Opiskelijoiden näkemykset antavat uuden näkökulman kvanttifysiikan opetuksen kehitykseen (Väitös: FM Daria Anttila, 8.3.2025, teoreettinen fysiikka)
FM Daria Anttila selvitti väitöstutkimuksessaan eri alojen opiskelijoiden näkemyksiä kvanttifysiikan opetuksesta. Opiskelijoiden informointi kvanttifysiikan ja sen oppimisen hyödyistä, motivointi ja asenteiden muuttaminen olisi tärkeää, jotta yhteiskunta muuttuisi yhä kvanttitietoisemmaksi ja kvanttiteknologia-alalle riittäisi osaajia.
Yhteiskuntamme ei olisi samanlainen ilman esimerkiksi kännyköitä, tietokoneita, lasereita ja magneettikuvausta, jotka ovat mahdollisia vain kvanttifysiikan ymmärryksen takia.
Nyt myös toisen sukupolven kvanttisovellukset, kuten kvanttitietokoneet ja kvanttisensorit, ovat tulleet jäädäkseen, ja kvanttifysiikka on löytänyt tiensä sosiaaliseen mediaan, elokuviin ja uutisiin.
Kvanttifysiikan opetus niin laajalle yleisölle kuin kvanttialalle erikoistuville nouseekin tulevaisuudessa yhä tärkeämmäksi. Jotta kvanttifysiikan opetusta pystyttäisiin kehittämään edelleen, on tärkeää ymmärtää opiskelijoiden oppimiskokemuksia ja motivaatiota. Kuitenkin tutkimusta opiskelijoiden suhtautumisesta kvanttifysiikkaan ja heidän omista kokemuksistaan kvanttifysiikan oppimisesta on vain vähän.
Väitöstutkimuksessaan Anttila keskittyi yliopisto-opiskelijoihin tuoden esille heidän näkemyksiään kvanttifysiikasta, kiinnostustaan opiskella sitä ja kokemuksiaan kvanttifysiikan kurssilla opiskelusta. Lisäksi Anttila tutki miten kiinnostusta kvanttifysiikkaan voi sytyttää.
Tutkimuksen tulokset paljastivat, että opiskelijoiden asenteissa ja kokemuksissa on huomattavia eroja yksilöiden välillä.
– Opiskelijat kohtaavat kvanttifysiikka eri konteksteissa, ja heidän asenteensa vaihtelevat. Opetuksen aikana he kokevat erilaisia tunteita kuormittuneisuudesta tyytyväisyyteen eri voimakkuuksilla ja eri yhdistelmissä. Opetuksessa ja kansantajuistamisessa on tärkeää huomioida tutkimuksessamme esiin nousseet opiskelijoiden väliset erot, esimerkiksi tarjoamalla riittävästi tukea heidän kiinnostuksensa, motivaationsa ja tietotaustansa perusteella sekä pyrkimällä aktiivisesti muuttamaan negatiivisia asenteita ja tunteita myönteisemmiksi.
Kiinnostus kvanttifysiikan aiheisiin nousi esiin yhteisenä tekijänä sekä teknistieteellisten että humanististen alojen opiskelijoiden keskuudessa. Tätä kiinnostusta voitaisiin hyödyntää nykyistä enemmän kvanttifysiikan opetuksessa ja kansantajuistamisessa.
– Opetuksessa on tärkeää tuoda esiin kvanttifysiikan yhteyttä heidän omaan alaansa sekä sen vaikutuksia yhteiskuntaan, sillä näitä näkökulmia opiskelijat pitivät kiinnostavimpina. Näin voitaisiin motivoida opiskelijoita oppimaan kvanttifysiikan perusteita, vahvistaa ja ylläpitää opiskelijoiden kiinnostusta kvanttifysiikkaan sekä muuttaa mahdollisia negatiivisia asenteita myönteisemmiksi, Anttila kuvaa.
Toiseksi yhteiseksi tekijäksi nousi opiskelijoiden näkemys siitä, että kvanttifysiikka on yhteiskunnallisesti tärkeää, mutta ei merkityksellistä heidän omille opinnoilleen tai tulevalle uralleen.
– Opiskelijat eivät koe kvanttifysiikan oppimista henkilökohtaisesti tärkeäksi, koska aihetta ei käsitellä eri alojen kursseilla, eikä heillä ole tietoa kvanttiuramahdollisuuksista. Kuitenkin kvanttiteknologia-alalla tarvitaan poikkitieteellistä osaamista ja asiantuntemusta eri aloilta. Opiskelijoiden informointi kvanttiuramahdollisuuksista ja kvanttifysiikan oppimisen merkityksestä voisi muuttaa opiskelijoiden kokemaa ”tärkeää, mutta ei minulle” -ajattelua ja toisi esille kvanttifysiikan perusteiden oppimisen arvon, joka on keskeinen myös motivaation kannalta.
Tutkimus avaa tieteellisen keskustelun opiskelijoiden kokemuksista kvanttifysiikan parissa. Tulokset soveltuvat kvanttifysiikan opetuksen suunnitteluun ja auttavat opettajia tukemaan opiskelijoiden motivaatiota ja kiinnostusta kvanttifysiikkaan sekä parantamaan sen oppimista.
*
FM Daria Anttila esittää väitöskirjansa ”Understanding university students' affect in interactions with quantum physics” julkisesti tarkastettavaksi Turun yliopistossa lauantaina 8.3.2025 klo 12.00 (Turun yliopisto, Quantum, Auditorio, Turku).
Yleisön on mahdollista osallistua väitökseen myös etäyhteyden kautta
Vastaväittäjänä toimii apulaisprofessori Magdalena Kersting (Kööpenhaminan yliopisto, Tanska) ja kustoksena professori Kalle-Antti Suominen (Turun yliopisto). Tilaisuus on englanninkielinen. Väitöksen alana on teoreettinen fysiikka.
