Kemian ja materiaalitieteen laitos

Pedagoginen tutkimus

Pedagogisen tutkimuksemme tarkoituksena on kehittää innovatiivisia ja tehokkaita lähestymistapoja kemian tekniikan opiskelijoiden oppimisen ja hyvinvoinnin parantamiseksi.
Opiskelijoita luentosalissa katsomassa seinällä olevaa jaksollista järjestelmää, kannettavat tietokoneet edessään.

Pedagogiset tutkimusalueemme

  • Virtuaalilaboratoriot kemiantekniikan opetuksen edistäjinä (AALTOLAB-alusta).
  • Uudenlaiset opetus- ja arviointimenetelmät kemiassa ja materiaalitieteessä.
  • Opiskelijahyvinvointi ja oppiminen kemian tekniikassa.

Klikkaa alla olevia nuolia saadaksesi lisätietoa näistä tutkimusalueista.

Aalto_University_Squad_students_May-2023_by_Aleksi_Poutanen_4754.jpg
Henkilö EEG-mittauslakki päässä istuu tietokoneen ääressä ja katsoo virtuaalista käytävää näytöllä.
Pöytä, jossa on punaista paperia, muistilappuja, tusseja, sakset ja teippiä, lappuihin on kirjoitettu sanoja kuten 'kestävyys' ja 'nanomateriaali'.

Virtuaalilaboratoriot

Virtuaalilaboratoriot edustavat keskeistä teknologiaa, joka auttaa meitä torjumaan perinteisiin laboratorioihin liittyviä korkeita kustannuksia, rajallisia resursseja sekä ajallisia paineita - opetuksen laatua vaarantamatta. Tarjoamme maksuttomia ja avoimesti saatavilla olevia virtuaalilaboratoriokoulutuksia yliopisto-, lukio- ja yläkoulutason kemian ja biologian opetukseen. Virtuaalilaboratorioitamme käyttää vuosittain yli 1300 opiskelijaa.​

  • Tutkimme 360° virtuaalilaboratorioympäristön vaikutusta bio- ja kemiantekniikan opetukseen.​
  • Käytämme pedagogisia, psykologisia ja neurologisia mittauksia tutkiaksemme virtuaalilaboratorioympäristöjen vaikutuksia opiskelijoiden oppimiseen, kokemuksiin ja tunteisiin.​
  • Tutkimuksemme ovat osoittaneet, että virtuaalilaboratoriot parantavat oppimista sekä vähentävät jännitystä ja ahdistusta laboratoriotyöskentelyä kohtaan.

Virtuaalilaboratoriot ovat saatavilla  AALTOLAB-verkkosivustolla 

Henkilö EEG-mittauslakki päässä istuu tietokoneen ääressä ja katsoo virtuaalista käytävää näytöllä.
Pöytä, jossa on punaista paperia, muistilappuja, tusseja, sakset ja teippiä, lappuihin on kirjoitettu sanoja kuten 'kestävyys' ja 'nanomateriaali'.
Aalto_University_Squad_students_May-2023_by_Aleksi_Poutanen_4754.jpg

Uudenlaiset opetus- ja arviointimenetelmät

STEM (Science, Technology, Engineering, Mathematics)-alojen kasvavat opiskelijamäärät lisäävät painetta vähentää opettajan ja opiskelijan välistä vuorovaikutusta ja turvautua tehottomiin oppimismenetelmiin, kuten massaluentoihin. Vastataksemme 70–200 opiskelijan ryhmien moninaisiin oppimistarpeisiin, kehitämme jatkuvasti opetustamme ideoimalla uusia oppimis- ja arviointimenetelmiä.

  • Tutkimme, miten innovatiiviset opetusmenetelmät, kuten ohjattu tutkiva oppiminen ja käänteinen oppiminen, vaikuttavat oppimiseen, minäpystyvyyteen, motivaatioon ja opiskelijoiden käsityksiin opetus-oppimisympäristöstä.
  • Tarkastelemme modernien arviointimenetelmien, kuten vertais- ja itsearvioinnin vaikutusta esimerkiksi oppimistuloksiin ja opiskelijan kokemuksiin.
  • Tuloksemme osoittavat, että vaikka ohjattu tutkiva oppiminen tai käänteinen oppiminen skaalataan suuriin ryhmiin, ne silti parantavat oppimista ja opiskelijan kokemuksia.
Pöytä, jossa on punaista paperia, muistilappuja, tusseja, sakset ja teippiä, lappuihin on kirjoitettu sanoja kuten 'kestävyys' ja 'nanomateriaali'.
Aalto_University_Squad_students_May-2023_by_Aleksi_Poutanen_4754.jpg
Henkilö EEG-mittauslakki päässä istuu tietokoneen ääressä ja katsoo virtuaalista käytävää näytöllä.

Hyvinvointi ja oppiminen

Opiskelijoiden hyvinvointi on noussut keskeiseksi tutkimusalueeksi, kun tietoisuus opiskelu-uupumuksen yleisyydestä on lisääntynyt. Ottamalla käyttöön opiskelijalähtöisiä opetustapoja, pyrimme vähennämme opiskelu-uupumusta.

  • Tutkimme, miten opiskelijoiden hyvinvointi ja opiskelu-uupumus liittyvät kurssitasolla oppimiseen, oppimistapoihin sekä käsityksiin opetuksesta ja arvioinnista.
  • Hyödynnämme kehittyneitä tilastollisia menetelmiä, kuten latenttiprofiilianalyysiä ja lineaarisia sekamalleja, analysoidessamme kemiantekniikan opiskelijoiden pitkittäiskyselyaineistoja.
  • Tuloksemme osoittavat, että opiskelijat, joilla on reflektoimaton lähestymistapa opiskeluun kokevat keskimäärin enemmän opiskelu-uupumusta.

Projektit

  • Influence of primetime learning and collaborative teaching on student and teacher self-efficacy in quantum mechanics, 2025 - ongoing 
  • Virtuaalilaboratoriot luonnontieteiden kielitietoiseen opetukseen yläkouluissa, Henkilökohtainen apuraha, Jenny ja Antti Wihurin rahasto, 2025 – 2026 (link here) 
  • NEURO-VR: Exploring Cognitive Dynamics: Effect of 360˚ Virtual Laboratory Environments on Learning, Cognitive load, Emotional impact and Visual attention., Aalto Networking Platform Task Force, 2024 – 2026 
  • Apurahatutkijoiden laboratoriotyöturvallisuuden parantaminen virtuaalilaboratorioiden avulla, Apuraha, Maatalousyrittäjien eläkelaitos Mela, 2024 – 2025 
  • Virtuaalilaboratoriot kemian opetukseen lukioissa, 2020 – ongoing 
  • AALTOLAB, Online Hydrid Lab, 2020 (link here) 
  • Laboratory education virtualization, Online Hydrid Lab, 2019 (link here) 
  • Factors impacting student learning in chemical thermodynamics 2019 – ongoing 
  • A!Ole seed funding for the development of the chemical thermodynamics course at Aalto, 2019-2020 
  • A!Ole project funding for the development of a quantum chemistry bachelor’s course at Aalto, 2020-2021 
  • Funding from University of Helsinki, Tampere University and Aalto university (20 k€) for the collaborative development of peer assistant education videos, 2021 
  • Virtual Materials Chemistry Laborato

Yhteistyötahot

  • Cognitive Neuroscience Research Team, Department of Neuroscience and Biomedical Engineering, Aalto University
  • Teacher Services, Aalto University (link here)
  • UNITE! University Alliance
  • Technical University of Munich
  • Philipps-Universität Marburg, Department of Chemistry
  • Università degli Studi di Torino, Department of Chemistry
  • Merilahden peruskoulu, Helsinki
  • Rantakylän yhtenäiskoulu, Mikkeli
  • Otaniemen lukio, Espoo
  • University of Helsinki, Centre for University Teaching and Learning (HYPE)

Opinnätetyöt

Palkinnot

  • Aalto University's Open Science Award 2024: AALTOLAB Team (Samuel Girmay, Jarno Linnera, Minna-Hanna Nieminen, Kirsi Yliniemi, Antti Karttunen)
  • Aalto CHEM Educational action of the year 2020: AALTOLAB Team (Panu Viitaharju, Samuel Girmay, Minna-Hanna Nieminen, Kirsi Yliniemi, Antti Karttunen)
     


 

Julkaisuja

Enhancing 360° virtual laboratory safety training with linear learning pathway design: Insights from student experiences

Samuel Girmay, Kirsi Yliniemi, Minna Nieminen, Jarno Linnera, Antti J. Karttunen

Student experiences from virtual reality-based chemistry laboratory exercises

Panu Viitaharju, Minna Nieminen, Jarno Linnera, Kirsi Yliniemi, Antti J. Karttunen

Learning experiences from digital laboratory safety training

Panu Viitaharju, Kirsi Yliniemi, Minna Nieminen, Antti J. Karttunen

Chemical engineering students’ perceptions of peer and self-assessment

Lauri J. Partanen*, Viivi Virtanen, Henna Asikainen, Liisa Myyry

Universal Design for Learning Framework Enhances Learning Experience in Web-based Virtual Laboratories

Girmay, S.; Yliniemi, K.; Nieminen, M.; Vilhunen, A.; Karttunen, A. J

The impact of web-based 360° virtual laboratory on cognitive load, emotional patterns and visual attention

Girmay, S.; Mendoza-Franco, G.; Cardoso, L.; Jääskeläinen, I. P.; Kauppinen, T.; Nygren, A.; Sclearuca, M.; Sjöholm, T.; Karttunen, A. J.
  • Päivitetty:
  • Julkaistu:
Jaa
URL kopioitu