UEF väitös 12.12.: Valo-opin opetus paranee yliopistossa tutkimuksen keinoin

Väitös fysiikan alalta

Väittelijä: FM Mikko Kesonen

Aika ja paikka: 12.12.2014 klo 12, Metria-rakennus, M103 auditorio, Joensuun kampus

Filosofian maisteri Mikko Kesosen väitöskirjassa luodaan perusteita valo-opin yliopisto-opetuksen kehittämiselle. Väitöskirjatyö osoittaa, että valo-opin oppimista voidaan tehostaa fysiikan opetuksen tutkimuskirjallisuutta hyödyntämällä. Tutkimuksessa kehitetyssä opetuskokeilussa otetaan huomioon valo-opin oppimisen ongelmat ja keskitytään siihen, että yliopisto-opiskelijat omaksuisivat aihepiirin entistä paremmin. Opetuskokeilussa mukana olleiden opiskelijoiden valon säde- ja aaltomallien osaaminen kehittyi huomattavasti.

Fysiikan opettamisen kansainvälinen tutkimus on tuottanut lukuisia tutkimusperustaisia testitehtäviä, joiden avulla voidaan luotettavasti arvioida opiskelijoiden fysiikan osaamista. Väitöskirjatyössä testitehtävien avulla havaittiin, että perinteisen valo-opin luento-opetuksen jälkeen vain pieni osa opiskelijoista ymmärsi valon säde- ja aaltomallin perusteet riittävän syvällisesti. Ymmärtämättömyyden taustalta paljastui opiskelijoiden intuitiivisia käsityksiä valosta ja sen käyttäytymisestä. Käsitysten intuitiivisuus näkyi muun muassa siten, että opiskelijoiden vastauksissa korostuivat tehtävänannossa esiintyvien valonlähteiden havaittavat ominaisuudet, jotka usein johtivat virheellisiin ennustuksiin valon käyttäytymisestä.

Virheiden esiintyminen selitettiin Johnson-Lairdin mentaalimalliteorialla, joka mahdollistaa opiskelijoiden käsitysten aiempaa syvällisemmän ymmärtämisen. Teorian mukaan ihmisymmärrys perustuu todellisuuden havaittaville piirteille ennemmin kuin sitä selittäville rakenteille. Tämän perusteella on ymmärrettävää, että opiskelijoiden käsitykset valosta perustuvat johonkin, mitä he voivat konkreettisesti nähdä, kuten valonlähteiden havaittavat ominaisuudet. Mentaalimalliteoria luo oppimispsykologista perustaa fysiikan oppimisen tutkimukselle. Tämä teoriaperusta laajentaa usein osaamisen arviointiin keskittyvää fysiikan opetuksen tutkimusta kohden syvällisempää oppimisprosessin ymmärtämistä.

Havaittujen valo-opin oppimisen ongelmien ratkaisemiseksi laadittiin tutorial-opetuskokeilu, joka perustui Tutorials in Introductory Physics -opetusmenetelmään. Yhdysvalloissa kehitetyn menetelmän taustalla on yli 30 vuotta tehty fysiikan yliopisto-opetuksen tutkimustyö. Opetusmenetelmä koostuu tehtävistä, jotka jäsentävät fysiikan sisältötiedon pieniin oppimista tukeviin kokonaisuuksiin. Opiskelijat tekevät tehtäväkokonaisuudet kahden ohjaajan avustamana noin 20 opiskelijan harjoitusryhmissä, joissa heidät on jaettu muutaman opiskelijan työryhmiin.

Väitöskirjatutkimuksessa opetusmenetelmä muokattiin luento-opetukseen soveltuvaksi tutorial-opetuskokeiluksi, joka osoittautui luento-opetusta tehokkaasti tukevaksi harjoitusmuodoksi. 90 minuutin kokeilun aikana opiskelijat tekivät tehtäväkokonaisuuksia pareittain tai pienissä ryhmissä ja vastasivat heidän osaamista arvioiviin testikysymyksiin. Opiskelijoiden osaaminen valon säde- ja aaltomallin perusteista kehittyi huomattavasti opetuskokeiluissa vuosina 2011–2014, jolloin niihin osallistui noin 200 opiskelijaa. Kehitettyä opetuskokeilua on mahdollista tehokkaasti hyödyntää luentosaliopetuksessa, ja se voidaan toteuttaa pienemmillä ohjausresursseilla kuin perinteinen pienryhmäopetus. Tämän uskotaan rohkaisevan myös muita oppilaitoksia kokeilemaan tutorial-opetusmenetelmää, mikä osaltaan luo perusteita tutkimukseen perustuvien opetusmenetelmien laajemmalle käyttöönotolle.

FM Mikko Kesosen väitöskirja Improving Students' Learning about Optics at University (Optiikan oppimisen edistäminen yliopistossa) tarkastetaan Itä-Suomen yliopiston luonnontieteiden ja metsätieteiden tiedekunnassa. Vastaväittäjänä on professori Paula Heron Washingtonin yliopistosta ja kustoksena professori Markku Kuittinen Itä-Suomen yliopistosta.

Mikko Kesonen on syntynyt vuonna 1983 Outokummussa. Hän on kirjoittanut ylioppilaaksi Liperin lukiosta vuonna 2002. Kesonen valmistui fysiikan ja matematiikan aineenopettajaksi Itä-Suomen yliopistosta vuonna 2009.

Väittelijän painokelpoinen kuva löytyy osoitteesta: http://www.uef.fi/vaitoskuvat

Lisätietoja: Mikko Kesonen, p. 050 4422 616, mikko.kesonen@uef.fi

Yrityksestä

Itä-Suomen yliopisto on yksi Suomen suurimmista tiedeyliopistoista. Yliopiston toiminnassa korostuu monitieteisyys. Opetusta on yli sadassa pääaineessa. Tasokkaan opetuksen lisäksi yliopisto tarjoaa opiskelijoilleen nykyaikaisen opiskeluympäristön, jota kehitetään jatkuvasti. Tiedekuntia on neljä: filosofinen tiedekunta, luonnontieteiden ja metsätieteiden tiedekunta, terveystieteiden tiedekunta sekä yhteiskuntatieteiden ja kauppatieteiden tiedekunta. Yliopistossa on noin 15 000 opiskelijaa ja se työllistää lähes 2 500 henkilöä.

Yhteyshenkilöt

  • Itä-Suomen yliopisto
    Joensuu / Kuopio / Savonlinna
    http://www.uef.fi
  • Joensuun kampus
    Yliopistokatu 2, PL 111, 80101 Joensuu
  • Kuopion kampus
    Yliopistonranta 1, PL 1627, 70211 Kuopio

Tilaa