Inom undervisningen vid fakulteten för naturvetenskaper och teknik ingår laborationer i vissa kurser. Studenterna lär sig om olika processer och fenomen genom att se, lukta och uppleva (inom kemiundervisningen ska man dock inte smaka på någonting i laboratoriet!). Exempel på olika laborationer är att utföra synteser, tillverka papper, bestryka papper, analysera den kemiska sammansättningen i prov eller bestämma olika egenskaper. Men laborationer är också både utrymmes- och resurskrävande, har vi råd att hålla laborationer i dagens slimmade undervisning?
Kemiundervisning är mer än teori
I kursen ”Biomassa och dess förädling” bestämde studenterna halten lignin i ett biomassaprov för nån vecka sedan (se bilderna). Biomassan behandlas med stark syra vid rumstemperatur innan provet späds ut med vatten och får koka i 3 timmar. Vid kokningen avgår furfural, en aromatisk aldehyd, som har en karakteristisk doft. Alla studenterna fick försöka identifiera doften av furfural och de flesta tyckte att doften påminde om doften i en varm, torr bastu. Denna koppling mellan en kemisk substans och doft gav många av studenterna en aha-upplevelse. Dofter och att studenterna själva får göra saker går inte att överföra till en föreläsningssituation eller till digital miljö.
Bestämning av halten lignin i ett biomassaprov med Klason-metoden.
Vid kokning avgår furfural.
Laborationer är också ett utmärkt sätt att aktivera studenterna, alla studenter måste delta i laborationerna och utföra åtminstone vissa moment. Då man som lärare övervakar laborationer får man dessutom mycket bra kontakt med studenterna och man märker direkt om studenterna inte förstår vad man förklarar. Man kan då förklara samma fenomen på ett annat sätt eller förtydliga vad man menar. Vid genomgång av laborationsrapporterna ser man också om något varit extra svårt och kan ta upp detta på föreläsningarna. Studenterna får tillbaka rapporterna med tips och korrigerar fel tills alla uppgifter kan godkännas.
Inom grundkurserna är laborationerna ganska enkla och består till stor del av demonstrationer under konstant handledning. I fördjupade kurser blir laborationerna mer avancerade och mer självständigt arbete ingår. I kandidatarbetet uppmuntrar vi till några veckors arbete i laboratoriet; detta ger praktisk kunskap och kontakt med forskningen vid ämnena på nära håll. I diplomarbetet ingår ännu mer praktiskt arbete, ofta inom ett större forskningsprojekt eller via samarbete med ett företag, vilket ger en bra koppling till arbetslivet.
Är det tillåtet att göra misstag?
I undervisningen baseras studenternas utvärdering ofta på hur bra de lyckas med sin uppgift. I laborationerna ska det dock vara tillåtet att göra misstag, allt ska inte behöva gå som på Strömsö! Man lär sig av sina misstag och detta gäller speciellt allt praktiskt arbete. Därför är det också viktigt att examination av en laborationsdel inte ska kopplas till resultatet för laborationen, dvs. hur nära det korrekta värdet studenterna lyckas komma. Istället borde fokus i laborationsrapporten läggas på möjliga orsaker till misstag, kopplingar till teorin och reflektioner över vad som kunde ha gjorts annorlunda. Oklarheter och fel kompletteras tills rapporten kan godkännas.
Studenter i kursen ”Biomassa och dess förädling” i färd med att bestämma halten extraktivämnen i ved av Larix Sibirica.
Varför har vi då inte mer laborationer?
För att kunna inkludera laborationer i undervisningen behövs extra resurser! Laborationerna måste utföras i ett laboratorium som kemiämnena betalar hög hyra för, dessutom krävs många gånger avancerade instrument som till exempel gaskromatografer. Dessutom krävs fler handledare eller mer tid för läraren eftersom gruppstorleken måste begränsas. Tidigare kunde ämnena anställa äldre studerande som fick timersättning för sitt arbete samtidigt som de fick praktik och arbetserfarenhet men det är inte längre möjligt. Nu måste vi vända oss till våra doktorander, som har sin egen finansiering, för att få hjälp om vi lärare inte har möjlighet att sköta all laboratorieövervakning själva. I doktorandernas arbetskontrakt finns stipulerat att de ska delta i undervisningen och detta ger dem bra erfarenhet, men det gäller att planera laborationerna väl för att inte överbelasta våra doktorander. De måste ju också ha tid att utföra sitt forskningsarbete och komma framåt med det egna doktorsarbetet. Resursbrist är ett speciellt stort problem vid små ämnen med få lärare. Några universitetslärare som skulle kunna hjälpa till med laborationer utan att vara bundna till ett visst ämne skulle vara till stor hjälp.
Ett annat stort problem är schemaläggning. Laborationerna kan ta lång tid om ett prov måste koka i 3 timmar och har en kurs många deltagare måste de delas in i flera grupper. Det är då nästa omöjligt att undvika krockar med andra föreläsningar. Av tradition har vi ofta haft laborationerna i våra kurser efter att föreläsningarna har avslutats och i vissa fall också efter att tentamen hållits. Detta är inte så lyckat eftersom kopplingen mellan teori och praktik samt möjligheten att förklara vissa fenomen uteblir. Det går att omforma en del av laborationerna men det krävs tid för planering.
Laboratorieundervisning behövs!
Laborationer är ett mycket viktigt inslag inom undervisningen i kemiteknik och naturvetenskaper. Studenterna aktiveras och lär sig på en djupare nivå, samtidigt konkretiseras kopplingen mellan teori, praktik, forskning och arbetsliv. Även om digitalisering ger oss många nya verktyg för att förbättra och effektivera undervisningen får vi inte glömma bort traditionella, praktiska metoder. För att säkerhetsställa en fortsatt utmärkt kemiundervisning vid Åbo Akademi och utexaminering av kunniga diplomingenjörer så måste vi också i fortsättningen få tillräckliga resurser för att inkludera laborationer i vår undervisning.
Balansgången mellan övningstillfällen i mindre grupper och mer föreläsningstunga former är en viktig fråga inom de flesta ämnen. Som du nämner kräver övningstillfällen i mindre grupp en hel del resurser, men de uppfattas ofta som väldigt meningsfull bland så väl lärare som studerande. I mitt eget forskningsområde, spelifiering och informella virtuella lärmiljöer, är övningstillfällen en viktig resurs för då kan vi på djupet diskutera de förutfattade meningar många lärarstuderande har gentemot spel. I spartider tänker jag att vi som undervisar den här typen av pass behöver förmedla vikten av dem och jag tänker att ditt blogginlägg är ett inlägg i den diskussionen!
Jag håller helt med om att laborationer behövs vid naturvetenskapliga och tekniskvetenskapliga områden. Det är viktigt för studerandena att få öva på sina laboratoriekunskaper i en trygg miljö. Laboratoriearbetet kan till och med kännas skrämmande om man inte har någon erfarenhet av det och därför är det viktigt att studeranden får öva på det före de kastas in i arbetslivet. En bra poäng som du lyfte upp är att man också får misslyckas med laboratoriearbete. Då man begår ett misstag är också en av de bästa stunderna för inlärningen. Då man ser hur fel det kan gå så minns man det resten av sitt liv. Det är också viktigt att berätta för studeranden att det är tillåtet att begå misstag. Annars kan de leva i rädslan att bli underkända i kursen, exempelvis på grund av en för liten mängd syntesprodukt. Rädslan motarbetar inlärningen och styr bort studerandenas fokus från det som är viktigt.
Ämnet Geologi och Mineralogi tangerar mycket kemi, speciellt då det gäller mineralers och bergarters uppkomst och reaktioner i naturen. Ett klassiskt uttryck bland geologer är att den som har sett mest, kan mest. Således är det ett ämne där man lär sig mycket av fältarbete, labarbete, mikroskopering med mera. Inom vissa grenar av kemi kan resultaten av laborationer vara relativt abstrakta men Annas exempel om furfural visar ett exempel där studenten kan lära sig något och minnas det p.g.a. någon väldig handgriplig observation. Då jag studerade geologi, var mineralkännedom en av de första kurserna det första studieåret. I kursen skall man lära sig identifiera olika mineral genom att utnyttja olika enkla metoder för att identifiera mineralet. Genom att utnyttja olika sinnen kunde man identifiera många mineral.
Syn: Kristallform och -färg hjälper ofta en del men i flera fall lurar färgen en, då små orenheter kan skapa olika färger men med hjälp av att göra mineralet till pulver eller att belysa det med UV-ljus i ett mörkt rum, kunde man identifiera olika mineral (Då man belyste mineralet med UV-ljus, gjordes det ofta på toaletten vilket ledde till att man ibland observerade mer än man önskade).
Smak: Vissa mineralsalter, som bordssalt/bergsalt kan identifieras med smak, även om man kanske ogärna slickar på mineralproven alltför ofta.
Lukt: Mineralet Arsenikkis kan identifieras av sin vitlökslukt ifall man slår på det med en hammare. Hur mycket jag än försökte så lyckades jag aldrig med det.
Känsel: Mineralets hårdhet kan testas med att försöka repa det med eller låta det repas av objekt av lägre/högre hårdhet, så som en spik eller en glasbit . Vissa mjuka mineral som talk kan t.o.m. repas av naglarna.
Hörsel: Man kan t.o.m. få hjälp av ljud ifall man har tillgång till geigermätare och således identifiera radioaktiva mineral.
Så summa summarum, man lär sig mycket av att få observera kemiska/fysikaliska fenomen, gärna med så många sinnen som möjligt. Så det behövs mera av det, mera resurser och mera tid, om möjligt.