Tiedekampus oppimisympäristönä: koululaisten kokemuksia toiminnallisesta opintokäynnistä kemian laitoksella

Transkriptio

1 Tiedekampus oppimisympäristönä: koululaisten kokemuksia toiminnallisesta opintokäynnistä kemian laitoksella Maija Aksela Kemian opettajankoulutusyksikkö, Kemian opetuksen keskus, Kemian laitos, Helsingin yliopisto Yhteiskunnallinen vuorovaikutus on yksi yliopiston tehtävistä tutkimuksen ja opetuksen lisäksi. Tässä artikkelissa esitellään tapaustutkimus, jossa selvitettiin kuudesluokkalaisten oppilaiden kokemuksia Helsingin yliopiston Kumpulan tiedekampuksesta oppimisympäristönä. Oppilasryhmä (N=25) vietti yhden koulupäivän kampuksella luokanopettajansa kanssa. Oppilaat osallistuivat neljän tunnin aikana kemian aineenopettajaopiskelijoiden ohjaamaan tietokoneavusteiseen molekyylimallinnus -työpajaan sekä aktiviteetteihin uudella Tiedepolku Kumpula -reitillä. Tutkimusaineistona käytettiin sekä oppilaiden vierailun jälkeisenä päivänä täyttämiä kyselylomakevastauksia että heidän kirjoittamiaan aineita. Tapaustutkimus osoittaa tiedekampuksen tarjoavan vuotiaille oppilaille kiinnostavan oppimisympäristön. Tietokoneiden käyttö molekyylien piirtämisessä ja havainnollistamisessa koettiin kiinnostavana teknologisena ja didaktisena oppimisympäristönä. Se oli erityisesti poikia innostava ympäristö. Osa oppilaista toivoi jatkossa myös kokeellisen työskentelyn mahdollisuutta autenttisessa laboratoriossa. Useiden oppilaiden mielestä moderni tiedekampus uusine rakennuksineen oli kiehtova fyysinen oppimisympäristö. Toiminnallinen opintokäynti tiedekampukselle synnytti useissa oppilaissa mielikuvia tulevista kemian opinnoista yliopistolla. Useat lapset innostuivat kemiasta oivaltamisen ilon ja elämysten kautta. 1. Taustaa Tiedekasvatusta voidaan tehostaa opetuksessa esimerkiksi yhteistyössä yliopiston kanssa. Osa siitä voidaan toteuttaa oppiaineiden normaalina opiskeluna ja osa taas opintokäynteinä, leirikouluina tai oppilaiden omina tutkimushankkeina (Opetusministeriö, 2004). Helsingin yliopiston Kumpulan tiedekampuksella on pitkät perinteet yhteistyöstä eri asteiden oppilaitosten kanssa. Vuosittain kampuksella vierailee tuhansia lapsia ja nuoria (ks. vierailukohteet: Kampuksella toimiva LUMA -keskus järjestää lapsille ja nuorille myös monenlaisia aktiviteetteja: kerhoja, leirejä, tiedepäivän ja lasten luonnontiedeverkkolehden (Aksela, 2008). Esimerkiksi kemian laitos on tehnyt yhteistyötä koulujen kanssa erityisesti vuodesta 2001 lähtien. Vuonna 2007 laitoksen vieraana vieraili yhteensä noin 1500 lasta ja nuorta. Mielekäs oppimisympäristö voi olla fyysinen, paikallinen, sosiaalinen, teknologiaan pohjautuva tai didaktinen (Manninen ym., 2007). Esimerkiksi teknologiapohjaisella oppimisympäristöllä tarkoitetaan tieto- ja viestintätekniikan käyttöä opiskelussa ja didaktisella oppimisympäristöllä taas oppimista tukevaa ympäristöä. Oppimisympäristön tehtävänä on tukea oppilaan oppimista, edistää luovuutta ja tarjota mielenkiintoisia haasteita (Opetusministeriö, 2004). Erityisesti alaluokkien kokeellista laborointia ja luokan ulkopuolista työskentelyä suositellaan syyskuussa 2006 toteutetun viidennen luokan ympäristö- ja luonnontiedon oppimistulosten arviointiraportissa (Salmio, 2008). Erillisiä laboratoriotiloja oli käytössä vain reilussa neljänneksessä Suomen perusopetuksen alaluokkien kouluissa. Opetussuunnitelman perusteiden mukaan oppimisympäristön monipuolisuuteen on perusopetuksessa kiinnitettävä erityistä huomiota ja siinä korostetaan yhteistyötä eri sidosryhmien kanssa (POPS, 2004). Kiinnostusta oppiaineeseen ja sen opiskeluun voidaan herättää käyttämällä monipuolisia työtapoja. Tutkimusten mukaan oppilaiden kiinnostusta kemiaan voidaan lisätä koulun ulkopuolisilla vierailuilla (Langsford, 2002; Lavonen ym., 2005; Leppänen & Aksela, 2008). Vierailut lisäävät oppilaiden tietoisuutta erityisesti siitä, mihin kemiaa tarvitaan koulun ulkopuolella (Lavonen ym, 2004). 79 % kuudesluokkalaisista oppilaista oli erittäin paljon tai melko paljon kiinnostuneita vierailuista koulun ulkopuolelle kemian oppitunneilla (Leppänen & Aksela, 2008). Saman tutkimuksen mukaan oppilaat olivat myös kiinnostuneita tietokoneiden avulla työskentelystä kemian opetuksessa kokeellisuuden 21

2 lisäksi. Toiminnalliseen opintokäyntiin sisältyy vierailukohteeseen tutustumisen lisäksi jotain tehtäviä, jotka suoritetaan paikanpäällä vierailukohteessa (Jauhiainen, 1992). Se sisältää yleensä seuraavat vaiheet: (i) ennakkosuunnittelun, (ii) oppilaiden perehdyttämisen ja yhteissuunnittelun, (iii) opintokäynnin vierailukohteessa, (iv) opintokäynnin analysoinnin, (v) raportoinnin sekä (vi) arvioinnin ja seuraavan käynnin suunnittelun. Tutkimusten mukaan oppimisen kannalta menestykselliselle opintokäynnille tyypillisiä piirteitä ovat opintokäyntiin orientoiminen sekä sen analysointi raportoimalla. Opintokäynti ei ole vain vierailu koulun ulkopuoliseen kohteeseen, vaan erityisen olennaista on toiminta ennen ja jälkeen vierailun. Perusteluja toiminnallisen opintokäynnin toteuttamiselle ovat esimerkiksi seuraavat: (i) toiminnallinen opintokäynti sitoo oppiaineiden käsitteitä jokapäiväiseen elämään ja voi tutustuttaa oppilaat myös luonnontieteiden sovellutuksiin, (ii) käyntikohteessa on usein oppilaiden käytössä välineitä, joihin koulutyöskentelyssä ei ole mahdollisuutta tutustua, (iii) opintokäynti tuo monipuolisuutta opiskeluympäristöön, (iv) opintokäynnillä on mahdollisuus ryhmätyötaitojen, tiedonhankinta- ja raportointitaitojen harjoitteluun, (v) opintokäynnillä kartutetaan tietoa työstä ja ammateista ja (vi) käynti luo kontakteja koulun ulkopuolisiin aikuisiin. (Lehtinen, 2005) Toiminnalliset vierailut kemian laitokselle suunnitellaan opettajan toiveiden mukaisesti koulun opetussuunnitelman perusteita tukien. Vierailuun voi kuulua kemian laitoksen yleisesittely, tarjoilu, tutustuminen tutkimuslaboratorioon, asiantuntijan esitys valitusta tutkimusaiheesta, kokeellista työskentelyä laboratoriossa tai molekyylimallinnusta atk-luokassa. Usein ryhmät viettävät koko päivän Kumpulan tiedekampuksen eri laitoksilla. Oppilasryhmiä vierailee eri puolilta Suomea. Yhteydenotto kemian laitoksen vierailua varten tapahtuu verkkolomakkeella. Koordinaattori hoitaa toivotun ohjelman rakentamisen kemian laitoksen eri laboratorioiden yhteyshenkilöiden kanssa. Laboratoriotöiden ja molekyylimallinnuksen ohjaamisesta vastaavat kemian opettajankoulutusyksikön henkilökunta ja opiskelijat. 2. Tutkimuksen toteutus Tämän tapaustutkimuksen tavoitteena oli saada tietoa siitä, minkälaisena oppimisympäristönä kuudesluokkalaiset oppilaat kokevat Kumpulan tiedekampuksen ja siellä sijaitsevan kemian laitoksen. Toiminnallisen opintokäynnin ohjelman vierailuryhmän luokanopettaja valitsi tarjotuista mahdollisuuksista. Vierailuohjelma koostui neljästä osasta: (i) tervetuloa -osio mehu ja keksitarjoilun kera sekä tiedekampuksen ja kemian laitoksen lyhyt esittely (kuva 1), (ii) molekyylimallinnusta atk-luokassa kahden opettajaopiskelijan johdolla (noin 1,5 h), (iii) ruokailu kemian laitoksen ruokalassa sekä (iv) uuden Tiedepolku Kumpulassa -aktiviteettipolun tehtävien testaaminen, arviointi ja tulosten koonti sekä mehu-keksitarjoilu lopussa (noin 1,5 h). Tiedepolku sisälsi aktiviteetteja tiedekampuksen laitoksilla. Esimerkiksi tehtäviä kemian laitoksella oli uudesta kemian välineitä ja materiaaleja sisältävästä vitriinistä. Polun ohjauksesta vastasi kolme kemian aineenopettajaopiskelijaa. Molekyylimallinnus -osiossa oppilaat rakensivat lapsille tuttuja molekyylejä Spartan -molekyylimallinnusohjelmalla opettajaopiskelijoiden johdolla. Oppilaat täyttivät vierailun jälkeen aineenopettajaopiskelijoiden laatiman kyselylomakkeen ja kirjoittivat pyydettyjä aineita vierailusta koulussa. Opettaja toimitti ko. aineistot tutkijan käyttöön. Kysymyslomakkeen suljetusta monivalintakysymyksestä laskettiin frekvenssit. Oppilaiden aineet analysoitiin sisällönanalyysimenetelmällä lukemalla ensin materiaalit huolellisesti läpi, sen jälkeen muodostamalla luokat ja lopuksi vielä niille yläluokat (Tuomi & Sarajärvi, 2004). Luokittelun luotettavuutta lisättiin tarkistamalla luokat useaan kertaan. Aineiden sisältöluokat olivat kyselylomakkeen tuloksia tukevia. 22

3 Kuva 1. Kuudesluokkalaisten ryhmä tutustumassa Kumpulan tiedekampukseen huhtikuussa Tapaustutkimukseen osallistui 25 kuudesluokkalaista oppilasta yhdestä pääkaupunkiseudun koulusta. Kysymyksessä oli nk. LUMA -luokka. Kyselylomakkeessa kysyttiin monivalintatehtävinä myös oppilaiden suhtautumista kemiaan, kokeellisiin laboratoriotöihin ja opettajan vaikutusta oppiaineen kiinnostavuuteen. Oppilaiden suhtautuminen kemiaan oppiaineena jakautui: puolet oppilaista oli sitä mieltä, että se oli mukava oppiaine ja puolet taas oli sitä mieltä, että se oli ok, mutta en siitä kovin pidä. Kenellekään oppilaista ei ollut täysin negatiivista suhtautumista ( en pidä kemiasta ). Kahdelle oppilaalle se oli lempiaine. Suuri osa oppilaista oli sitä mieltä, että kemiassa kokeelliset työt ovat parasta ja ne herättävät kiinnostusta. Oppilaiden mielestä on parasta saada itse tehdä kokeita yksin, pareittain tai ryhmässä. Opettajan vaikutuksen kohdalla erityisesti pojat olivat sitä mieltä, että opettaja vaikuttaa paljon siihen, kuinka paljon he pitävät sen opettajan opettamasta kouluaineesta. 3. Tulokset Kyselylomakkeen tulosten mukaan molekyylien piirtäminen tietokoneluokassa molekyylimallinnus -ohjelmalla oli oppilaista parasta tiedekampuksen opintokäynnissä (ks. taulukko 1 ja kuva 2). Erityisesti pojat olivat sen käytöstä innostuneita. Toiseksi eniten valittu vaihtoehto oli tietokoneen käyttö. Retki yliopistolle ja erilainen kemian tunti kiinnosti myös useita oppilaita. Varsinkin monista tytöistä retki yliopistolle oli parasta. Historiaan liittyvät jutut molekyylimallinnusaiheeseen liittyen olivat oppilaista vierailun tylsin aihe. Ainekirjoitusten sisältöluokat vastaavat taulukon 1 tuloksia. Molekyylimallinnus tietokoneluokassa, joka oli oppilaille uusi työtapa, oli lukuisista oppilaista innostavaa. Kuitenkin kokeellisia laboratoriotöitä toivottiin useissa vastauksissa mallinnuksen lisäksi seuraavalle kerralle. Tiedepolku Kumpula oli oppilaista mielenkiintoinen, mutta ei selvästi niin kiinnostava kuin tietokoneluokassa työskentely. Kätevän Spartan -ohjelman avulla tehtävä oli hauska ja kiinnostava, välillä myös haasteellinen. Se oli todella hauskaa, kun sai tehdä molekyylimalleja oikealla molekyylimallinnuksella. Olisi kivaa seuraavalla kerralla tehdä myös kokeellisia töitä laboratoriossa. 23

4 Taulukko 1. Toiminnallisen opintokäyntiin liittyvät hyvät asiat (frekvensseinä). Vaihtoehto Tytöt Pojat Yhteensä Molekyylien piirtäminen Tietokoneen käyttö Retki yliopistolle Erilainen kemian tunti (ei luokassa pidetty) Historiaan liittyvät jutut Huom! Oppilaat saivat valita useamman vaihtoehdon monivalintakysymyksistä. Kuva 2. Tietokoneavusteinen molekyylimallinnus oli kiinnostavaa erityisesti pojista. 24

5 Kumpulan tiedekampuksen uudet rakennukset olivat oppilaista mielenkiintoisia: Oli hienot ja modernit tilat. Kyllä kelpaa opiskella! Opiskelutilat olivat mielenkiintoiset. Oppilaat antoivat paljon positiivista ja kannustavaa palautetta vierailusta: Helsingin yliopistossa oli tosi kiinnostavaa ja hauskaa Luulen, että muutkin tykkäisivät tällaisesta ohjelmasta! Useassa oppilaiden aineissa tuotiin esille, että vierailu innosti kemian opiskeluun jatkossa. Tulen tänne opiskelemaan, kun tulen isoksi! Kemia on kiinnostava tulevaisuuden vaihtoehto minulle. Oppilaat pitivät tärkeänä asiana myös kohteen vieraanvaraisuutta ja tarjoilua. Mehu ja keksitkin olivat hyviä. Kiitos! 4. Johtopäätökset ja pohdinta Mielikuvat tulevaisuuden ammateista muodostuvat varhain ja ohjaavat oppilaiden valintoja. Oppilaiden on tärkeä saada innostavia kokemuksia kemiasta jo perusopetuksesta lähtien. Tämän pienen tapatustutkimuksen mukaan näyttäisi siltä, että oppilaiden kiinnostusta kemiaan voidaan lisätä koulun ulkopuolisilla vierailuilla Kumpulan tiedekampukselle (vrt. Langsford, 2002; Lavonen ym., 2005; Leppänen & Aksela, 2008). Käyntikohteessa oli oppilaiden käytössä aitoja kemian välineitä, joihin koulutyöskentelyssä ei ollut mahdollisuutta tutustua (vrt. Lehtinen, 2005). Lasten tiedekasvatuksen tukeminen on tärkeää. Tämä tutkimus vahvistaa näkemystä, että kemian laitoksen kouluyhteistyötä kannattaa lisätä kemian luokka toiminnalla. Se mahdollistaa entistä useamman perusopetuksen alaluokkien toiminnallisen vierailun kemian laitokselle sekä kokeellisen työskentelyn ja molekyylimallinnustehtävien tekemisen. Samalla tuetaan lasten monipuolista yleissivistystä sekä kasvatetaan tulevaisuuden tutkijoita ja opettajia sekä muita tärkeitä yhteiskunnan vaikuttajia. 5. Lähteet Aksela, M. (2008). The Finnish LUMA Centre: Supporting Teachers and Students in Science, Mathematics and Technology for Life-Long Learning. LLinE Life-Long Learning in Europe. Helsinki: Kansanvalistusseura ISSN /2008: New partnerships and lifelong learning. Jauhiainen, P. (1992). Perusopetuksen fysiikan ja kemian opetuksen sekä teollisuuden välinen yhteistyö. Lisensiaattityö. Helsingin yliopisto. Kasvatustieteellinen tiedekunta. Helsinki. Langsford, S. (2002). Museums as resources for science teaching. Australian Primary & Junior Science Journal, 18(1), Lavonen, J., Juuti, K., Byman, R., Uitto, A., & Meisalo, V., (2004). Peruskoulun fysiikan ja kemian opetuksen työtavat ja niiden monipuolistaminen: Survey-tutkimus oppilaiden ja opettajien käsityksistä. 25

6 Teoksessa Ahonen, S. & Siikaneva, A. (toim.) Eurooppalainen ulottuvuus: Ainedidaktinen symposiumi Helsingissä (Tutkimuksia 252 s ). Helsinki: Helsingin yliopisto. Lavonen, J., Juuti, K., Uitto, A., Meisalo, V. & Byman, R., (2005). Luonnontieteiden opetuksen kiinnostavuus peruskoulussa. Teoksessa Manninen, A., Miettinen, K. & Kiviniemi, K. (toim.), Tutkimustuloksia nuorten näkemyksistä teknologia-alasta ja luonnontieteiden opetuksesta. Mirror tuloksia ja hyviä käytäntöjä,teknologiateollisuus ry, Helsinki. Lehtinen, S. (2005). Toiminnallinen opintokäynti. Teoksessa Motivoivat materiaalit ja innovatiiviset työtavat opetuksen tukena. Mirror tuloksia ja hyviä käytäntöjä. Manninen, Miettinen & Kiviniemi (toim.), Teknologiateollisuus ry. (luettu ) Leppänen, J. & Aksela, M. (2008) Boys and Girls Interests to Study Chemistry with Different Teaching Methods, Chemistry Education: Research and Practice, lähetetty julkaistavaksi. Manninen, J., Burman, A., Koivunen, A., Kuittinen, E. Luukannel, S. Passi, S. & Särkkä, H. (2007). Oppimista tukevat ympäristöt: Johdatus oppimisympäristöajatteluun, Opetushallitus, Helsinki. POPS (2004). Perusopetuksen opetussuunnitelman perusteet Opetushallitus, Helsinki. ( Opetusministeriö (2004). Tiede ja yhteiskunta-työryhmän muistio, Opetusministeriön työryhmämuistioita ja selvityksiä 2004:28 Salmio, K. (2008). Miksi jää sulaa? Ympäristö - ja luonnontiedon oppimistulosten arviointi vuonna Opetushallitus, Helsinki. Tuomi, J. & Sarajärvi, A. (2004). Laadullinen tutkimus ja sisällönanalyysi, Tammi, Helsinki. 26