Kaurialan lukion kemian lehtori Paula Perkkalainen (fil. toht.) esittelee ajankohtaisia aiheita ja projektioppimista laboratoriotyöskentelyn avulla. Myös monitieteisyys ja eri alojen opettajien osallistaminen on keskiössä. Lukuvuonna 2022–2023 aiheina olivat energia ja kestävä kehitys sekä ilmastonmuutos.
Lukio on yksi LUMA-keskus Suomi -verkoston kehittämiskouluista, jotka kehittävät uusia ratkaisuja edistääkseen opetusta yhteistyössä LUMA-keskusten kanssa.
Olen Kaurialan lukion (Hämeenlinna) kemian opettaja. Kaurialan lukio on kuusisarjainen lukio, jossa toimii sekä yleislinja että matematiikka- ja luonnontiedelukio (LUMA-lukio), jolla on opetusministeriön myöntämä erityinen koulutustehtävä. Matematiikka- ja luonnontiedelukioon valitaan vuosittain 32–36 opiskelijaa. LUMA-lukiolaisten pakollisiin opintoihin kuuluu LUMA1-opintojakso, jota opettavat lukiomme biologian, fysiikan ja kemian opettajat. Opintojakson tavoitteena on tutustuttaa opiskelijat luonnontieteelliseen menetelmään hieman syvällisemmin kuin mitä valtakunnallisilla opintojaksoilla ehditään tekemään. Opintojakso antaa myös mahdollisuuden erialisiin projektiluonteisiin töihin. Käytännön työskentelyä varten opiskelijaryhmä on aina jaettu puoliksi.
Viimeisinä vuosina olemme opintojaksolla halunneet erityisesti fysiikan ja kemian osuudessa keskittyä joihinkin tiettyihin ajankohtaisiin aiheisiin. Lukuvuonna 2022–2023 aiheitamme olivat energia ja kestävä kehitys sekä ilmastonmuutos. Energia-aihepiirin parissa opiskelijat valmistelivat fysiikan osuudessa esitykset tulevaisuuden energiamuodoista ja kemian osuudessa määrittivät kokeellisesti eri suolojen liukenemislämpöjä, rakensivat sähköparin ja valmistivat vetykaasua eri menetelmillä. Haasteenamme oli, että ilmastonmuutokseen liittyviä mittauksia ei koulun välineillä ole juurikaan mahdollista toteuttaa; internetistä sen sijaan löytyy paljonkin mittausdataa ilmastoon ja ilmanlaatuun liittyen, mutta koulumme opettajilla ei vielä ollut kykyä hyödyntää tuota avointa dataa, vaikka olimmekin jo käyneet muutaman tunnin opiskelemassa asiaa. Tämän vuoksi kutsuimme paikalle Helsingin yliopiston fysiikan laitokselta Avoin data opetuksessa -projektissa työskentelevät Veera Juntusen ja Peitsa Vetelin.
Yhteistyötä ja ohjelmointia projektiviikolla
Tuon Avoin data-projektiviikon aiheena oli Aerosolit ja niiden vaikutus ilmanlaatuun Hämeenlinnan kaupunkialueella. Projektiviikon tavoitteena oli tutustuttaa opiskelijat avoimeen dataan ja Python-ohjelmoinnin hyödyntämiseen, jotta laaja, taulukkomuodossa oleva aineisto saadaan visuaaliseen muotoon. Opiskelijoiden välisen yhteistyön aikaansaamiseksi työt suoritettiin siten, että aina neljällä opiskelijalla oli sama, heidän itsensä valitsema tutkimuskysymys, jonka parissa he yhdessä työskentelivät. Projektiviikon lopuksi ryhmät esittelivät saamansa tulokset muille.
Projektiviikko alkoi Veera Juntusen ja Peitsa Vetelin aerosoleihin liittyvällä alustuksella. Varsinaista työskentelyä varten he olivat koonneet valmiit datapaketit ja ehdotuksia tutkimuskysymyksiksi; näistä tutkimuskysymyksistä opiskelijaryhmät valitsivat omansa. Ja sitten ryhmät alkoivat koodata Python-ohjelmointikielellä Veeran ja Peitsan sekä meidän kokemattomampien kierrellessä ja auttaessa ryhmiä.
Valopilkkuja ja monitieteinen lähestymistapa
Parasta projektiviikossa oli huomata, kuinka opiskelijaryhmät selvisivät hienosti, vaikka hyppäsimme ohjelmoinnissa suoraan syvään päähän. Osalla opiskelijoista oli toki paljon kokemusta ohjelmoinnista; tällaiset ryhmät alkoivat jo edetä omaa tahtiaan haastavampiin data-analyyseihin. Osalla opiskelijoista ei taas ollut minkäänlaista kokemusta ohjelmoinnista eikä myöskään rohkeutta kokeilla oma-aloitteisesti eri komentoja, ja aluksi heidän ryhmissään oli havaittavissa lievää turhautumista. Opettajien avustuksella hekin kuitenkin selvittivät projektinsa loppuun saakka.
Tämän projektiviikon jälkeen koulumme fysiikan ja kemian opettajat osallistuivat vielä LUKEMA-verkoston Avoin data -koulutukseen, ja ensi vuonna on tarkoitus ottaa avoimen datan käyttö yhdeksi laboratoriotyöksi sekä fysiikan että kemian laboratorio-opintojaksoilla. Olemme mainostaneet kyseistä projektia myös koulumme muille opettajille, erityisesti terveystiedon, psykologian, maantieteen ja yhteiskuntaopin opettajille. Ongelmana on toki se, että tavallisilla opettajilla ei välttämättä ole minkäänlaista ohjelmointikokemusta.
Avoin data- projekti oli yllättävän helppo toteuttaa valmiiden tutkimuspakettien avulla. Alkuun pääsee esimerkiksi tämän sivuston esimerkkien avulla: https://opendata-education.github.io/Tyopajat/intro.html . Lisäksi apua voi pyytää Helsingin yliopiston fysiikan laitoksella työskenteleviltä Peitsa Veteliltä ja Veera Juntuselta.
Onko sinulla ajatuksia siitä, miten matematiikan, luonnontieteiden ja teknologian opetusta ja oppimista tulisi kehittää? Kokoamme yhteen LUMA-aineiden kehittämisestä kiinnostuneita kouluja ja päiväkoteja. Yhdessä LUMA-verkoston asiantuntijoiden kanssa nämä oppimisyhteisöt kehittävät uusia toimintamalleja ja materiaaleja LUMA-aineiden opetussuunnitelman mukaiseen opetukseen. Lue lisää täältä.
Kirjoittanut:
Paula Perkkalainen, filosofian tohtori, kemian lehtori Kaurialan lukio
Jemima Unger, viestinnän asiantuntija, LUMA-keskus Suomi
Kuvannut:
Eveliina Hietakymi, projektisuunittelija, Helsingin Yliopisto
