Uudet menetelmät havainnollistavat kasvien kemiallista monimuotoisuutta kemian opetuksessa (Väitös: Marianna Manninen, 28.10.2022, kemia)
Kasvit ovat kemiallisesti valtavan monimuotoisia, sillä ne tuottavat lukuisia yhdisteitä, jotka edistävät niiden kasvua, puolustautumista ja lisääntymistä. Tämän monimuotoisuuden tutkimiseen tarvitaan moderneja tutkimuslaitteita ja -menetelmiä. Turun yliopistossa tarkastettavassa väitöskirjatutkimuksessa FM Marianna Manninen kehitti eri koulutusasteiden kemian opetukseen soveltuvia menetelmiä, joilla voidaan havainnollistaa kasvien kemiallista monimuotoisuutta nykyaikaisten tutkimuslaitteiden avulla.
Osana tutkimusta väittelijä selvitti kemian ensimmäisen vuoden yliopisto-opiskelijoiden käsityksiä kasvien kemiasta. Tulosten pohjalta vaikuttaa siltä, että nuorten käsitykset kasvien kemian monipuolisuudesta jäävät suppeiksi, ja heidän käsityksensä liittyvät useimmiten fotosynteesiin. Kasvien kemiaan liittyy kuitenkin paljon muutakin. Siksi työssä kehitettiin kemiallisia menetelmiä, joiden avulla voidaan tutkia erilaisten kasvinäytteiden kemiallisia ominaisuuksia.
Kehitetyillä menetelmillä saavutettiin positiivisia oppimistuloksia
Ensimmäisellä väitöskirjatyössä kehitetyllä menetelmällä voitiin tutkia ruskalehtien väriainekoostumusta. Menetelmää testanneet yliopisto-opiskelijat ja lukiolaiset havaitsivat lehtinäytteiden välisiä eroja punaisten ja keltaisten väriaineiden pitoisuuksissa sekä punaisten väriaineiden koostumuksessa.
Toisella väitöskirjatyössä kehitetyistä menetelmistä yläkoululaiset, lukiolaiset ja yliopisto-opiskelijat tunnistivat yleisimpiä suomalaisia puulajeja lehtisilmujen kemian avulla sekä tutkivat lehtisilmujen puolustusyhdisteiden määriä.
– Pintasuuntautunut lähestymistapa kemian oppimiseen oli yhteydessä yliopisto-opiskelijoiden suppeampaan käsitykseen kasvien kemiasta. Silmutyön avulla opiskelijoiden ymmärrys kasvien tuottamasta yhdistekirjosta ja yhdisteiden tehtävistä kasveissa laajeni. Samalla opiskelijat oppivat, millaisia tutkimuslaitteita modernissa kemian tutkimuksessa hyödynnetään, ja miten niitä käytetään, Manninen kertoo.
Tulokset osoittivat myös, että yliopisto-opiskelijat pitävät tutkimuslaitteita relevantteina opinnoilleen, työllistymiselle ja kemian tutkimukselle. Koettu relevanssi oli myös yhteydessä positiivisiin kokemuksiin työssä kehitetyistä menetelmistä.
Kasvien kemia ja modernit tutkimuslaitteet auttavat konkretisoimaan kemian opetusta
Kasvien kemia tarjoaa kemian opetukseen kontekstin, joka yhdistää kemian abstraktit käsitteet ilmiöihin, jotka ovat arkipäiväisestä elämästä tuttuja.
– Ruska on hyvä esimerkki, sillä ruskan aiheuttavien väriaineiden tutkiminen onnistuu kemian keinoin jo lukioikäisten oppilaiden kanssa, kuten väitöskirjatyössä osoitettiin. Kasvien kemiallisen monimuotoisuuden tunnistaminen voisi puolestaan auttaa oppilaita ymmärtämään, mikä valtava kemiallinen potentiaali menetetään luontokadon myötä, Manninen sanoo.
Modernit tutkimuslaitteet ovat ratkaisevia kemian tutkimukselle, minkä vuoksi on tärkeää, että niiden rooli tulee ilmi myös kemian opetuksessa. Erilaisten laitteiden ja menetelmien käyttäminen opettaa myös tulevaisuuden kannalta hyödyllisiä taitoja.
– Yläkouluilla ja lukioilla ei kuitenkaan ole välttämättä mahdollisuuksia tarjota oppilailleen kokemusta moderneista tutkimuslaitteista, mutta yliopistot voisivat hyödyntää työssäni kehitettyjä menetelmiä alueen kouluille tarjottavissa koululaisvierailuissa tutkimuslaboratorioihin, Manninen ehdottaa.
***
FM Marianna Manninen esittää väitöskirjansa ”Highlighting the chemical diversity of plants: modern tools for chemistry education” julkisesti tarkastettavaksi Turun yliopistossa perjantaina 28.10.2022 klo 12. (LähiTapiola-sali, Kauppakorkeakoulu).
Väitöstilaisuutta on mahdollista seurata myös etäyhteydellä
Vastaväittäjänä toimii professori Elina Oksanen (Itä-Suomen yliopisto) ja kustoksena professori Juha-Pekka Salminen (Turun yliopisto). Tilaisuus on suomenkielinen. Väitöksen alana on kemia.
Turun yliopisto seuraa aktiivisesti koronavirustilannetta ja viranomaisten ohjeita. Yliopisto päivittää ohjeitaan tilanteen mukaan. Ohjeet ja linkit löytyvät osoitteesta: utu.fi/koronavirus
