Epistemic emotions in science learning situations

The purpose of this dissertation was to increase understanding about the role of students’ situational epistemic emotions in authentic contexts of science education. Epistemic emotions are defined as emotions that have an object focus on knowledge or knowledge construction and are thus hypothesised to play a significant role in educational contexts. The first overall aim of the study was to examine the relationship between different instructional activities and students’ experiences of epistemic emotions. The second aim was to investigate how such experiences relate to science learning among students. This thesis comprises three original studies reporting research conducted in Finnish upper secondary level physics lessons. Study I examined the relationship between instructional activities and epistemic emotions by means of experience sampling and video observation. Experience sampling data on epistemic emotions was combined with students’ pretest and posttest performance in Study II to investigate the relationship between epistemic emotions and science learning. Finally, Study III explored the entanglement of epistemic emotions and the development of students’ scientific understanding during a computer-based predict-observe-explain activity in which data on their sensemaking processes was linked to their trajectories of situational epistemic emotions. A variety of quantitative and qualitative methods were used, and two main empirical findings emerged. First, epistemic emotions can be aroused in a classroom context by instructional activities: orienting and engaging activities typically relate to positive emotions, and cognitively more demanding activities to emotions that are more negative. Second, epistemic emotions and science learning are intertwined: curiosity, excitement, confusion and surprise appear to be beneficial for learning, whereas boredom and frustration may be detrimental. Furthermore, it could be concluded that it is important to examine emotions on the situational level instead of using only retrospective measures. Overall, the findings underline the importance of epistemic emotions in the context of science education, and the complexity of the interplay between affective and cognitive factors. Tämän väitöstutkimuksen tarkoituksena oli lisätä ymmärrystä opiskelijoiden tilannekohtaisten episteemisten tunteiden roolista aidoissa luonnontieteiden opiskelun konteksteissa. Episteemisillä tunteilla tarkoitetaan tunteita, joiden kohteena on tieto tai tiedon muodostaminen, joten niiden voidaan olettaa olevan merkityksellisiä opiskelussa ja oppimisessa. Tutkimuksen yhtenä päätavoitteena oli selvittää luokkahuoneaktiviteettien ja opiskelijoiden episteemisten tunteiden välistä suhdetta. Toisena tavoitteena oli tutkia, miten opiskelijoiden kokemat episteemiset tunteet ovat yhteydessä heidän luonnontieteiden oppimiseen. Työ koostuu kolmesta alkuperäistutkimuksesta, jotka on toteutettu lukion fysiikan oppitunneilla. Tutkimuksessa I opetus- ja opiskeluaktiviteettien yhteyttä opiskelijoiden episteemisiin tunteisiin selvitettiin kokemusotantamenetelmän ja videohavainnoinnin avulla. Tutkimuksessa II kokemusotanta-aineisto tunteista yhdistettiin opiskelijoiden esi- ja jälkitestituloksiin tunteiden ja oppimisen välisen suhteen selvittämiseksi. Tutkimuksessa III tutkittiin episteemisten tunteiden ja tieteellisen ymmärryksen kehittymisen yhteyttä tietokonepohjaisessa ”ennusta-havainnoi-selitä” -aktiviteetissa. Useita määrällisiä ja laadullisia menetelmiä hyödyntäen tuloksista tehtiin kaksi pääjohtopäätöstä. Ensiksi opetuksellisin menetelmin voidaan vaikuttaa opiskelijoiden kokemiin episteemisiin tunteisiin luokkahuonetilanteissa: opiskeluun orientoivat ja motivoivat aktiviteetit liittyvät tyypillisesti positiivisiin episteemisiin tunteisiin, kun taas kognitiivisesti vaativammat aktiviteetit liittyvät tyypillisesti negatiivisiin episteemisiin tunteisiin. Toiseksi episteemiset tunteet ja luonnontieteen oppiminen kietoutuvat toisiinsa: uteliaisuus, innostus, hämmennys ja yllättyneisyys näyttäytyvät oppimisen kannalta hyödyllisinä, kun taas tylsistyminen ja turhautuminen voivat olla haitaksi oppimiselle. Lisäksi voidaan päätellä, että tunteita on tärkeää tutkia tilannetasolla sen sijaan, että käytettäisiin ainoastaan retrospektiiviä mittareita. Kaiken kaikkiaan tulokset korostavat episteemisten tunteiden tärkeyttä luonnontieteiden opetuksessa, sekä affektiivisten ja kognitiivisten tekijöiden välisen vuorovaikutuksen monimutkaisuutta.