Laaja-alaisuutta biologian valtakunnallisissa valinnaisissa opinnoissa

BI4 Solu ja perinnöllisyys -moduuli 2 op) tukee kaikkien laaja-alaisten tavoitteiden saavuttamista, mutta siinä painottuvat mielekkäästi eettisyys ja ympäristöosaaminen sekä monitieteinen ja luova osaaminen.

Ympäristöosaamisen lähtökohtana on ymmärtää solurakennetta ja sen toimintaa, jotta opiskelija voi hahmottaa biologisia ilmiöitä molekyylitasolta aina biosfääriin sekä ymmärtää eri biologisten tasojen kytkeytyminen toisiinsa. Tämän kautta vahvistuu käsitys elämän ainutkertaisuudesta ja ainutlaatuisuudesta. Monitieteisen ja luovan osaamisen keinoin voidaan havainnollistaa biologisia ilmiöitä ja konkretisoida biologiassa opittuja aiheita tehden niistä merkityksellisiä.

Monitieteinen ja luova osaaminen

• Käsitteiden käyttö täsmällisesti ja oikeissa yhteyksissä. Kielitietoinen opetus muun muassa innostaa opiskelijoita käyttämään biologian omia käsitteitä ja tieteellistä kieltä esimerkiksi pelillistämällä tai poimimalla biologia-aiheisia uutisia arjesta.
• Soluesimerkit opetuksen tukena. Biologisia ilmiöitä voidaan havainnollistaa soluesimerkkien avulla hyödyntäen esimerkiksi kuvia, videoita tai solupreparaatteja. Näin opetus elävöityy ja konkretisoituu.
• Biologisten ilmiöiden havainnollistaminen. Solumalleihin tutustuminen johdattaa opiskelijan luonnontieteellisen tiedon kehitykseen. Solun rakennetta ja solussa tapahtuvia keskeisiä toimintoja sekä periytymisen perusmekanismeja voidaan havainnollistaa myös simulaatioiden ja kuvaajien avulla. Solujen tutkiminen kokeellisesti (rakenteen tutkiminen preparaateista tai solun toimintojen havainnollistaminen esimerkiksi käymiskokeilla), tutkimuksen suunnittelu ja tutkitun tiedon käyttäminen edistävät luovan ajattelun kehittymistä.
• Luonnontieteellisen lukutaidon vahvistaminen. Luonnontieteellistä lukutaitoa voi vahvistaa esimerkiksi erilaisilla teemaan liittyvillä uutisilla, tutkimusartikkeleilla ja muilla tekstilajeilla, jotka havainnollistavat luonnontieteellistä tutkimusta. Samalla opiskelijat käyttävät ja arvioivat kriittisesti biologisia tietolähteitä sekä perustelevat näkemyksiään biologialle ominaisella tavalla. Opiskelijat pääsevät vertailemaan, miten arkitieto eroaa tieteellisestä tiedosta.

• Tieteelliseen tutkimukseen perehtyminen. Monitieteellistä ja luovaa osaamista voidaan vahvistaa myös tarkastelemalla tieteellisen tutkimuksen prosessia (kuten pro gradu -töitä, tutkimusartikkeleita, biologisia sovelluksia), tekemällä vierailuja yliopistoihin ja yrityksiin tai hyödyntämällä asiantuntijavierailuja (myös virtuaalisesti). Näin havainnollistetaan biologian eri tieteenalojen merkitystä ja vahvistetaan ajatusta tutkimusmenetelmistä osana luonnontieteitä. Luovan ajattelun kehittymistä vahvistavat biologisten ilmiöiden kokeellinen tutkiminen, havainnointi, tulosten käsittely, tulkinta ja esittäminen. Tieteen tekeminen itsessään on jo luovaa ja innovatiivista.

Ympäristöosaaminen ja eettisyys

• Lähtökohtana solun perusrakenteen ja toiminnan ymmärrys. Solun perusrakenteen ja toiminnan ymmärrys on välttämätöntä, jotta opiskelija voi hahmottaa biologisia ilmiöitä solutasolta biosfääriin. Esimerkiksi fotosynteesi ja soluhengitys tapahtuvat solutasolla, mutta niiden ymmärtäminen ja kytkeminen esimerkiksi ekosysteemien toimintaan, ilmastonmuutokseen, biodiversiteetin heikkenemiseen tai nälänhätään syventävät opiskelijan ymmärrystä ilmiöiden taustoista ja riippuvuussuhteista sekä kannustavat toimimaan kestävän tulevaisuuden edistämiseksi.
• Eettiset pohdinnat. Ymmärrys periytymisen perusteista luo pohjan mm. moninaisuuden ymmärtämiselle, sen itseisarvolle ja eettisille pohdinnoille. Tätä voidaan vahvistaa esimerkiksi ryhmätöiden, väittelyiden sekä asiaperusteisen argumentoinnin kautta.

BI6 Biotekniikka ja sen sovellukset -moduuli (2 op) tukee kaikkien laaja-alaisten tavoitteiden saavuttamista. Moduulissa toteutuvat mielekkäästi yhteiskunnallinen osaaminen, globaali- ja kulttuuriosaaminen, monitieteinen ja luova osaaminen, eettisyys ja ympäristöosaaminen, hyvinvointiosaaminen sekä vuorovaikutusosaaminen.

Biotekniikka ja sen sovellukset -moduuli päättää biologian oppimäärän. Se kokoaa yhteen aikaisempien moduulien opit ja oivallukset sekä biologisten ilmiöiden mahdollisuudet ja riskit suunnaten katsetta kohti kestävää tulevaisuutta. Moduulissa korostuvat ajankohtaiset aiheet ja eettiset pohdinnat, jotka pohjautuvat biologiselle tiedolle.

Yhteiskunnallinen osaaminen

• Biologian merkitys työelämässä ja jatko-opinnoissa. Opetuksessa voidaan tutustua jatko-opintoaloihin ja uratarinoihin sekä tehdä yritysvierailuja myös yhteistyössä opinto-ohjaajien kanssa. Myös virtuaalivierailut ovat mahdollisia.
• Biologisen osaamisen monipuolinen tarve eri aloilla. Opetuksessa voidaan tutustua eri aiheisiin (tutkimukset, artikkelit, uutisseuranta), biologisiin tieteenaloihin sekä eri ammattiryhmiin, joissa tarvitaan biologista osaamista, huomioiden paikalliset ja kansainväliset tutkimukset sekä biologian sovellukset. Lisäksi on huomioitava, että Suomessa tehdään merkittävää alan tutkimusta ja kehitetään uusia innovaatioita.
• Yhteiskunnalliset kysymykset. Biologiseen tutkimukseen pohjautuen yhteiskunnallisiin kysymyksiin voidaan ottaa kantaa. Tätä voidaan vahvistaa siten, että opiskelija hankkii, analysoi, tulkitsee ja esittää biotekniikkaan ja sen sovelluksiin liittyvää tutkimusaineistoa tai uutisia pohtien samalla yhteiskunnallisia ulottuvuuksia. Tutkimusaineistoista voidaan laatia esimerkiksi referaatteja, esitelmiä tai esitysjulisteita, uutisia voidaan esitellä oppituntien ”uutiskatsauksissa” tai niitä voidaan analysoida niiden taustoista ja vaikuttavuudesta pareittain tai ryhmissä keskustellen.
• Yhteiskunnallisiin kysymyksiin vaikuttaminen. Biologisen tietämyksen avulla opiskelija voi vaikuttaa moniin ajankohtaisiin yhteiskunnallisiin kysymyksiin ja kykenee kriittisyyteen seuratessaan mediaa. Yhteiskunnallisiin kysymyksiin vaikuttamista voidaan harjoitella laatimalla vastamainoksia ja mielipidekirjoituksia, ottamalla kantaa verkkokommentointeihin ja osallistumalla päätöksentekoprosesseihin sekä väittelyiden että esitelmien avulla.

Globaali- ja kulttuuriosaaminen

• Biologian tutkimusten tekeminen ja hyödyntäminen kansainvälisesti. Maailman verkottuminen ja keskinäiset riippuvuudet auttavat suuntautumaan tulevaisuuteen. On huomattava, että lajien latinankieliset nimet ovat kansainvälisiä. Kansainvälisiin tutkimushankkeisiin ja innovaatioihin tutustutaan esimerkiksi esitelmien ja uutisseurannan avulla.
• Globaali ymmärrys. Esimerkiksi geenitekniikka ja sen soveltaminen näyttäytyvät erilaisina eri puolilla maailmaa, ja näihin suhtautumisessa on erilaisia kulttuurisia piirteitä. Opetuksessa voidaan esitellä geenitekniikan sovelluksia kansainvälisiltä uutis- ja tiedesivustoilta.
• Agenda 2030. YK:n kestävän kehityksen toimintaohjelma Agenda 2030:n tavoitteita pohditaan biologian näkökulmasta. Monissa Agenda 2030 -tavoitteissa on liittymäkohtia biotekniikan sovelluksiin. Opetuksessa pyritään ymmärtämään eri tavoitteiden keskinäisriippuvuus, ilmiöiden ylirajallisuus (globaali näkökulma) sekä se, kuinka biotekniikan sovelluksia voidaan hyödyntää esimerkiksi luonnonvarojen kestävän kehityksen mukaisessa käytössä tai ratkoa ympäristönsuojeluun liittyviä haasteita.

Monitieteinen ja luova osaaminen

• Käsitteiden käyttö täsmällisesti ja oikeissa yhteyksissä. Kielitietoinen opetus muun muassa innostaa opiskelijoita käyttämään biologian omia käsitteitä ja tieteellistä kieltä. Huomioitavaa on, Biotekniikka ja sen sovellukset -moduulissa on paljon opiskeltavia biologian käsitteitä. Käsitteiden oppimista voidaan vahvistaa pelillistämällä sekä poimimalla ihmisen biologiaan liittyviä uutisia tai some-kirjoituksia, joita tarkastella kriittisesti.
• Luonnontieteellisen lukutaidon vahvistaminen. Luonnontieteellistä lukutaitoa voi vahvistaa esimerkiksi erilaisilla teemaan liittyvillä uutisilla ja muilla tekstilajeilla, jotka havainnollistavat luonnontieteellistä tutkimusta. Samalla opiskelijat käyttävät ja arvioivat kriittisesti biologisia tietolähteitä sekä perustelevat näkemyksiään biologialle ominaisella tavalla. Opiskelijat pääsevät vertailemaan, miten arkitieto eroaa tieteellisestä tiedosta.
• Biologisen tutkimuksen merkitys sovellusten kehittämisessä. Opetuksessa voidaan esitellä esimerkkien avulla biotekniikan keskeisimpiä sovelluksia ja innovaatioita sekä perustella niiden merkitystä jalostuksessa, lääketieteessä, teollisuudessa sekä ympäristönsuojelussa, samalla tunnistaen ja arvioiden biotekniikan mahdollisuuksia ja riskejä. Opiskelijat havainnollistavat biologisia sovelluksia kokeellisella työllä. Mittaaminen sekä tulosten kerääminen ja esittäminen graafisesti tutustuttavat opiskelijan erilaisiin tiedonhankinnan ja -esittämisen tapoihin. Tieto- ja viestintäteknologiaa käytetään kokeellisten havaintojen keräämiseen sekä mittaustulosten käsittelyyn ja tulkitsemiseen. Samalla opiskelija vahvistaa kykyään arvioida tiedon luotettavuutta. Oman kokeen suunnittelu harjoittaa luovuutta ja luo useita mahdollisuuksia monitieteiselle tutkimukselle. Tämä vahvistaa opiskelijan oppimaan oppimisen taitoja ja luo valmiuksia jatko-opintoihin. Kokeellisia töitä on listattu Opetushallituksen oppaassa Biologian tukimateriaalia – Lukion opetussuunnitelman perusteiden 2019 moduulien sisältöjen tarkastelua.  
• Tieteelliseen tutkimukseen perehtyminen. Monitieteistä ja luovaa osaamista voidaan vahvistaa myös tarkastelemalla tieteellisen tutkimuksen prosessia (kuten pro gradu -töitä, tutkimusartikkeleita, biologisia sovelluksia), tekemällä vierailuja yliopistoihin ja yrityksiin tai hyödyntämällä asiantuntijavierailuja (myös virtuaalisesti). Näin havainnollistetaan biologian eri tieteenalojen merkitystä ja vahvistetaan ajatusta tutkimusmenetelmistä osana luonnontieteitä. Luovan ajattelun kehittymistä vahvistavat biologisten ilmiöiden kokeellinen tutkiminen, havainnointi, tulosten käsittely, tulkinta ja esittäminen. Tieteen tekeminen itsessään on jo luovaa ja innovatiivista.

Eettisyys ja ympäristöosaaminen

• Lähtökohtana solun perusrakenteen ja toiminnan ymmärrys. Solun perusrakenteen ja toiminnan ymmärrys on välttämätöntä, jotta opiskelija voi hahmottaa biotekniikkaa ja sen sovelluksia. Ymmärrystä laajennetaan tumallisista soluista eri mikrobeihin.
• Soluesimerkit opetuksen tukena. Biologian opetuksen oleellinen osa on myös biologisten ilmiöiden havainnollistaminen soluesimerkkien avulla hyödyntäen esimerkiksi kuvia, videoita tai solupreparaatteja. Animaatiot ja simulaatiot auttavat hahmottamaan eri mikrobien rakennetta, toimintaa, elinympäristöjä ja kokoluokkaa. Näin opetus konkretisoituu.
• Eettiset pohdinnat. Ymmärrys solurakenteesta ja periytymisen perusteista luo pohjan mm. moninaisuuden ymmärtämiselle, sen itseisarvolle ja eettisille pohdinnoille. Eettisyyden ja ympäristöosaamisen vahvistamiseksi tarkastellaan biologian merkitystä eettisesti kestävämpien ratkaisujen mahdollistajana, kuten ympäristön tilaan vaikuttamisessa ja teollisuuden biologisten sovellusten hyödyntämisessä. Oppitunneilla voidaan keskustella, väitellä tai tehdä ryhmätöitä esimerkiksi lääketieteen sekä kasvi- ja eläinjalostuksen ja geenitiedon omistajuuden eettisistä periaatteista. Näin opiskelija harjaantuu tunnistamaan ja arvioimaan biotekniikan mahdollisuuksia ja riskejä sekä esittää niistä perusteltuja eettisiä mielipiteitä. Eettistä osaamista voidaan vahvistaa esimerkiksi tarkastelemalla biologisen tutkimuksen periaatteita. 
• Kestävä kehitys. Ympäristöosaamista vahvistetaan tutustumalla biotekniikan sovelluksiin teollisuudessa ja luonnonsuojelussa, kuten jäteveden ja maaperän puhdistamisessa mikrobien avulla, biomateriaalien tuotannossa tai bioliuotuksessa. Tutustuminen voidaan toteuttaa esimerkiksi yritys- tai korkeakouluvierailuiden tai vierailijoiden, ajankohtaisten uutisten, tutkimusten tai artikkelien avulla. Nämä auttavat opiskelijaa ymmärtämään luonnonvarojen kestävän kehityksen mukaista käyttöä ja sitä, miksi ihmisen toiminta on sovitettava luonnonympäristön kantokykyyn. Ymmärryksen pohjalta opiskelija voi perustella kantaansa yhteiskunnallisessa keskustelussa ja eettisissä pohdinnoissa.

Hyvinvointiosaaminen

• Moninaisuuden ymmärtäminen. Opetus lisää opiskelijan ymmärrystä monimuotoisesta maailmasta sekä sen biologisesta taustasta. Biologiassa korostuvat yksilöiden erilaisuus ja monimuotoisuus, mikä antaa opiskelijalle työkaluja moninaisuuden ymmärtämiseen.
• Turvallisuus. Hyvinvointiosaamiseen kuuluu työturvallisuus, joka ilmenee biologian soveltamiseen liittyvän kokeellisen työn suunnittelussa ja toteutuksessa työturvallisuusnäkökulmat huomioiden. Hyvinvointiosaamiseen liittyy myös oppimisympäristön turvallisuuden tunteen vahvistaminen. Tätä voidaan tukea myös vuorovaikutusosaamisen keinoin toisia kunnioittaen ja kannustaen.
• Biologisen tutkimuksen merkitys ihmisten ja ekosysteemien hyvinvoinnissa. Opiskelija ymmärtää biologisen tutkimuksen merkityksen sovellusten kehittämisessä niin geenitekniikan kuin mikrobiologian aloilla. Opetus lisää opiskelijan ymmärrystä biologian sovellusten merkityksestä ihmisten ja ekosysteemien hyvinvointiin, esimerkiksi lääketieteessä tai ympäristönsuojelussa. Hyvinvointiosaamista vahvistetaan esittämällä ajankohtaisia esimerkkejä ja innovaatioita nopeasti kehittyvältä alalta.

Vuorovaikutusosaaminen

• Työskentely pareittain ja pienryhmissä. Työskentelyä voidaan harjoittaa esimerkiksi pienimuotoisen kokeellisen työn tutkimusaineiston hankkimisessa, analysoinnissa ja tulkitsemisessa. Pienryhmissä yhteisesti ideoiden ja suunnitellen vahvistetaan vuorovaikutusosaamista, mikä vaatii opettajalta ohjausta ryhmätyöskentelyn eri vaiheissa.
• Tuotosten esittäminen. Tuotosten (esimerkiksi tulos, johtopäätös, esitelmä) esittäminen koko ryhmälle tukee niin ajattelutaitojen kuin esiintymis- ja vuorovaikutustaitojen kehittymistä. Myös esiintymistaitojen harjoittaminen vaatii opettajalta ohjausta ja tukea.