olivat kemian mielekkään oppimisen, tutkimusperustaisen opetuksen ja TVT-opetusinnovaatioiden diffuusion tukeminen, jotka muodostivat tutkimuksen teoreettisen viitekehyksen. Väitöskirja rakentuu kahdeksanvaiheisesta tutkimusprojektista, joka koostuu kolmesta kehittämistutkimuksesta. Tutkimuksen kolmea kehittämistutkimusta tarkasteltiin erillisinä tapaustutkimuksina, joiden tapaukset muodostettiin erilaisten kehittäjäryhmien perusteella: i) yksi tutkija toimi vastuukehittäjänä, ja opettajat sisällytettiin tutkimusprosessiin, ii) tutkijaryhmä vastasi kehittämisestä, ja opiskelijat sisällytettiin tutkimusprosessiin ja iii) opiskelijaryhmät toimivat kehittäjinä, tutkimus toteutettiin yhteisöllisesti ja tutkija koordinoi kehittämisprosessin.

Tutkimuksissa yhdistyvät laadulliset ja määrälliset tutkimusmetodit, joiden avulla koulutuksen kehittämistä pyrittiin tarkastelemaan kokonaisvaltaisesti. Tarkasteluun sisällytettiin kaikki kehittämistutkimuksen kolme ydinosa-aluetta: ongelma-analyysi, kehittämistuotos ja kehittämisprosessi. Tutkimusta ohjasivat ydinosa-alueiden mukaan muodostetut päätutkimuskysymykset: 1) kehittämistuotos: millaisia ominaisuuksia on mielekästä kemian oppimista ja innovaation diffuusiota tukevalla tieto- ja viestintätekniikkaan pohjautuvalla oppimisympäristöllä?, 2) ongelma-analyysi: millaisia uusia mahdollisuuksia kehitetyt oppimisympäristöt tuovat mielekkään kemianoppimisen tukemiselle? ja 3) kehittämisprosessi: millaisia mahdollisuuksia ja haasteita yhteisöllisyys asettaa tieto- ja viestintätekniikkaan pohjautuvien oppimisympäristöjen kehittämiselle? Päätutkimuskysymyksiin saatiin vastauksia analysoimalla kolmen tapaustutkimuksen kysely- ja havainnointiaineistot, kuusi kehitettyä oppimisympäristöä ja kymmenen oppimisympäristön kehittämiskuvaukset. Tutkimuksen kehittämisprosesseihin osallistui yhteensä 139 kemian aineenopettajaa ja opiskelijaa. Aineistot analysoitiin pääosin laadullisen sisällönanalyysin metodein.

Tutkimuksen ensimmäisenä päätuloksena saatiin uutta tietoa mielekästä kemian oppimista ja innovaation diffuusiota tukevan TVT-oppimisympäristön ominaisuuksista, mikä tulevaisuudessa auttaa TVT-koulutusten kehittämiskohteiden suunnittelussa. Kun kehitettyjä oppimisympäristöjä tutkittiin kemian opetuksen kontekstissa, todettiin, että mielekästä kemian oppimista tukeva kemian TVT-oppimisympäristö on opettajan työtä helpottava ja oppilaita motivoiva turvallinen oppimisympäristö. Lisäksi sen tulisi mahdollistaa samanaikaisesti usean pedagogisen tavoitteen toteutuminen ja korkeamman tason kognitiivisten prosessien aktivoiminen. TVT-innovaation diffuusiota tukeva oppimisympäristö taas on suomalaiseen koulukulttuuriin soveltuva, avoimeen lähdekoodiin pohjautuva, kemian sisällöiltään laadukas ja teknisesti helppokäyttöinen oppimisympäristö.

Toisena päätuloksena saatiin lisää tietoa TVT-pohjaisten oppimisympäristöjen mahdollisuuksista kemian mielekkään oppimisen tukemisessa. Tämä auttaa tulevaisuudessa järjestettävien TVT-koulutusten tavoitteiden määrittelyä. Kehittämistuotoksien ja niiden arviointien analysoimisen pohjalta todettiin, että TVT mahdollistaa kaikkien oppimisympäristöjä määrittelevien osatekijöiden (didaktiset, fyysiset, tekniset ja sosiaaliset) huomioon ottamisen. Tutkimuksessa korostuivat erityisesti TVT:n merkitys opiskelijoiden motivaation ja korkeamman tason kognitiivisten prosessien tukemisessa sekä TVT:n mahdollistamat monipuoliset kemian visualisointiresurssit. Lisäksi todettiin, että TVT:aa opetettaessa tutkimusperustainen opetustapa tukee hyvin koulutettavan innovaation diffuusiota yksilötasolla.

Kolmantena päätuloksena tutkimus toi esille uutta tietoa yhteisöllisyyden merkityksestä kehittämistutkimuksessa, mikä tulevaisuudessa ohjaa TVT-koulutusten kehittämisprosessien suunnittelua. Kehittämiskuvausten analysoimisen pohjalta todettiin, että yhteisöllisyys on tieteellisesti luotettavan kehittämistutkimuksen toteuttamisessa tärkeää. Se mahdollistaa kokonaisvaltaisen tarveanalyysin ja monitahoisen kehittämisen, mikä parantaa tutkimuksen luotettavuutta ja pätevyyttä. Samalla se asettaa luotettavuushaasteita, joista esimerkki on dokumentoinnin ja koordinoinnin monimutkaistuminen.

Lisäksi tutkimuksessa kehitettiin uudentyyppinen kehittämistutkimuksen toteuttamismenetelmä, jonka tarkoituksena on tukea monimutkaisten yhteisöllisten kehittämisprojektien suorittamista. Tutkimuksen luotettavuuden ja pätevyyden vahvistamiseksi siinä hyödynnetään malliteoriaa. Malliteoria mahdollistaa kehittämisen aikasidonnaisen dokumentoinnin ja kehittämispäätösten visualisoinnin, jolloin koko prosessi selkenee. Tämä parantaa tutkimuksen luotettavuutta. Tutkimuksen pätevyyttä vahvistetaan siten, että tarpeet selvitetään mallien avulla. Näin pystytään rakentamaan oppimisympäristöjä, jotka tarkasti vastaavat kehittämistavoitteita. Kehitetty menetelmä soveltuu opetuksen kehittämiseen perusopetuksesta korkeakouluihin. Sen avulla pystytään ottamaan huomioon erilaisten sidosryhmien, ihmisten, prosessien, teknologian ja substanssitiedon tarpeita ja niiden välisiä rajapintoja ja relaatioita. Kehitetyllä menetelmällä on myös kaupallisia mahdollisuuksia. Sitä hyödynnetään tutkimusperustaisten oppimisympäristöjen kehittämisessä kansallisilla ja kansainvälisillä markkinoilla.
Julkaisun otsikon käännösDesign-based research: ICT for chemistry education
Alkuperäiskielisuomi
JulkaisupaikkaHelsinki
Kustantaja
Painoksen ISBN978-952-10-7290-1
Sähköinen ISBN978-952-10-7291-8
TilaJulkaistu - 2011
OKM-julkaisutyyppiG4 Tohtorinväitöskirja (monografia)

Tieteenalat

  • 516 Kasvatustieteet
  • 116 Kemia

Siteeraa tätä