Tutkimisen ilon polulla
Tiedeopetusyhdistys ry järjesti huhtikuussa 2018 opintokäynnin kauniille Örön saarelle, jossa luonnon ihmettelyn lisäksi, aloitettiin opettajien täydennyskoulutuksen suunnittelu. Laitoimme tietomme ja kokemuksemme yhteen ja suunnittelimme koulutusta, joka sopisi kaikille luokka-asteille. Koulutus olisi oppilaslähtöiseen, innostavaan ja ihmettelevään opetukseen tähtäävä. (Aloituskuvassa Örön upeat puitteet. (Kuva: Pirkko Kärnä)).
Opetushallitus myönsi rahoituksen MAOL ry:n kanssa yhteiselle koulutukselle, jossa keskiössä on uusi opetussuunnitelma. Koulutuksen ideana on koota opettajat varhaiskasvatuksesta peruskoulun yläluokille asti yhdessä pohtimaan ja kokeilemaan toiminnallisen ja kokeellisen luonnontieteiden periaatteita. Tällaisen yhteistyön merkitys on suuri, ja sen avulla madalletaan kynnystä yhteistyöhön jatkossakin.
Kokeellisuus ja tutkiva oppiminen ovat opettajille sinänsä tuttuja, mutta olemme huomanneet, että tarvitaan konkreettisia työkaluja; harjoitusta ja esimerkkejä siitä, miten ilmiöiden havainnoinnista päästään käsitteisiin. – Jo vuosia aiemmin MAOL:n opetussuunnitelmatyöryhmässä seurasimme tarkkaan uuden opetussuunnitelman valmistumista peruskoulun fysiikassa ja kemiassa. Tulimme siihen tulokseen, että luonnonilmiöiden tutkiminen tulee aloittaa varhaiskasvatuksesta, Pirkko Kärnä kertoo. Näin on tehty LUMA- toiminnassa, ja Tiedeopetusyhdistys ry:n kautta on myös alkanut tutkijakouluopetus päiväkodeissa. Yksi toteuttajista on erityisluokanopettaja Mari Nuutinen, joka on jo vuosikymmeniä noudattanut omassa opetuksessaan tutkivan oppimisen periaatteita hyvällä menestyksellä.
Kysymysten tekemisen taito
Örössa mietimme jälleen sitä, miten saisimme lasten luontaisen ihmettelyn ja tutkimisen ilon jatkumaan peruskoulun loppuun – jopa ammattiin saakka. Olimme vakuuttuneita siitä, että yksi keino mielenkiinnon ylläpitämiseen voisi olla lasten ja nuorten omien kysymysten käyttö opetuksessa. Aivan liian usein me opettajat sivuutamme oppilaiden kysymykset, vaikka usein niistä voisi saada todella mielenkiintoisia keskusteluja ja tutkimuksia aikaiseksi.
Vuoden 2014 opetussuunnitelmaan on kirjattu luonnontieteissä keskeiseksi sisältöalueeksi luonnonilmiöiden havainnointi ja tutkiminen, jonka kautta opitaan kunkin tieteenalan keskeiset ja ominaiset käsitteet. Esimerkiksi jo 3–6 -luokkien ympäristöopissa tavoitteena on, että ”oppilas osaa kuvata ympäristöä, ihmisen toimintaa ja niihin liittyviä ilmiöitä ympäristöopin tiedonalojen keskeisillä käsitteillä ja omin sanoin. Oppilas osaa yhdistää käsitteitä loogisesti toisiinsa (T 12).” Totesimme, että ideoimallemme koulutukselle on tarvetta uuden opetussuunnitelman astuessa käytäntöön.
Tutkiva oppiminen
Aiheemme on laaja ja kokonaisvaltainen, onhan kysymys koko oppimisen syklistä. Me keskitymme tutkimiseen ja käsitteiden muodostamiseen. Koulutusohjelmamme periaatteet saimme vertaamalla nykyistä opetussuunnitelmaa Marin käyttämään SCIS-ohjelmaan (Science Curriculum Improvement Study), mikä tarkoitti paluuta tutkivan oppimisen juurille. Opetussuunnitelmassamme on melko paljon vaikutteita tästä amerikkalaisten tutkijoiden ja opettajien pitkäjännitteisellä työllä 1960-luvulla kehittämästä SCIS-menetelmästä. Menetelmä antaa käsitteille ja työtavoille selkeät rakenteet.
SCIS-oppimissyklissä on kolme vaihetta: tutkiminen, käsitteiden muodostaminen ja soveltaminen. Käsitteet luokitellaan ylä- ja alaluokkiin, eri ikäryhmille ja oppiaineille sopiviksi. Kullakin vuosiluokalla on omat biologian, fysiikan ja kemian perusteemat, joihin liittyy tärkeitä käsitteitä teeman ymmärtämiseksi. Tutkimusprosessia lähestytään havainnoimalla ilmiöstä ominaisuuksia ja muutoksia, mikä johdattaa ensin tutkimiseen ja sitten käsitteen muodostamiseen. Jo 70-luvulla opetuksen tutkimus sai tuloksia oppimissyklin toimivuudesta.
SCIS:n mukaiset tutkivan oppimisen periaatteet soveltuvat niin taitojen ja tietojen harjoittamiseen kuin arvokasvatukseenkin kaikissa oppiaineissa. Tutkivan oppimisen toteutustapa herättää sisäiseen tutkijuuteen ihmettelevien kysymysten kautta ja edesauttaa ajattelun taitojen kehittämistä. Kriittinen ajattelu johtaa kestävän kehityksen mukaisiin arvoihin ja toimiin, ja on siten asennekasvatuksen perusta. Kestävän kehityksen mukaiset asenteet ovat tulevaisuudessa tarvittava ominaisuus, mikäli haluamme säilyttää maapallomme elinkykyisenä.
SCIS-oppimissyklissä ja luonnontieteiden opetussuunnitelmassa on samankaltaisuutta opetuksen tavoitteissa (tieteellinen lukutaito/monilukutaito ja laaja-alainen oppiminen) sekä tavoitteiden luokittelussa (tiedot, taidot ja asenteet). Lisäksi molemmissa painotetaan oppilaiden kysymyksiä opetuksen lähtökohtana ja ilmiöiden havainnointia. Tämä liittää opetuksen lapsen ja nuoren maailmaan, ja tekee siitä innostavan ja oppilaslähtöisen.
Oppimissykli ja käsitteet opetussuunnitelmassa
Tutkimuspohjaisesta lähestymistavasta luonnontieteissä on paljon tutkimustietoa, mikä näkyy myös Opetussuunnitelmassa. Havaintojemme mukaan kokeellisen työtavan opetusmenetelmiä voisi strukturoida nimeämällä sen monet vaiheet SCIS:n oppimissyklin mukaan. Näin opettaja pääsee myös helpommin käsiksi siihen, miten opettaa tavoitteiden pohjalta. Syklien nimet esittävät suotaan opetusvaiheen tavoitteen: vapaan tutkimisen vaihe, käsitteen muodostaminen ja soveltaminen. Huomasimme, että nykyisessä tutkivassa oppimisessa tulisi kiinnittää enemmän huomiota vapaaseen tutkimiseen ja soveltamiseen. Lasten tulisi saada tutkia enemmän vapaasti myös omien kysymystensä pohjalta ennen käsitteen muodostamista. Lisäksi soveltamisvaiheessa tulisi antaa oppilaille ajattelun ja tutkimisen mahdollisuus sen sijaan, että opettaja antaa tiedot valmiina.
Toinen huomiomme on, että käsitejärjestelmä opetussuunnitelmassa on hajanainen. Opetussuunnitelmassa käsitteitä on luetteloitu, mutta ylä- ja rinnakkaiskäsitteitä sekä yhteyksiä eri käsitteiden välillä vaikuttaisi puuttuvan. SCIS antaa esimerkin strukturoidusta käsitejärjestelmästä. Käsitteiden väliset yhteydet näkee tekemällä käsitekartan vaikka 3– 6 -luokkien ympäristöopin käsitteistä. Huomasimme koulutusten aikana, että tutustuminen näihin käsitteisiin oli hyödyllistä kaikille opettajille varhaiskasvatuksesta yläkouluun. Käsitteitä on todella laajasti, ja ne ovat vaikeasti hahmotettavissa. Muutoinkin käsitekartta on erinomainen väline, jonka avulla opettaja voi seurata oppilaan ajattelun kehittymistä. Esimerkiksi Helsingin yliopiston fysiikan laitoksella tulevat opettajat oppivat käsitteiden välisistä suhteista, ja opiskelijoiden käsitejärjestelmien kehittymisestä tehdään tutkimusta.
Kestävän kehityksen arvojen esiintuominen opetuksessa
Pirkko: ”Havainnointi, yhteinen pohdinta siitä, mitä tiede tutkii ja miltä maailma näyttää, sekä monien näkökulmien esiintuominen, muuttavat oppilaiden asenteita ja käsityksiä sopivasti.”
SCIS-menetelmä antaa työkaluja myös kestävän kehityksen arvojen saattamisesta jokapäiväiseen opetukseen, mikä on nykyisen opetussuunnitelman keskeinen tavoite kaikissa oppiaineissa. Käytännössä asennekasvatuksen toteuttaminen on haastavaa. Oppilaiden asenteet eivät muutu pelkästään tiedon avulla, vaikka kirjoituttamalla asiasta vihkoon. Kun oppilaat oppivat ajattelun taitoja ja tekevät itse tutkimusta esimerkiksi puhtaasta ilmasta tai vedestä, he luonnostaan huomaavat luonnon muuttuvan ihmisten toiminnan johdosta. Konkreettisilla asioilla todistetut syy- seuraus -suhteet ilmanlaatuun liittyen jäävät oppilailla usein pitkäksi aikaa mieleen ja muokkaavat oppilaan omaa maailmankuvaa kohti ympäristövastuullista kuluttajaa. Opettajien on ohjattava oppilaita tietojen ja taitojen avulla kohti kestävää elintapaa.
Kun käsitteet sidotaan oppilaan maailmaan ja yhteiskuntaan, kuten opetussuunnitelma edellyttää, niin myös ekologiset, ekonomiset ja kulttuuriset näkökulmat tulevat esiin. Niitä on antoisaa miettiä opetusta suunnitellessa, vaikkei kaikkea aina toteutakaan. Kokonaisvaltaiseen ajatteluun harjoittavat käsitteet kehittävät myös kestävän kehityksen mukaista ajattelua. Esimerkiksi ekosysteemi- käsite on tärkeä biologian käsite. SCIS-menetelmässä siihen opitaan vähitellen kuutena ensimmäisenä kouluvuonna. Käsite yhdistää biologian, kemian ja fysiikan, luonnon kiertokulku koskee niin eliöitä kuin ainetta ja energiaa. Ekosysteemi-käsitteen voisi ottaa mukaan nykyiseen fysiikan ja kemian opetukseen.
Omia kokemuksia – taitojen kielellistämisen tärkeys
Mari: ”Minulle SCIS on antanut oivan kehikon suunnitella, toteuttaa ja arvioida opetustani ympäristöopissa tai -tiedossa kaikkina näinä eri kouluvuosina. Olen voinut sijoittaa OPS: in antamat biologian, kemian, fysiikan ja maantiedon sisällöt SCIS-rakenteeseen.”
Kokemukset vahvistavat SCIS-menetelmän toimivuuden. Koulutuksen aikana olemme huomanneet, miten oppimissyklin vaiheet auttavat oppitunnin suunnittelussa ja arvioinnissa. Koulutuksessa käytäntö ja teoria kulkevat käsi kädessä. Koulutuksemme materiaali on kehittynyt vuorovaikutuksessa osallistujien kanssa, kun me kouluttajat olemme saaneet lisää tietoa esimerkiksi varhaiskasvatuksen tutkimista koskevista tavoitteista. Päiväkodeissa tehdään kyllä luontoretkiä, mutta harvemmin lähdetään tutkimaan. Materiaalia luonnontieteiden opetukseen löytyy yllin kyllin, mutta monesti ohjeet ovat reseptimäisiä, eivätkä auta opettajaa kiinnittämään huomioita oikeasti keskeisiin asioihin eli havainnointiin, ilmiöön ja sitä kautta käsitteen muodostumiseen. Yhtenä tavoitteenamme onkin ottaa käyttöön valmista materiaalia ja muuttaa sitä tutkivan oppimisen tavoitteiden mukaan. Olemme kokeneet myös tarpeelliseksi selvittää enemmän tutkivan oppimisen menetelmän historiaa, sen eri haaroja ja menetelmän kehittymistä.
Pidämme tärkeänä, että eri-ikäisten lasten opettajat ovat samassa koulutuksessa. Tutkiva oppiminen sopii kaikenikäisille ja kaikenlaisille – myös erityisen tuen oppilaille. Tehtäviä voidaan syventää ja soveltaa eri ikäluokille sopiviksi. Esimerkiksi koulutuksemme eräässä tehtävässä pyydämme opettajia luokittelemaan nappeja. Usein opettajat löytävät nopeasti noin 10–20 tapaa, joiden avulla napit voidaan lajitella. Mari Nuutisen mukaan tutkijakoulussa alaluokkalainen keksii noin 20 luokittelutapaa, yläluokkalainen jo 60. Tehtävä herättelee kaikenikäisten luovuutta ja auttaa tutkijuuden äärelle.
Samalla tavoin kuin lapselle opetetaan uusia sanoja, niin tutkimisen vaiheet ja tavoitteet tulee kielellistää vielä yläkoululaisille. Opettajatkaan eivät ole välttämättä tähän tottuneet, saati harjaantuneet, joten opetussuunnitelman käsitteitä luokitellessa voivat tiedot, taidot ja asenteet mennä sekaisin. Tätä tavoitteiden nimeämistä harjoittelemme koulutukseen liittyvässä etätehtävässä. Tutkijuus ja tutkiva oppiminen eivät ole itsestäänselvyyksiä.
Koulutuksemme on yhä käynnissä ja kevään koulutuksiin voi vielä ilmoittautua. Olemme mukana myös LUMA päivillä pitämässä työpajaa.
Koulutuspaikat ja materiaalit:
Kuvat: Pirkko Kärnä ja Heidi Sillanpää, kaavio: Mari Nuutinen
