Joka toinen vuosi järjestettävä ISMC-symposiumi oli tällä kertaa Lontoossa, St.Paulin koulussa, 8.-10.7.2026. Kaksi vuotta sitten Thaimaan symposiumissa valmistelut saivat alkunsa ja jo silloin päätin, että lähden Lontoon symposiumiin. Esteeksi en hyväksynyt sitä, että ei yliopisto eikä koulu tukenut eurollakaan opintomatkaa, jossa itsellänikin oli oma esitys Suomen tilanteesta. Työnantajan nuiva suhtautuminen kansainväliseen kanssakäymiseen sekä kokemuksien ja uusien ideoiden hankkimiseen ei auta suomalaisen kemian opetuksen kehittämistä. Kiitos kuuluu MAOL:lle, joka myönsi matka-avustuksen symposium-matkaani ja ISMC:n kollegoille, jotka hyväksyivät esitykseni koko symposiumin ohjelmaan.
Mitä on ”microscale chemistry”?
Mikromittakaavan kemialla (microscale chemistry) tarkoitetaan yleensä kemian harjoittamista hyvin pienillä kemikaalimäärillä ja pienillä laitteilla, usein opetustarkoituksessa. Suomennos on hassu, kuten usein pedagogisessa käsitteissä.
Suomen kielessä käytetty käsite mikrokemia on laajempi käsite, joka voi tarkoittaa hyvin pienessä mittakaavassa tehtävää kemiaa, mutta sitä käytetään usein myös erikoistuneissa analyyttisissä testeissä ja esim. mikrotislauksessa, eikä pelkästään koulun käytännön harjoituksissa. Englannin kielessä käytetään em. kaltaisista kokeellisista töistä käsitettä ”microscale practical work”, joka suomennettuna voisi olla mikromittakaavan kokeellinen työskentely.
Tämä symposium keskittyi juuri kemian opetukseen ja mikromittakaavan työskentelyn hyödyntämiseen kokeellisissa töissä. Tätä ei ole Suomessa juurikaan toteutettu, vaikkakin monia tämän suuntaisia töitä on esitelty eri koulutuksissa ja Gadolin-luokan materiaaleissa. Itse olen osin suomentanut ja tuonut suomalaiseen kontekstiin Englannissa julkaistun mikromittakaavan kemian merkittävään materiaaliin. Tämä Bob Worleyn ja David Patersonin kirja ”Understanding chemistry through microscale practical work” on todella tutustumisen arvoinen.
Osittaiseen suomennokseen ja suomalaiseen kontekstiin sivutettuna pääsee tämän linkin kautta.
1.päivä 8.7.
Ensimmäisen luennon piti Matthew Smith, joka oli symposiumin pääorganisaattori. Hän on St.Paulin koulun kemian osaston johtaja. Hänet olen tavannut aiemmin mm. Thaimassa kaksi vuotta sitten.
Matt keskittyi esityksessään ”mikrokemian skaalautuvuuteen” (mitä termiä nyt käytän jatkossa) koulun käyttöön laajassa mittakaavassa suuren koulun kemian osastolla ja vastaamaan seuraaviin kysymyksiin: 1) missä opetussuunnitelman osassa mikromittakaavalla on suurin vaikutus; 2) miten opettajia ja tiimejä voidaan saada ottamaan mikrokemia käyttöön; 3) mitkä ovat hyödyt kouluille, niiden henkilökunnalle ja ympäristölle; sekä 4) mitkä ovat mikrokemia aktiviteetteja kustannukset ja haasteet. Esityksessä kerrottiin yksityiskohtaisesti tehokkaimmista luokkahuoneharjoituksista ja siitä, miten ne ovat vaikuttaneet myönteisesti oppilaiden käyttäytymiseen ja osallistumiseen oppitunneilla.
Matt esitteli koko joukon mikrokemian sovellutuksia (myöhemmin tulee jakoon diasarjasta poiminnat).
Mattin luennon jälkeen tutustuttiin näytteille asettajien ja osallistujien työpisteisiin. Kuvissa minitislaus- ja minihoffman -laitteet.
Symposiumissa oli useita Hoffmannin laitteen miniversioita. Viereisessä kuvassa yksi, johon oli #d-tulostimella tuotettu muoviosia ja paristoa varten oma teline. Nämä erilaiset versiot olivat saaneet virikkeen pari vuotta sitten Thaimaassa pidetystä ISMC-symposiumin luonnosta.
Yksinkertaisin versio on rakennettu muovipipetistä, johon oli pistetty kaksi nuppineulaa, johon sitten johdettiin virtaa. Tässä syntyviä kaasuja (vety ja happi) ei eroteltu, mutta hyödynnettiin esim. mikrokokoisen ”raketin” polttoaineena.
Seuraavan luennon piti David Paterson, joka on Aldenhamin kemian opettaja, väitellyt, palkittu opettaja, ollut asiantuntijana mm. CLEAPSS:issa ja pääkemistinä parissa koulussa. Toinen ym. kirjan kirjoittajista. Hänet olen tavannut useampaan kertaan, kerran hän piti minulle muutaman tunnin koulutussession CLEAPSS:issa. Erityinen huomionkohteena hänellä on ollut kognitiivinen kuormitus kemian opetuksessa.
David Patersonin luento ”Mikrokemian työt ja niiden integroitu ohjeistus” paneutui kognitiivisen kuormituksen aiheuttamaan ongelmaan. Tehokas käytännön työ on opiskelijoille haastavaa monista syistä, eikä vähiten heidän työmuistilleen asetettujen vaatimusten vuoksi. Opiskelijoiden ymmärrys havainnon tai mittauksen taustalla olevista kemiallisista käsitteistä riippuu siitä, että he pystyvät kiinnittämään huomiota moniin tekijöihin samanaikaisesti. Näitä ovat teoreettisen ymmärryksen kehittäminen, uudet ja aiemmin opitut taidot ja tiedot, kirjalliset ja suulliset ohjeet, materiaalit ja laitteet sekä luokkahuoneen sosiaalinen ympäristö. Esityksessä tarkasteltiin kahta kemia lähestymistapaa, joilla voidaan parantaa oppilaiden kokemusta ja sitoutumista käytännön työhön. Mikrokemian käytännön tehtävissä käytetään pienempiä kemikaalimääriä, yksinkertaisempia laitteita ja tekniikoita, ja
ne mahdollistavat nopeamman etenemisen valmisteluvaiheesta havaintoihin ja mittauksiin. Integroiduissa ohjeissa käytetään
yksinkertaistettuja kirjallisia ohjeita, jotka on upotettu laitteiden ja menettelyjen kaaviomaisiin esityksiin. Monet mikrokemian tehtävät sopivat hyvin tähän lähestymistapaan, sillä laitteiden ja reagenssien käsittely tapahtuu suoraan ohjeiden päällä.
Seuraavan luennon piti väitellyt Brotati Veraitch kemian opetussuunnitelmista. Hän on mm. ASE:n (Tiedeopettajien liitto) 11–19-vuotiaiden luonnontieteiden opetuksen komitean jäsen. Hän esitteli kokemuksia mikrokemian soveltamisesta omassa opetuksessa.
Ensimmäisen päivän keynote-luennon piti Dr Anna Kirkham: Forensic Science: A Microscale Approach to Teaching and Learning.
Rikospaikkatutkimus on laaja ja monitieteinen ala, ja opiskelijoita houkuttelee siihen sen merkitys todellisessa elämässä ja television rikossarjojen tuoma viehätys. Rikospaikkatutkimus tarjoaa mahdollisuuksia tukea oppijoita teorian ja käytännön välisten yhteyksien luomisessa, erityisesti laboratorio- ja kvantitatiivisissa tilanteissa. Anna tarkasteli sitä, mitä rikospaikkatutkimus on ja miten sitä voidaan soveltaa luonnontieteiden opetuksessa mielenkiintoisen ja opetussuunnitelman ulkopuolisen rikastuttavan oppimiskokemuksen tarjoamiseksi. Mikrotason lähestymistavat voivat parantaa sekä opiskelijoiden sitoutumista että ymmärrystä rikostpaikkakemiassa. Opiskelijoiden oppimista koskevaan tutkimukseen perustuen esityksessä korostettiin, kuinka aitojen rikosteknisten skenaarioiden, laboratoriotöitä edeltävien videoiden, simulaatioiden, digitaalisten työkalujen ja tekoälyllä
tuettujen aktiviteettien käyttö voi parantaa opetusta ja oppimista. Näiden lähestymistapojen on osoitettu tukevan laboratoriotyöskentelyyn valmistautumista, vähentävän ahdistusta ja parantavan luottamusta sekä käytännön että kvantitatiivisiin taitoihin. Tämä taas johtaa parempaan opiskelukokemukseen ja luottamuksen kehittymiseen rikospaikkakemiaan.
Päivän lopuksi oli vielä kaksi luentoa lähinnä Englannin ja Skotlannin opetussuunnitelman mukaan tapahtuvan opetuksen osalta mikrokemian soveltamisesta. Niisä esiteltiin heidän omia mikrokemian käytännön sovellutuksia kemian opetuksessa.
2.päivä
Tänä aamuna päätin kävellä hotellilta St.Paulin koululle, jossa symposium pidetään. Matka taittui mm. Thamesin yli menevän Hammersmithin sillan kautta (autolla matkaa olisi merkittävästi enemmän) ja koulun suurten nurmikenttien ohi.
Päivä alkoi työpajalla ”My lab is a pipette”, jota veti bulgarialainen kemian opettaja ja mikrokemian sanansaattaja Nasko Stamenov. Hänet olen myös tavannut useammin, mm. Thaimaan symposiumissa ja ASE-konferenssissa Englannissa. Seuraava ISMC-symposium järjestetäänkin Sofiassa Bulgariassa vuonna 2028.
Nasko esitteli erilaisia reaktioita, joita voi tehdä muovipipetissä. Tässäkin yhdistyy ajatus mikromittakaavan toteuttamisesta niin välineiden hinnan kuin kemikaalien pienen määrän osalta.
Luentojen väliin oli varattu aikaa tapaamisille ja näyttelyalueella kiertämiseen. Alla ensimmäisessä kuvassa kollegoja Englannista ja toisessa poimintoja näyttelyalueen mikrokemian toteutuksista.
Ylläolevassa kuvassa esitellään ns. pisarakemiaa, jossa hyvin pienillä liuosmäärillä voidaan osoittaa kemian erilaisia ilmiöitä.
Ennen lounasaikaa oli vuorossa Bob Worleyn työpaja, jossa otsikkona oli: ”Just watching? The role of the ”spectator ions” in chemical reactions”, jossa Bob esitteli kemiallisia reaktioita, ja ionien, ja erityisesti ”sivustakatsoja-ionien”, roolia. ”Sivustakatsoja-ioneja” esiintyy paitsi saostumisreaktioissa myös neutralointi- ja redox-reaktioissa, erityisesti
elektrolyysin aikana. Pienimuotoiset tekniikat hidastavat havainnointia, mutta ne ovat kooltaan pieniä ja silti
nopeasti havaittavissa. Joskus sivustakatsoja-ioni vaikuttaa reaktioprosessiin. Kemian opetuksessa ”katsojien” käsitteeseen kiinnitetään usein vain ohimenevää huomiota, ja se jää yhtälöiden ja reaktiomekanismien marginaaliin. Mikro-
ja pienimuotoisten tekniikoiden (MaSST) käyttöönoton myötä nämä ionit – joita aiemmin pidettiin passiivisina tarkkailijoina – näyttäytyvät kuitenkin uudessa valossa.
Luentosalissa oli tämän jälkeen kolme luentoa, jotka käsittelivät sähkökemian reaktioita sekä arviointia. Työpajoissa esiteltiin erilaisia kokeellisa töitä, joissa taas sovellettiin mikromittakaavaa, mm. titrauksessa.
3.päivä
Kolmas päivä alkoi palkintojen luovutuksella. Arvostettuja pitkän linjan mikrokemian puolesta puhujia palkittiin. Alla taulukossa pidetyt symposiumit paikkakunnittain ja mukana palkittujen nimet ja maat. Palkinnon luovutuksen jälkeen kukin palkittu piti oman luennon ajatuksistaan ja käytännön toteutuksistaan. (Nämä materiaalit ilmestyvät myöhemmin)
Palkintojen jaon jälkeen on näyttelytauko. Tauon jälkeen Pearsonin edustaja esittely kansainvälisten koulujen toimintaa ja Pearsonin tukea niille.
Vuonna 2021 palkittu Kazuko Ogino esitteli Japanin mikrokemian historiaa, mm. tsunamin ja pandemian ajan merkitystä mikrokemian opetuksen kehittämisessä.
Ennen lounastaukoa oli oma vuoro pitää esitys. Esitykseni esittelin suomalaisen kemian opetuksen nykytilaa, kemikaaliturvallisuuden näkökulmaa CheSSE-hankkeen luoman materiaalin ja koulutuksen pohjalta. Se, miten mikrokemia näkyy tai on näkymättä Suomessa haastaa tuomaa tätä lähestymistapaa laajemmin pedagogisin perustein, ei vain kemikaaliturvallisuuden näkökulmasta (pienemmät määrät vaarallisia kemikaaleja, vähemmän jätteitä jne.). Yleisöäkin oli ja kymykset ja kommentit esityksen jälkeen olivat kannustavia.
Lounaan jälkeen oli ensin luento vihreän ja kestävän kemian käytöstä kokeellisussa työskentelyssä. IUPAC:in 59 maata käsittävän tutkimuksen tuloksia esitteli Katherine J. Haxton Keelen yliopistosta. Tämän jälkeen oli päätöspaneeli, jossa pohdittiin symposiumin ja mikrokemian toimijoiden verkoston tulevaisuutta.
