ChemEd 2023-konferenssi pidettiin tällä kertaa Kanadassa, Guelphin yliopistolla. Konferenssin piti olla alunperin jo vuonna 2021, mutta Corona-epidemia pakotti siirtämään konferenssin. Edellinen järjestettiin vuonna 2019, johon myös osallistuin (matkaraportti). Konferenssi järjestetään joka toinen vuosi, vastaavasti kuten ICCE-konferenssit (IUPACin kemian opetuksen konferenssi), jonka seuraava on vuonna 2024 Thaimaassa.
Aarnikotka, Guelphin yliopiston tunnus.
Konferenssin omalta osalta jakautui kahteen osaan, omaan esitykseen ja muiden esityksien seuraamiseen. Käytännössä tuli valittua esitykset, joissa oli käytännön harjoituksia ja ryhmissä työskentelyä. Selkeästi tämän kertainen konferenssi oli keskittynyt täydennyskoulutukseen tyyppisiin osioihin.
Oma esitys – Computational Thinking in High School Chemistry
Kysymykset esityksen osalta olivat asiantuntevia. Ja palautekin oli hyvä.
Poimintoja jatkotyöstämistä varten – tai muuten tiedoksi
Tässä muutama poiminta konferenssin annista. Konferenssissa oli oma osasto esittelytiskejä varten, mm. Vernier ja Pasco esittelivät välineitään. Muita laitetoimittajia ei oikein ole olemassa. Nämä ovat Suomessakin tuttuja tahoja. Oma kokemus perustuu Vernier-laitteisiin (mikä oli käytössä yhdessä työpajassakin, johon osallistuin), mutta PASCO:n välineisiin on tarpeen tutustua (Suomessa myyntiä hoitaa ISVET).
Interactivechemistry.org -sivusto ja Steve Sogo
Steve Sogo työpajasta tutustuin hänen sivustossa julkaistuihin työkaluihin, joissa mm. hyödynnetään Unity-ohjelman mahdollisuuksia tutkia molekyylejä ja hyödyntää niiden Lewis-rakenteita. Steven materiaaleja löytyy osoitteesta: Interactive Chemistry.
Mielenkiinnosta valitsin työpajan, jossa pohdittiin ilmastomuutosta ja kemian opetusta. Työpajassa ei kyllä puhuttu juurikaan kemiasta, mitä osallistujat harmittelivat lopussa. Ilmastomuutosajattelua lähestyttiin Agenda 2030 -lähtökohdista. Työpajaa varten oli työstetty Antarktiksen jäätikön sulamiseen liittyvää aineistoa ja pohdittiin erilaisten tilastotietojen näkökulmasta, mitä on tapahtumassa ja miksi. Olipa mm. seuraava asia jäänyt materiaalista pois:
POGIL (Process Oriented Guided Inquiry Learning)
POGIL-sivustolla on esitelty lähestymistavan filosofiaa ja toimintamalleja. POGIL on iso voittotavoittelematon organisaatio, joka tuottaa koulutusta ja materiaaleja opettajille. Lyhyesti POGIL korostaa ohjeistettua ryhmätyöskentelyä. Työpajassa tutustuttiin atomien, molekyylien ja rakenneosien tunnistamiseen liittyvään tiimityöhön.
Joko Coronan opetukset on purettu – mitä opittiin?
Coronan vaikutuksesta opetukseen on tehty merkittävissä osin näkökulmasta, jossa on tutkittu digitaalisuuden vaikutuksia, sen käyttöönotto pakottavassa tilanteessa ja käytännössä ainoana mahdollisuutena ylläpitää opetusta. Miten tämä tapahtui ja mitä toteutui on hyvin monenkirjavaa, jopa Suomessa, jossa kuitenkin tekniset valmiudet (internet-yhteydet, koulujen ja oppijoiden laitteet, toteutunut opettajakoulutus) ovat äärimmäiset hyvät. Ei liene yllätys, kun toteaa, että digitalisaatiota ajaneet olivat tyytyväisiä tilanteeseen (vaikkakin toimintaympäristön tilanne ei sellainen pandemian jyllätessä ollut).
Eräässä haastattelussa (tehtiin jotain tutkimusta varten jo hyvin aikaisessa vaiheessa) totesin, että onko edessä kaksi mahdollista skenaariota ”corona-etäopetuskokeilun” jälkeen. Peruskouluissa ei muutoksia ole odotettavissa, ellei nopeasti ryhdytä muuttamaan perusopetuslakia, joka mahdollistaa laajamittaisen etäopetuksen yläkouluissa.
Mahdolliset skenaariot
Skenaario 1: Ryhdytään sääntölinjalle, ja yksi merkittävä säästökohde on toisen asteen koulutus. Ryhmäkokoja kasvatetaan merkittävästi etäopetuksena toteutuvilla kursseilla, merkittävä osa pienten lukioiden opetuksesta siirretään isompien lukioiden etäopetuksella toteutettavaksi. Kouluviikko saattaa lyhentyä esim. kolmipäiväiseksi, muille päiville laitetaan etäopinnot. Opettajamäärä vähenee merkittävästi, ja koulutiloissa saadaan aikaiseksi merkittäviä säästöjä, myös koulumatkoissa tulee säästöä. Oppikirjat kilpailutetaan, sähköiset kirjat (halvimmat) valitaan. Näitä tietenkään ei perustella säästöillä, vaan ”corona-etäopetuskokeilun” myötä saaduilla hyvillä kokemuksilla etäopetuksesta. Tätä sanoisin negatiiviseksi skenaarioksi.
Skenaario 2: ”Corona-etäopetuskokeilu” analysoidaan avoimesti, ja koko prosessi. Kaikista aiemmista ”digiloikka”-hankkeiden kokemuksista kootaan sellaiset käytänteet, joiden toimivuus havaittiin hyväksi nyt toteutuneen kokeilun aikana. Mahdollistetaan opettajille oman kehittymisprosessin arviointi (ilman mustamaalausta) ja selvitetään se, miten eri opettajien, eri oppiaineiden kohdalla rakentui ja toimi tukiverkostot (omat esimiehet, kollegat, digitutorit, vertaistuki, verkostot ml. Facebook-ryhmän ja erilaisten hankkeiden myötä syntyneet ja jatkuneet toimintaryhmät ja tukiorganisaatiot). Tämä on arvokas aineisto opettajien täydennyskoulutuksen, myös uudistuvan opettajankoulutuksen ja koulu- ja/tai kuntakohtaisten tukiorganisaatioiden toteuttamisessa jatkossa. Toinen merkittivä positiivinen suunta löytyy nyt jo verkostoituneiden koulujen (ja yliopistojen) yhteistyössä, mikä mahdollistaa etänä toteutuvien harvinaisempien oppiaineiden kurssien toteuttamisen verkossa (kuten nyt jo ainakin 100 lukion osalta tapahtuu mm. TutorHousen toimesta). Pienet lukiot saavatkin uutta ulottuvuutta voidessaan hyödyntää suurempien lukion monipuolista kurssitarjontaa hybridiopetuksen ja/tai etäopetuksen avulla. Pedagogisessa keskustelussa ja ajattelussa nähdään uuden teknologian tuoma ja mahdollistama muutos niin opetuksessa että opiskelussa. Ja tietoisesti rakennetaan uudenlaista pedagogiikka, ja myös uutta käsitystä opetuksessa käytettävistä materiaaleista ja toimintamalleista – ei vain ”kopioida” lähiopetuksen malleja ja oppeja. Uusissa työehtospimuksissa otetaan myös käyttöön ”hydridiopetuksena toteutuvan kurssin” korvaus (lukion nykyinen 1,1 vvh nostetaan esim. 1,65 vvh:iin). Tähän positiiviseen skenaarioon liittyy vielä se ulottuvuus, että opettajat halutessaan voisivat hakeutua ”etäopettajilksi” ja myös opettajankoulutuksessa lähdetään tuottamaan tähän suuntautuvia opintokokonaisuuksia. Ja kaiken pohjalla on opettajien työvälineiden päivittäminen uusien pedagogisten ratkaisujen toteuttamiseen (esim. streamaus hybridiopetukseen, etäopetuksen mahdollistavat tietoliikenneyhteydet 5G ja työpöytäkohtaiset dokumenttikameraratkaisut älypuhelimilla, lisänäytöt tai leveäy näytöt moniohjelmatyöskentelyyn).
Kuinka niin toivon, että tämä toinen skenaario toteutuu, pelkään kuitenkin, että ensimmäinen versio on lähempänä totuutta vuoden päästä (teksti kirjoitettu 2022).
26th IUPAC International Conference on Chemistry Education eli ICCE 2022 järjestettiin kaksi vuotta alkuperäisestä suunnitellusta ajankohdasta (alunperin siis ICCE 2020) Etelä-Afrikassa Kapkaupungissa. IUPAC – International Union of Pure and Applied Chemistry – järjestää kemian opetuksen konferensseja joka toinen vuosi. Tällä kertaa osallistujia oli noin 150, joista puolet oli Afrikasta. Suomesta oli kaksi edustajaa, allekrjoittaneen lisäksi yliopistolehtori Turun yliopistosta.
Konferenssin teemoja olivat:
Curriculum and Assessment Reform Initiatives
Effective Instruction in the Online Environment
Chemistry Teaching and Learning, Pedagogy and Cognition, CTLPC
Chemistry For Sustainability
Context and Diversity in Chemistry Education
Rethinking Laboratory Training Post-COVID-19
Teacher Education, Teacher Knowledge and Continuous Professional Development
Oma esitykseni kuuluu ryhmään CTLPC.
Avajaisista
Maanantai 18.7. – konferenssin avajaiset ja 1.keynote
Ensimmäinen päivän ohjelmaan kuului konferenssin esityksen ja avaussanojen lisäksi ensimmäinen keynote-puheenvuoro, jonka piti professori Elizabeth Mavhunga: Bridging the theory-practice divide in chemistry education through PCK. Mavjunga esitteli kehittelemäänsä ajatusta ”Topic Specific Pedagogical Content knowledge” (TSPCK) – käsitteestä, mikä edustaa erästä jatkumoa Shulmannin rakentamalla viitekehykselle pedagogisesta sisältötiedosta (PCK, pedagogical content knowledge). Yleisön motivoimiseksi hän nosti esille Webb -avaruusteleskoopin tuomia uusia kemian mielenkiinnon kohteita ja tutkimusdataa – planeetat ja niiden kemialliset koostumukset (astrokemiaa!).
Poiminta WEBB-avaruusteleskoopilla saadusta datasta ja sen tulkinnasta
Aihespesifinen PCK (TSPCK) lähestyy Shulmanin lanseeraamaa PCK:ta (pedagoginen sisältötieto) yhdessä sen osa-alueessa jäsentäen sitä tarkemmin. Shulman oli aiemmin huomannut, että opettajan aineenhallinnan ja pedagogisten taitojen välistä puuttui jotain, mikä vaikutti niin oppijoiden motivaatioon, erilaisten oppijoiden huomioimiseen ja yleensäkin opetuksen tuloksiin (tutustu tarkemmin PCK-käsitteeseen, siitä on jo kohtuudella suomenkielistäkin tutkimusta). Shulman toteaa, että tutkimukset ovat osoittaneet, ettei opettajan hyvällä aineenhallinnalla ja tai pedagogisella osaamisella ole suoraa yhteyttä oppijan oppimiseen ja oppimistuloksiin. Shulmanin ajattelua Mavhunga tarkentaa teeman tai aiheen käsittelyn kohdalla nostamalla esiin viisi osa-aluetta, joiden hallinnalla on hänen mielestään merkitystä oppimiseen:
oppijoiden aiempi tieto (tai sen tunnistaminen)
opetussuunnitelman merkitys
mitä on vaikea opettaa (käsitteiden tai prosessien oppiminen)
erilaiset esitysmuodot (erilaisten lähestymistapojen hyödyntäminen)
opetusstrategiat (mm. digitaalisten laitteiden ja ohjelmien hyödyntäminen
Mavhungan TSPCK-viitekehys
Suomessa on pitkään juuri ainedidaktinen tutkimus ja opetus kärsinyt veren vähyyttää – jä se näkyy myös tutkimuksessa. Ja tässä on yksi lähestymistapa, jota voisi (pitäisi hyödyntää). Niin lehtoraatteja että professuureja ja heidän myötä tutkimusryhmiä tarvittaisiin todella nopeasti. Tämä olisi varmasti myös yksi ratkaisu luonnontieteiden ja matematiikan opetuksen oppimistuloksien parantamiseen ja PISA-tuloksien palauttamiseen kymmenen vuoden takaisille tasoille (jos tätä nyt saa mittarina käyttää).
Mavhungan tutkimuksien tuloksia on tietenkin vaikea siirtää sellaisenaan toiseen kontekstiin, mutta jotain viitteitä se antaa, ja ainakin sen, että tämänkaltaiselle tutkimukselle on Suomessa oma paikkansa. Kemian opetus elää oppikirjojen näkökulmasta uuttaa aikaa, kun taas useampi kustantaja ja kirjoittajaryhmä tuottaa oppimateriaaleja. Lähestymistapojen vertailu ja vaikutus niin opetukseen että oppimiseen olivat nyt tärkeitä tutkimuskohteita. Mavhunga omassa tutkimuksessaan ammensi dataa opettajien tuntisuunnitelmista, mikä ei Suomessa välttämättä olisi huono asia toteuttaa, joskin – kuten me opettajat tiedämme – opetuksessa joudutaan tekemään jatkuvasti uusia pedagogisia valintoja, joihin emme olleet välttämättä tuntien valmistelussa osanneet varautua.
Illan vastaanotosta oli tilaisuus keskustella LabSims -nimisen yrityksen edustajan kanssa. LabSims tuottaa mm. pieniä animaatioita kemian ja biokemian käsitteistä, työkaluista ja menetelmistä. Myöhemmin kävin heidän ständillä.
Tiistai 19.7.2022 – Systems thinking
Päivän keynote puheenvuoron otsikko oli: Systems thinking in foundational chemistry: connecting chemistry content to earth and societal systems. Sen piti Thomas Holme, joka on mm. Journal of Chemical Education -lehden päätoimittaja. ”Systems thinking” vie kemian opetusta laajempiin kokonaisuuksiin ja yhteiskunnassa merkityksellisiin asioihin – joihin kemialla voidaan vaikuttaa.
Agenda 2030 ja typen kierto
Lähestyminen aloitetaan esim. vesistön tutkimisesta, maatalouden lannoitteiden vaikutuksesta (”fosfaattikemiaa”) jne. IUPAC projekti ”Systems Thinking in Chemistry for Sustainability: Toward 2030 and Beyond” paneutuu mm. siihen, että kemian opetuksessa suuntaudutaan kestävän kehityksen teemoihin (vrt. Agenda 2030) hyödyntänen ”systeemiajattelun” työkaluja. Tässä mm. käsitekarttatekniikkaa (SOCME (system-oriented concept map extension, kuva alla) viedään eteenpäin tavalla jossa käsitteitä kootaan suurempien kokonaisuuksien pilveen (jolla on yhteiskunnallista tai järjestelmiin liittyvää merkitystä). Omalla tavallaan kyse on kontekstuaalisen lähestymistavan korostamisesta, yhteiskuntaorientoituneiden ”ohjaavien kysymysten” (kuten tiedekäytäntölähtöisessa opetuksessa asia ilmaistaan) hakemisesta ja niihin vastaamisesta kemian näkökulmasta. Lisää tietoja: Systems Thinking for Education and Nature Sustainability – IUPAC | International Union of Pure and Applied Chemistry
SOCME-käsitekartta hiilidioksidin osalta
Tiistai 19.7.2022 – Stoikiometrian opetusta uudella tavalla
Teemaistunnossa mielenkiinto kohdistui stoikiometrian opetuksen kehittämiseen, Angela Stott esitteli yksiköiden käsittelyyn petustuvan lähestymistavan stoikiometrian opetukseen. Hän on omissa tutkimuksissaan huomannut, että stoikiometrian laskuissa on hurjasti parantamisen varaa opettajien osaamisessa. Ja tietenkin on niin, että jos opettaja ei osaa, on vaikeaa saada myös oppijat hallitsemaan stoikiometrisia laskuja. Angela Sottt julkaisee tiedeopetukseen liittyvää sivustoa osoitteessa: https://www.learnscience.co.za/ . Hän on julkaissut kaksi artikkelia tästä teemasta.
Keskiviikko 20.7.2022 – Excursiopäivä – Canal Walk
Koska itse olen ollut aiemmin ainakin kaksi kertaa Kapkaupungissa lähdin itse omiin kohteisiin (viinitilat ja Table Mountain, Waterfront käyty) ja valitsin Canal Walk -ostoskeskuksen alueineen. Alla myös kuva hotellin terassilta, Kapkaupungin keskustaa ja TableMountain (”Pöytävuori”).
Canal Walk – ostoskeskuksen hotellialuettaNäkymä hotellin terassilta
Päivää hyödynsin myös konferenssin postereiden läpikäyntiin. Ne koostuivat hyvinkin erilaisista tutkimuksista kemian opetukseen liittyen. Tässä eräs, jossa oli raportoitu COVID-ajan opetusta.
Molekyylien avaruusrakenteen opetutuksesta COVID-pandemian aikana
Torstai 21.7.2022 – mm. oma esitys
Deduktiivinen vs. induktiivinen orientaatio
Päivä alkoi keynote-puheenvuorolla, jonka piti Ozcan Gulacar: Empowering and inspiring the future generation: Uncovering relevancy and meaning in chemistry education. Gulacar pohti mm. tutkimuksen ja opetuksen lähestymistapoja.
Omassa teemaistunnossa esiteltiin mm. oppijoiden kirjoittamistaitoihin paneutuvaa projektia. Opiskelijoille järjestettiin oma kirjoittamisen kurssi, jossa lopputuloksena oli tieteellinen artikkeli.
Omassa esityksessä esittelin 3D-mallintamisen käyttöä eri lukion kemian opetuksen teemoissa.
Myllyviidan esitys: 3D-mallinnus lukion kemian opetuksessa
Kuten omassakin esityksessä nostin esille yhtenä mallintamisen perusteluna Johnstonen kolmion eri tasojen huomioimisen opetuksessa. Kyseinen ”kolmio” oli hyvin useassa esityksessä yhtenä viitekehyksenä, mikä kertookin sen tärkeästä roolista opetuksen suunnittelussa ja toteutuksessa.
Torstai 21.7.2022 – LabSims
Jo aiemmin mainittu LabSims oli tutustumisen arvoinen. Heidän sivustoon kannattaa tutustua, tässä muutama kuvakaappaus ko. sivuilta. Osoite on www.labsims.com.
Laitteen toiminnan esittelyäAnimaatioiden kirjastoIR:n perusteiden esittelyä
Perjantai 22.7.2022 – Konferenssin päätöspäivä
Päätöspäivän yksi pyydetty puheenuvoro koski hybridi- ja monimuoto-opetusta. Teemasta oli muitakin (afrikkal.) esityksiä, mutta afrikkalaisen kontekstin huomioiden anti ei suomalaiselle kemian opetukselle ollut merkittävä.
PhET-simulaatioiden ja Padletin käyttö osana monimuot-opetusta
PhET-simulaatioiden käyttö tuli esille monessa esityksessä, myöhemmin kuulin, että niitä ollaan kääntämässä myös Eletelä-Afrikassa puhuttaville kielille, mikä tietenkin tuo niille merkittävästi lisää käyttäjiä.
Kokonaisuudessaan konferenssi oli mielenkiintoinen kokemus, hyvin moni oli tietenkin kiinnostunut Suomen koulujärjestelmästä ja kemian opetuksesta. Suosittelen.
Corona-pandemia pakotti useassakin kouluissa siirtymään yhdessä yössä etäopetukseen. Ei ole väärin sanoa, että tuolloin opettajat tekivät valtavan digiloikan, ja kuten liian usein tapahtuu, pakon edessä. Tieto- ja viestintätekniikan hallitseminen kuuluu nykypäivän opettajan perustaitoihin ja se aktualisoitui tässä ja nyt. Parin aikana digiopetukseen paneuduttiin laajalla rintamalla ja haettiin erilaisia toimintamalleja niin ”puhtaan” etäopetuksen että lähi- ja etäopetuksen risteytyksiin.
Opetuksen erilaisia toteutusmuotoja ja rakenteita
Hybridiopetus on noussut ei niinkään uutena, mutta vakava vaihtoehtona tilanteisiin, joissa oppijoita osallistuu samanaikaisopetukseen sekä lähiopetuksessa että etäopetuksessa. Lähiopetuksen ja etäopetuksen erot on helppo todeta ja ymmärtää. Kun yhdistetään näitä kahta, kysymys kuuluu, tapahtuu nämä synkronisesti (esim. streamauksella) tai asynkronisesti (esim. hyödyntämällä videotallenteita). Hybridiopetusta kuvaa tilanne, jossa lähi- ja etäopetusta tapahtuu synkronisesti. Asynkroninen etäopetus muistuttaa lähinnä monimuoto-opetusta (blended learning). Viereisessä kuvassa on hahmotettu erilaiset opetuksen toteuttamismuodot. Kuvasta puuttuu pohdinta käänteisestä oppimisesta (flipped learning), joka keskittyy erityisesti monimuoto-opetuksen uudelleen järjestämiseen, ns. perinteisen opetusmuodon sijaan.
Linder on artikkelissaan (Linder 2017) kuvannut hybridiopetuksen piirteitä ja mahdollisuuksia mm. toteamalla hybridiopetuksessa on kyse luokkahuoneaktiiviteettien lisäksi teknologiaa hyödyntäviä aktiviteetteja, jotka mahdollistavat etänä työskentelevien oppijoiden mukanaolon. Hybridiopetuksen suunnittelussa luokkahuonekäytäntöjen muuntaminen verkossa toteutettavaksi ei välttämättä ole mielekkäin tapa lähteä liikkeelle. Digipedagogiikka asettaa erilaisia vaatimuksia, varsinkin tilanteessa, jossa toteutetaan synkronista opetusta lähi- ja etäopetuksen osalta. Ensimmäinen lähtökohta on teknologinen osaaminen niin opettajan että oppijoiden kohdalla, toinen on se, miten teknologiaa hyödynnetään pedagogisia ratkaisuja tehtäessä.
Linder (em.) mainitsee osana hybridiopetusta ”lähiopetuksen” tuntimäärän vähenemisen ja sen korvaamisen esim. käänteisen opetuksen mukaisilla internetiä ja yhteisöllistä mediaa hyödyntävillä toimintamuodoilla. Tästä ei pitäisi olla kysymys hybridiopetuksessa. On eri asia puhua omaan tahtiin tapahtuvasta opiskelusta tai streamattujen oppituntien ja luentotyyppisten osioiden nauhoittamisesta ja niiden ajamisesta.
Kemian opetus etänä – miten kokeellisuudesta huolehditaan – tärkeä asia pohdittava (KESKEN)
Kemian opetuksen tärkeä osa on kokeellisuus, jo pelkästään opetussuunnitelman perusteella. Opetussuunnitelma toteaa: ”Kemian opetuksessa käytetään vaihtelevia ja monipuolisia opetus- ja opiskelumenetelmiä, joilla kehitetään opiskelijan käsitteellistä ja menetelmällistä osaamista. Opetuksen keskeisiin lähtökohtiin kuuluu havainnointi ja tutkiminen. Kokeellisuus eri muodoissaan tukee käsitteiden omaksumista ja ymmärtämistä, tutkimisen taitojen oppimista ja luonnontieteiden luonteen hahmottamista. Kokeellisessa työskentelyssä toimitaan kemikaali-, jäte- ja työturvallisuuslainsäädännön mukaisesti. Opiskelijat harjaantuvat ottamaan vastuuta yhteisestä turvallisuudesta, jolloin myös työelämässä tarvittava turvallisuusosaaminen kehittyy.” (Lukion opetussuunnitelman perusteet 2019).
Vaikka opetus jouduttaisiin toteuttamaan etänä, kokeellinen työskentely on tavalla tai toisella liitettävä opiskeluun ja oppimistilanteisiin. Tähän on tässä paneuduttu.
Hybridiopetus – ensimmäiset viritykset vuosi sitten
Viereisessä kuvassa on ensimmäiset pohdinnat ”viritykseksi”. Erityinen mielenkiinto on kohdistettu kokeellisen työn toteuttamiseen niin, että myös etänä voidaan osallistua työn seuraamiseen ja vuorovaikutukseen sen aikana. Kokeelliseen työhön liittyy, kuten edellisessä kappaleessa on jo todettu, yhtenä osana ilmiöiden toteaminen ja datan kerääminen tulkintoja tai hypoteesien todistamista varten.
Vuorovaikutuksen aikaansaamiseksi perustan rakentaa kurssialustana toimiva Microsoft Teams. Kurssin verkossa tapahtuva asynkroninen vuorovaikutus ja viestintä, aineistojen ja esityksien jako tapahtuu sen kautta. Luentomuotoinen esittäminen onnistuu Teams-videoyhteyden avulla, samoin oppitunnilla käytettävien materiaalien esittäminen. Teamsin kautta on mahdollista jakaa streamauskuvaa vain yhden kannettavaan liitetyn kameran avulla. Koko luokan työskentelyn kuvaaminen – mikä ei ole opetuksen kannalta välttämätöntä – vaatii oman kameran (esimerkissä 360-kamera).
Tässä vaiheessa kokeelliseen työhön suunnatun kamerasysteemin muodostaa statiiviteline kännykällä varustettuna. Miten tämä esitetään etänä opiskeleville, vaatii hieman järjestelyä. Tässä mietittiin mahdollisuutena hyödyntää joko Teams-lisätunnusta (jonka avaaminen taas vaatii lisäohjelman, jota Microsoft ei tarjoa) tai Zoom-yhteyden hyödyntämistä.
Hybridiopetuksen pilotti – hieman lisää teknologiaa mukaan
1.pilotin tekniset järjestelyt
Pilottivaiheessa käyttöön oli saatu liikuteltava dokumenttikamera, joka korvasi statiivi-kännykkä-rakennelman. Lisäksi aiemman pohdiskelun jälkeen Teams-istunnon lisäksi tuntia varten avattiin Zoom-istunto, mikä mahdollistaa kaksi esityksen seuraamisen yhdeltä kuvaruudulta (ainoan erikseen pohdittavan asian muodostaa käytettävä audio-kanava). Tavoitteena oli toteuttaa kemian tunti, jossa osan tuntia muodosti kokeellisen työskentelyn osio. Käytännössä tässä toimintamallissa etänä työskentelyvä lukiolainen seurasi lähiryhmän tekemää työtä kommentoiden ja kuulleen, mitä työn aikana keskusteltiin. Se, mikä tässä jäi uupumaan oli etänä työskentelevän oma ”hands on” -kokemus kokeellisesta työstä.
Jatko?
Jos ja kun tavoitteena on tuottaa pedagoginen viitekehys ja kokeellisen työskentelyn toimintamalli kemian opetuksen toteuttamiseksi opetussuunnitelman kirjaimen mukaisesti myös etä- ja hybridiopetuksella, täytyy vielä paneutua siihen, miten mahdollistetaan kotona (tai yleensä etänä) tapahtuva kokeellinen työskentely. Tätä varten tarvitaan esim. kemian opetuksen etä- ja hybridiopetuksen työkalupakki, joka sisältää sopivan määrän välineitä, kemikaaleja ja ohjeita lukiossa toteuttavien kokeellisten töiden tekemiseen. Työkalupakkia voi pilotoida lukion eri kursseilla niiden sisältöjen ja lukion kemian tarpeiden kokonaisuuden hahmottamiseksi. Tämän tueksi voidaan työskentelyä ohjeistaa ja havainnollistaa virtuaalilaboratorio-tyypisten palvelujen avulla.
Lähteet
Linder, K. E. (2017). Fundamentals of hybrid teaching and learning. New Directions for Teaching and Learning, 2017(149), 11-18.
CLEAPSS on opettajien ja ”teknikoiden” (technician, opettajien apuna) tuki- ja koulutusorganisaatio. CLEAPSS:in rahoitus tulee kouluilta ja alueellisilta opetusviranomaisilta jäsenmaksuina. CLEAPSS:in omien sivujen mukaan heidän tuottamat ”resurssit antavat opettajille ideoita jännittäviin ja mukaansatempaaviin käytännön töihin, jotka herättävät oppilaiden mielikuvituksen”, ”näyttävät opettajille ja teknikoille yksityiskohtaisesti, kuinka ideat muunnetaan turvallisiksi ja jännittäviksi luokkahuonekokemuksiksi”. CLEAPSS-neuvot ja -dokumentit on hyväksytty työsuojeluorganisaatioiden sekä opetusministeriön puolelta. CLEAPSS toimii Iso-Britanniassa (Skotlanti lukuunottamatta, jossa oma vastaava organisaatio). CLEAPSS:in johtajana toimii Steve Jones.
1.aamupäivä: ORCheSSE-hankkeen tilannekatsaus, CLEAPSS:in esittelyä ja kouluvierailu
Jane Major ja Steve Jones CLEAPSS:in toimiston edessä
Aamupäivän aikana käytiin läpi niin ORCheSSE-hankkeen tilannetta ja ehkä myös odotuksia CLEAPSS:in suuntaan että itse CLEAPSS:in toimintaa sen koko laajuudessaan. Oma ennakkokäsitys CLEAPSS:in toiminnasta ei ollut ihan kurantti, mutta tulipahan se kunnolla korjattua. CLEAPSS:in toimistossa on työntekijöitä 26 henkilöä, erilaisissa tehtävissä, lisäksi on alueellisia kouluttajia (viereisessä kuvassa CLEAPSS:in sisäänkäynti, mukana Jane Major, joka vastaa ”teknikoiden” tuesta ja johtana Steve Jones). Osa henkilökunnasta tekee vain joitakin viikonpäiviä viikosta, joko muiden töiden tai eläkkeellä olon lisäksi. Kaikki työntekijät ovat taustaltaan opettajia (yksi valintakriteeri).
CLEAPSS on juuri muuttanut uusiin tiloihin Cheshamiin. Yläkerrassa oli toimistotilat ja alakerrassa koulutustila ja uusi laboratoriotila (kuva alla, kuvassa mukana varajohtaja Matt Endean) koulutusta ja kehittämistyötä varten. Minulla oli tilaisuus olla ensimmäinen ”asiakas”. Toimistoa esitteli CLEAPSS:in varajohtaja Matt Endean. Yksi CLEAPSS:in tärkeimmistä tehtävistä on vaikuttaminen lainsäädäntöön ja niiden sen pohjalta tehtäviin tulkintoihin. Tämä vie melkoisen osan johdon työajasta.
Matt Endean (CLEAPSS:in varajohtaja) laborotorioluokassa
Aamupäivän ohjelmassa oli myös kouluvierailu lähiseuran toisen asteen oppilaitoksessa. Koulu oli Chesham Grammar school (kuva alla), jossa miunulla oli tilaisuus tavata kemian osaston vetäjä sekä LUMA-oppiaineita tukevat ”teknikot”. Keskustelimme ”teknikoiden” työstä, tämän koulun tapauksessa tilanne oli selvästi yleisestä poikkeava, mm. kemian ”teknikko” oli koulutukseltaa kemisti. Tässä työssä hän oli lähinnä perhesyistä, koulujen lomat yms.
Chesham Grammar School
1.iltapäivä: Mitä ovat ”teknikot”?
Iltapäivän ohjelmassa oli aluksi hieman tarkempi selvitys englantilaisten koulujen tiedeopetuksen käytännöistä ja erityisesti ”teknikoiden” roolista ja tehtävistä. Työpaikkailmoituksien mukaan ”teknikoiden” tehtäviin kuuluvat mm. kokeellisissa töissä käytettävien laitteiden valmistelu, niiden toimittaminen materiaalien ja kemikaalien lisäksi laboratoriotilaan ennen oppituntia. ”Teknikko” varmistaa, että kaikki laitteet, materiaalit ja kemikaalit kaikissa laboratorioissa ja varastotiloissa ovat hyvässä kunnossa käyttövalmiina. Hän myös huoltaa laitteet ja hankkiin tarvittavat kemikaalit. ”Teknikoilla” ei ole minkäänlaista virallista koulutusta (eikä koulutusvaatimuksia), CLEAPSS tuottaa heille 12 x 1 vrk:n koulutuspaketin, mikä kattaa perusasiat kemikaaliturvallisuudesta ja kokeellisten töiden valmisteluista. Keskeisessä roolissa ”teknikoiden” työssä on CLEAPSS:in laatimat hyvin tarkat työ- ja toimintaohjeet. ”Teknikoita” on kemian, fysiikan ja biologian osastoilla. ”Teknikoiden” palkkaus on surkea, palkkaa maksetaan vain koulujen ollessa auki, ja lisäksi toimet usein osa-aikaisia.
2.aamupäivä: Kemian opetuksen tukeminen
Suolahapon käsittely ja laimennusohje
Aamupäivän aikana CLEAPSS:in varajohtaja Matt Endean ja kemian asiantuntija Magda Polec esittelivät osaltaan CLEAPSS:in toimintaa. Magda ja Bob Worley (vanhempi kemian asiantuntija, twitterissä: UncleBob @UncleBo80053383, RSC:n 2021 kasvatustieteen palkinnolla palkittu) esittelivät CLEAPSS:in materiaaleja, mm. oppaita, HazCards-kokoelmaa, riskienarviointiopasta ja reseptikirjan esim. liuoksien valmistamiseen (kuvassa HCL.n ”resepti”).
HaZCard on koulukäyttöön sovellettu kemikaalikortti, jossa kerrotaan mm. kemikaalin vaarat, säilyttäminen, käyttöohjeet, käyttäjäryhmittäiset laimennukset ja varotoimet, jätteenkäsittely.
CLEAPSS:in ex-johtaja Phil Bunyan (alla kuvassa) esitteli tarkemmin materiaalien ja dokumenttien tuottamisen prosessia. Prosessien tekee haastavaksi se, että aiemmin mainitut ”teknikot” ovat pääasiallinen lukijakunta. Osaamisen taso voi vaihdella todella paljon, mitä vaikuttaa paljon niin dokumenttien ja ohjeiden vaatimaan kieleen sekä muotoon.
Minä ja Phil Bunyan (CLEAPSS:in ex-johtaja) läpikäymässä CLEAPSS:in materiaaleja
2.iltapäivä: Mikrokemiaa Bobin kanssa
Bob Worleyn ja Davin Patersonin mikrokemian kirja
Minivaaka, tarkkuus 0,01 g. Löytyy Amazonista ja hinta alle 10€!
Iltapäivällä on kunnia ja mahdollisuus työskennella Bob Worleyn kanssa. Hän oli valmistellut useita kokeellisiä töitä, joita kävimme yhdessä läpi. Erityinen huomio näissä on kiinnitetty siihen, miten paljon aineita niissä käytetään ja millaisia välineitä on oltava olemassa, Bob on ertyisesti paneutunut ns. mikrokemiaan (microscale chemistry). Vieressä kuvassa hänen tuore kirjansa ”Understandin chemistry through microscale practical work”, tehty David Patersonin kanssa, jonka tapasin seuraavana päivänä) tästä lähestymistavasta (kirjan nettisivu https://www.millgatehouse.co.uk/microscalechemistry/).
Mikrokemia minimoi jätteiden määrän ja mahdollistaa kohtuullisen edullisten välineiden käytön. Tämä teema on ORCheSSE-hankkeen (www.chesse.org) näkökulmasta merkittävä osa 4.osaprojektia, joka käsittelee ns. vihreää kemiaa. Tämä kirja olisi kääntämisen arvoinen. Tässä lyhyesti näistä töistä.
Bob Worley ja CLEAPSS:in uusi laboratoriotila. Bobilla kädessä hänen ja Davidin uusi mikrokemian oppikirja.
1. Elektrolyysi mikrokemian avulla
Elektrolyysiä varten Bob on kehittänyt petrimaljassa toteutettavia töitä. Hän on rakentanut erityisen halvan version muovisesta elektrolyysiastiasta ja myös elektrolyysissä tarvittavan elektrodiparista. Elektrolyysi voidaan havaita jo hyvin pienillä ainemäärillä. Kuvassa (alla) Bob esittelee kuparikloridin elektrolyysiä (laajemassa mittakaavassa syntyvä kloorikaasu aiheuttaa hajuhaittaa – on myös myrkyllinen kaasu) petrimaljasysteemssä. Oikealla alareunassa elektrodiparisysteemi (josta oli myös tictac-rasia versio).
Elektrolyysityön läpikäyntiä
2. pH-indikaattorien tutkimus – pisaroittain tapahtuva työskentely
Monessa työssä mikrokemia toteutuu käyttämällä aineita vain pisaroittain – kuvassa erilaisten indikaattorien tutkimista varten tehty pohja. Ideana on tulostaa paperipohja, joka laitetaan muovikalvon sisään (tai laminoidaan paperi). Pisaroittain tapahtuva työskentely vähentää todella merkittävästi syntyvän jätteen määrää – kuvassa olevat pisarat voi pyyhtiä talouspaperilla pois.
pH-indikaattorivertailu
Yo. työssä neuvotaan myös tekemään oma ”yleisindikaattoriliuos”, joka on hieman jaottelevampi kuin esim. BTS, mikä antaa kolmea väriä.
3. Ammoniakin diffuusio ja reaktiot
Ammoniakin diffuusiotyö
Ammoniakin diffuusiota muovirasiassa voidaan havainnollistaa oheisen kuvan mukaisessa ympäristössä. Keskellä olevat pisteet ovat indikaattoripisaroita, reunoilla pisaroita mm. kuparisulfaattia, rauta(II)sulfaattia, rauta(III)nitraatia, sinkkisulfaattia. Ammoniakkikaasu reagoi eri metalli-ionien vesiliuosten kanssa (muodostuu hydroksidia, mikä saostaa metallihydroksideja).
4. Gravimetrian töitä
Kävimme läpi kaksi erilaista gravimetrian työtä, joissa työkalut olivat arjesta poimittuja. Oleellista yhdessä työssä, jossa mitattiin kuparisulfaatin kideveden määrää, oli kuumennuksen toteuttaminen niin, ettei itse kuparisulfaatti lähtenyt hajoamaan (vapautuu myrkyllistä rikkidioksidia).
3.aamupäivä: David Patersonin kanssa edelleen käytännön kokeellista työskentelyä ja oppilaiden ohjeiden työstämistä
Titrauslaitteisto
Davidin kanssa kävimme läpi hieman pitempiä laboratoriotöitä, mm. oskilaattorityö ja mikrokemian mukainen titraus. Kalliin byretin sijaan käytetään muovista pipetiä ja vaakaa titrauksessa kuluneen titrantin määrän mittaamisessa.
Mikrokemian mukainen titraus pienessä astiassa onnistuu hyvin käyttämällä vaakaa ja massaa mittauksessa. Käytettävät ainemäärät ovat merkittävästi pienemmät tässä toimintamallissa.
Tämän jälkeen David esitteli ajatuksiaan työohjeiden laadinnasta ja kognitiivisen kuormituksen teorian mukaisten ajatusten soveltamisesta prosessissa. Lisää näistä kannattaa lukea Davidin omilta sivuilta https://dave2004b.wordpress.com/ ja em. asiasta tarkemmin alasivuilta: https://dave2004b.wordpress.com/integrated-instructions/ . Työohjeiden laadinnassa kannattaa kiinnittää huomiota Davidin mainitsemiin asioihin, mm. kuvan osien selityksien sijaintiin, havainnollistaviin nuoliin (vähentäen kirjoitettua tekstiä) ja piktogrammeihin.
3.iltapäivä
Kolmannen päivä iltapäivän aikana minulle esiteltiin CLEAPSS:in Help Line -puhelinpalvelun toimintaa ja työtä, joka yhteydenottojen ja sähköpostiviestien pohjalta tehdään. CLEAPSS:in vahva asema kemikaaliturvallisuuden määrittämisessä ja erilaisten taustojen selvittäminen ovat luoneet vakuuttavan palvelun kaikille koulussa kemikaalien ja kokeellisten töiden kanssa työskenteleville.
Loppujen lopuksi käytiin vielä CLEAPSS:in johtajan keskusteluja yhteistyön jatkamisesta ja tulevaisuudesta.
Corona-epidemian takia Pohjois-Amerikan kemian opetuksen tapahtumat on järjestetty verkossa, niin tämän vuoden ChemEd-tapahtumakin. Tapahtuman piti olla Kanadassa, Guelphissa (University of Guelph) Ontariossa. Varsinainen tapaaminen on siirretty vuodelle 203, mutta nyt ollaan verkossa.
Bob Worley and Andres Tretiakov: The Microscale Agenda: Up Close and Personal Ariel Serkin: Using Modeling Instruction to create an equitable chemistry classroom
Bob Worley oli tuttu CLEPASS:in standiltä ASE-konferenssissta (Iso-Britannian kemian opetuksen konferenssi), jossa hän esitteli minulle CLEAPSS:in kehittelemiä mikrokemian sovellutuksia opetukseen. Tässä luennossa olisikin osa tuttuja ”CLEAPSS-sovellutuksia” ja uusia huomioita mikrokemian kokeellisissa töissä, mm. magnetismin hyödyntämisestä ilmiöiden selittämisessä ja uusien luomisessa.
Diffuusio-ilmiö
Luennossaan hän toi perustellusti Johnstonen kolmioon uuden ulottuvuuden,
Johnstonen kolmio – lisäyksenä ”Merkitys oppijan omaan elämään”.
Serkin keskittyi luennossaan kuvaamaan omaa tapaansa opettaa – suomalaisesta näkökulmasta katsottuna meillä tiedekäytäntölähtöisen opetuksen (amer. projektioppiminen) mukaista opetusta. Hän kutsuu sitä ”modeling instruction” -käsitteellä.
Jokainen luento lähestyi kemian opetusta hyvinkin eri näkökulmista, em. lisäksi esiteltiin kinestetiikkaa kemian opetuksessa, kokeellisia töitä (tässä ei juurikaan uutta), demostraatioita ja PhET-simulaatioita opetuksessa. PhET-sivusto laajenee koko ajan, niistä voisi pitää oman kurssinkin, jotta saadaan oikeasti hyötykäyttöön mahdollsimman hyvin.
PhET-kooste
Torstai 29.7.
Torstai luennoista mielenkiinnon herätti atomimallin opetusta koskeva pohdiskelu. Jo aiemminkin asiasta kuullut ja itsekin samoilla linjoilla olevana hakeuduin myös ko. kehittämisryhmän postituslistoille. Käytännössä hahmotetaan atomiallien opetusta ilman Bohrin mallia (”atomimallin historian selittämistä” ja käyttämistä eri vaiheissa osana opetusta). Tästä täytyy kerätä nyt suomenkielinen materiaali.
Pitkästä aikaa lukion kemian opetuksessa opettajilla on mahdollisuus valita oppikirja. Markkinoille palaavat Edita ja SanomaPro. Viime vuosikymmen alussa oli Editan Neon, WSOY:n Kemisti, Tammen Reaktio sekä Otavan Kide- ja Mooli-sarjat. Opettaja pystyi hakemaan mieleisensä, omaa opetustaan tukevan sarjan. Itse nykyisen (toisen) opettajaurani alkutaipaleella valitsin näistä sarjoista Reaktion. Silloisen valinnan tärkeä kriteeri oli sarjan tapa käsitellä orgaanista kemiaa (oma erikoistumisalueeni kemian opinnoissani oli analyyttinen orgaaninen kemia).
Tulevien kemian opettajien opettajakouluttajana
Opettajakouluttaja korostin omille opetusharjoittelijoilleni, että tutustukaa kaikkiin käytössä oleviin kirjasarjoihin. Itse aikoinaan kysyin oman ohjaavalta opettajaltani: ”Mikä on paras kirjasarja”. Tuolloin Viikin normaalikoulussa oli käytössä Kide-sarja. Ohjaava opettajani totesi: ”En ole vielä tehnyt.” Tämä puhutteli minua erityisellä tavalla .
Viikin normaalikoululla minulle olikin oma työ varmistaa, että kaikkea oli tarjolla opetusharjoittelijoiden käyttöön. Alla kuva kokoelmasta.
Viikin normaalikoulun kemian opetusharjoittelijoiden ”oppikirjalainaamo”
Kohti sähköisiä oppimateriaaleja ja oppikirjoja
Tilanne muuttui 2010-luvun puolen välin jälkeen, kun sähköiset oppikirjat ja lukiolaisten omat (tai koulun tarjoamat) kannettavat tietokoneet saapuivat. Ennen vuoden 2016 LOPS:ia markkinoille olivat tulleet e-Oppi Orbitaali-sarjallaan (jossa itsekin olen ollut mukana alusta lähtien) ja Tablet-koulu (nyk. Studeo) omalla oppimisympäristöllään. Uuden tyyppiset lähestymistavat tulivat uusien toimijoiden myötä: e-Oppi tuo markkinoille muokattavat sähköiset oppikirjat (peda.net -ympäristöön) ja Tablet-koulu hieman eri näkökulmasta sähköiset materiaalit omaan oppimisympäristöönsä.
LOPS 2016 oli tilapäinen vaihe myös kemian opetuksessa
Vielä nykyään voimassa olevan LOPS:in (LOPS 2016) aikana kustantamot ryhtyivät siirtämään oppikirjoja verkkoon (näköispainoksina). Painettuja kirjoja julkaisi sen jälkeen enää SanomaPro ja Otava, joista Otavan Mooli-sarjasta ilmestyi kaikkien kurssien kirjat (Ke1-Ke5 ja kertauskirja), kun SanomaPron lukion kemian kirjasarjaa ilmestyivät vain Ke1-Ke3-oppikirjat.
Aika pian nykyisen opetussuunnitelman lähtiessä pöyrimään selvisi, että edessä uusi opetussuunnitelmaprosessi. Siinä korjattiin koko joukko kahteen aiempaan opetussuunnitelmaan tulleita epäkohtia. Tämä osaltaan varmasti ohjasi osaa kustantamoista jättämään LOPS 2016 -oppikirjat väliin ja keskittymään tulevan LOPS:in mukaisten kirjojen työstämiseen. Painettujen oppikirjojen markkinoilla tämä oli ymmärrettävää.
Uuden tulevan opetussuunnitelman mukaiset lukion kemian oppikirjat: Orbitaali, Ioni, Mooli ja Sidos
Nyt uuden opetussuunnitelman (LOPS 2019/2021) myötä kemian oppikirjamarkkinoille palaavat siis Edita Ioni- ja SanomaPro Sidos-sarjoillaan. Otava on kasvattanut kirjoittajaporukkaa, joten se varmasti näkyy oppikirjan sisällöissä. Myös e-Oppi on uudistanut Orbitaali-sarjaansa.
Kaikista oppikirjoista saadaan nähdä sähköiset oppikirjat, Otavan Moolista jo tullut ulos painettu versio. Oletuksena on, että myös Edita ja SanomaPro julkaisevat painetut versiot kirjoistaan. e-Oppi tuottaa Orbitaali-kirjansa peda.net -ympäristöön (muokattavat oppikirjat) ja uutuutena myös sähköisenä Opiq-ympäristöön.
Mielenkiintoiseksi tilanteen tekee se, miten eri toimijat saavat sähköiset oppikirjansa ja materiaalit upotettua tai linkitettyä käytössä oleviin oppimisympäristöihin (Microsoft Teams, GFE Google Classroom, …). SanomaProlla on oma ympäristönsä. Luvassa on erilaisia käyttöliittymiä.
Orbitaali-sarjan ilmestymisaikataulu
Lukion kemian uuden opetussuunnitelman mukaiset Orbitaali -oppikirjat ilmestyvät seuraavan aikataulun mukaisesti:
Orbitaali 1 – Kemia ja minä
30.9.2020
Orbitaali 2 – Kemia ja kestävä tulevaisuus
1/2021
Orbitaali 3 – Molekyylit ja mallit
2/2021
Orbitaali 4 – Kemiallinen reaktio
2/2021
Orbitaali 5 – Kemiallinen energia ja kiertotalous
5/2022
Orbitaali 6 – Kemiallinen tasapaino
5/2022
Orbitaali-oppikirjasarjan ilmestymisaikataulu
Uuden lukion opetussuunnitelman mukaiset Orbitaali-oppikirjat (ilmestyvät myös opiq-versioina)
ASE-konferenssi on Euroopan laajin tiedeopetuksen konferenssi. Tällä kertaa se järjestettiin Readingissä, Readingin Yliopiston tiloissa. Reading paikkakuntana on itselle jonkin verran tuttu, tytär asui miehensä kanssa täällä vuoden (palasi viime kesäksi) ja ehdin kerran vierailla muutaman päivän täällä. Miellyttävä, sopivan matkan päässä Lontoosta oleva yliopistokaupunki.
Readingin keskustaa halkaiseva jokimaisema
Konferenssin järjestelyistä on vastannut ASE – The Associaton for Science Education ja paikalliset toimijat. Itselläni tämä on kolmas kerta, kun osallistun konferenssiin – myös itse luennoitsijana. Konferenssin anti vuosi vuodelta parantunut valtavasti – sisällön puolesta. Ohjelma on ja on ollut monipuolinen, joten pienellä suunnittelulla annista saa merkittävän. Myös tuttuja alkaa tulla vastaan.
Readingn yliopisto Palmes-rakennusPalmer-rakennuksen sisältä
Ensimmäinen päivi oli ns. kansainvälinen päivä, jolloin ohjelmaa oli kv-vieraille. Porukkaa konferenssiin on tullut ympäri maailmaa, yli sata osallistujaa. Päivän keynote puhe käsitteli eri maiden tiedeopetuksen opetussuunnitelmien vertailua. Sen piti Cambridge Assessment -nimisen organisaation johtaja Tim Oates. ”Learning everything, learning nothing, or learning something from international comparison of science curricula” -otsikolla hän mainitsi useaan otteeseen Suomen koulujärjestelmän, sen kehityksen ja tarkasteli Suomen PISA-tuloksia. Eikä mitenkään hyvässä valossa. Moni asia oli jäänyt pohtimatta, vaikkapa suomalainen opettajakoulutus ja sen merkitys. Jotenkin tuntui, että luento oli hieman tarkoitushakuinen – suomalaisin silmin.
Tim Oates
Toine avauspäivän mainittava luennon otsikko oli: ”Can we agree on what conceptual understanding looks like in chemistry?”. Jasper Green puhui käsitteellisestä ymmärtämisestä, käsitetiedon hallitsemisesta. Hän oli analysoinut esim. sitä, miten eri opettajat arvioivat oppilaiden vastauksia, millaisia käsiterakennelmia ja selityksiä he hyväksyvät ja arvostavat oppilaiden vastauksissa. Mielenkiinto ei ollut itse oppilaiden vastauksissa. Opettajien arvioinneissa huomio kiinnittyi tapaukseen, jossa opettaja oli arvioinnissa miettinyt syitä virhekäsityksen syntyyn, ei vain itse virhekäsitykseen.
Jasper GreenTutkimuksen kohteena oli palava kynttilä ja ilmiön selittäminen. Tässä vastaukset asettuivat arvioinnissa kolmeen klusteriin. Myös opettajien arviot voitiin luokitella tämän mukaan.
Toinen päivä 9.1.
Toisena päivänä avautuivat näyttelyosastot. Olin etukäteen ilmoittanut CLEAPSSin johtajalle – tavattuani hänet Tukholmassa, kemikaaliturvallisuuteen liittyvän opettajakouluttajaverkoston tapaamisessa – että olen tulossa konferenssiin. Sovittiin silloin, että tulen ständille ja vaihdetaan kuulumiset. CLEAPSS on on yhdistys, joka Englannissa, Walesissä ja Pohjois-Irlannissa vastaa (koulujen ja oppilaitoksien jäsenmaksua vastaan) kemikaaliturvallisuuteen liittyvistä asioista, ohjeistamisesta, koulutuksesta ja käytännön tuesta. Heidän materiaalinsa ja apunsa onkin merkittävä apu kemian opettajille. Lyhyt video järjestöstä: https://youtu.be/PP-NaX532mw . Steve oli kiinnostunut, mitä Tukholman kokouksen jälkeen on tapahtunut, johon sitten kerroin mm., että olemme vakavissamme hakemassa rahoitusta pohjoismaisen verkoston ylläpitoon ja hankkeeseen. CLEAPSS on luvannut olla mukana apuna prosessissa.
Steve Jones ja allekirjoittanut. Yhteistyö jatkuu.
Tapaamisen jälkeen olikin aika tutustua CLEAPSSin omiin työpajoihin, jossa he esittelivät
työtään ja materiaalejaan (kuvat 8-9)
kehittämistyötään ja opettajille tarkoitettuja kokeellisia töitä (kuvat 10-15)
Tärkeimmät materiaalit ovat ns. reseptikirja ja HazCards -kortit. Reseptikirjassa on esitelty liuoksien valmistamiseen liittyiä seikkoja ja erityisesti kemikaaliturvallisuuteen liittyviä asioita. HazCards-korteissa on kaikkien koulussa mahdollisesti käytettävien kemikaalien käyttöturvallisuustiedotteiden ja aineiden käyttöön liittyvät oleelliset asiat selitettynä koulujen kemian opetuksen näkökulmasta.
Esimerkkejä kemikaalivarastoista (ei verrattavissa Suomeen), mutta tässä em. reseptikirja, jonka kääntämiseen täytyisi saada rahoitus. Olisi erinomainen apu suomalaisille kemian opettajille, varsinkin aloittaville. Toinen merkittävä materiaali koskee koulukäyttöön tarkoitetut käyttöturvallisuustiedotteiden versiot, ns. HazCards-kortit. Nämäkin olisi erinomainen lisä suomalaisille kemian opettajille.
CLEAPSS kehittää ja kokeilee koulujen kemian opetukseen soveltuvia töitä, myös sellaisia, kouluja ja opettajia varten, joilla ei ole välttämättä laboratoriotilaa ja/tai laitteita käytettävissä. Kuvissa esitelty muutama tällainen (ohjeet ovat löydettävissä osin em. reseptikirjasta ja videoina).
Vasemmassa alakulmassa on ”omatekoinen” elektrolyysilaite”, systeemissä voidaan katsoa mikroskoopilla, mitä reaktioastiassa tapahtuu.Omilla kätösillä tehty elektrolyysilaitteisto – eikä maksa paljoa.Kromatografiatyötä on kehitelty edelleen, jotta saadaan värillisiä pisteitä, jotka sitten kuvaavat erottuvia kemikaaleja. Indikaattorien vertailutyö. Sopii erinomaisesti titraustyön yhteyteen. Esittelee myös ”yleisindikaattorin” valmistamisen ja käytön. Kobolttisuolatyö, jossa voidaan tutkia lämpötilan vaikutusta kemialliseen tasapainoon. Hoffmannin laitten ”halpisversio” (veden hajottaminen elektrolyyttisesti)
Toisena päivänä oli myös oma esitys: 3D-mallintaminen kemian opetuksessa. Esitys käsittely mallintamisen pedegogisia lähtökohtia ja sitten molview.org-sivustoa ja MarvinSketch-ohjelman käyttöä eri kemian teemojen sisällä. Diasarja löytyy omalta kotivulta.
ATK-luokka tuli täyteen, mielenkiintoista oli, että puolet oli pohjoismaalaisia.
Kolmas päivä 10.1.
Päivä alkoi luennolla: ”Metacognition, modelling and misconceptions”, jonka piti Niki Kaiser. Teema on erittäin ajankohtainen ja antoi runsaasti uusia ajattelemisen aiheita omaan työhön. Hänen lähestymisensä koskee laajaa kokonaisuutta, missä yhdistyvät 1) mallintamisen ajatukset ja ideat, 2) Johnstonen kolmio, jossa kemiallista ajattelua lähestytään kolmella tasolla (makroskoppinen, submikroskooppinen ja symbolinen) sekä 3) virhekäsityksien syntymisen pohdinta. Opettajien aineenhallinnan merkitys nousi esille, mutta Niki korosti myös PCK:n merkitystä (PCK = miten joku asia opetetaan, lyhyesti kuvattuna).
Niki KaiserIonisidoksen erilaisia malleja eri tasoilta (Johnstonen kolmio).
Niki oli tutkinut niin opettajien että opiskelijoiden näkemyksiä ionisidoksesta ja tulkintoja eri malleista ja hahmottanut uudenlaista em. Johnstonen malliin perustuvaa opetusmenetelmää.
Toinen päivän ohjelmanumero oli OneNote -työpaja: ”Using OneNote as a science journal for rich feedback”. OneNote-ohjelman esittelyssä ei ollut yllätyksiä, mutta hyviä pieniä vinkkejä tuli omaan työhön.
Päivän listalla oli vielä AR:ää (augmented reality) käsittelevä työpaja. Otsikko hieman harhautti, kyse oli alakoulun opetukseen suunnatuista AR-työkaluista (korteista ja kännykkäohjelmista). ”Using AR to deliver the perfect lesson” (in primary school) -luento sisälsi Octagon-nimisen yrityksen luomien AR-elementtien hyödyntämistä opetuksessa. Käyttö onnistui joko tableteilla tai kännyköillä (iOS ja Android).
Dinosaurus tutkailee laukkuni sisältöä.
Neljäs päivä (11.1.) meni näyttelyä läpikäydessä. Materiaalien tuottajien rooli oli merkittävä – matkaa tuli joitakin näytteitä, niiden käyttökelpoisuus Suomen kontekstissä jää nähtäväksi. Sunnuntaina 12.1. olikin sitten paluu matkaa Suomeen.
Lopuksi
Suomalaisten osallistuminen tämän kaltaisiin konferensseihin – vaikka vain osallistujana – maksaa itsensä takaisin. Uusien ideoiden ja toimintamallien löytäminen, vaikka vain omien ajatuksien vahvistaminen auttaa oman työn tekemisessä ja kehittämisessä.
Itselleni mielenkiinto iski Niki Kaiserin pohdintoihin ja niiden soveltamiseen Suomen oloissa ja eritysesti meneillään olevan PIRE-hankkeen puitteissa. PIRE-hankkeen mallintamiseen ja lukiolaisten keskinäisen vuorovaikutuksen hyödyntämiseen yhteisten artefaktien luomisessa saattaa löytyä Kaiserin työn innoittamana mielenkiintoisia uusia sovellutuksia. Ja siitä sitten toisella kertaa.
Yhden opintopisteen moduuli (huom. käsite moduuli, joista sitten rakennetaan opintojaksoja, kursseja ei enää ole – paitsi ehkä sitten puhekielessä) on uusi ilmiö uudessa opetussuunnitelmassa – joissakin aineissa on kurssi jaettu kahteen erilliseen moduuliin (kemiassa, matematiikassa jopa 3 opintopisteen moduuleja). Tavoitteena on ollut uudenlaisten opintojaksojen rakentaminen, joissa yhdistyisi eri oppiaineiden moduuleja. Miten nämä toteutuvat ja mitä ideoita tähän löytyy, jää nähtäväksi. Niihin en tässä bloggauksessa ota kantaa.
Kemia 1 moduuli – Kemia ja minä
Selkeitä uusia asioita verrattuna yläkoulun kemiaan on 1.moduulissa jaksollisen järjestelmän ja atomin rakennetta kuvaavan elektronikuorimallin käyttäminen selittämään atomin rakennetta. Aiemmin mainittiin vain atomin rakenne. Bohrin mallin arvon palauttaminen hieman arveluttaa, sitä vastaan kun on ”taisteltu” jo vuosi kymmeniä. Oma fysikaalisen kemian professorini Juhani Murtokin yritti aikoinaan laittaa tätä mallia hautaan omissa artikkeleissaan. Mallina Bohrin malli toimii joissakin tapauksissa, mutta käyttämällä sitä ioniyhdisteiden ja ionisidoksen kuvauksessa, edessä on myöhemmin kohtuullisen vaikea poisoppiminen. Toinen uusi teema 1.moduulissa, ehkä enemmän palauttaminen omalle paikallaan kemian pakollisiin opintoihin, on ainemäärän ja konsentraation käsitteet.
Moduuli on pääasiassa yläkoulun kemian kertausta, mikä (valitettavasti) on paikallaan tehdä. Tämän moduulin liittäminen johonkin kokonaisuuteen (jossa ei ole matematiikkaa) saattaa haitata kemian perussuureiden opiskelua, koska siihen liittyy kuitenkin selkeästi oma osa matematiikkaa. Muten on kohtuullisen kevyt moduuli.
Kemia 2 moduuli – Kemia ja kestävä tulevaisuus
Moduuli 2 tuo sitten uusina käsitteinä elektronegatiivisuuden, poolisuuden ja heikot sidokset. Kun 1.moduulissa on (valitettavasi) paneuduttu / palattu Bohrin malliin, nyt 2.moduulissa sitten paneudutaan atomimallien historiaan (atomi- tai sidosmallien historiallinen kehittyminen). Mielenkiintoinen ja mielestäni oiva lisäys 2.moduulissa on veden nostaminen esimerkkinä ja tutkittavana aineena. Toki tämä on tullut vastaan jo useasti ylioppilaskokeessa, mutta nyt se mainitaan hyvin opetussuunnitelmassa.
Moduulin otsikossa mainittu ”kestävä tulevaisuus” on (minusta) valitettava jäänne siitä ideologisesta vyörytyksestä, jonka kohteena juuri kemia ja kemianteollisuus ovat.
”Vihreän kemian” (siis ei Vihreän liikkeen) alkuperäinen idea pyrkii kehittämään mahdollisimman ympäristöystävällisiä kemiallisia yhdisteitä ja -prosesseja erilaisiin tarpeisiin. Vihreän kemian käsite on saanut alkunsa 1990-luvulla, Paul Anastas ja John Warner muotoilivat (1988) vihreän kemian periaatteita (lähde Wikipedia): Jätteen synnyn ehkäisy, atomiekonomia, vaarattomat kemialliset synteesit, turvallisten kemikaalien suunnittelu, turvallisten liuottimien käyttö ja apuyhdisteiden käytön välttäminen, energian käytön minimoiminen, uudistuvien lähtöaineiden käyttö, tarpeettoman johdosten muodostumisen välttäminen, katalyyttien suosiminen, tuotteiden hajoaminen elinkaaren lopussa, reaaliaikaiset analyysit, onnettomuuksien välttäminen esimerkiksi oikeilla kemikaalivalinnoilla. Nämä tavoitteet ovat olleet ja ovat edelleenkin kemian teollisuuden, kemian innovaatioiden ja kemian opetuksen kantavia teemoja.
Olisin niin halunnut ja toivonut, että tämän moduulin otsikko olisi ollut ”ajaton” ja konkreettinen: Kemia ja turvallisuus. Tällöin kaikki em. olisi ollut mukana ja siihen olisi tuotu kemian työturvallisuus ja kokeellisen työskentelyn mahdollistaminen opetussuunnitelman tärkeäksi tavoitteeksi (keskeiseksi sisällöksi).
Kemia 3 moduuli – Molekyylit ja mallit
Aiempi Kemia 2 -kurssi on saanut näköisensä nimen. Ainemäärn ja konsentraation opetus on siirretty takaisin sinne, minne ne kuuluivat (edellisen OPS:in mukaan) eli pakollisille kursseille. Liuoksen valmistui vielä jäi tälle kurssille, mutta se soveltuu uuten asiana nostettuun keskeiseen sisältöön: liuoksen valmistus ja laimentaminen sekä standardisuoran sovittaminen pitoisuuden määrittämiseksi. Ainemäärn ja konsentraation käsittedien soveltaminen on liitettävissä analyyttisen kemian UV-vis-spektroskopian sovellutukseen. Toivottavasti kemian opettajille hankitaan tähänsoveltuvaa teknologiaa (esim. Vernerin Vis-spektrometrit) ja perehdytetään niiden käyttöön – monelle sivuainekemistille spektroskopia voi muodostua hankalaksi teemaksi (ei ole liittynyt missään vaiheessa kunnolla opetukseen).
Perinteisesti isomeria on opetettu ”kokonaisuutena” luokitelleen isoemeria ensin rakenne- ja stereoisomeriaan sekä tämän jälkeen niiden konkreettisiin esimerkkeihin. Nyt OPS yhdistää ensin suhdekaavan ja molekyylikaavan selvittämisen rakenneisomeriaan. Sitten viittaa kvanttimekaaniseen atomimalliin ja hybridisaatioon mainitsemalla samassa lauseessa stereoisomerian hiiliyhdisteissä. Kun tätä yrittää hahmottaa, syntyy ehkä tarpeettoman monimutkaisia matriiseja, jos ja kun yrittää lähestyä kokonaisuutta.
Isomeria
Sisältö, merkitys, selitys
Atomimalli, hybridisaatio
Rakenneisomeria – runkoisomeria
Sama molekyylikaava, hiilirunko erilainen (empiirinen kaava ei oikein osu tähän)
käytännössä sp3-hybridisaatioon liiiittyvä
Rakenneisomeria – funktioisomeria
Sama molekyylikaava, funkitionaalinen ryhmä erilainen (empiirinen kaava ei oikein osu tähänkään)
harvemmin yhdistetty mihinkään hybridisaation (karbonyyliryhmä?)
Rakenneisomeria – paikkaisomeria
Sama molekyylikaava, funktionaalinen ryhmä eri kohdassa hiilirungossa (empiirinen kaava ei oikein osu tähänkään)
harvemmin yhdistetty mihinkään hybridisaation
Stereoisomeria – cis-trans-isomeria (ja MarvinSketchin myötä E/Z-isomeria) – geometrinen isomeria
Kaksoissidoksiin liittyvä isomeria muoto. Samaan kaksoisssidoksen hiileen ei liity kahta samanlaista rakenneosaa. (cis-trans-isomeria ei ole IUPACin mukainen jaottelu). Sykloheksaani-rakenteisten (ja joidenkin kompleksiyhdisteiden) tapauksien kohdalla käytetty nimeäminen.
sp2-hybridisaatio liittyy kaksoissidoksien ymmärtämiseen
kompleksiyhdisteissä on kysymys mahdollisesti myös muista hybridisaatioista kuin sp, sp2, sp3 (kts. VSEPR-teoria)
Hiiliatomien tetraedmäisen rakenteen vaikutus. Hiileen (asymmetrinen, kiraalinen) liittyy neljä erilaisten rakenneosaa (atomia, funktionaalista ryhmä, hiiliketjua)
Hiilen sp3-hybridisaatio kaiken perustana
Stereoisomeria – konformaatioisomeria
sp3-hydridisoituneet hiilet muodostavat keskenään yksinkertaisia sidoksia (sigma-sidos), joka voi kiertyä
Hiilen sp3-hybridisaatio kaiken perustana
Kuten taulukossa jo mainitsin cis-trans-isomerian opettamisen rinnalle on välttämätöntä nyt ottaa E/Z-isomerian opettaminen. Nämä eivät ole sama asia, mm. sykloheksaani-rakenteiden cis-trans-isomeriaa E/Z-isomeria ei käsittele (ne tulkitaan R/S-isomeriaan kuuluviksi). Mielenkiintoista on, miten kustantajat ja oppikirjoilijat ratkaisevat tämän asia. Ohjaako ylioppilaskokeeseen valittu ohjelma (MarvinSketch) meitä muuttamaan isomerian opetuksen sisältöjä cis-trans-isomeriasta E/Z-isomeriaan, vai tuleeko yksi isomeriamuoto lisää.
Eräässä kirjasarjassa (SanomaPro) isomeria käsitteistöön tuodaan rakenneisomerian kohdalla lisäksi muun muassa tautomeria ja topologinen isomeria. Mielenkiintoisia ja vakavasti otettavia lisiä, kun joka tapauksessa mietitään isomeriaopetuksen uusia suuntia. Tässä en ole ottanut kantaa siihen, miten nimeäminen voidaan mielekkäällä tavalla ottaa isomerian opiskelun tueksi (tai syventämiseksi).
KE3-kurssin keskeisissä sisällöissä on ”aineen rakenteen analyysimenetelmistä – spektroskopia mainiten” -kommentti muutettu muotoon ”tutustuminen spektrien antamaan informaatioon aineen rakenteesta”. Aineen analyysimentelmät on varsin laaja käsite ja valitettavan usein jäänyt vähäiselle käsittelylle. Kirjoissa on menetelmistä erilaisia poimintoja, syksyn 2019 yo-kokeessa asia olikin konkreettisesti esillä.
IR-spektrien tulkintaa lienee harrastettu enemmän, NMR-spektrit ovat hyvin monelle opettajalle hyppy tuntemattomaan (ja opeteltavaan asiaan). Kuinka pitkälle spektrien tulkinnassa voi (pitää) mennä, että täytyy vaatimus ”tutustumisesta”. Tässä on MAOL:ille (Opetushallituksen kustantamana) kyllä laajan täydennyskoulutuksen paikka.
Kokonaisuudessaan uusi KE3-kurssin puoltaa nyt paikkaansa, tosin lukion kemian vaikeimpana (abstraktisimpana) kurssina; mikä on lukiolaisille syytä todeta, ettei heti kemia ala oppiaineena hirvittämään.
Ensimmäinen päivä olikin heti rankka – oma esitys aamupäivästä. Ennen omaa – samassa tilassa – oli esitys, jossa pohdittiin ”What exactly is Modeling Chemistry?”
Jenkeissä on uuden opetussuunnitelman (NGSS) myötä puhjennut laaja liike mallintamisen puolesta – on joidenkin puheiden perusteella ”täysin uusi ja perinteisestä opetuksesta poikkeava” lähestymistapa kemian opetukseen. Kuulostaako tutulta fraasilta? Mallintamisen opetusta varten on perustettu omia keskuksiakin (tapasin yhden edustajan). Jenkeissä onkin käynnissä syvällisempi pohdiskelu siitä, mitä pitää opettaa (huomioiden opetussuunnitelman, viranomaisten ja testien vaatimukset sekä viime kädessä vanhempien asettamat vaatimukset) ja mitä halutaan opettaa (mallintaminen, tieteelliset käytänteet ym.).
Esityksessä mallintamista lähestyttiin meillekin tutun Johnstonen (1991) kemian opetuksen kolmion kautta: makroskooppinen – symbolinen – submikroskooppinen; perustellaan, miten eri tavoin selitetään ja kuvataan kemiallisia ilmiöitä.
Oma luentoni löytyy kotisivuiltani (www.myllyviita.fi). Yleisömenestystä ei ollut (10 kuulijaa), mutta heidän kanssa käydyt keskustelut kysymyksien pohjalta olivat hyviä. Erään kanssa keskustelimme PBL:stä (project based learning), jota PIRE-hanke markkinoi lähtökohtamaan kemian opetuksessa. Itse en sitä ole pitänyt sopivana terminä Suomen oloissa ja opetuksessa. Hän mainitsi jo pitempään ”markkinoilla olleen” POGIL (Process Oriented Guided Inquiry Learning) -hankkeen. Hankkeen sivut löytyvät osoitteesta: https://pogil.org/. Nimi tuntuu paremmin osuvan suomalaiseen pedagogiseen termistöön. Täytyy nyt tutustua tähän ja verrata sitä NGSS:n mukaiseen PIRE-hankkeen toimintamalliin.
School of Business and Entrepreneurship – osa luennoista pidettiin tässä rakennuksessa
Iltapäivällä oli vuorossa 1.tutustuminen tapahtuman näyttelyyn. Suomalaista IS-VET:iä vastaava toimija. Onko meidän tulevaisuuden kemian lukio-opetuksessa NMR:llä paikkaa? Ensin pitäisi saada laitteita, joiden kanssa pääsisi tekemään kokeiluja siitä, mitä laitteella yleensä on mahdollista tehdä. Sitten pääsee laatimaan aineistoja. Eipä ole kyllä IR-laitteitakaan vielä kouluissa (tosin niitä on testattu).
Oma majapaikka oli Hampton Inn Chicago / Naperville
2.päivä
Ensimmäinen esitys oli ”NGSS in ”Practice”: Aligned Labs and Activities to incorporate into your Acids and Bases Unit”. Toista vuotta kemian opettajana toimivat ovat satsanneet melkoisesti omien aineistojen luomiseen. Ovat löytäneet mielenkiintoisia ulottuvuuksia ja kivoja sovellutuksia happojen ja emäksien käsittelyyn. Niistä erikseen, kunhan saan muokattua niistä suomenkielisiä versioita. Tässä ChemReaX-sivuston virtuaalilabran työkalu:
Hyvää KE5-kurssin kamaa. Kuvassa Julia, toinen esittäjistä.
Toinen seuraamaani esitys paneutui otsikolla ”Teachers As Researchers: Implementing Action Research in the Chemistry Classroom” toimintatutkimuksen käyttöön oman työn kehittämisessä. Suomalaiseen opettajankoulutukseen nähden tämä edustaa pedagogisten opintojen seminaarityötä (tai opettaja tutkijana osuutta).
Kolmannessa päivän esityksessä jenkkiläinen kirjantekijä esittely mallintamista laajemmin otsikolla: ”Using Models to Teach High School Chemistry”. Esityksessä kuvattiin erilaisia teemoja ja niissä käytettäviä mallintamisen muotoja. Näistä vielä erikseen oma bloggaus – kunhan saan aineiston työstettyä. Kemian opetuksen tärkeisiin käsitteisiin ym. voi tutustua ladattavasta aineistosta (linkki).
3.päivä
Aamukuljetuksella taas hotellilta puoli kahdeksan kohti yliopistoa.
Päivän ensimmäinen luento käsitteli formatiivista arviointia. Esittäjä kertoi erilaisista tavoista toteuttaa arviointia. Tässä yksi työkalua, jota hän esitteli: KLEW (Know – Learning – Evidence – Wondering)
Toinen esitys oli pidempi työpaja, jossa esiteltiin IR:n ja NMR:n opetusta lukiossa. Tärkeä osa kurssia on päivän vierailu läheisen yliopiston laboratoriossa ja käytännön töiden tekeminen itse oikeilla laitteilla. Tässä hieman enemmän omassa artikkelissa, koska haluan esitellä konkreettisia töitä ja itse lähestymistapaa suomalaisen (Viikissä kokeillun ) sovellutuksen kehittämiseksi.
Kotiin tuliaiseksi tyttären pojalle (3 vuotias) hankin oman kemian paketin:
Neljäntenä päivänä oli päättäjäiset. Seuraava ChemEd2021 -tapahtuma järjestetään Kanadassa Ontariossa.
Lähteitä:
Johnstone, A.H. (1991). Why is science difficult to learn? Things are seldom what they seem. Journal of Computer Assisted Learning (1991) 7, 75-83
