The relevance of non-formal Biology Olympiad training for upper secondary school students

Science competitions, such as the International Biology Olympiad, are non-formal education targeted to upper secondary school students with high abilities. However, there is little knowledge about what is the relevance of training for a science competition. In this study, Finnish Biology Olympiad training participants were researched in the context of relevance of science education. In total, 28 students filled in questionnaires and participated in interviews. It was found out that the students experienced the training to be especially individually relevant for them, and there was no significant difference between genders. Based on theresults, vocational and societal topics should be taken into more account in designing Olympiad trainingsPeer reviewe

Biology Olympiad Training Camps : Relevant Science Education for Students Interested in Biology : A Design Research

The International Biology Olympiad is a yearly science competition; hundreds of high school students from over 60 countries take part in it. In Finland, the students are chosen by the national biology competition and the national Olympiad training camp. The research subject of this study is Finnish training for International Biology Olympiad (IBO). About ten high school students who are interested in biology take part at each training camp. Science competitions, such as IBO and training camps, are classified as non-formal or out-of-school science education. Since there is very little scientific knowledge about non-formal biology education, especially about science competitions, the theoretical framework of this study consists of non-formal science education, the relevance of science education and the development of interest. In this study, design research methodology with three research cycles was applied to develop the course. In the study, both theoretical and empirical problem analyses were used. There were two main research questions: 1) What are the needs for the development of the training camp? 2) What kind of training is relevant for the participants? The first research question was elaborated by examining a) what kind of topics of interest the participants have, b) how the participants expect the training to be relevant for them, c) what kind of relevance the previous participants experienced, and d) what kind of effects the previous training camps had on the participants interest in biology and career choice. The features of relevant biology Olympiad training were searched in the second research question. The data was collected from pre-camp and post-camp questionnaires, post-camp interviews and a questionnaire sent for the previous camp participants. The qualitative data was analyzed by content analysis and quantitative data from the questionnaires was analyzed by statistical methods. The main results were following: 1) The biggest needs for development were diversifying the contents and balancing the workload of the camp. The participants of the training camps were interested mostly about medicine and human biology -related topics and cell and molecular biology. In addition, it was found out that the previous participants considered biology education to be individually, vocationally and societally relevant for them. According to them, the training camps were especially individually relevant and had some effects on the career choice. 2) The new training camp for biology Olympiad is especially individually relevant for the participants but it has also some vocational relevance. In the science Olympiad training, special attention should be directed towards developing vocational and societal relevance. A new model for Biology Olympiad training camps was developed based on the collected research data. The individual dimension can be improved by i) diversifying the contents of the camps, ii) including inquiry-based learning modules and by iii) taking a student-centered approach to the development process. The vocational and societal dimensions of relevance can be targeted by iv) allowing the teachers of the participants to take part at camps. The vocational dimension of relevance can be enhanced v) by organizing visits to research laboratories and companies and vi) by enabling the participants to meet university students. The results of this study can be applied to not only to Science Olympiad training but also to non-formal biology education. This research provides models for developing out-of-school biology education and its relevance. This is the first design research study about Biology Olympiad training and it opens up discussion about the relevance of science competitions and Science Olympiad training.Biologiaolympialaiset on vuosittainen järjestettävä kansainvälinen tapahtuma, jonne osallistuu satoja lukioikäisiä opiskelijoita yli 60 eri valtiosta. Biologiaolympialaisiin osallistuvat opiskelijat valitaan Suomessa biologian olympiavalmennuksessa, jonne opiskelijat valitaan kansallisen biologiakilpailun perusteella. Tämän pro gradu -tutkielman tutkimuskohteena oli suomalainen biologian olympiavalmennus, johon osallistuu vuosittain noin kymmenen biologiasta kiinnostunutta lukiolaista. Tiedekilpailut, kuten biologiaolympialaiset sekä niihin valmistava valmennus, ovat nonformaalia eli koulun ulkopuolella tapahtuvaa tiedekasvatusta. Tutkimustietoa nonformaalista opetuksesta ja erityisesti tiedekilpailuihin liittyvästä valmennuksesta on kuitenkin hyvin vähän. Tämän vuoksi tutkimuksen teoreettinen viitekehys koostuu nonformaalia opetusta, luonnontieteiden opetuksen relevanssia ja kiinnostuksen kehittymistä käsittelevästä tutkimustiedosta. Tutkimuksessa käytettiin tutkimusmenetelmänä kolmesyklistä kehittämistutkimusta, johon sisältyy sekä teoreettinen että empiirinen ongelma-analyysi. Päätutkimuskysymyksiä oli kaksi: 1) Millaisia kehittämistarpeita biologian olympiavalmennukseen kohdistuu? 2) Millainen biologian olympiavalmennus on osallistujille relevanttia? Ensimmäisessä tutkimuskysymyksessä tutkittiin a) millaisia biologiaan liittyviä kiinnostuksen kohteita valmennuksen osallistujilla on, b) millä tavalla valmennuksen osallistujat odottavat valmennuksen olevan heille relevantti, c) millä tavalla valmennus on ollut relevantti aikaisemmille valmennuksen osallistujille, ja d) millaisia vaikutuksia valmennuksella on ollut aikaisempien osallistujien kiinnostukseen biologiaa kohtaan ja heidän uravalintaansa. Toisessa tutkimuskysymyksessä saatiin selville relevantin biologian olympiavalmennuksen keskeiset piirteet. Tutkimuksen aineistona käytettiin ennen valmennusta ja valmennuksen jälkeen kerättyjä palautelomakkeita, opiskelijoille tehtyjä haastatteluja sekä edellisvuosien osallistujille lähetettyä kyselytutkimusta. Laadullista aineistoa analysoitiin sisällönanalyysin avulla ja kyselytutkimuksia tilastollisin menetelmin. Kehittämistutkimuksen päätuloksina saatiin seuraavat tulokset: 1) Biologian olympiavalmennuksessa suurimmat kehittämiskohteet olivat kurssisisältöjen monipuolistaminen ja työmäärän tasapainottaminen. Valmennuksen osallistujat olivat erityisen kiinnostuneita lääketieteeseen ja ihmiseen liittyvistä biologian teemoista sekä solu- ja molekyylibiologiasta. Opiskelijat kokivat biologialla olevan heille sekä henkilökohtaista, ammatillista että yhteiskunnallista relevanssia. Aikaisempien valmennusten osallistujille valmennus on ollut etenkin henkilökohtaisesti relevantti ja sillä on ollut jonkin verran valmennusta ammatinvalintaan. 2) Uudistettu biologian olympiavalmennus on osallistujille erityisesti henkilökohtaisella tasolla relevantti ja sillä on myös jonkin verran ammatillista relevanssia. Tiedeolympiavalmennuksessa tulee erityisesti kiinnittää huomiota ammatillisen ja yhteiskunnallisen relevanssin kehittämiseen. Kehittämistuotoksena saatiin tutkimusperustaisesti kehitetty malli biologian olympiavalmennuksesta. Valmennuksessa olevien henkilökohtaista relevanssia voidaan tukea i) monipuolistamalla valmennuksen sisältöjä, ii) lisäämällä tutkimuksellista opiskelua ja iii) kehittämällä valmennusta opiskelijalähtöisesti. Valmennuksen yhteiskunnallista ja ammatillista relevanssia voidaan kehittää iv) ottamalla opiskelijoiden opettajat mukaan osaksi valmennusta. Ammatillista relevanssia voidaan tukea myös v) sisällyttämällä valmennukseen vierailuja yrityksiin ja tutkimusryhmiin sekä vi) tutustumista alan opiskelijoihin. Tutkimuksen tulokset ovat sovellettavissa erityisesti tiedekilpailuvalmennukseen, mutta osittain myös muuhun nonformaaliin tiedekasvatukseen. Tulosten perusteella voidaan kehittää koulun ulkopuolella tapahtuvan biologian opetuksen relevanssia. Kyseessä on maailmanlaajuisesti ensimmäinen biologiakilpailuvalmennuksesta tehty kehittämistutkimus, joten se toimii osaltaan myös keskustelunavauksena tiedekilpailujen ja tiedekilpailuvalmennuksen merkityksestä

Substrate specificities of inteins investigated by QuickDrop-cassette mutagenesis

Inteins catalyze self-excision from host precursor proteins while concomitantly ligating the flanking substrates (exteins) with a peptide bond. Noncatalytic extein residues near the splice junctions, such as the residues at the -1 and +2 positions, often strongly influence the protein-splicing efficiency. The substrate specificities of inteins have not been studied for many inteins. We developed a convenient mutagenesis platform termed "QuickDrop"-cassette mutagenesis for investigating the influences of 20 amino acid types at the -1 and +2 positions of different inteins. We elucidated 17 different profiles of the 20 amino acid dependencies across different inteins. The substrate specificities will accelerate our understanding of the structure-function relationship at the splicing junctions for broader applications of inteins in biotechnology and molecular biosciences.Peer reviewe