SlideShare a Scribd company logo
Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta
MODERNIA TEKNOLOGIAA
KEMIAN OPETUKSESSA
-
AJATUKSIA VUODELTA 2020
FT JOHANNES PERNAA
Yliopistolehtori
Kemian opettajankoulutusyksikkö
Kemian osasto
Helsingin yliopisto
4.2.2020LOPS2021 – aineryhmäkoulutus 1
Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta
SISÄLLYS
TEOREETTISIA TYÖKALUJA
ALEX JOHNSTONEN AJATUKSIA
OPPIMISESTA – MUISTIINPANOJA
YO-KOKEEN VAATIMUKSIA
VIRTUAALILABORATORIOITA
AJANKOHTAISIA TUTKIMUSKOHTEITA
4.2.2020LOPS2021 – aineryhmäkoulutus 2
Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta
MALLEJA JA VIITEKEHYKSIÄ
• Sulautuvan oppimisen teoria (engl. Blended learning)
• Mediarikkaat oppimisympäristöt
• Uusia vuorovaikutuskanavia
‒Lähikehityksen vyöhykkeen syntyminen
• Aika, jakelu ja saavutettavuus
‒Ks. saavutettavuusdirektiivi
• Tiedon prosessointityökalut
• TPACK-viitekehys
• Ertmerin esteet
• Laitteet  Asenteet  Osaaminen
• Diffuusioteoriat
4.2.2020LOPS2021 – aineryhmäkoulutus 3
Ertmer ym., 2012; Helppolainen & Aksela, 2015; Koehler et al.,
2013; Pernaa & Aksela, 2013; Rogers, 2003, Savec Ferk, 2017
Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta
KEMIAN OPETUKSEN TUTKIMUS
• Kemia on vaikea oppiaine
• Vieras kieli
• Haastava tietorakenne
‒Kolme tasoa
• Paljon uutta tietoa
‒Gabel, 1999
‒Johnstone, 1993; 1999
‒Cardellini, 2012
4.2.2020LOPS2021 – aineryhmäkoulutus 4
Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta 4.2.2020LOPS2021 – aineryhmäkoulutus 5
Pernaa, 2016
Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta
TIEDON PROSESSOINTI
• Alex Johnstonen (1930–2017) toinen suuri ajatus.
4.2.2020 6
Reid, 2019
- Kirja
- Puhe
- Kokeellinen työ
- Simulaatio
- Animaatio
- Molekyylimalli
- Luentokalvo
- Video
Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta 4.2.2020LOPS2021 – aineryhmäkoulutus 7
TK
CKPK
SYNTEESI
TPK
- Informaation
prosessointi
- Yhteistyö
 lähikeh.
vyöhyke
Symbolinen
- Piirtäminen
- Teksti
Makrotaso
- Silmät
- Valokuva
- Video
- Teksti
Submikroskooppinen
- Teksti
- Animaatio
- Simulaatio
- Molekyylimalli
- Piirros
- 3D-tuloste
PCK
- 1 taso kerrallaan
- Kognitiivinen ylikuormitus
- Muistiprosessin tukeminen
Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta
OPI OPPIMAAN
8obeStock
Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta
DATASTA
• Procedural
knowledge
• Unlinked concept
• HCl increase?
• Or just an error.
4.2.2020LOPS2021 – aineryhmäkoulutus 9
Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta
OPI OPPIMAAN = PANOSTA
MUISTIINPANOIHIN
• Korkeamman tason ajattelutaitojen aktivointi ?
• Metason oppimisen kehittyminen
4.2.2020 10LOPS2021 – aineryhmäkoulutus
Krathwohl, 2002
Kirjassa
Kalvoissa
Oppitunnilla
…
Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta
JÄSENTYNEEKSI TIEDOKSI
11
Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta
LAAJEMPI NÄKÖKULMA
8.10.2019Kyllä kemisti löytää | Tiedekulma 12
Lehdet
Uutiset
Kirjat
Elokuvat Tapahtumat
Opinnot
Harrastukset
Läheiset
Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta
MILLAISTA TVT OSAAMISTA
YO-KIRJOITUKSISSA?
• Tehtävät
• 10.3 Mitkä osat mikonatsolimolekyylistä ovat tasomaisia? Perustele
vastauksesi mikonatsolin rakenteen avulla. Voit myös hyödyntää aineistoa
10.B. (5 p.)
• 10.4 Mikonatsoli esiintyy kahtena enantiomeerina (optisena isomeerina).
Missä mikonatsolin valmistuksen reaktiovaiheessa syntyy ensimmäisen
kerran tuote, joka voidaan erottaa kahdeksi enantiomeeriksi? Perustele
vastauksesi. (4 p.)
• Aineistot
• Kemian osaamista:
• stereokeskus, enantiomeeri, tasomaisuus, kuvaajan ymmärtäminen
• Teknistä osaamista:
• MarvinSketch Stereo, MarvinSpace
4.2.2020LOPS2021 – aineryhmäkoulutus 13
Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta
TVT:N MAHDOLLISUUDET
• Marvinilla korkeamman tason ajattelutaitojen tukeminen
4.2.2020 14LOPS2021 – aineryhmäkoulutus
Krathwohl, 2002
Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta
VIRTUAALILABORATORIOT
• ”Virtuaalilaboratorio on vuorovaikutteinen ympäristö, jossa on
mahdollista suorittaa erilaisia todellisia tilanteita matkivia
tutkimuksia.” (Telenius, 2014)
• Todellisten koeasetelmien virtuaaliversioita
• Mediatyypiltä simulaatio
• Hyvien resurssien haaliminen on haastavaa
• http://chemcollective.org/home
• https://phet.colorado.edu/fi/simulations/category/chemistry
• Hakukone: Virtual lab ”topic”
• Hakekaa, kootkaa ja jakakaa
4.2.2020LOPS2021 – aineryhmäkoulutus 15
Telenius, 2014 -
Virtuaalilaboratoriot kemian
opetuksessa - LUMAT
Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta
VIRTUAALILABORATORIOT
KE1
• Seoksen koostumuksen tai pitoisuuden selvittäminen
erotusmenetelmiä käyttäen
• Suolan liukeneminen
• Konsentraatio
• Sokeri- ja suolaliuokset
• Separation of Mixtures Using Different techniques
• Hopeanitraatin pitoisuuden määritys
• Liekkikokeet
4.2.2020LOPS2021 – aineryhmäkoulutus 16
Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta
VIRTUAALILABORATORIOT
KE2
• Aineiden ominaisuuksien tutkiminen ja selittäminen sidosten avulla
• Molekyylin polaarisuus
• Ilmapallot ja hankaussähkö
• States of Matter (basics)
• Rutherfordin koe
• Tiheys
• sekä veden ominaisuuksien tutkiminen
• Veden ominaisuudet –verkkosivusto
• States of matter
4.2.2020LOPS2021 – aineryhmäkoulutus 17
Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta
VIRTUAALILABORATORIOT
KE3
• Hiilen yhdisteiden ominaisuuksien tutkiminen, hiilen yhdisteiden
tunnistaminen funktionaalisten ryhmien osoitusreaktioilla, liuoksen
valmistus
• Organic Chemistry Virtual Lab
• ja laimentaminen sekä liuoksen pitoisuuden määrittäminen
standardisuoran ja lineaarisen mallin avulla.
4.2.2020LOPS2021 – aineryhmäkoulutus 18
Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta
VIRTUAALILABORATORIOT
KE4
• Reaktion saannon määrittäminen
• Lähtöaineet, tuotteet ja ylijäämä
• Reaktioyhtälöiden tasapainottaminen
• Kaasua muodostavan reaktion havainnointi
• Kemiallinen ja fysikaalinen muutos (vähä köppäänen)
• Reaktioiden havainnointi
• osoitusreaktiot,
• Esterisynteesi ja -hydrolyysi
• biomateriaalin valmistaminen (ominaisuuksien tutkiminen)
• Muovien ominaisuuksien tutkiminen
• QUEST Lab: Properties of Plastic (video)
4.2.2020LOPS2021 – aineryhmäkoulutus 19
Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta
VIRTUAALILABORATORIOT
KE5
• Liukenemis- tai reaktioentalpian määritys kalorimetrissä
• Thermochemistry
• Hapetuspelkistystitraus
• Redox Titrations
• Sähkökemiallisen parin jännitteen mittaaminen, esineen
pinnoittaminen
• Sähkökemiaa
• Elektrolyyttisesti, veden hajotus elektrolyysillä
• Electrolysis
• polttokennon toiminnan tutkiminen
• Virtual fuell cell (video)
4.2.2020LOPS2021 – aineryhmäkoulutus 20
Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta
VIRTUAALILABORATORIOT
KE6
• Reaktionopeuden määrittäminen massan muutosta seuraamalla,
• Vahvan ja heikon protolyytin titrauskäyrien laatiminen
• pH-asteikko (perusteet)
• pH-asteikko
• Happo-emäsliuokset (tasapaino)
• Acid/Base Titrations
• Tasapainotilaan, kuten kompleksinmuodostukseen vaikuttaminen
• Puskuriliuoksen valmistaminen ja puskurointikyvyn tutkiminen
• Buffer Solutions
4.2.2020LOPS2021 – aineryhmäkoulutus 21
Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta
AJANKOHTAISIA TVT-
TUTKIMUSKOHTEITA
• 3D-tulostus ja pedagogiset mallit
• Pernaa, J. & Wiedmer, S. (2019). A systematic review of 3D printing in chemistry
education – analysis of earlier research and educational use through technological
pedagogical content knowledge framework. Chemistry Teacher International, Ahead
of Print. https://doi.org/10.1515/cti-2019-0005
• Jatkuvaa
• Molekyylimallinnus kemian opetuksessa
•  Kehittymässä kohti keminformatiikkaa
• Käynnistymässä
• VR ja AR kemian opetuksessa
• Avoin data kemian opetuksessa
• Keminformatiikka kemian opetuksessa
4.2.2020LOPS2021 – aineryhmäkoulutus 22
Science and Chemistry
Education Collaboration
SECO
www.helsinki.fi/seco
Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta
LÄHTEET
Cardellini, L. (2012). Chemistry: Why the Subject is Difficult? Áreas Emergentes de La Educación Química [Naturaleza de La Química: Historia y Filosofía
de La Química], 23, 305–310. https://doi.org/10.1016/S0187-893X(17)30158-1
Ertmer, P. A., Ottenbreit-Leftwich, A. T., Sadik, O., Sendurur, E., & Sendurur, P. (2012). Teacher beliefs and technology integration practices: A critical
relationship. Computers & Education, 59(2), 423–435. https://doi.org/10.1016/j.compedu.2012.02.001
Gabel, D. (1999). Improving Teaching and Learning through Chemistry Education Research: A Look to the Future. Journal of Chemical Education, 76(4),
448–554. https://doi.org/10.1021/ed076p548
Helppolainen, S., & Aksela, M. (2015). Science teachers’ ICT use from a viewpoint of Technological Pedagogical Content Knowledge (TPCK). LUMAT
(2013–2015 Issues), 3(6), 783–799.
Johnstone, A. H. (1997). Chemistry Teaching - Science or Alchemy? 1996 Brasted Lecture. Journal of Chemical Education, 74(3), 262.
https://doi.org/10.1021/ed074p262
Johnstone, A. H. (1993). The development of chemistry teaching: A changing response to changing demand. Journal of Chemical Education, 70(9), 701.
https://doi.org/10.1021/ed070p701
Koehler, M. J., Mishra, P., & Cain, W. (2013). What is Technological Pedagogical Content Knowledge (TPACK)? Journal of Education, 193(3), 13–19.
https://doi.org/10.1177/002205741319300303
Pernaa, J. (2016). Information and Communications Technology in Chemistry Education. LUMAT-B: International Journal on Math, Science and
Technology Education, 1(3). https://www.lumat.fi/index.php/lumat-b/article/view/20
Pernaa, J., & Aksela, M. (2013). Sähköisten kemian oppimisympäristöjen historia, nykytila ja tulevaisuus. Lumat, 1(4), 435–456.
Pernaa, J., & Aksela, M. (2010). Future chemistry teachers use of knowledge dimensions and high-order cognitive skills in pre-laboratory concept maps.
Concept Maps: Making Learning Meaningful: Proceedings of the Fourth International Conference on Concept Mapping. Presented at the International
Conference on Concept Mapping. Retrieved from https://researchportal.helsinki.fi/en/publications/future-chemistry-teachers-use-of-knowledge-dimensions-
and-high-or
Pernaa, J., & Aksela, M. (2009). Chemistry teachers’ and students’ perceptions of practical work through different ICT learning environments. Problems of
Education in the 21st Century, 16, 80–88.
Krathwohl, D. R. (2002). A Revision of Bloom’s Taxonomy: An Overview. Theory Into Practice, 41(4), 212–218.
https://doi.org/10.1207/s15430421tip4104_2
Reid, N. (2019). A tribute to Professor Alex H Johnstone (1930–2017). Chemistry Teacher International, 1(1). https://doi.org/10.1515/cti-2018-0016
Savec Ferk, V. (2017). The opportunities and challenges for ICT in science education. LUMAT: International Journal on Math, Science and Technology
Education, 5(1), 12–22. https://doi.org/10.31129/LUMAT.5.1.256
Telenius, M. (2014). Virtual Laboratory Environments in Chemistry Education. LUMAT (2013–2015 Issues), 2(2), 125–130.
4.2.2020LOPS2021 – aineryhmäkoulutus 23

More Related Content

More from Johannes Pernaa

Innostava kemian opettaja muuttaa maailmaa
Innostava kemian opettaja muuttaa maailmaaInnostava kemian opettaja muuttaa maailmaa
Innostava kemian opettaja muuttaa maailmaa
Johannes Pernaa
 
Kehittamistutkimus 2017
Kehittamistutkimus 2017Kehittamistutkimus 2017
Kehittamistutkimus 2017
Johannes Pernaa
 
Miksi opiskella kemiaa 2017
Miksi opiskella kemiaa 2017Miksi opiskella kemiaa 2017
Miksi opiskella kemiaa 2017
Johannes Pernaa
 
ChemistryLab Gadolin - Esera 2017
ChemistryLab Gadolin - Esera 2017ChemistryLab Gadolin - Esera 2017
ChemistryLab Gadolin - Esera 2017
Johannes Pernaa
 
Sähköisistä oppimateriaaleista kasvua
Sähköisistä oppimateriaaleista kasvuaSähköisistä oppimateriaaleista kasvua
Sähköisistä oppimateriaaleista kasvua
Johannes Pernaa
 
Verkkokurssin suunnittelu -koontiluento
Verkkokurssin suunnittelu -koontiluentoVerkkokurssin suunnittelu -koontiluento
Verkkokurssin suunnittelu -koontiluento
Johannes Pernaa
 
Tämä on e-kirja 17.4.2016
Tämä on e-kirja 17.4.2016Tämä on e-kirja 17.4.2016
Tämä on e-kirja 17.4.2016
Johannes Pernaa
 
Monialaiset oppimiskokonaisuudet Peda.netissä
Monialaiset oppimiskokonaisuudet Peda.netissäMonialaiset oppimiskokonaisuudet Peda.netissä
Monialaiset oppimiskokonaisuudet Peda.netissä
Johannes Pernaa
 
Työpaja: Verkkokurssin laatiminen
Työpaja: Verkkokurssin laatiminenTyöpaja: Verkkokurssin laatiminen
Työpaja: Verkkokurssin laatiminen
Johannes Pernaa
 
Tämä on e-kirja ja näin se tehdään (2015)
Tämä on e-kirja ja näin se tehdään (2015)Tämä on e-kirja ja näin se tehdään (2015)
Tämä on e-kirja ja näin se tehdään (2015)
Johannes Pernaa
 
Hypekäyrä TVT-suunnittelussa
Hypekäyrä TVT-suunnittelussaHypekäyrä TVT-suunnittelussa
Hypekäyrä TVT-suunnittelussa
Johannes Pernaa
 
Forssan Peda.net-koulutus 8.12.2014
Forssan Peda.net-koulutus 8.12.2014Forssan Peda.net-koulutus 8.12.2014
Forssan Peda.net-koulutus 8.12.2014
Johannes Pernaa
 
Sähköiset arviointikäytäntänteet 23-24.10
Sähköiset arviointikäytäntänteet 23-24.10Sähköiset arviointikäytäntänteet 23-24.10
Sähköiset arviointikäytäntänteet 23-24.10
Johannes Pernaa
 
Sähköiset arviointikäytänteet S2014
Sähköiset arviointikäytänteet S2014Sähköiset arviointikäytänteet S2014
Sähköiset arviointikäytänteet S2014
Johannes Pernaa
 
Edumol user guide (V 2.0)
Edumol user guide (V 2.0)Edumol user guide (V 2.0)
Edumol user guide (V 2.0)
Johannes Pernaa
 
3d-webprojekti
3d-webprojekti3d-webprojekti
3d-webprojekti
Johannes Pernaa
 
Big data ja sen mahdollisuudet
Big data ja sen mahdollisuudetBig data ja sen mahdollisuudet
Big data ja sen mahdollisuudet
Johannes Pernaa
 
Sähköinen oppikirja oppimisympäristönä - ITK 2014
Sähköinen oppikirja oppimisympäristönä - ITK 2014Sähköinen oppikirja oppimisympäristönä - ITK 2014
Sähköinen oppikirja oppimisympäristönä - ITK 2014
Johannes Pernaa
 
Pernaa lukiopaivat-12112013
Pernaa lukiopaivat-12112013Pernaa lukiopaivat-12112013
Pernaa lukiopaivat-12112013
Johannes Pernaa
 
TVT-opetuksessa: Sähköiset oppikirjat
TVT-opetuksessa: Sähköiset oppikirjatTVT-opetuksessa: Sähköiset oppikirjat
TVT-opetuksessa: Sähköiset oppikirjat
Johannes Pernaa
 

More from Johannes Pernaa (20)

Innostava kemian opettaja muuttaa maailmaa
Innostava kemian opettaja muuttaa maailmaaInnostava kemian opettaja muuttaa maailmaa
Innostava kemian opettaja muuttaa maailmaa
 
Kehittamistutkimus 2017
Kehittamistutkimus 2017Kehittamistutkimus 2017
Kehittamistutkimus 2017
 
Miksi opiskella kemiaa 2017
Miksi opiskella kemiaa 2017Miksi opiskella kemiaa 2017
Miksi opiskella kemiaa 2017
 
ChemistryLab Gadolin - Esera 2017
ChemistryLab Gadolin - Esera 2017ChemistryLab Gadolin - Esera 2017
ChemistryLab Gadolin - Esera 2017
 
Sähköisistä oppimateriaaleista kasvua
Sähköisistä oppimateriaaleista kasvuaSähköisistä oppimateriaaleista kasvua
Sähköisistä oppimateriaaleista kasvua
 
Verkkokurssin suunnittelu -koontiluento
Verkkokurssin suunnittelu -koontiluentoVerkkokurssin suunnittelu -koontiluento
Verkkokurssin suunnittelu -koontiluento
 
Tämä on e-kirja 17.4.2016
Tämä on e-kirja 17.4.2016Tämä on e-kirja 17.4.2016
Tämä on e-kirja 17.4.2016
 
Monialaiset oppimiskokonaisuudet Peda.netissä
Monialaiset oppimiskokonaisuudet Peda.netissäMonialaiset oppimiskokonaisuudet Peda.netissä
Monialaiset oppimiskokonaisuudet Peda.netissä
 
Työpaja: Verkkokurssin laatiminen
Työpaja: Verkkokurssin laatiminenTyöpaja: Verkkokurssin laatiminen
Työpaja: Verkkokurssin laatiminen
 
Tämä on e-kirja ja näin se tehdään (2015)
Tämä on e-kirja ja näin se tehdään (2015)Tämä on e-kirja ja näin se tehdään (2015)
Tämä on e-kirja ja näin se tehdään (2015)
 
Hypekäyrä TVT-suunnittelussa
Hypekäyrä TVT-suunnittelussaHypekäyrä TVT-suunnittelussa
Hypekäyrä TVT-suunnittelussa
 
Forssan Peda.net-koulutus 8.12.2014
Forssan Peda.net-koulutus 8.12.2014Forssan Peda.net-koulutus 8.12.2014
Forssan Peda.net-koulutus 8.12.2014
 
Sähköiset arviointikäytäntänteet 23-24.10
Sähköiset arviointikäytäntänteet 23-24.10Sähköiset arviointikäytäntänteet 23-24.10
Sähköiset arviointikäytäntänteet 23-24.10
 
Sähköiset arviointikäytänteet S2014
Sähköiset arviointikäytänteet S2014Sähköiset arviointikäytänteet S2014
Sähköiset arviointikäytänteet S2014
 
Edumol user guide (V 2.0)
Edumol user guide (V 2.0)Edumol user guide (V 2.0)
Edumol user guide (V 2.0)
 
3d-webprojekti
3d-webprojekti3d-webprojekti
3d-webprojekti
 
Big data ja sen mahdollisuudet
Big data ja sen mahdollisuudetBig data ja sen mahdollisuudet
Big data ja sen mahdollisuudet
 
Sähköinen oppikirja oppimisympäristönä - ITK 2014
Sähköinen oppikirja oppimisympäristönä - ITK 2014Sähköinen oppikirja oppimisympäristönä - ITK 2014
Sähköinen oppikirja oppimisympäristönä - ITK 2014
 
Pernaa lukiopaivat-12112013
Pernaa lukiopaivat-12112013Pernaa lukiopaivat-12112013
Pernaa lukiopaivat-12112013
 
TVT-opetuksessa: Sähköiset oppikirjat
TVT-opetuksessa: Sähköiset oppikirjatTVT-opetuksessa: Sähköiset oppikirjat
TVT-opetuksessa: Sähköiset oppikirjat
 

Modernia teknologiaa kemian opetukseen – 2020

  • 1. Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta MODERNIA TEKNOLOGIAA KEMIAN OPETUKSESSA - AJATUKSIA VUODELTA 2020 FT JOHANNES PERNAA Yliopistolehtori Kemian opettajankoulutusyksikkö Kemian osasto Helsingin yliopisto 4.2.2020LOPS2021 – aineryhmäkoulutus 1
  • 2. Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta SISÄLLYS TEOREETTISIA TYÖKALUJA ALEX JOHNSTONEN AJATUKSIA OPPIMISESTA – MUISTIINPANOJA YO-KOKEEN VAATIMUKSIA VIRTUAALILABORATORIOITA AJANKOHTAISIA TUTKIMUSKOHTEITA 4.2.2020LOPS2021 – aineryhmäkoulutus 2
  • 3. Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta MALLEJA JA VIITEKEHYKSIÄ • Sulautuvan oppimisen teoria (engl. Blended learning) • Mediarikkaat oppimisympäristöt • Uusia vuorovaikutuskanavia ‒Lähikehityksen vyöhykkeen syntyminen • Aika, jakelu ja saavutettavuus ‒Ks. saavutettavuusdirektiivi • Tiedon prosessointityökalut • TPACK-viitekehys • Ertmerin esteet • Laitteet  Asenteet  Osaaminen • Diffuusioteoriat 4.2.2020LOPS2021 – aineryhmäkoulutus 3 Ertmer ym., 2012; Helppolainen & Aksela, 2015; Koehler et al., 2013; Pernaa & Aksela, 2013; Rogers, 2003, Savec Ferk, 2017
  • 4. Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta KEMIAN OPETUKSEN TUTKIMUS • Kemia on vaikea oppiaine • Vieras kieli • Haastava tietorakenne ‒Kolme tasoa • Paljon uutta tietoa ‒Gabel, 1999 ‒Johnstone, 1993; 1999 ‒Cardellini, 2012 4.2.2020LOPS2021 – aineryhmäkoulutus 4
  • 5. Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta 4.2.2020LOPS2021 – aineryhmäkoulutus 5 Pernaa, 2016
  • 6. Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta TIEDON PROSESSOINTI • Alex Johnstonen (1930–2017) toinen suuri ajatus. 4.2.2020 6 Reid, 2019 - Kirja - Puhe - Kokeellinen työ - Simulaatio - Animaatio - Molekyylimalli - Luentokalvo - Video
  • 7. Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta 4.2.2020LOPS2021 – aineryhmäkoulutus 7 TK CKPK SYNTEESI TPK - Informaation prosessointi - Yhteistyö  lähikeh. vyöhyke Symbolinen - Piirtäminen - Teksti Makrotaso - Silmät - Valokuva - Video - Teksti Submikroskooppinen - Teksti - Animaatio - Simulaatio - Molekyylimalli - Piirros - 3D-tuloste PCK - 1 taso kerrallaan - Kognitiivinen ylikuormitus - Muistiprosessin tukeminen
  • 9. Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta DATASTA • Procedural knowledge • Unlinked concept • HCl increase? • Or just an error. 4.2.2020LOPS2021 – aineryhmäkoulutus 9
  • 10. Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta OPI OPPIMAAN = PANOSTA MUISTIINPANOIHIN • Korkeamman tason ajattelutaitojen aktivointi ? • Metason oppimisen kehittyminen 4.2.2020 10LOPS2021 – aineryhmäkoulutus Krathwohl, 2002 Kirjassa Kalvoissa Oppitunnilla …
  • 12. Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta LAAJEMPI NÄKÖKULMA 8.10.2019Kyllä kemisti löytää | Tiedekulma 12 Lehdet Uutiset Kirjat Elokuvat Tapahtumat Opinnot Harrastukset Läheiset
  • 13. Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta MILLAISTA TVT OSAAMISTA YO-KIRJOITUKSISSA? • Tehtävät • 10.3 Mitkä osat mikonatsolimolekyylistä ovat tasomaisia? Perustele vastauksesi mikonatsolin rakenteen avulla. Voit myös hyödyntää aineistoa 10.B. (5 p.) • 10.4 Mikonatsoli esiintyy kahtena enantiomeerina (optisena isomeerina). Missä mikonatsolin valmistuksen reaktiovaiheessa syntyy ensimmäisen kerran tuote, joka voidaan erottaa kahdeksi enantiomeeriksi? Perustele vastauksesi. (4 p.) • Aineistot • Kemian osaamista: • stereokeskus, enantiomeeri, tasomaisuus, kuvaajan ymmärtäminen • Teknistä osaamista: • MarvinSketch Stereo, MarvinSpace 4.2.2020LOPS2021 – aineryhmäkoulutus 13
  • 14. Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta TVT:N MAHDOLLISUUDET • Marvinilla korkeamman tason ajattelutaitojen tukeminen 4.2.2020 14LOPS2021 – aineryhmäkoulutus Krathwohl, 2002
  • 15. Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta VIRTUAALILABORATORIOT • ”Virtuaalilaboratorio on vuorovaikutteinen ympäristö, jossa on mahdollista suorittaa erilaisia todellisia tilanteita matkivia tutkimuksia.” (Telenius, 2014) • Todellisten koeasetelmien virtuaaliversioita • Mediatyypiltä simulaatio • Hyvien resurssien haaliminen on haastavaa • http://chemcollective.org/home • https://phet.colorado.edu/fi/simulations/category/chemistry • Hakukone: Virtual lab ”topic” • Hakekaa, kootkaa ja jakakaa 4.2.2020LOPS2021 – aineryhmäkoulutus 15 Telenius, 2014 - Virtuaalilaboratoriot kemian opetuksessa - LUMAT
  • 16. Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta VIRTUAALILABORATORIOT KE1 • Seoksen koostumuksen tai pitoisuuden selvittäminen erotusmenetelmiä käyttäen • Suolan liukeneminen • Konsentraatio • Sokeri- ja suolaliuokset • Separation of Mixtures Using Different techniques • Hopeanitraatin pitoisuuden määritys • Liekkikokeet 4.2.2020LOPS2021 – aineryhmäkoulutus 16
  • 17. Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta VIRTUAALILABORATORIOT KE2 • Aineiden ominaisuuksien tutkiminen ja selittäminen sidosten avulla • Molekyylin polaarisuus • Ilmapallot ja hankaussähkö • States of Matter (basics) • Rutherfordin koe • Tiheys • sekä veden ominaisuuksien tutkiminen • Veden ominaisuudet –verkkosivusto • States of matter 4.2.2020LOPS2021 – aineryhmäkoulutus 17
  • 18. Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta VIRTUAALILABORATORIOT KE3 • Hiilen yhdisteiden ominaisuuksien tutkiminen, hiilen yhdisteiden tunnistaminen funktionaalisten ryhmien osoitusreaktioilla, liuoksen valmistus • Organic Chemistry Virtual Lab • ja laimentaminen sekä liuoksen pitoisuuden määrittäminen standardisuoran ja lineaarisen mallin avulla. 4.2.2020LOPS2021 – aineryhmäkoulutus 18
  • 19. Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta VIRTUAALILABORATORIOT KE4 • Reaktion saannon määrittäminen • Lähtöaineet, tuotteet ja ylijäämä • Reaktioyhtälöiden tasapainottaminen • Kaasua muodostavan reaktion havainnointi • Kemiallinen ja fysikaalinen muutos (vähä köppäänen) • Reaktioiden havainnointi • osoitusreaktiot, • Esterisynteesi ja -hydrolyysi • biomateriaalin valmistaminen (ominaisuuksien tutkiminen) • Muovien ominaisuuksien tutkiminen • QUEST Lab: Properties of Plastic (video) 4.2.2020LOPS2021 – aineryhmäkoulutus 19
  • 20. Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta VIRTUAALILABORATORIOT KE5 • Liukenemis- tai reaktioentalpian määritys kalorimetrissä • Thermochemistry • Hapetuspelkistystitraus • Redox Titrations • Sähkökemiallisen parin jännitteen mittaaminen, esineen pinnoittaminen • Sähkökemiaa • Elektrolyyttisesti, veden hajotus elektrolyysillä • Electrolysis • polttokennon toiminnan tutkiminen • Virtual fuell cell (video) 4.2.2020LOPS2021 – aineryhmäkoulutus 20
  • 21. Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta VIRTUAALILABORATORIOT KE6 • Reaktionopeuden määrittäminen massan muutosta seuraamalla, • Vahvan ja heikon protolyytin titrauskäyrien laatiminen • pH-asteikko (perusteet) • pH-asteikko • Happo-emäsliuokset (tasapaino) • Acid/Base Titrations • Tasapainotilaan, kuten kompleksinmuodostukseen vaikuttaminen • Puskuriliuoksen valmistaminen ja puskurointikyvyn tutkiminen • Buffer Solutions 4.2.2020LOPS2021 – aineryhmäkoulutus 21
  • 22. Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta AJANKOHTAISIA TVT- TUTKIMUSKOHTEITA • 3D-tulostus ja pedagogiset mallit • Pernaa, J. & Wiedmer, S. (2019). A systematic review of 3D printing in chemistry education – analysis of earlier research and educational use through technological pedagogical content knowledge framework. Chemistry Teacher International, Ahead of Print. https://doi.org/10.1515/cti-2019-0005 • Jatkuvaa • Molekyylimallinnus kemian opetuksessa •  Kehittymässä kohti keminformatiikkaa • Käynnistymässä • VR ja AR kemian opetuksessa • Avoin data kemian opetuksessa • Keminformatiikka kemian opetuksessa 4.2.2020LOPS2021 – aineryhmäkoulutus 22 Science and Chemistry Education Collaboration SECO www.helsinki.fi/seco
  • 23. Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta LÄHTEET Cardellini, L. (2012). Chemistry: Why the Subject is Difficult? Áreas Emergentes de La Educación Química [Naturaleza de La Química: Historia y Filosofía de La Química], 23, 305–310. https://doi.org/10.1016/S0187-893X(17)30158-1 Ertmer, P. A., Ottenbreit-Leftwich, A. T., Sadik, O., Sendurur, E., & Sendurur, P. (2012). Teacher beliefs and technology integration practices: A critical relationship. Computers & Education, 59(2), 423–435. https://doi.org/10.1016/j.compedu.2012.02.001 Gabel, D. (1999). Improving Teaching and Learning through Chemistry Education Research: A Look to the Future. Journal of Chemical Education, 76(4), 448–554. https://doi.org/10.1021/ed076p548 Helppolainen, S., & Aksela, M. (2015). Science teachers’ ICT use from a viewpoint of Technological Pedagogical Content Knowledge (TPCK). LUMAT (2013–2015 Issues), 3(6), 783–799. Johnstone, A. H. (1997). Chemistry Teaching - Science or Alchemy? 1996 Brasted Lecture. Journal of Chemical Education, 74(3), 262. https://doi.org/10.1021/ed074p262 Johnstone, A. H. (1993). The development of chemistry teaching: A changing response to changing demand. Journal of Chemical Education, 70(9), 701. https://doi.org/10.1021/ed070p701 Koehler, M. J., Mishra, P., & Cain, W. (2013). What is Technological Pedagogical Content Knowledge (TPACK)? Journal of Education, 193(3), 13–19. https://doi.org/10.1177/002205741319300303 Pernaa, J. (2016). Information and Communications Technology in Chemistry Education. LUMAT-B: International Journal on Math, Science and Technology Education, 1(3). https://www.lumat.fi/index.php/lumat-b/article/view/20 Pernaa, J., & Aksela, M. (2013). Sähköisten kemian oppimisympäristöjen historia, nykytila ja tulevaisuus. Lumat, 1(4), 435–456. Pernaa, J., & Aksela, M. (2010). Future chemistry teachers use of knowledge dimensions and high-order cognitive skills in pre-laboratory concept maps. Concept Maps: Making Learning Meaningful: Proceedings of the Fourth International Conference on Concept Mapping. Presented at the International Conference on Concept Mapping. Retrieved from https://researchportal.helsinki.fi/en/publications/future-chemistry-teachers-use-of-knowledge-dimensions- and-high-or Pernaa, J., & Aksela, M. (2009). Chemistry teachers’ and students’ perceptions of practical work through different ICT learning environments. Problems of Education in the 21st Century, 16, 80–88. Krathwohl, D. R. (2002). A Revision of Bloom’s Taxonomy: An Overview. Theory Into Practice, 41(4), 212–218. https://doi.org/10.1207/s15430421tip4104_2 Reid, N. (2019). A tribute to Professor Alex H Johnstone (1930–2017). Chemistry Teacher International, 1(1). https://doi.org/10.1515/cti-2018-0016 Savec Ferk, V. (2017). The opportunities and challenges for ICT in science education. LUMAT: International Journal on Math, Science and Technology Education, 5(1), 12–22. https://doi.org/10.31129/LUMAT.5.1.256 Telenius, M. (2014). Virtual Laboratory Environments in Chemistry Education. LUMAT (2013–2015 Issues), 2(2), 125–130. 4.2.2020LOPS2021 – aineryhmäkoulutus 23