12th International Symposium on Microscale Chemistry (12ISMC) 15.-16.7.2024

20.7.2024 admin

International Symposium on Microscale Chemistry (12ISMC) -symposium järjestettiin tällä kertaa osana ICCE-konferenssia. Symposium järjestetään joka toinen vuosi. Puheenvuoroni jälkeen Suomelle tarjottiin heti mahdollisuutta järjestää symposium vuonna 2026. Täytyypä selvittää :-).

Ennen symposiumin alkua 14.7.

Eurooppalaiset kokoontuivat omalle päivälliselle symposiumia edeltävä päivänä. Tutustumista ja heti alkuun yhteisten kuvioiden rakentelua. Saksalainen taho haluaisi rakentaa mikrokemiaa käsittelevän Erasmus-hankkeen, johon myös suomalaiset voisivat tulla mukaan. Katsotaan, miten tämä etenee.

**Kuva 2:** Kuvassa symposiumin osallistujia, mm. CLEAPSS:in toimijoita, joiden kanssa on jo ollut yhteistyökuviota mm. ORCheSSE-hankkeen tiimoilta.

Iltaa istuttiin Bob Worleyn johdolla, joka kuuluu symposiumin vetäjäporukkaan.

Symposiumin 1.päivä 15.7. – 1.istunto

Päivän aloitti Jorge Ibanex Meksikosta, aiheena oli: Distance learning of experimental chemistry. Luennossa käsiteltiin lähinnä Corona-pandemian ajan kokemuksia ja kokeiltuja toimintamalleja. Käytännössä tässä (yliopistotason alkupään kursseja) analysoitiin erilaisten sähkökemian kokeellisten töiden tekemistä kotona jaossa olleen työkalupaketin avulla. Kuvassa esimerkkinä hopean tunnistaminen korvakorusta ja hopeaa sisältävästä paristosta.

**Kuva 3:** Jorge Ibanex esittelee omia kokemuksiaan Corona-pandemian ajalta.

Toinen luento käsitteli kohtuuhintaisen kolorimetrin tekemistä ja hyödyntämistä. Konsentraatioiden määrittäminen liuoksista on tärkeä osa kemiaa, sen kvantitatiivista analyysiä. Fortunaro Sevilla Filippiineiltä luennoi asiasta otsikolla: Re-Desigming the colorimeter for chemistry laboratory teaching. Tämä luento, kuten moni tämän jälkeen, paneutui siis kohtuuhintaisiin työkaluihin kemian opetuksessa. Symposiumin työpajassa on sitten mahdollisuus tutustua näihin lähemmin.

**Kuva 5:** Kohtuuhintaisen kolorimetrin rakentaminen.

Suomessa on puhuttu ”lego-kolorimetristä”, jonka rakentamisesta löytyy netistä ohjeita. Teoriasta on kirjoitettu mm. Dimensio-lehdessä. Näissä hyödynnetään LED-valoja, jotka mahdollistavat halpojen työkalujen rakentamisen. Näiden rakentaminen voi toimia ns. MakerSpace -työskentelyn lähtökohtana, jossa kemian opiskelua varten rakennetaan itse työkalu, ja opitaan ko. välineen toimintamekanismeja ja teoreettisia asioita (mm. Beerin laki) kokeellisen työskentelyn ja mittauksien tulkintojen lisäksi. .

Kolmannen luennon piti Marie du Toit, Etelä-Afrikasta, aiheena: Chemistry practicals: adding the wow factor. Marie puhui ongelmista eteläafrikkalaisessa kemian opetuksessa mainiten mm. kokeellisen työskentelyn vähyyden ja opettajien keskittymisen vain teorian opettamiseen.

**Kuva 6:** Marie du Toit. Palkittiin symposiumissa merkittävänä mikrokemian kehittäjänä ja sanansaattajana.

Etelä-Afrikan kemian opetuksessa koulut jakautuvat hyvin erilaisiin, osassa kouluissa on kemian laboratorioluokka, suuressa osassa ei. Kemian välineiden olemassaolo kouluissa on myös ongelma. Koulujen, erityisesti maaseutukoulujen, kohdalla ongelmia aiheuttaa myös sähkönsaannin puute ja vähäiset resurssit, mikä johtaa helposti niin opettajien kuin oppijoiden mielenkiinnon puutteeseen. Monilla alueilla apuun on tullut paikalliset yritykset, jotka ovat lahjoittaneet välineitä tai tukeneet niiden hankintaa. Tämä on tärkeä asia ymmärtää myös DAIA-projektin osalta, jonka tiimoilta itse lähden Etelä-Afrikkaan muutamaksi kuukaudeksi syksyllä 2024.

**Kuva 7:** Du Toitin linjauksia WOW-efektistä ja Etelä-Afrikan tilanteesta.

Symposiumin 1.päivä 15.7. – 2.istunto

Ensimmäinen päivä jatkui Hus-Mao Liaon luennolla: The application and development of the micro-Hoffman Voltameter via digital technology. Hus-Maon versio Hoffmanin laitteesta (kuvassa) oli yksi konferenssissa esitelty. Itse sain lahjana ko. laitteen mukaan. Elektrolyysin opettaminen on yksi sähkökemian tärkeimmistä asioista ja Hoffmannin laite on yksi tunnetuimmista laitteista, joilla elektrolyysiä tehdään.

**Kuva 8:** Hus-Mao esittelee omaa versiotaan Hoffmanin laitteesta

Istunnon toisen luennon piti mikrokemian englantilainen guru Bob Worley (johon lähes jokainen viittasi päivän aikana joko esimerkin tai sovellutuksen kautta). Aiheena oli: Overcoming Resistance to Innovation. Bobin luennon ydin oli siinä, miten saada opettaja ymmärtämään mikrokemian merkitys ja hyöty. Opettajat seuraavat liian tunnontarkasti oppikirjoja ja niissä olevia ohjeita kokeellisten töiden tekemiseen (perinteisillä kalliilla laitteilla). Bob esitteli myös omia innovaatioitaan (löytyy CLEAPSS:in materiaaleista ja hänen kirjastaan).

Kolmannen luennon piti Nasko Yuerjev Stamenov Bulgariasta otsikolla: Outreach and optimization of the chemistry education in Bulgaria using microchemistry approach.

Oma esitys oli toisen istunnon neljäs luento. Aihe oli: Teacher´s personal development – Chemical safety, microscale chemistry and chemistry education in Finland. Esityksen diasarja ilmestyy minun kotisivuille.

Matthew Smith Iso-Britanniasta piti viidennen ja viimeisen luennon: Making microscale chemistry work for pupils, teachers and technicians in secondary schools.

Matthew esitteli CLEAPSS:in materiaaleista tuttuja mikrokemian ohjeita ja esimerkkejä. Iso-Britannian käytäntö poikkeaa monen muun maan käytännöistä, koska opettajan apuna on teknikot, jotka valmistelevat kokeelliset työt – liuokset, työvälineet – ja myös keräävät kaiken talteen töiden jälkeen.

Symposiumin 1.päivä 15.7. – 3.istunto

Kolmannessa istunnossa (lounaan jälkeen) jatkuivat käytännön esimerkkien esittelyt.

Fortunaton esitteli omaa kehitelmää kolorimetristä. Elena puhui pH-käsitteen opettamisesta ja näytti mm. punakaalin hyödyntämistä opetuksessa (kuva alla). Kazuko oli tutkinut erityisoppilaiden kanssa tehtävää työtä mikrokemian avulla. Odyssa puhui kinetiikan opetuksesta ja lopuksi Jeanette esitteli STEM-opetuksen strategioitaan.

**Kuva 13:** Yleisindikaattorin ja punakaali-indikaattorin vertailua

Symposiumin 2.päivä 16.7.

Symposiumin 2.päivä 16.7. – 1.istunto

Ensimmäisessä istunnossa pidettiin muistoluentoja mikrokemian uraauurtavista edelläkävijöistä.
John Bradley, joka oli eteläafrikkalainen mikrokemian pioneeri. Hänet esitteli Marie du Toit.
Peter Schwarz, joka oli saksalainen ja korosti teemaa: tee enemmän vähemmällä (”Do mote with less”). Bob Worley esitteli Peterin ja halusi toistaa Peterin tekemiä kokeita ja jakoi näitä kokemuksia eteenpäin.
Viktor Obendrauf, joka oli myös saksalainen mikrokemian uranuurtaja. Hänet esitteli Angela Kholer.

**Kuva 14:** ”Do more with less” oli Peter Schwarzin motto.

Symposiumin 2.päivä 16.7. – työpajat

Iltapäivällä oli vuorossa mikrokemian symposiumin työpajat. Työpajoissa oli tilaisuus tutustua luennoilla esiteltyihin töihin ja välineisiin. Itse tutustuin erityisesti mini-Hoffmanin laitteen rakentamiseen ja hyödyntämiseen.

**Kuva 15:** Hus-Mao Liao esitteli omatekoisen mini-Hoffman-laitteen kokoamista ja käyttöä.

CLEAPSS:in pisteellä mm. Bob ja Magda esittelivät CLEAPSS:in materiaaleissa esiteltyjä mikrokemian töitä.

**Kuva 16:** Bob Worley ja Magda Polec askartelevat CLEAPSS:in versiota Hoffmanin laitteesta.

Mikrokemian symposiumissa ja myös työpajoissa nousi erityisesti esille elektrolyysiin liittyvät työt ja välineet. Näissä töissä saadaan aikaisesti näyttäviä ilmiöitä. tuotetaan kaasuja ja mahdollistetaan tärkeiden kemiallisten reaktioiden ja ilmiöiden tutkiminen ja opiskelu – halvoilla välineillä, pienille ainemäärillä (mikä tekee työskentelyn vaarallisten aineiden, mm. kloorikaasun kanssa mahdolliseksi).

Seuraavassa kuvakollaasi erilaisista töistä ja työvälineistä.

Kuva 17: Eteläafrikkalainen veden elektrolyysi työväline

**Kuva 18:** Kuparioksidin pelkistäminen.

CLEAPSS-vierailu 16.-18.5.2022

22.5.202222.5.2022 admin

CLEAPSS:ista

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.

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

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).

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.

Yo. työssä neuvotaan myös tekemään oma ”yleisindikaattoriliuos”, joka on hieman jaottelevampi kuin esim. BTS, mikä antaa kolmea väriä.

3. Ammoniakin diffuusio ja reaktiot

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

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.

ASE-konferenssi (Association for Science Education) Readingissä 8.-11.1.2020

11.1.202011.1.2020 admin

Ensimmäinen päivä 8.1.

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.

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.

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.

Tutkimuksen 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).

Ionisidoksen 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).

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.

Association of Science Education ASE -konferenssin antia 2.-7.1.2018

3.1.20186.1.2018 admin

Tiistai – saapuminen Liverpooliin

Liverpooliin tultiin Manchesterin kautta, lentokoneella Manchesteriin ja junalla Liverpooliin.

Ja majoittuminen paikalliseen hotelliin (1-2 tähden hotelli).

Keskiviikko, 1.päivä – International Day

ASE-konferenssi on Euroopan laajin tiedeopetuksen konferenssi. Paikalla oli osallistujia Aasiaa ja Etelä-Amerikkaa myöden. Suomesta tänään osallistuivat Hgin yliopiston Viikin normaalikoulusta allekirjoittaneen lisäksi kollegat Tea Kantola ja Taina Makkonen. Kaiken kaikkiaan odotetaan yli 2.000 tiedeopetuksen opettajaa paikalle.

Tahtotila konferenssiin osallistumiselle tuli siitä, että niin itse kuin kollega olimme kiinnostuneita eurooppalaisen tiedeopetuksen sisällöistä ja tekijöistä. Halusimme antaa myös oman panoksemme eurooppalaiseen tiedeopetuksen kehittämiseen tuomalla omia kokemuksia suomalaisten ja amerikkalaisten PIRE-hankkeesta (kts. 2.päivä) ja kokeellisuuden nostamisesta uudelle tasolle Viikin normaalikoulun kokeiluihin vedoten.

Cognitive Load Theory – Kognitiivisen kuormituksen teoria

Päivän mielenkiintoisimman luennon (johon itse osallistuin) piti Bob Pritchard (opettajakouluttaja, konsultti). Otsikkona oli Kognitiivinen kuormitus tiedeopetuksessa. Hänen lyhyt esittelynsä oli:

What is Cognitive Load Theory (CLT), why is it so important, and how can it be applied to the Science Classroom? In January Professor Dylan Wiliam tweeted that “…Cognitive Load Theory is the single most important thing for teachers to know”. This session explains the principles of CLT and shows how an understanding of how CLT can be used to improve teaching and learning in Science.

Bob johdatteli CLT:n perusteisiin lyhyesti – lähdeluettelossa hyviä linkkejä (palaan näihin myöhemmin). Mielenkiintoisia kohtia olivat ne, joissa viitattiin tehtävänantoihin ja niiden rakentamiseen liittyviin huomioihin CLT:n valossa. Palaan näihin, kun olen itse tutustunut lähdekirjallisuuteen – erittäin tärkeitä näkökulmia myös suomalaiseen pedagogiseen keskusteluun (didaktisia huomioita).

Good Practical Science – Kokeellisen työskentelyn raportti

Päivin Keynote-puheenvuoron piti tai alusti professori Sir John Holman. Hän on vetänyt säätiön rahoittamaa tutkimushanketta, jossa on analysoitu eri maiden kokeellisen työskentelyn malleja ja siihen liittyjä taustatekijöitä (mm. opettajakoulutus, välineistö). Suomesta asiantuntijaryhmässä on ollut mukana professori Jari Lavonen Helsingin yliopistosta ja Taina Makkonen Helsingin yliopiston Viikin normaalikoulusta.

Raportin ja sen liitteet voi ladata seuraavan linkin takaa: http://www.gatsby.org.uk/education/programmes/support-for-practical-science-in-schools

Suomalaisena tiedeopetuksen konferenssissa

Kuten monesti aiemminkin maininta kotimaasta johtaa keskusteluun Suomen opetuksen hyvyydestä jne. Tänään parissa kohtaa joutui miettimään asiaa hieman tarkemmin:

tiedeopetuksen kannalta pidettiin esimerkillisenä ja hyvänä sitä, että koululla on käytettävissä assistentteja (kemikaali- ja laitevarastojen omia hoitajia); kysymykseni on, miksi muualla niitä tarvitaan? Toki Suomen tilanne ei ole (ainakaan vielä) edes kohtuullinen, koska opettajilla ei ole ollut tilaisuutta tai mahdollisuutta saada kemikaali- ja/tai välinevaraston hoitajan koulutusta (kemia ja fysiikka). Mutta toisaalta opettajien aineosaaminen on sellainen, että he hyvinkin kykenisivät homma hoitamaan ja siitä maksetaan erikseen.
jossakin maassa kokeellisuuteen käytetään 60% oppitunneista, Suomessa vain 30%. Kysymys on kuitenkin, miksi ja mitä ko. ajalla tehdään. Ja tähän liittyen kollegani kanssa pidämme omaa esitystä PIRE-hankkeen tuomista kokemuksista.

Kansainvälinen päivä päättyi illanviettoon. Paikka oli komea, ohjelma ei sitten sen mukainen.

Torstai, 2.päivä – Oman ja kollegan yhteisen esityksen päivä

Ennakkotiedot kertoivat, että esityksemme ajaksi paikalle olisi tuloissa 18 kuulijaa. Paikka oli meluisa (ATK-luokka, jossa talon serverit hyrräsivät kohtuullisen kovaa), mutta kyllähän opettajien äänet kantavat. Esitys kesti 45 min ja päälle tuli kysymyksiä. Palaute oli positiivinen. Esityksen diasarja löytyy linkin takaa. Tämän jälkeen alkaa artikkelin työstäminen tästä esityksestä ja teemasta ASE:n omaan julkaisuun. Esitys ja tulevaisuudessa artikkeli puhukoon puolestaan.

DNA fingerprinting using PCR and Gel Electrophoresis -työpaja

Oman luennon jälkeen oli mahdollisuus osallistua työpajaan, jossa esiteltiin koulun budjettiin sopivaa tapaa esitellä ja toteuttaa ”DNA-tutkimusta” (aineistoa koulumme ensi lukuvuoden CSI-kemiaa -kurssille). Tutustuttiin Timstar-nimisen yrityksen luomaan konseptiin toteuttaa DNA-analyysiä ja elektroforeesia koulun puitteissa. Perusvälineillä ja yksikertaisilla aineilla rakennettiin systeemi, jossa syntyi geeli (jos erottelu tapahtuu) ja voidaan toteuttaa DNA:n polymerointi tutkimusta varten sekä itse tehdä elektroforeesiajo. Laitteiston hinnoista oli vaikea saada käsitystä – selviää yrityksen sivuilta. Itse työ ei onnistu 75 minuutin oppitunnin puitteissa, joten asia vaatii suunnittelua ja sovittelua.

Selvästi KE6-kurssin tai labrakurssin materiaalia.

Cards for A2/Y13 Organic Chemistry -työpaja

Kortti-ideaa – Suomessa tehty jo vuosi tämän idean pohjalta. Vieläpä jäsennellymmin ja pedagogisesti jo edistyneemmällä tavalla. Ulkoaopiskelun tukeminen pelin elementeillä ei ole ehkä sitä nykyaikaisinta pedagogiikkaa, vaikka itse pelillisyys onkin lähestymistapana ihan hyödyllinen lisä monessakin tilanteessa.

Using Technology in Science

Luennon piti ”science technician” eli opettajan apuhenkilö. Suomessa ja muutamassa muussakin Euroopan maassa tällaisia ei ole. Yliopistoissa kylläkin on. Miksi tällaisia tarvitaan kouluissa, heräsi kysymyksenä – Suomessa kemian opettajat (pääaine) kelpaavat myös teollisuuteen tutkijoina (jos ja kun syventävissä on opiskellut muutakin kuin opettajakursseja), joten osaavat itse asioita, mm. kemikaalien valmistus. Eipä tullut uutta (yhtään mitään). Ehkä muutama linkki – kaveri oli koonnut AR-appsien linkkejä – joita olin jo itsekin selaillut. Britanniassa tämän esityksen mukaan uutta oli mm. Kahoot! (tulossa osaksi Microsoft Teams -ympäristöä), iPadien käyttö opetuksessa (onneksi tästä ollaan Suomessa pääsemässä eroon). Augmented reality (AR) on yksi tulevaisuus työkaluista. Tähän liittyen Viikki on mukana eurooppalaisessa EL-STEM-hankkeessa, jossa rakennetaan työkaluja, joilla opettajat itse voivat rakentaa AR-elementtejä opetuksen tueksi. Tästä luvassa omia postauksia.

Perjantai, 3.päivä – Tutustuminen erilaisiin kokemuksiin ja kokeiluihin jatkuu

Aamupäivä meni hotellilla pikaisen toimeksiannon hoitamiseen – PIRE-hankkeemme seuraava vaihe alkaa kollegalla ja esitestin sisältö täytyy päättää ja saattaa lopulliseen muotoon (varmaankin viikonlopun aikana säätö jatkuu).

Free Web-based Learning Resources for Post-16 Chemistry

3D-mallinnus ei ole uutta Suomessa, täällä se taitaa olla vasta tulossa? Luennolla esiteltiin aineistoja, joissa on hyödynnetty 3D-mallinnusohjelmaa (WebMO). Lukuisa määrä PDF-matskuja löytyy osoitteesta: http://www.ncl.ac.uk/nes/outreach/chemistry/resources/ccdc/#d.en.606483

Sivustolla myös videoita, joissa esitellään ohjelman toiminnallisuuksia. Mielenkiintoisia, mutta meillä MarvinSketch ottaa paikan ja siihen liittyvät ohjeita löytyy peda.net -sivustolta: https://peda.net/p/myllyviita/marvinsketch .

Lauantai, 4.päivä – Tutustuminen Liverpooliin

Tämä oli ensi käynti Liverpoolissa, joten hieman aikaa piti käyttää myös itse kaupunkiin tutustumiseen. ja tietenkin yhdet Fish and Shipsit täytyi syödä. Pieni kuvakollaasi: Clayton square, keskustaa – Crown hotelli ja pubi, aseman lähellä – katukuvaa – opiskelija-aukio kampukselta – paikallinen kirkko – Wetherspoon

KE1-kurssin opiskelijat vierailivat yliopistolla ja kemian opettajankoulutusyksikön Gadolin-luokassa

29.9.201629.9.2016 admin

Lukion pakollisen kemian kurssin sisältöön sopi mainiosti vierailu Helsingin yliopiston kemian laitoksella. Opettajankoulutusyksikön Gadolin-luokassa oli tilaisuus tutustua asioihin, joihin ei koulun kemian luokassa ole mahdollisuutta.

Metsä-teema (koulumme monialaisen oppimisen teema) ja kromatografiaa

Gadolin-luokan työmme liittyi syksyn lehtiin ja lehtien erilaisiin ”värianeisiin”. Mitä lehdille tapahtuu? Miksi värit muuttuvat? Mitä aineita lehdissä siis on?

Jotta lehtien erilaisia aineita saadaan eroteltua toisistaan, täytyy tietää, mitä tarkoitetaan poolisuudella ja poolittomuudella, miten nämä liittyvät liukenemiseen ja liuottimiin, miksi voimme erotella kromatografialla eri aineita.

1. Näytteen valmistus – Jauhaminen, liuotus ja suodatus

Näytteen jauhaminen

Aineiden uuttaminen ja liukeneminen asetoniin

Näytteen suodatus

2. TLC-levyn valmistus ja itse TLC-ajo ja lopputulos

3. Johtopäätöksiä

Lehden aineita eroteltuna:

kellertävä kerros (ylin) = beta-karoteeni
harmahtava kerros = feofytiini
vihreä kerros = klorofylli a
kirkkaan vihreä = klorofylli b
keltainen = violaksantaani, neoksantaani ja kryproksantaani
ruskeankeltainen = kseansantaani
luteiini = keltainen

Vierailun lopuksi oli vielä demostraatioita nestetypen kanssa ja nallekarkin polttaminen.

K e m i a n b l o g i

V i i k i n n o r m a a l i k o u l u n k e m i a n b l o g i

Kokeellisuus