Kasvifysiologian harjoitustyön vaikutus yliopistoopiskelijoiden tiedollisiin oppimistuloksiin ja harjoitustyön kehittäminen

Abstract

Yliopisto-opintojen tavoitteista tärkeimmiksi voidaan nimetä tieto- ja ajatteluntavoitteet. Tutkimuksessa tarkasteltiin kasvifysiologian harjoitustyön vaikutusta yliopistoopiskelijoiden tietämisen tasoon sekä opiskelijoiden ymmärryksen tasoa aihetta käsitelleen kurssin lopussa. Tietäminen ja ymmärtäminen muodostavat tietotavoitteet, joiden pohjalta ajatteluntavoitteet kehittyvät. Käytetty kasvifysiologian harjoitustyö pohjasi Wrightin & Bonserin (1999) esittämään harjoitustyöhön, jossa tarkastellaan keinotekoisen herbivorian indusoimaa puolustusreaktiota kasvissa. Harjoitustyötä kehitettiin Jyväskylän yliopiston bio- ja ympäristötieteiden laitoksen BIOA110: Kasvi- ja eläinfysiologian perusteet -kurssin käyttöön. Oppimiseen liittyvinä tutkimuskysymyksinä tarkasteltiin muuttuivatko opiskelijoiden kasvien puolustautumiseen herbivoriaa vastaan liittyvät käsitteet määrältään ja sisällöltään käytännön harjoitustyön seurauksena sekä millaisia oppimistuloksia opiskelijat saavuttivat kurssin loppuun mennessä kasvien puolustautumiseen herbivoriaa vastaan liittyen. Tutkimuskohteena oli Kasvi- ja eläinfysiologian perusteet -kurssille keväällä 2010 osallistuneet opiskelijat. Opiskelijoiden käyttämien käsitteiden määrän ja sisällön muutosta tarkasteltiin seitsemältätoista opiskelijalta ennen harjoitustyötä ja heti sen jälkeen kerätyistä miellekartoista. Ymmärryksen tasoa kurssin lopussa tarkasteltiin kahdeksalta opiskelijalta heidän tenttivastauksistaan. Opiskelijoiden käyttämien käsitteiden määrä lisääntyi harjoitustyön tekemisen seurauksena ja niiden sisältö monipuolistui. Kurssin lopussa opiskelijoiden oppimistulokset olivat monirakenteisen oppimisen tasolla ja heidän ymmärryksensä oli irtonaista muistitietoa. Kandidaatin tutkinnon viitteellinen ymmärryksen taso on yhden oppimistulostason havaittua tasoa ylempänä. Kolmantena tutkimuskysymyksenä tutkittiin, toimiiko trikomipuolustusreaktio valituilla kasvimateriaaleilla kurssiaikataulun asettamissa puitteissa. Tutkimus toteutettiin ristikukkaisin (Brassicaceae) kuuluvilla sinapilla (Sinapsis alba L.), lantulla (Brassica napus var. napobrassica L.) ja kaalilla (Brassica oleracea var. gemmifera). Trikomit ovat kasvin solukarvoja, joiden lisätuotantoa kasvi voi indusoida herbivorihyökkäyksen seurauksena uusiin kasvullisiin osiin. Sinapin trikomien lukumäärä lisääntyi keinotekoisen herbivoria käsittely seurauksena, kun kasvia kasvatettiin 16 + 8 -tuntisessa (valo + pimeä) valojaksossa. Sinapin kasvunopeus toimi myös kurssin asettamassa aikataulussa. Näiden tulosten perusteella harjoitustyö saatiin toimimaan kurssin aikataulun puitteissa.

The most important learning objectives of university level studies can be defined as the aims of knowledge and skills of critical thinking. This study examined the effect of a plant physiology practical work on the number of scientific concepts used by students. In addition the level of students’ comprehension about the theme was viewed in the end of a university course focusing in this theme. Knowledge and comprehension form a base for development of critical thinking skills. The practical work in question was based on the practical work presented by Wright & Bonser (1999) where the effect of artificial herbivory on induced defense response on plants is viewed. Practical work was perfected on the grounds of noted research outcomes to the use of the plant and animal physiology course by the University of Jyväskylä the Department of Biological and Environmental Sciences. Learning was examined by two questions: were there changes in the number and content of conceptions used by students about plant’s defense against herbivory as a consequence of the performing the practical work and what kind of learning objectives did the student achieve about plant’s defense against herbivory by the end of the course? The subject group of the first two study questions was the students taking part to the course in question in spring 2010. Changes in the students’ conceptions were studied from the mind maps made by 17 students right before and after performing of the practical work. The achieved learning objectives were viewed from the final exam answers of 8 students. An increase in the amount and diversification in the content of concepts was observed as an effect of the practical work. In the end of the course students’ learning objectives reached multistructural level and their understanding of the theme was collection of unintegrated facts. The course is only a part of the Bachelor’s Degree where the aimed level of understanding is one level higher. Third studied question was if the chosen plant material exhibits the wanted defense reaction applicable within the limitations of the course timetable. The studied question was addressed by studying three Brassicaceae species (Sinapsis alba L., Brassica napus var. napobrassica L. and Brassica oleracea var. gemmifera). Trichomes are small hairs and plant can induce their production to new vegetative parts as a response to a previous herbivory attack. The amount of trichomes per leaf increased in Sinapis alba L. as a response to artificial herbivory when the plants were grown under 16 + 8 hour (light + dark) photoperiod. The growth speed of the species fitted the course timetable. Based on these results the practical was perfected for the course.