Fysiikan opiskelijoiden yhteistoiminnallisen ongelmanratkaisun analysointi OECD:n PISA 2015 -mallin avulla

Abstract

Yhteistoiminnallinen ongelmanratkaisu on olennainen nykypäivän työelämätaito ja tämä on syytä huomioida myös yliopistojen opetuksessa. Tämän tutkimuksen tarkoituksena oli hyödyntää yhteistoiminnallisen, eli pienryhmässä yhteistyönä tapahtuvan, ongelmanratkaisun mallia fysiikan peruskurssin opiskelijoiden ongelmanratkaisuprosessin kuvailuun ja analysointiin. Tutkimuskysymyksiksi valittiin: (1) Voiko OECD:n vuoden 2015 PISA-tutkimusta varten kehittämää yhteistoiminnallisen ongelmanratkaisun viitekehystä käyttää ryhmätehtävien tekemisen kuvailuun? (2) Miten ryhmien ongelmanratkaisuprosessit vertautuvat kurssilla opetettuun ongelmanratkaisustrategiaan? Tätä tutkimusta voidaan hyödyntää jatkossa opetuksen kehittämisessä, koska tutkimuksesta saatava tieto näyttää suuntaa sille, onko esimerkiksi ongelmanratkaisustrategian eksplisiittiselle harjoittelulle sijaa kurssilla. Aineisto kerättiin Jyväskylän yliopiston fysiikan laitoksen vuoden 2020 syksyllä järjestetyllä peruskurssilla ”Mekaniikan perusteet”. Aineisto koostui kahdesta videosta, joilla kurssille osallistuneet opiskelijat ratkoivat pienryhmässä tehtäviä. Videoilla kaksi eri ryhmää tekivät osittain samat tehtävät. Aineisto analysoitiin teorialähtöisellä sisällönanalyysillä. Tutkimus osoitti, että OECD:n luoma malli soveltuu myös korkeakoulun fysiikan kurssilla ryhmien toiminnan analysointiin. Tutkimuksen perusteella opiskelijat eivät seuraa kurssilla opetettua ongelmanratkaisustrategiaa. Aineistosta voidaan päätellä, että tämän ongelmanratkaisustrategian käyttämisestä saattaa olla hyötyä. Jatkotutkimuksen aiheena voisi olla opetuksen kehittäminen implementoimalla kurssille ongelmanratkaisun opettamista ja arviointia ja tutkia ongelmanratkaisutaitojen kehittymistä.

Collaborative problem solving is a relevant 21st century skill and this should be seen in the curricula of universities. The purpose of this study was to utilize a collaborative problem-solving framework to describe the problem solving process of students on an introductory physics course. Research questions were: (1) Can the OECD PISA 2015 collaborative problem solving framework be used to describe problem solving processes of groups? (2) How do the problem solving processes of the groups compare to the problem solving strategy that is taught on the course? This research can be used in the future to improve teaching, because the information gathered could be useful, for example, in deciding if more explicit teaching of problem-solving strategies should be implemented. The data were collected on a first course of introductory physics at the Department of Physics of the University of Jyväskylä. The data were two videos on which students participating on the course did group assignments. On the videos two groups did partially the same assignments. The data were analyzed using theory directed content analysis. The research shows that the framework created by OECD can also be used to analyse physics students’ collaborative problem solving. According to this research the students’ do not systematically follow the problem-solving strategy that can be found in the course materials. It can be concluded that the students could benefit from using the aforementioned strategy. In further studies it would be useful to research implementing teaching and assessing problem-solving on introductory physics courses.