Kemian ylioppilaskokeen tehtävät summatiivisen arvioinnin välineenä

The main purpose of the research was to illustrate chemistry matriculation examination questions as a summative assessment tool, and represent how the questions have evolved over the years. Summative assessment and its various test item classifications, Finnish goal-oriented curriculum model, and Bloom’s Revised Taxonomy of Cognitive Objectives formed the theoretical framework for the research. The research data consisted of 257 chemistry questions from 28 matriculation examinations between 1996 and 2009. The analysed test questions were formulated according to the national upper secondary school chemistry curricula 1994, and 2003. Qualitative approach and theory-driven content analysis method were employed in the research. Peer review was used to guarantee the reliability of the results. The research was guided by the following questions: (a) What kinds of test item formats are used in chemistry matriculation examinations? (b) How the fundamentals of chemistry are included in the chemistry matriculation examination questions? (c) What kinds of cognitive knowledge and skills do the chemistry matriculation examination questions require? The research indicates that summative assessment was used diversely in chemistry matriculation examinations. The tests included various test item formats, and their combinations. The majority of the test questions were constructed-response items that were either verbal, quantitative, or experimental questions, symbol questions, or combinations of the aforementioned. The studied chemistry matriculation examinations seldom included selected-response items that can be either multiple-choice, alternate choice, or matching items. The relative emphasis of the test item formats differed slightly depending on whether the test was a part of an extensive general studies battery of tests in sciences and humanities, or a subject-specific test. The classification framework developed in the research can be applied in chemistry and science education, and also in educational research. Chemistry matriculation examinations are based on the goal-oriented curriculum model, and cover relatively well the fundamentals of chemistry included in the national curriculum. Most of the test questions related to the symbolism of chemical equation, inorganic and organic reaction types and applications, the bonding and spatial structure in organic compounds, and stoichiometry problems. Only a few questions related to electrolysis, polymers, or buffer solutions. None of the test questions related to composites. There were not any significant differences in the emphasis between the tests formulated according to the national curriculum 1994 or 2003. Chemistry matriculation examinations are cognitively demanding. The research shows that the majority of the test questions require higher-order cognitive skills. Most of the questions required analysis of procedural knowledge. The questions that only required remembering or processing metacognitive knowledge, were not included in the research data. The required knowledge and skill level varied slightly between the test questions in the extensive general studies battery of tests in sciences and humanities, and subject-specific tests administered since 2006. The proportion of the Finnish chemistry matriculation examination questions requiring higher-order cognitive knowledge and skills is very large compared to what is discussed in the research literature.

Ylioppilastutkinto on keskeinen ja arvostettu summatiivisen arvioinnin väline suomalaisessa yhteiskunnassa. Se on ohjannut sekä lukio-opetusta että korkeakouluopintoihin hakeutumista ja valituksi tulemista jo yli 150 vuoden ajan. Tutkimusaihe on sen vuoksi tärkeä. Ylioppilaskirjoituksia ei ole myöskään aikaisemmin juuri tutkittu, mikä lisää työn merkittävyyttä. Tutkimuksen päätavoitteena oli kuvata kemian ylioppilaskokeen tehtäviä summatiivisen arvioinnin välineenä sekä niiden kehittymistä. Tutkimuksen teoreettisena viitekehyksenä olivat summatiivinen arviointi ja sen eri tehtävätyyppiluokitukset, tavoitepohjainen suomalainen opetussuunnitelmamalli sekä uudistettu Bloomin kognitiivisten tavoitteiden taksonomia. Tutkimusaineisto käsitti yhteensä 257 kemian tehtävää 28 eri ylioppilastutkinnosta vuosilta 1996–2009. Aineistona käytetyt tehtävät pohjautuivat vuosien 1994 ja 2003 lukion kemian opetussuunnitelman perusteisiin. Tutkimuksessa käytettiin pääosin laadullista tutkimusotetta ja tutkimusmenetelmänä teoriaohjaavaa sisällönanalyysia. Tutkimuksen luotettavuus varmistettiin vertaisluokittelulla. Tutkimusta ohjasivat seuraavat kysymykset: (a) Millaisia tehtävätyyppejä kemian ylioppilaskokeet sisältävät? (b) Miten kemian keskeiset sisällöt sisältyvät kemian ylioppilaskokeen tehtäviin? ja (c) Millaisia kognitiivisia tietoja ja taitoja kemian ylioppilaskokeen tehtävät edellyttävät? Tutkimus osoittaa, että summatiivinen arviointi oli monipuolista kemian ylioppilaskokeissa. Kokeet sisälsivät erilaisia tehtävätyyppejä sekä niiden yhdistelmiä. Suurin osa tehtävistä oli tuottamistehtäviä. Valintatehtäviä esiintyi harvoin kemian ylioppilaskokeissa. Tehtävätyyppien suhteelliset painotukset erosivat jonkin verran riippuen siitä, oliko koe osa laajempaa reaalikoetta vai varsinainen ainekohtainen koe. Tutkimuksessa tuotettua luokittelurunkoa voidaan soveltaa kemian ja muiden luonnontieteiden opetuksessa sekä opetuksen tutkimuksessa. Kemian ylioppilaskokeet vastaavat tavoitepohjaista opetussuunnitelmamallia ja sisältävät suhteellisen hyvin kemian opetussuunnitelman perusteissa määriteltyjä keskeisiä sisältöjä. Kemiallisen reaktion symboliseen ilmaisuun, epäorgaanisiin ja orgaanisiin reaktiotyyppeihin ja sovelluksiin, orgaanisten yhdisteiden sidos- ja avaruusrakenteisiin liittyviä tehtäviä sekä stoikiometrisia laskutehtäviä esiintyi eniten. Sisältöjen painotukset eivät eronneet olennaisesti vuoden 1994 ja 2003 opetussuunnitelman perusteiden pohjalta laadituissa kokeissa. Kemian ylioppilaskokeet ovat kognitiiviselta tasoltaan vaativia. Tutkimuksen mukaan suurin osa tehtävistä edellytti korkeamman tason kognitiivisia taitoja. Tehtävien edellyttämien tieto- ja taitotasojen suhteelliset painotukset erosivat jonkin verran laajemmissa reaalikokeissa sekä vuodesta 2006 lähtien laadituissa ainekohtaisissa kokeissa. Korkeamman tason kognitiivisia tietoja ja taitoja edellyttävien tehtävien osuus on suomalaisissa kemian ylioppilaskokeissa erittäin korkea verrattaessa tuloksia tutkimuskirjallisuuteen.