Virtuaalilaboratorioiden käyttö kemian opetuksessa opettajien näkökulmasta

Abstract

Tutkielman kirjallisessa osassa käsiteltiin kemian opetuksen ominaispiirteitä ja niiden yhteyksiä virtuaalilaboratorio-ohjelmiin. Vuoden 2019 lukion opetussuunnitelman perusteita analysoitiin virtuaalilaboratorioiden näkökulmasta. Kyseisessä analyysissä käsiteltiin suoria mainintoja virtuaalilaboratorioiden käytöstä sekä tavoitteita ja sisältöjä, jotka liittyvät virtuaalilaboratorioihin ja niiden ominaisuuksiin. Lisäksi kirjallisessa osassa esiteltiin virtuaalilaboratorio-käsitteelle määritelmä ja tapoja luokitella erilaisia virtuaalilaboratorio-ohjelmia. Kirjallisessa osassa tarkasteltiin myös eri luokkiin kuuluvien virtuaalilaboratorio-ohjelmien mekaanisia, taloudellisia, logistisia ja muita käytännön ominaisuuksia sekä pedagogisia ominaisuuksia. Erityisesti virtuaalilaboratorioiden etäopetuskäyttöä käsiteltiin kirjallisessa osassa. Lopuksi esiteltiin opettajien ja opiskelijoiden asenteita virtuaalilaboratorioiden käyttöön liittyen.

Aiemman tutkimustiedon mukaan useat klassisiin simulaatioihin perustuvat virtuaalilaboratoriot soveltuvat hyvin kehittämään oppilaiden ymmärrystä kemiallisen tiedon moniulotteisuudesta. Toisaalta osa virtuaalilaboratorio-ohjelmista on suunniteltu siten, että käyttäjän on tehtävä jokainen kokeen työvaihe itse. Tällaiset monivaiheiset virtuaalilaboratorio-ohjelmat toimivat hyvin ongelmanratkaisutehtävien järjestämiseen ja oppilaiden korkeampien ajattelutaitojen kehittämisessä. Kirjallisessa osassa havaittiin myös, että opettajien ja opiskelijoiden mielestä eräs yleisimmistä virtuaalilaboratorioiden haasteista on niiden autenttisuuden puute. Opettajat arvostivat virtuaalilaboratorioiden mahdollistamaa paikasta riippumatonta kokeellista työskentelyä ja visualisointimahdollisuuksia.

Kokeellisessa osassa selvitettiin opettajien käyttötottumuksia virtuaalilaboratorioihin liittyen. Lisäksi tutkimuksessa selvitettiin opettajien kohtaamia hyötyjä ja haasteita virtuaalilaboratorioiden opetuskäytössä. Tutkimuksessa selvitettiin myös opettajien näkemyksiä virtuaalilaboratorioista opetusmenetelmänä. Tutkimus toteutettiin sähköisenä kyselytutkimuksena, johon vastasi 15 opettajaa.

Kokeellisessa osassa havaittiin, että opettajat arvostivat mahdollisuutta visualisoida mikrotason kemiaa virtuaalisen kokeellisen työn yhteydessä. Lisäksi opettajien mukaan virtuaalilaboratorioiden soveltaminen etäopetuksessa oli erityisen hyödyllistä. Merkittävimpiä opettajien kohtaamia haasteita olivat virtuaalilaboratorioiden autenttisuuden puute sekä virtuaalilaboratorioiden yhteensopivuusongelmat oppilaiden laitteilla.