Luonto rakentuu fysikaalis-kemiallisista ja biologisista elementeistä. Me ihmiset olemme kehittyneet osaksi tätä kokonaisuutta ja biosfäärin runsautta. Olemme myös rakentaneet luonnonvarojen hyödyntämiseen perustuvia jär-jestelmiä ja infrastruktuureja, jotka ovat mahdollistaneet inhimillisen kehi-tyksen ja kukoistuksen sekä aineellisen hyvinvoinnin – osalle ihmiskuntaa. Ihmisten rakentamien järjestelmien toiminta edellyttää kuitenkin laajamit-taista luonnonvarojen hyödyntämistä, mikä on muuttanut perusteellisesti vesistöjen, ilmakehän, maaperän ja ekosysteemien rakennetta ja toimintaa, ja vaikuttaa takaisinkytkentöinä myös rakennettuun ympäristöön, yhteiskun-tiin ja ihmisten hyvinvointiin. Ympäristönmuutosten ja niiden monien vaiku-tusten ohella yhteiskuntia vaivaavat kehittymismahdollisuuksien epätasainen jakautuminen, tasa-arvoon ja yhdenvertaisuuteen liittyvät haasteet sekä kon-flikteihin liittyvät uhkatekijät, jotka kietoutuvat yhteen ekologista, sosiaalista ja taloudellista kestävyyttä rajoittaviksi tekijöiksi.Viheliäisten ongelmien kierteeseen pyritään vaikuttamaan siirtymällä kestä-vään kehitykseen sekä paikallisilla että globaalilla tasolla. Kestävän kehityk-sen välttämättömyys onkin tunnustettu laajasti ja Yhdistyneiden kansakun-tien jäsenmaat ovat sitoutuneet kestävän kehityksen tavoitteisiin (UN, 2015). Muutosprosessia kohti ekologisesti kestävää yhteiskuntaa edistetään erityisesti lainsäädännön, talouden ja rahoituksen, yksilöllinen ja yhteisöllisen toimin-nan sekä tieteen ja teknologian avulla. Kyky toimia kestävyyden edistämiseksi katsotaan olevan kestävyysmurroksen edellytys, korostaen kasvatuksen ja koulutuksen merkitystä (Kestävyyspaneeli, 2020; UN, 2019). Maailman ilmiöiden moniulotteisuus haastaa myös kouluopetuksen ja ope-tuksen tutkimuksen ottamaan kantaa sekä vastaamaan muutoksista johtuviin kysymyksiin. Oleellinen kysymys on kouluopetuksen suhde koulun ulkopuo-liseen todellisuuteen. Ratkaisumallien etsiminen monitahoisiin ongelmiin on haaste sekä kestävyyskasvatukselle ja -opetukselle että eri oppiaineille, kuten biologialle.

 Luonnontieteiden opetuksen tavoitteena on oppijoiden luonnontieteellisen sivistyksen edistäminen. Luonnontieteellinen sivistys tarkoittaa, että oppija hallitsee luonnontieteiden perusteita, luotettavan tiedon ja sen tuottamisen kriteerejä ja hänellä on kykyä käyttää ja soveltaa tietojaan ja taitojaan monenlaisissa tilanteissa. Yleissivistävään koulutukseen kuuluu myös tavoitteita, joissa on otettu huomioon 21. vuosisadan kompetenssien eli tulevaisuustai-tojen näkökulma. Kompetensseilla tarkoitetaan ajattelun, työskentelyn ja vä-lineiden käytön taitoja sekä elämisen ja osallistumisen taitoja (Binkley ym., 2012). Opetussuunnitelmallisesti laaja-alaisen osaamisen ulottuvuudet mää-rittelevät tulevaisuustaidot (Vainikainen & Nilivaara, 2022) ja kestävyys on niissä yksi ulottuvuus. Kansainväliset kestävyyskasvatuksen osaamiskehykset (GreenComp, Bianchi ym., 2022 ja United Nations Educational, Scientific and Cultural Organization [UNESCO], 2017) korostavat kognitiivisten kompe-tenssien lisäksi myös affektiivisia ja toiminnallisia kompetensseja kestävyyden edistämiseksi. Ainedidaktinen tutkimus on tärkeää pohdittaessa, miten koko-naisuuksia rakennetaan kunkin oppiaineen erityispiirteet huomioon ottaen. Ainedidaktiikan erityiskysymyksistä mielekkäisiin kestävää kehitystä käsitte-leviin kokonaisuuksiin kasvavaa tutkimusta on kuitenkin vähän.Biologian ainedidaktinen tutkimus on osa luonnontiedekasvatuksen tutki-musta. Nykyisen luonnontiedekasvatuksen ja -opetuksen tavoitteena on mää-ritellä opetus sen mukaan, miten se ottaa laajenevasti huomioon oppiaineen merkityksen ja soveltamismahdollisuudet suhteessa koulun ulkopuolisiin, todellisen maailman ilmiöihin (Roberts, 2011; Roberts & Bybee, 2014). Luon-nontiedekasvatukselle on määritelty uusia tavoitteita ja niiden saavuttamisek-si vastaavasti erilaisia visioita, jotka määrittelevät opetuksen tavoitteet (esim. Sjöström ym., 2017). Tämän teoksen tarkoituksena on määritellä ja tarkastella biologian didaktiikkaa ja sen tutkimusta luonnontiedekasvatuksen kolmen eri vision kautta (esim. Roberts, 2007, 2011; Sadler & Zeidler, 2005; Sjöström ym., 2017) ja luoda yhteyksiä visioiden välille biologian opetuksen näkökul-masta. Visio 1 tarkoittaa luonnontieteellistä lukutaitoa eli luonnontieteellistä käsitteellistä osaamista, joka on tarpeen taitojen kehittymistä, henkilökohtais-ta kasvua ja jatkokoulutusta varten. Visiossa 2 korostuu kontekstuaalisuus ja luonnontieteellisen osaamisen käytettävyys arkipäivän toiminnassa ja yhteis-kunnalliseen toimintaan osallistumisessa. Vision 3 tavoitteena on luonnontie-teellisen osaamisen ylittävä toimintakompetenssi kestävyysmuutoksen edistä-miseksi sekä oppijan että yhteiskunnan tasolla (Sjöström ym., 2017; Sjöström & Eilks, 2018; 2020).

Tämä biologian didaktiikan, tiedekasvatuksen ja kestävyyskasvatuksen välisiä suhteita käsittelevä käsikirja on tarkoitettu alan tutkijoille, opettajankoulutta-jille, opettajaopiskelijoille, opettajille ja muille aiheesta kiinnostuneille. Teos rakentuu kolmesta eri pääteemasta. Ensimmäinen pääteema (OSA 1) käsitte-lee bio- ja ympäristötieteiden tieteenalaa sekä muuttuvaa biologian opetusta. Luvussa 1 Tuomas Aivelo pohtii biologiaa tieteenalana ja oppiaineena. Lähtökohtana on biologian ja luonnontieteiden filosofia ja biologinen tutkimus osana luonnontieteiden kenttää. Luvussa 2 Anna Uitto, Eila Jeronen ja Eija Yli-Panula käsittelevät biologian opetusta osana luonnontiede- ja kestävyys-kasvatusta. Lähtökohtana ovat luonnontiedekasvatuksen eri visiot. Luvussa 3 Anna Uitto, Eija Yli-Panula ja Eila Jeronen tarkastelevat kriittisesti biologian opetuksen suunnittelua, toteutusta ja arviointia suhteessa tiedekasvatuksen ja kestävyyskasvatuksen tavoitteisiin opetussuunnitelmissa. Lisäksi he pohtivat affektiivisten tavoitteiden merkitystä arvioinnissa sekä arvioinnin eettisyyttä.Toisen pääteeman (OSA 2) aiheena ovat uudet lähestymistavat, joita voidaan käyttää biologian käsitteiden opetuksessa. Luvussa 4 Ilona Södervik tarkas-telee käsitteiden merkitystä biologian ilmiöiden ymmärtämisessä. Keskeinen teema on käsitteellisen muutoksen rooli opetuksessa, kun biologisia ilmiöitä hahmotetaan arkikäsitysten sijasta tieteellisten käsitteiden ja ymmärryksen avulla. Luvussa 5 Ilona Södervik ja Antti Laherto tarkastelevat kestävyysnä-kökulmaa biologian käsitteiden opetuksessa ja kestävää kehitystä kuvaavaa käsitteistöä kriittisesti. Luvussa 6 Tuomas Aivelo käsittelee herkkiä ja kiistan-alaisia teemoja biologian opetuksessa. Maailmankatsomus, biologinen deter-minismi, eläinten oikeudet sekä sukupuoli ja seksuaalisuus biologian opetuk-sessa kuuluvat myös Aivelon aiheisiin.Teoksen kolmas pääteema (OSA 3) käsittelee tutkimuksellisuutta ja kokemuk-sellisuutta biologian opetuksessa, erityisesti opetusmenetelmien ja -ympäris-töjen osalta. Luvussa 7 Merike Kesler, Sari Havu-Nuutinen ja Sirpa Kärkkäi-nen käsittelevät ongelmanratkaisutaitojen kehittämistä biologian opetuksessa. He tarkastelevat aihetta laaja-alaisen osaamisen näkökulmasta ja kiinnittävät huomiota myös luovaan ongelmanratkaisuun. Luvussa 8 Arja Kaasinen ja Anttoni Kervinen käsittelevät biologian opetusta luokkahuoneen ulkopuoli-sissa oppimisympäristöissä. Kirjoittajat tarkastelevat maasto-opetuksen mer-kitystä biologian oppimisessa, biodiversiteettikasvatusta sekä opetussuunni-telmallisia opetuksen haasteita ja ratkaisuja.

Toivomme lukijoille kiinnostavia lukuhetkiä teoksemme parissa! Toivomme myös, että teos herättää uusia ideoita aihedidaktisen tutkimukseen ja oppi-aineiden opetukseen.