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 opetusta varten (AALTOLAB-alusta).
  • Uudenlaiset opetus- ja arviointimenetelmät kemian ja materiaalitieteen alalla.
  • Opiskelijoiden hyvinvointi ja oppiminen kemiantekniikan aloilla.

Napsauta alla olevaa nuolta, niin saat lisätietoja kustakin osa-alueesta:

Aalto_University_Squad_students_May-2023_by_Aleksi_Poutanen_4754.jpg
Henkilö EEG-mittauslakki päässä istuu tietokoneen ääressä ja katsoo virtuaalista käytävää näytöllä.
A table with red paper, sticky notes, markers, scissors and tape, featuring words like 'Sustainability' and 'Nanomaterial'.

Virtuaalilaboratoriot

Virtuaalilaboratoriot edustavat keskeistä teknologiaa, joka auttaa meitä torjumaan perinteisiin laboratorioihin liittyviä korkeita kustannuksia, rajallisia resursseja sekä ajallisia paineita, jotka ovat johtaneet opiskelijoiden laboratoriotuntien vähenemiseen. 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 emotiootioihin.​
  • Tutkimuksemme on osoittanut, että virtuaalilaboratoriot parantavat oppimista ja vähentävät jännitystä ja ahdistusta laboratoriotyöskentelyä kohtaan.

Virtuaalilaboratoriot ovat saatavilla  AALTOLAB-verkkosivustolla

A person wearing an EEG cap sits at a computer, viewing a display with a virtual corridor.
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 kasvava opiskelijamäärä lisää painetta yliopiston opetushenkilöstölle vähentää opettajan ja opiskelijan välistä vuorovaikutusta ja turvautua tehottomiin oppimiskäytänteisiin, kuten massaluentoihin. Vastataksemme 70–200 opiskelijan ryhmien moninaisiin oppimistarpeisiin kehitämme opetustamme jatkuvasti 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.
  • Selvitämme myös, miten modernit arviointimenetelmät, kuten vertais- ja itsearviointi, vaikuttavat esimerkiksi oppimistuloksiin ja opiskelijan kokemuksiin.
  • Tuloksemme osoittavat, että jopa silloin, kun ohjattu tutkiva oppiminen ja käänteinen oppiminen skaalataan suuriin ryhmiin, ne silti parantavat oppimista ja opiskelijan kokemuksia.
A table with red paper, sticky notes, markers, scissors and tape, featuring words like 'Sustainability' and 'Nanomaterial'.
Aalto_University_Squad_students_May-2023_by_Aleksi_Poutanen_4754.jpg
A person wearing an EEG cap sits at a computer, viewing a display with a virtual corridor.

Opiskelijoiden hyvinvointi ja oppiminen

Opiskelijoiden hyvinvoinnista on tullut keskeinen tutkimusaihe, kun tietoisuus opiskelijoiden uupumuksen yleisyydestä on lisääntynyt. Ottamalla käyttöön opiskelijalähtöisiä opetustapoja, pyrimme hillitsemään uupumuksen lisääntymistä.

  • Tutkimme, miten opiskelijoiden hyvinvointi ja uupumus liittyvät kurssitasolla oppimiseen, oppimistapoihin sekä käsityksiin opetuksesta ja arvioinnista.
  • Hyödynnämme kehittyneitä tilastollisia menetelmiä, kuten latenttiprofiilianalyysiä ja lineaarisia sekamalleja, analysoidaksemme kemiantekniikan opiskelijoiden pitkittäiskyselyaineistoa.
  • Tuloksemme osoittavat, että reflektoimatonta oppimistapaa käyttävät opiskelijat kokevat keskimäärin enemmän opiskeluun liittyvää 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