Saara+Kirjallisuustehtävä

”Tehhäänkö me, ope, täälä niitä testejä?” Opetuslaboratorio oppimisympäristönä. Fysiikan ja kemian opetuslaboratorio oppimisympäristönä

Johdanto

Tässä artikkelissa pohditaan peruskoulun fysiikan ja kemian opetuslaboratoriota oppimisympäristöinä. Oppimisympäristöön kuuluvat luokkatilat ja sinne kokoontuvat oppilaat opettajineen sekä heidän käyttämänsä oppikirjat ja välineet. Tarkoitukseni on selvittää, millainen kyseessä oleva oppimisympäristö on, mitkä ovat sen vahvuudet ja heikkoudet. Tutkin asiaa 5-luokkalaisen, fysiikan ja kemian opiskelunsa aloittavan oppilaan näkökulmasta. Pohdin myös, millaisia kehitystarpeita kohdistuu tällä hetkellä oppimisympäristöön.

Oppimisympäristönä voidaan pitää mitä tahansa ympäristöä, jossa oppija kommunikoi toisten sekä materiaalisten, tiedollisten ja käsitteellisten resurssien kanssa (Greeno, 2006). Oppimisympäristöt voidaan jaotella oppijakeskeisiin, tietokeskeisiin, arviointikeskeisiin ja yhteisökeskeisiin (Bransford, Brown & Cocking, 2000). //Oppijakeskeisissä oppimisympäristöissä// paneudutaan huolellisesti kaikkiin niihin tietoihin, taitoihin, mielipiteisiin ja uskomuksiin, jotka oppija tuo mukanaan oppimisympäristöön. Oppijakeskeisessä oppimisympäristössä harjoitetaan diagnostista opetustapaa. Opettaja diagnosoi oppijan tiedollisen tilan ja opetus tapahtuu siltä pohjalta. //Tietokeskeisessä oppimisympäristössä// ollaan kiinnostuneita työtavoista, jotka ohjaavat oppijaa parempaan tiedon hahmottamiseen. On tärkeää laatia opetussuunnitelma johdonmukaiseksi niin, että eri oppiaineissa opetettavat asiat tukisivat toisiaan ja oppija kykenisi yhdistelemään eri aihekokonaisuuksissa oppimiaan asioita toisiinsa. Arviointi on tarpeen muulloinkin kuin opintokokonaisuuden päätteeksi. On tärkeää, että oppija saa kurssin kestäessä palautetta osaamisestaan. Kun oppimisympäristö on //arviointikeskeinen//, oppija kykenee saamansa palautteen johdosta tarkistamaan ajatteluaan ja parantamaan oppimistaan//. Yhteisökeskeisessä oppimisympäristössä// yhteisyyden luomiseen osallistuvat kaikki osanottajat. On tärkeää, että kaikki osallistuvat ja kannustavat toisiaan.

Opetustilat

Tavalliseen peruskoulun luokkatilaan verrattuna opetuslaboratorioissa on enemmän tilaa, pöydät ovat monesti paripulpetteja. Seinän vieriä kiertävät kaapit, joista löytyvät tarvikkeet oppilastöitä varten. Yläkaapit muistuttavat keittiön tiskikaappeja, niihin nostetaan tunnin päätteeksi kuivumaan töissä likaantuneet ja tiskatut mittalasit, keittopullot ja upokkaat. Käsienpesualtaan vieressä sijaitsevat suunnatonta kiinnostusta herättävät hätäsuihku ja vetokaappi.

Koulujen opetustilat eivät ole perusdesigniltaan paljoa muuttuneet teollistumisajan synnyttämistä suurista, tehdassalia muistuttavista koulusaleista. Näissä opettaja eli työläinen muokkasi saamastaan raaka-aineesta (oppilaista) halutun tuotteen vastavalmistuneen nuoren ihmisen muodossa (Bransford & al., 2000). Luokkatiloja on kuitenkin niiden koon ja suoraviivaisuuden johdosta helppo muunnella mieleisekseen. Työpöydistä voi tehdä useamman pöydän ryhmiä tarvittaessa.

Sawyer korostaa opiskelijan omaa osallistumista tietorakenteensa kehittämiseen (2006). Opiskeluun kuuluu omien kysymysten asettelu ja pohtiminen ja omaksutun tiedon reflektointi. Valitettavasti opetuslaboratorioissa on vain vähän aiheeseen liittyviä tietokirjoja oppikirjoja lukuun ottamatta ja opiskelun lomassa esille tulevat kysymykset on kysyttävä opettajalta, mikä lisää opettajajohtoisuutta. Suurin osa opetustiloista on liitetty tällä hetkellä internetiin (Sawyer, 2006) ja tätä kautta tiedonhaku periaatteessa onnistuu. Greenon oppimisympäristöteorian mukaan (2006) oppimista tapahtuu kaikkialla. Joskus voimme siirtyä esimerkiksi kotitalouden luokkaan tutkimaan ruoka-aineiden kemiaa tai ulos mittaamaan puiden korkeutta rakentamillamme laitteilla.

Oppilaat

Viidennen luokan oppilaat yllättävät yläkoululaisiin tottuneen aineenopettajan innokkuudellaan. Koulussa on kivaa! Hyvää päivää lausutaan hartaudella yhteen ääneen ja istutaan vasta pyydettäessä. Oppimismotivaatio on huipussaan. Uusi, erilainen luokkatila kiehtoo ja herättää kysymyksiä. Miten tuo kaasupoltin toimii? Saisiko kokeilla hätäsuihkua?

Pitkään ajateltiin, että lapset tietävät vähemmän kuin aikuiset. Piagetin mukaan lasten tietorakenne on laadultaan erilainen kuin aikuisten (Sawyer, 2006). Tutkijat ovat todenneet, että esimerkiksi lasten ongelmat matematiikassa eivät johdu harjoituksen puutteesta tai unohduksesta, vaan väärin suunnitellusta opetuksesta(Sawyer, 2006). Opettajalta vaaditaan paljon. On tiedettävä, millainen tietorakenne luokkaan tulleella oppilaalla on ja rakennettava opetus sen mukaan.

Opetus ja oppiminen

Fysiikan ja kemian opetus on perinteisesti ollut opettajajohtoista. Uusi asia käydään yhdessä keskustellen läpi, jossain välissä opettaja tekee ehkä aiheeseen soveltuvan demonstraation. Sen jälkeen on aikaa oppilaiden omille töille eli laboroinneille, joista kirjoitetaan raportit opettajan antaman ohjeen mukaan. Tunnin lopussa saattaa olla aikaa tehdä muita aiheeseen liittyviä tehtäviä. Opettajan oppaat ohjaavat helppoudellaan opettajat noudattamaan tiettyjä uria tuntien rakenteessa.

Sawyerin mukaan oppimisteoreetikot suosittelevat luonnontieteiden opetukseen alan asiantuntijoiden tapaa työskennellä(Sawyer, 2006). Se edellyttää autenttisten ongelmatilanteiden jäljittelyä. Laboroinneissa tämä työtapa toteutuukin, usein kuitenkin hiukan väärässä järjestyksessä, koska asia on opettajajohtoisesti jo opetettu. Laboroinnit jäävät myös usein irralliseksi, tosin erittäin pidetyiksi osaksi tuntia eivätkä oppilaat ymmärrä ”testien” tarkoitusta. Tähän liittyvä ongelma on liian nopea eteneminen itse työhön, jolloin hypoteesi jää miettimättä tai se tehdään vasta työn jälkeen.

Yhteinen keskustelu on uuden asian oppimisessa tärkeää (Bransford et al., 2000). Opettajan tehtävänä on tukea oppilaan oppimisprosessia hienovaraisesti, ei liian suoraa vastaukseen viitaten, vaan räätälöidä apu (scaffolding)oppilaan mukaan (Sawyer, 2006). Varsinkin laborointien aikana on tärkeää, että oppilaat keskustelevat tutkimuksen kohteena olevasta ongelmasta oma-aloitteisesti. Ns. tutkivassa oppimisessa (Paavola, Hakkarainen, Seitamaa-Hakkarainen, 2006) oppilaat asettavat itse ongelmat ja kysymykset ja tekevät aiheesta omia johtopäätöksiä. Tärkeää on, että oppilaat saavat selittää omia ratkaisumallejaan ja tarvittaessa korjata niitä. Kallungin mukaan pienetkin lapset pystyvät omaksumaan ikäluokalleen vaikeiksi koettuja asioita opiskellessaan pienessä ryhmässä (Kallunki, 2009). Tutkiessaan tasavirtapiirien opettamista 3-luokkalaisille hän yllättyi oppilaiden korkeatasoisesta puheesta laborointien aikana.

Yhteisöllisyys ja ryhmänä toimiminen edistää oppimista ja motivaatiota. Greenon mukaan ryhmässä toimiminen voi tuoda onnistuessaan parempia oppimistuloksia kuin opiskelu yksin(Greeno 2006). Hyvässä oppimisympäristössä on varaa sanoa vääräkin vastaus, koska virheistä nimenomaan oppivat kaikki. Omalta kouluajaltani muistan kauhistuksen nimeltä ”fysikaalinen ajattelu”. Jos opettajan kysymykseen lausuttu vastaus ei tyydyttänyt opettajaa, hän saattoi mainita, ettei vastaus edusta ”fysikaalista ajattelua”. Tämä tietysti nujersi nuoren fyysikonalun pitkäksi aikaa: jotain täytyi olla hyvin pahasti pielessä, kun jo ajattelukin oli vinksallaan. Eipä sitä uskaltanut edes yrittää vastata, kun tuomiona saattoi olla tämä.Yksi opettajan tärkeimmistä ominaisuuksista onkin kohdella kaikkia opiskelijoitaan tasa-arvoisesti, sukupuolesta ja koulumenestyksestä riippumatta.

Greenon mukaan oppimista edistää, jos uusi asia liittyy jokapäiväiseen elämään ja sen omaksumisesta on oppilaalle hyötyä (Greeno, 2006). Fysiikan ja kemian tunneilla käsitellään monesti kotoisia asioita kuten liikkumista tai ruuanlaittoa. Viidesluokkalaisten kanssa harjoittelimme kemiallista reaktiota kaatamalla ruokasoodan päälle muutaman tipan etikkaa käyttäen kuitenkin kemian työvälineitä. Joku sanoi, että tuolla tavalla isä yritti avata meillä kotona viemäriä. Poikien keskuudessa reaktio tuntui olevan jo tuttu. Tosin aineet annosteltiin pääsiäismunan muovihylsyyn, ravisteltiin jonkin aikaa ja koko systeemi heitettiin maaliinsa pienen posahduksen seuratessa.

Oppikirjat

Tämän päivän oppikirjojen kustantajat tarjoavat täyden palvelun pakettia opetukseen. Kirjasarja sisältää usein oppikirjan, työkirjan, opettajan oppaan kalvopohjineen, kokeineen, monisteineen virikemateriaalia unohtamatta. Nuorelle opettajalle ohjelmoidut tunnit tuovat helpotusta, joka kuitenkin saattaa ajan mittaan muuttua kriittisyydeksi. Valmiiksi pureskeltu asia saattaisi tuntua erilaiselta, jos sitä valottaisi hiukan toiselta puolelta tai jos ottaisi kokonaan uuden näkökulman. Pian standardikalvot saavat seurakseen omia käsinkirjoitettuja ja korjailtuja esityksiä ja mapeissa materiaalipino kasvaa.

Oppikirjat ovat värikkäitä! Teksti sopii esitystapansa vuoksi hyvin opettajajohtoiseen opetukseen. Jonkin verran viljellään kysymyksellä otsikoituja kappaleita oppilaan oman pohdinnan avuksi. Tekstien ja kuvien asettelu noudattelee perinteistä tapaa. Kuviin liittyvä asia löytyy usein toisaalta tekstistä. Se aiheuttaa siirtymiä tekstistä kuvaan ja takaisin, mikä vaikeuttaa oppimista (Atkinson, 2005).

Siirtyminen ympäristöopista fysiikkaan ja kemiaan tuntuu minusta aika jyrkältä. Syksyn ensimmäisenä aiheena on eräässä oppikirjassa ilma ja vesi (Honkanen-Rihu, Raekunnas, Riikonen & Saarivuori 2008). Ensimmäisessä kappaleessa tulee oppilaan omaksuttavaksi iso joukko käsitteitä, mm. atomi, alkuaine, molekyyli, yhdiste, seos ja liuos. Oppilaiden joukossa asiatulva herätti hämmennystä. Jo pelkässä atomissa riitti pureksittavaa.

Työkirjoissa näkyy ilahduttavasti luonnontieteiden perinteinen tutkimusote raportteineen. Laboratoriotöiden aluksi pysähdytään miettimään hypoteesia, joka sitten testataan käytännössä. Raporteissa on tilaa myös lisätietojen esittämiselle. Laboratoriotöiden lisäksi työkirjoissa on tavallisiakin tehtäviä.

Pohdintaa

Kirjoituksessani tarkastelin opetuslaboratoriota oppimisympäristönä. Sen tärkeimmät vahvuudet liittyvät luokan fyysiseen olemukseen. Opetuslaboratorio on opetustilana usein muita koulun opetustiloja suurempi ja varustelutasoltaan rikkaampi. Monet oppilaat kokevat laboratorion oikeiden välineiden takia kiinnostavana paikkana opiskella ja se lisää motivaatiota. Kirjojen ääreltä voidaan siirtyä helposti laboroimaan. Luokan istumajärjestystä on tilaa vaihdella ja pöytiä voi ryhmitellä mieleisekseen.

Heikkoutena pidän luokan tehdassalimaisuutta. Opettajanpöydän takana demonstroiva opettaja on takapulpetista katsoen aika kaukana. Luokat voisivat olla leveämpiä ja opettajan työpiste voisi sijaita oppilaiden pöytien keskellä. Jos luokassa on tilaa, menen usein keskelle etupulpettiin koeputkieni kanssa. Pientä kirjastoa kaipailisin myös. Tiedonhaku internetistä noudattelee oppilailla usein leikkaa-liitä-wikipediasta -polkua. Jos haluaa oikeasti oppia, tieto pitää saada itse etsiä (mielellään palasina usealta eri sivulta), pureskella ja kirjoittaa tai esittää muille.

Lukemaani taustakirjallisuuteen peilaten minulla olisi vielä paljon oppimista taipaleellani oppilaiden kanssa. Vaikeiden asioiden keskellä kuulee monesti huokauksen, ettei tästä asiasta ole hyötyä tosielämässä. Mitä siihen vastaisin? Lukiessani tekstejä huomasin, että minun tulisi opettaa niin, ettei näitä kysymyksiä tarvitsisi esittää. Nykykoulu tarjoaa hyvät mahdollisuudet opetustyön kehittämiseen. Tietoa on tarjolla mittaamattomat määrät. Pohjimmiltaan, riippumatta hienoista laitteista ja uusista koulutiloista, on kyse siitä, //miten// asian esitän.

Ajattelen usein, että opettaessani uutta asiaa tarjoan oppilaalle omenan. Nostan sen kämmenelleni ja sanon, että ota siitä. Tässä on tarvitsemasi fakta. Oikeastaan minun tulisi luopua hyvän tiedon hedelmien jakamisesta ja pyytää oppilasta etsimään ne itse. Viidesluokkalaisten innossa etsiä ei vielä ole moittimista.

//Oli syksyn ihan ensimmäinen 5b-luokan kemian tunti. Tähän asti tämän tunnin paikalla oli ollut ympäristöoppia, mutta viidennellä luokalla ympäristöoppi jakaantuu biologiaan, maantietoon, fysiikkaan ja kemiaan. Mietin kotona, laittaisinko valkoisen työtakin ja suojalasit päälle ja odottelisin luokan ovella täydessä varustuksessa. Kuulin, että avustaja on tulossa tunnille, enkä kehdannut toteuttaa suunnitelmaani. Oppilaat riensivät luokkaan innokkaana laumana ja innoissani olin minäkin. Istuttiin paikoilleen. Tutustuttiin, jaoin kirjat ja esittelin luokkaa. Joku sai toimia mannekiinina suojalasien ja työtakin kanssa. He kuuntelivat hiiskumatta. ”Jäikö jotain kysyttävää?” Moni viittasi: ”Tehhäänkö me ope täällä niitä testejä”, kysyi ensimmäinen ja lisäsi toiveikkaana: ”Tehhäänkö pommejakin?”//

Lähteet:

Atkinson, R.K. (2005). Multimedia Learning of Mathematics.In Mayer, R. E. (Ed.), //The Cambridge Handbook of Multimedia Learning (//pp//.// 393-408)//.// Cambridge: Cambridge University Press.

Bransford, J. D., Brown, A. L. & Cocking, R., R (Eds.)(2000). //How People Learn//. //Brain, Mind, Experience and School//. Washington, D.C.: National Academy Press.

Greeno, J.G. (2006). Learning in Activity.In R. K. Sawyer (Ed.), //The Cambridge Handbook of the Learning Sciences// (pp.79-96).Cambridge: Cambridge University Press.

Honkanen – Rihu, J., Raekunnas, M., Riikonen, J. & Saarivuori, M.//(2008).//Mitä ilma ja vesi ovat? //Luonnonkirjan fysiikka & kemia 5&6 (ss.//8 - 11).WSOY

Kallunki, V.(2009). A //Historical Approach to Children’s Physics Education: Modelling of DC-circuit Phenomena in a small Group//. Helsinki : Helsinki University Print.

Paavola, S., Hakkarainen, K. & Seitamaa - Hakkarainen, P.(2006) Tutkivan oppimisen periaatteita ja käytäntöjä: ”trialoginen” tiedonluomisen malli. Teoksessa S. Järvelä, P. Häkkinen, & E. Lehtinen (toim.) //Oppimisen teoria ja teknologian opetuskäyttö// //(ss.147-161)//. Porvoo: WSOY.

Sawyer, R. K.(2006) The New Science of Learning. In R. K. Sawyer (Ed.) //The Cambridge Handbook of the Learning Sciences// (pp.1-16). Cambridge: Cambridge University Press.