Luonnontieteiden kokeellisen opettamisen ja tutkimusperustaisen opettamisen haasteet alakoulussa

Abstract

Tämän työn teoreettisena taustana on toimintatutkimuksen ja tapaustutkimuksen yhdistelmä kolmesta eri kokonaisuudesta liittyen FYKE (FYsiikka ja KEmia) –opetukseen. Nämä kaikki tapaukset olivat osa Jyväskylän yliopiston järjestämää LUMA (LUonnontieteet ja MAtematiikka) –toimintaa ja sijoittuivat vuonna 2004 uudistetun opetussuunnitelman perusteiden jälkeiseen ajankohtaan. Tutkimus jakautui kolmeen osaan: 1) Luokanopettajaopiskelijoille luotiin ”Vettä Verkossa” –verkkomateriaali, jonka käyttökelpoisuutta oppimateriaalina arvioitiin kyselyjen perusteella. Materiaalin pohjalta laadittiin kysely, jossa testattiin vastaajien aiheeseen liittyvää aineen hallintaa. Kyselyyn osallistui kaksi luokanopettajaopiskelijaryhmää (n = 21), joista yhdeksän vastaajaa erikoistuivat ympäristö- ja luonnontieteisiin. Loput vastaajista (n = 12) erikoistuivat muihin kuin edellä mainittuihin aineisiin. 2) LUMA-asiantuntijan kokeellisuuteen painottuvat vierailut toteutettiin Keski-Suomen maakunnan alakouluissa vuosina 2011-2013. Tä- män työn tekijä suunnitteli ja toteutti vierailut, joihin osallistui yhteensä 6220 oppilasta ja 311 opettajaa. Vierailujen aikana tutkija observoi ja piti tutkimuspäiväkirjaa. Vierailujen jälkeen opettajille lähetettiin kysely vierailun sekä LUMA-toiminnan herättämistä ajatuksista (n = 311). Oppituntien sisällöt ja aiheet on kuvattu tarkemmin tässä työssä. 3) Kokeellista kemiaa Jyväskylän yliopiston kemian laitoksella toteutettiin vuosien 2006-2017 aikana. Kaikkiaan vierailupäiviin osallistui 2400 alakoulun oppilasta ja 240 opettajaa. Vuosien 2015-2017 aikana 478 oppilasta osallistuivat kyselyyn vierailupäivästä. Kysely oli laadittu tehtävämonisteeksi, jonka oppilaat täyttivät päivän aikana ja jättivät tutkijalle vierailun lopuksi. Tutkimuksen ensimmäisen osan tuloksissa havaittiin eroja luokanopettajaopiskelijoiden välillä aineen sisällön hallinnassa. Yliopistossa suoritetuista luonnontieteiden opinnoista oli hyötyä FYKE-opettamiseen liittyvien haastavien käsitteiden oppimisessa. Tutkimuksen toisessa ja kolmannessa osassa tutkimustulokset osoittivat kokeellisen ja arkipäivään liittyvän FYKE-opetuksen vaikuttavan myönteisesti alakoululaisten luonnontieteiden omaksumiseen ja oppimiseen. Kaikissa kolmessa edellä toimintakokonaisuudessa opettajan osuus oli merkittävä uutta asiaa opeteltaessa. Tämän tutkimuksen perusteella voitiin todeta, että opettajalla on keskeinen rooli FYKE-aineiden peruskäsitteiden opettamisessa alakoulussa oppilaan itseohjautuvan omatoimisen opiskelun lisäksi. Luokan- ja aineenopettajien täydennyskoulutuksen muotona LUMA-keskuksen rooli voidaan todeta merkittävänä yliopistojen ja koulutoimen yhteistyön kehittämisen muotona.