ONGELMAPERUSTAISEN OPPIMISEN KEHITTÄMINEN LABORATORIOALAN OPETUKSESSA OPPIMISPORTFOLIO

Transkriptio

1 ONGELMAPERUSTAISEN OPPIMISEN KEHITTÄMINEN LABORATORIOALAN OPETUKSESSA OPPIMISPORTFOLIO PRO FORMA DIDACTICA Kevät 2004 Oulun seudun ammattikorkeakoulu Ammatillinen opettajakorkeakoulu Opiskelija: Pekka Laitinen Tutor: Kari Kiviniemi

2 2 OULUN SEUDUN AMMATTIKORKEAKOULU AMMATILLINEN OPETTAJAKORKEAKOULU PRO FORMA DIDACTICA TIIVISTELMÄ Anu Mursula Kevät 2004 Ohjaaja: Tuulikki Viitala ONGELMAPERUSTAISEN OPPIMISEN KEHITTÄMINEN LABORATORIO- ALAN OPETUKSESSA Tavoite Työn tavoitteena oli selvittää OAMK:n laboratorioalan bioaineiden opetuksen aikaisemmat kokemukset ongelmaperustaisesta oppimisesta (PBL) sekä soveltaa ongelmaperustaisen oppimisen periaatteita biokemia II -opintojakson laboratoriotyöskentelyyn. Menetelmät Ongelmaperustaista oppimista oli hyödynnetty aikaisemmin yhdellä opintojaksolla, joka vietiin läpi kaksi kertaa. Toinen kokemuksista oli erittäin positiivinen ja oppimistulokset olivat hyvä, toinen taas negatiivisempi. Tämä osoitti, että PBL:n onnistuminen oppimismenetelmänä ei riipu ainoastaan opettajan toiminnasta, vaan opiskelijoiden asenteella ja motivaatiolla uuden oppimista kohtaan on suuri merkitys. Uuteen laboratoriotyöhön suunniteltiin sekä sisältö että rakenne. Sisältö suunniteltiin siten, että opittavan aiheen tärkeimmät asiat tulevat esille mahdollisimman loogisesti ja että ne opitaan sekä teoriassa että käytännössä. Työn rakenne suunniteltiin vastaamaan PBL:n periaatteita mahdollisimman tarkoituksenmukaisesti. Avainsanat Ongelmaperustainen oppiminen (PBL), laboratorioala, biokemia

3 3 SISÄLTÖ 1 JOHDANTO TEORIA MITÄ ON ONGELMAPERUSTEINEN OPPIMINEN? Ongelmaperusteisen oppimisen seitsemän askelta OPETTAJAN ROOLI ONGELMAPERUSTAISESSA OPPIMISESSA MITÄ ONGELMAPERUSTAINEN OPPIMINEN VAATII OPISKELIJALTA? ONGELMAPERUSTAISEN OPPIMISEN EDUT JA SEN VASTAINEN KRITIIKKI ONGELMAPERUSTAINEN OPPIMINEN ERI ALOJEN OPETUKSESSA Ongelmaperustainen oppiminen biokemian opetuksessa TUTKIMUSTEHTÄVÄT MENETELMÄ AIKAISEMPIEN ONGELMAPERUSTAISTEN OPPIMISKOKEMUSTEN SELVITTÄMINEN ONGELMAPERUSTAISEN OPPIMISEN SOVELTAMINEN TOISELLE OPINTOJAKSOLLE SUUNNITELMA ONGELMAPERUSTAISEN OPPIMISEN TOTEUTTAMISEKSI AIKAISEMMIN JÄRJESTETTY ONGELMAPERUSTAINEN OPINTOJAKSO Opintojakson toteutus Oppilailta saatu palaute ja sen arviointi ONGELMAPERUSTAISEN HARJOITUSTYÖN KEHITTÄMINEN BIOKEMIA II OPINTOJAKSOLLE Sopivan harjoitustyön valitseminen Oppimateriaali ja työohje Työn eteneminen Opettajan rooli Arviointi POHDINTA LÄHTEET LIITTEET... 22

4 1 Johdanto Ongelmaperustainen oppiminen perustuu kognitiiviseen psykologiaan ja konstruktivistiseen oppimiskäsitykseen, jossa uusi tieto rakennetaan ja sulautetaan jo olemassa oleviin tietorakenteisiin. Ongelmaperustainen oppiminen korostaa oppijan itsensä vastuuta oppimisestaan, ja opettajan rooli onkin enemmän ohjailevan tutorin kuin valmista tietoa antavan opettajan rooli. Ongelmaperustaisessa oppimisessa oppiminen saavutetaan aitoja tieto-ongelmia ratkaisemalla, yleensä ryhmissä työskennellen. Kysymyksiä esittämällä ja niihin vastauksia etsimällä pyritään ratkaisemaan ongelma ja samalla oppimaan uutta. Ongelmaperustainen oppiminen on vastine perinteisille oppimis- ja opetusmenetelmille, joissa opettaja on tiedon korkein auktoriteetti ja oppimisessa painotetaan ulkolukua. Ongelmaperustaisessa oppimisessa tavoitteena on kehittää mm. opiskelijoiden tiedonhankinta-, ongelmanratkaisu-, ryhmätyöskentely- ja tiedon sovellustaitoja, joten sillä on myös vahva yhteys työelämän tarpeisiin. Ongelmaperustaista oppimista on käytetty perinteisesti jo noin kolmenkymmenen vuoden ajan lääketieteen opetuksessa, mutta se on yleistynyt jo muillakin aloilla. Lääketieteessä sitä käytetään liittämään käytännön kliininen tieto luonnontieteelliseen perustietoon, kuten lääketieteellisen biokemian perusteisiin, jolloin sairauksien syntymekanismit ovat helpompia ymmärtää. Tässä opinnäytetyössä suunniteltiin Oulun ammattikorkeakoulun tekniikan yksikön laboratorioalan koulutuksen biokemia II -opintojaksolle käytännön laboratorioharjoitustyö, joka toteutetaan ongelmaperustaisen oppimisen periaatteiden mukaan. Työ rakennettiin siten, että työhön liittyvä teoria voitaisiin entistä paremmin yhdistää käytännön työstä saatuihin havaintoihin. Ennen työn suunnittelua selvitettiin yliopettajaa haastattelemalla koulutusohjelman aikaisemmat kokemukset ongelmaperustaisesta oppimisesta.

5 2 2 Teoria 2.1 Mitä on ongelmaperusteinen oppiminen? Termi ongelmaperustainen oppiminen on suora käännös englanninkielisestä vastineestaan problem-based learning, josta käytetään usein myös lyhennettä PBL. Myös termejä ongelmalähtöinen ja -keskeinen oppiminen käytetään jonkin verran, jolloin sanan merkitys muuttuu hieman. Tässä opinnäytetyössä kuitenkin käytetään jatkossa termiä ongelmaperustainen oppiminen, ja se lyhennetään PBL. Se, mitä ongelmaperustainen oppiminen on, voidaan määritellä esimerkiksi seuraavin tavoin. Enemmän kuin pelkkä opetusmenetelmä, se on oppimismenetelmä, jossa kehitetään oppimistaitoja ja jossa perinteistä ulkoaopiskelua vältetään. Kuten menetelmän nimestäkin voidaan päätellä, siinä opiskelijoita kannustetaan oppimimaan käytännön ongelmia ratkaisemalla. Ongelman ratkaisemisessa käytetään hyväksi opiskelijan olemassa olevaa tietoa, ryhmäkeskusteluja ja uuden tiedon etsimistä, jonka jälkeen löytynyttä tietoa sovelletaan ongelman ratkaisemiseksi. (Boud & Feletti 1999, 31; Engel 1999, ) Pohjimmiltaan PBL on ajattelutapa, joka poikkeaa huomattavasti perinteisestä sisältökeskeistä oppimista painottavasta ajattelusta. Tähän liittyy myös asiantuntijuuden käsite; sisältökeskeisessä oppimisessa asiantuntijalla on paljon väitetietoa eli tietoa siitä, miten jokin asia on. PBL:ssa asiantuntijalla puolestaan on kyky tunnistaa tärkeimmät ongelmat ja ymmärtää, miten niiden ratkaisemiseksi tulee edetä. (Margetson 1999, 55.) Jotta opiskelijalla olisi mahdollisuus kehittyä oman alansa asiantuntijaksi, hänen täytyy osallistua asiantuntijakulttuurin käytäntöihin opiskelun alusta alkaen. Käytännössä tämä tarkoittaa ongelmanratkaisun harjoittelua, joka auttaa opittujen asioiden kytkemisessä koulun ulkopuoliseen maailmaan. Näin myös opitun merkitys on helpompi ymmärtää ja liittää suurempaan kokonaisuuteen, mistä on hyötyä myöhemmin uusien ongelmatilanteiden ratkaisemisessa. (Hakkarainen, Lonka & Lipponen 1999, 216.) Ongelmaperustaisessa oppimisessa lähtötilanne on ongelma tai pulma, joka on selvitettävä. Ongelma ei ole aina selkeästi ratkaistavissa eikä rajattavissa. Opetus järjestetään yleensä pienryhmissä, joissa ongelmia käsitellään. Itsenäinen opiskelu uuden tiedon hankkimiseksi vuorottelee pienryhmätyöskentelyn kanssa. Työskentelyä ohjaa opettaja, jonka rooli ei ole perinteisen opettajan, vaan lähinnä tutorin rooli (katso kappale 2.2). Koska ongelmaperustaisessa oppimisessa oppiminen tapahtuu käytännön ongelmien kautta, siihen liittyy jatkuva teoreettisen ja käytännöllisen aineksen integroiminen toisiinsa. (Poikela 1998, 6.) PBL-tyyppinen opiskelu eroaa perinteisestä opiskelusta mm. siinä, että opiskelu ei perustu opettajan luennoinnin kuunteluun, vaan opiskelijan itsensä aktiiviseen tiedon hankintaan, kyselyyn, keskusteluun ja aktiiviseen osallistumi-

6 3 seen. Usein PBL:ssä ei keskitytä pelkästään yhteen tiedonalaan, vaan useiden eri alojen tietoa yhdistellään ongelman ratkaisemiseksi. (Poikela 1998, 8.) Ongelmaperusteisen oppimisen seitsemän askelta Ongelmaperustaisessa oppimisessa aluksi opiskelijoille esitetään ongelma tai tapaus, jota ei pystytä ratkaisemaan suoraan aikaisempien tietojen pohjalta, vaan ratkaisua haetaan opiskelemalla uutta ja soveltamalla uutta tietoa ongelman ratkaisemiseksi. Ongelman esittelyn jälkeen opiskelu etenee ns. seitsemän askeleen mukaan, jotka on esitelty taulukossa 1 (Hakkarainen ym. 1999, 217). Käytännössä askeleet 1-5 suoritetaan ensimmäisen ryhmäistunnon aikana, jota seuraa itseopiskelujakso. Tämän jälkeen kokoonnutaan toiseen ryhmäistuntoon opitun purkutilaisuutta varten. Taulukko 1. Ongelmalähtöisen oppimisen seitsemän askelta

7 4 2.2 Opettajan rooli ongelmaperustaisessa oppimisessa Ongelmaperustaisen oppimisen soveltaminen opetukseen vaatii opettajalta huomattavaa roolinmuutosta verrattuna perinteiseen opettajan rooliin, jossa opettaja toimii ylimpänä auktoriteettina ja tiedon jakajana. PBL:ssa opettajan tehtävänä on tukea oppimisprosessia, ohjata ja auttaa opiskelijat läpi kustakin keskustelun ja päätöksenteon vaiheesta, sekä toimia ennaltaehkäisevästi ja auttavasti yhteistyön vaikeuksissa (Engel 1999, 39). Opettaja ei toimi keskustelun puheenjohtajana, vaan puuttuu siihen tarvittaessa, maksimoidakseen oppimisen ja helpottaakseen ryhmän toimintaa. Opettaja edistää ryhmätyötä rohkaisemalla ryhmän jäseniä aktiiviseen osallistumiseen ja huolehtimalla, että kaikki todella osallistuvat. Muihin opettajan tärkeisiin tehtäviin kuuluu luonnollisestikin tehtävien valinta ja suunnittelu, ajatuksia herättävien kysymysten esittäminen opiskelijoille ja yksilöiden osallistumisen johtaminen sekä opiskelijoiden toiminnan arviointi. Vaikka opiskelijat osittain määrittelevät oppimistavoitteensa itse, opettajan täytyy kuitenkin asettaa jonkinlaiset raamit opintojakson tavoitteille ja huolehtia, että tavoitteet saavutetaan. (Wilkerson & Hundert 1999, 190; Hakkarainen ym. 1999, 218.) Muutos perinteisestä opettajasta PBL-tutoriksi ei välttämättä ole helppoa. Opettajan on kiinnitettävä huomiota moniin eri asioihin tässä muutosprosessissa. Sen lisäksi, että opettajan on sopeuduttava roolinmuutokseensa, myös opiskelijat saattavat kokea roolikonfliktin: vaikka heille olisi selitetty PBL:n toiminnan periaatteet, muutos totutusta voi olla liian suuri, ja opiskelijat alkavat kapinoida uutta menetelmää vastaan. Lisäksi vastustusta saattaa tulla opettajakollegoiden taholta. Littlen (1999) tutkimuksen mukaan seuraavat asiat opettajan toiminnassa ovat oleellisia PBL:ssa menestymisen kannalta: oppimismenetelmään sitoutuminen, oppimismenetelmän syvällinen ymmärtäminen, roolinmuutoksen realistinen ymmärtäminen, kyky muovata ongelmanratkaisun taitoja, todellisuuskontekstiin perustuva arviointi, oppilaan mahdollisuus saada jatkuvaa palautetta sekä käytännöllinen ja realistinen lähestymistapa. Opettajan tulee myös hyväksyä, että opiskelijat tarvitsevat aikaa uuden menetelmän omaksumiseen. Lisäksi opettaja tarvitsee instituution tuen. (Little 1999, ) Siirtyessään ongelmaperustaiseen opetustyyliin opettaja joutuu tarkastelemaan uudelleen suhdettaan oppimiseen, opiskelijoihin sekä asiasisältöihin. Ensimmäiseksi, suhdetta oppimiseen muutettaessa, opettajan on sisäistettävä, että asioista opiskelijoille kertominen ei ole sama asia kuin opiskelijoiden oppiminen. Opettajan on alettava luottaa siihen, että opiskelijat oppivat asioita myös ilman, että ne heille kerrotaan. Opettajan on nähtävä itsensä virikkeiden antajana ja opastajana, ei ylimpänä tiedon jakajana. Toiseksi, opettajan suhde asiasisältöön muuttuu siten, että enää opettajan ei tarvitse miettiä, mitä kaikkea hänen on ehdittävä opettaa opiskelijoille, vaan on pohdittava sitä, mitkä ovat opiskelijoiden kriittiset oppimis-

8 5 tavoitteet eli mitä heidän on selvitettävä itse. Lisäksi opettajan on selvitettävä, miten opiskelijoiden oppimat asiat liittyvät heidän aikaisemmin oppimiinsa tietoihin. Kolmanneksi, opettaja-oppilassuhde muuttuu. PBL:ssä perinteinen opettajakeskeinen asiantuntijuushierarkia murtuu ja opettajasta tulee enemmänkin oppimiskumppani. Vuorovaikutteisuus lisääntyy opiskelijoiden ja opettajan välillä. Lisäksi opiskelijoiden suhde toisiinsa muuttuu aiempaan verrattuna. Enää opiskelijat eivät ainoastaan vastaile opettajan kysymyksiin, vaan ovat aktiivisesti vuorovaikutuksessa toistensa kanssa ongelmien selvittämiseksi. Opettajan on osaltaan huolehdittava hyvän yhteishengen luomisesta, jotta oppimisilmapiiri pysyy hedelmällisenä. (Wilkerson & Hundert 1999, ) 2.3 Mitä ongelmaperustainen oppiminen vaatii opiskelijalta? Ongelmaperustainen oppiminen on ennenkaikkea ryhmätyöskentelyä, joka voi olla vaativaa yksilötyöstä pitäville. Ryhmädynamiikan täytyy olla toimivaa ja ryhmän täytyy pystyä työskentelemään siten, että haluttuun lopputulokseen päästään. Ryhmä valitsee keskuudestaan puheenjohtajan (joka ei ole opettaja), jonka tehtävinä on jakaa puheenvuoroja ryhmäkeskusteluissa ja aktivoida kaikkia ryhmäläisiä osallistumaan keskusteluun. Puheenjohtaja myös jäsentää keskustelua tekemällä yhteenvetoja ja selventäviä lisäkysymyksiä. Muista ryhmänjäsenistä yksi toimii sihteerinä ja kirjaa ylös esilletulleet ideat. Myös muut ryhmäläiset tekevät muistiinpanoja itselleen ja osallistuvat parhaansa mukaan asian käsittelyyn. (Ongelmalähtöinen oppiminen 2004; Engel 1999, 36.) PBL vaatii opiskelijoilta aktiivista osallistumista. Perinteinen hiljaa luennolla istuminen ei enää käy päinsä, mikä voi aiheuttaa opiskelijoissa roolikonfiliktin (katso yllä). Lisäksi vastuun ottaminen omasta oppimisesta voi tuntua raskaalta ja työläältä. 2.4 Ongelmaperustaisen oppimisen edut ja sen vastainen kritiikki Ongelmaperustaisesta oppiminen liitetään yleensä aikuisopiskeluun, koska oletetaan, että aikuiset osaavat ottaa jo itse vastuuta omasta oppimisestaan. PBL opettaa opiskelijoille tiedonhankinta- ja sovellustaitoja, joista on hyötyä tulevassa ammatissa. Perinteisiin opetusmenetelmiin verrattuna ongelmaperustaisella oppimisella on mm. seuraavia etuja. 1) Sisältöön liittyvää tietoa opitaan tehokkaammin mielekkäässä, tosielämän ongelmaan liittyvässä, asiayhteydessä. Tiedon ymmärtämistä edistää myös opiskelijoiden aktiivinen selitysmallien rakentaminen. 2) Esim. lääketieteen opetuksessa opiskelijat oppivat paremmin

9 6 selittämään tauteja aiheuttavia mekanismeja, kun luonnontieteellinen perustieto tuodaan käytännön potilastapauksiin. 3) Itsesäätelyn taidot kehittyvät. Opiskelijoiden havaitessa aukkoja tietämyksessään, he asettavat itselleen uusia oppimistavoitteita. 4) Kiinnostus opittaviin asioihin herää, koska opiskelijat määrittelevät osittain itse oppimistavoitteensa ja heidän roolinsa oppimistilanteessa on aktiivinen. (Hakkarainen ym. 1999, ) Lisäksi ongelmanratkaisu on hyvin työelämälähtöistä, joten se soveltuu erityisen hyvin myös ammattiopetukseen. Ongelmaperustainen oppiminen on herättänyt myös paljon kritiikkiä. Ensinnäkin sen toteuttaminen on erittäin vaativaa ja vie usein enemmän aikaa kuin perinteinen opetus. Tämä vaativuus voi aiheuttaa vastustusta sekä opettajissa että opiskelijoissa. Muutoksen pelko ja ennakkoluulot yleisesti ottaen estävät monia kokeilemasta ongelmaperustaista opimista. Tähän liittyy myös huoli siitä, ovatko PBL:lla saadut tulokset riittävän hyviä ja konkreettisia. Monet opettajat pitävät menetelmää epäsystemaattisena ja pelkäävät, että oppimistulokset jäävät vaillinaiseksi, koska vastuu oppimisesta on opiskelijoilla (Margetson 1999, 53; Moore 1999, 95; Hakkarainen ym. 1999, 219.) 2.5 Ongelmaperustainen oppiminen eri alojen opetuksessa Alunperin ongelmalähtöinen oppiminen on lähtöisin Pohjois-Amerikasta, jossa sitä alettiin käyttää lääkärikoulutuksessa noin 30 vuotta sitten. Vielä nykyäänkin sitä käytetään eniten juuri lääkärikoulutuksessa. Myöhemmin PBL:a alettiin käyttää lääketieteen lisäksi myös muussa terveydenhuoltoalan koulutuksessa, jonka jälkeen PBL on levinnyt myös muille aloille. (Poikela 1998, 7). Sitä on käytetty onnistuneesti mm. tekniikan (Cawley 1999, ), arkkitehtuurin (Maitland 1999, ) ja oikeustieteen (Winsor 1999, ) opetuksessa. Usein näissä tapauksissa opiskelijat kokevat oppivansa tavanomaista enemmän, mutta käyttävänsä opintoihin myös enemmän aikaa kuin aikaisemmin. Suomessakin PBL:n edut on havaittu, ja opetussuunnitelmaa on uudistettu ongelmaperustaiseksi mm. Satakunnan ammattikorkeakoulun hoitotyön koulutusohjelmassa (Moisio 1999; Moisio & Sirkka 2002, ). PBL-strategian mukaisessa koulutusohjelmassa painottuvat vuorovaikutus-, tiedonhankinta- ja opiskelutaidot sekä metakognitiiviset taidot, joiden katsotaan olevan oleellisia myös sairaanhoitajan ammatissa. Toki näiden taitojen tarpeellisuus pätee myös erittäin moniin muihin ammatteihin. Myös Oulun yliopistossa PBL:a on käytetty yksittäisissä koulutusohjelmissa, ja Oulun yliopiston opetuksen kehittämisyksikkö on myös järjestänyt aiheesta kursseja (Ongelmalähtöinen oppiminen 2004). Oulun yliopiston sähkötekniikan osastolla PBL:a kokeiltiin etäopetuksena Tietoliikenneohjelmistot 2 -kurssilla (Kolehmainen 2000, 25). Kurssilla käsiteltiin tyypillisiä työelämän ongelmia, ja kurssilla käytettiin ns. seitsemän askeleen

10 7 mallia (taulukko 1). Palautteen perusteella uusi oppimismenetelmä koettiin positiivisena vaihtoehtona perinteisille menetelmille ja koko kokeilua pidettiin onnistuneena (Kolehmainen 2000, 30) Ongelmaperustainen oppiminen biokemian opetuksessa Ongelmaperustaista oppimista on käytetty paljon lääketieteellisissä tiedekunnissa lääketieteellisen biokemian opetuksessa. Lääkärikoulutuksessa PBL:n käyttö on loogista, sillä silloin sairauksien biokemiallisten perusteiden opiskelu saadaan kätevästi yhdistettyä potilastapauksiin. Perinteisessä biokemian opiskelussa lääketieteen opiskelijat usein kokevat aiheen itselleen tarpeettomaksi, jopa vastenmieliseksi, eivätkä ymmärrä sen tärkeyttä sairauksien syntymekanismien ymmärtämiselle (Surlekar 1998, 219). Yleensä biokemian perusteet, kuten biomolekyylien kemia ja aineenvaihduntareitit, koetaan irrallisiksi lääketieteestä, mutta potilastapauksiin yhdistettyinä ja ongelmaperustaista oppimista käyttämällä, niiden opiskelun mielekkyys kasvaa huomattavasti. Toisaalta totuttua suurempi työmäärä voi aiheuttaa turhautumista (Surlekar 1998, 221). Das ja Sinha (2000) raportoivat kokeilustaan, jossa ongelmaperustaisia keskusteluja yhdistettiin biokemian käytännön laboratorioharjoituksiin (hieman kuten tässä opinnäytteessä). Laboratoriotyöskentelyä täydennettiin pienryhmäkeskusteluilla kliinisistä tai kokeellisista ongelmista, jotka liittyivät laboratoriokokeiden aiheisiin. Tarkoituksena oli auttaa opiskelijoita ymmärtämään paremmin laboratoriokokeen tarkoituksen ja tulokset. Suurimman osan opiskelijoista mielestä ryhmäkeskustelut auttoivat ymmärtämään teoreettisia konsepteja, tulkitsemaan saatuja tuloksia sekä liittämään teorian ja käytännön yhteen. Lisäksi opiskelijoiden ongelmanratkaisukyvyt paranivat ja heidän motivaationsa opiskelua kohti kasvoi. (Das & Sinha 2000.) Kaikenkaikkiaan PBL vaikuttaa varsin toimivalta menetelmältä, olettaen, että sekä siihen osallistuvat opiskelijat että opettaja panostavat siihen kunnolla ja että sitä ei pidetä ainoana oikeana menetelmänä.

11 8 3 Tutkimustehtävät Ongelmaperustaista oppimista on kokeiltu aikaisemmin yhdellä opintojaksolla kahdella eri opiskelijaryhmällä OAMK:n laboratorioalan koulutuksessa. Tämän oppimismuodon kehittämistä eteenpäin ja soveltamista muillekin opintojaksoille pidetään kiinnostavana ja oppimistulosten kannalta hyödyllisenä. Tässä opinnäytetyössä käsitellään kahta osatehtävää: 1. Ensimmäisenä tavoitteena on selvittää, miten aikaisemmin kokeiltu PBLmuotoinen opintojakso oli järjestetty, kuinka se oli opettajan sekä opiskelijoiden mielestä onnistunut ja millaista palautetta siitä oli saatu. 2. Toisena tavoitteena on kehittää ongelmaperustaista oppimista edelleen ja suunnitella sen toteutus toisella opintojaksolla. Tehtäväni on ongelmaperustaisen oppimisen soveltaminen biokemia II -laboratoriokurssille. Tarkoitus on valita laboratoriokurssilla tehtävä harjoitustyö ja muokata se ongelmaperusteisen oppimisen periaatteiden mukaiseksi sekä suunnitella työn kulun rakenne.

12 9 4 Menetelmä 4.1 Aikaisempien ongelmaperustaisten oppimiskokemusten selvittäminen Oulun ammattikorkeakoulun tekniikan yksikössä, laboratorioalan bioaineiden opetuksessa on kokeiltu ongelmaperustaista oppimista yhdellä opintojaksolla, joka pidettiin kahdelle eri ryhmälle, keväällä Nyt, keväällä 2004, opintojakso toteutetaan uudelleen, joskin pienin muutoksin. Opintojakson suunnitteli ja toteutti yliopettaja FT Elsa Kumpulainen. Opintojakson onnistumista sekä ongelmaperustaisen oppimisen toimivuutta työtapana arvioitiin häntä haastattelemalla. Haastattelu suoritettiin kahden tunnin aikana. Haastattelussa selvitettiin opintojakson suorittaneiden opiskelijaryhmien koostumus, opintojakson sisältö ja rakenne, opettajan rooli opintojakson aikana, opiskelijoilta saatu palaute sekä opintojakson onnistuminen opettajan näkökulmasta. 4.2 Ongelmaperustaisen oppimisen soveltaminen toiselle opintojaksolle Yliopettaja Elsa Kumpulainen oli kiinnostunut käyttämään ongelmaperustaista oppimista myös muilla laboratorioalan opintojaksoilla. Aloitimme kehityskeskustelut ollessani laboratorioalan koulutuksessa ammattitaitoa edistävässä harjoittelussa syksyllä Sovimme, että kehitän ongelmaperustaisen laboratorioharjoitustyön biokemia II-opintojaksolle opinnäytetyönäni. Biokemia II sijoittuu OPS:ssa kolmannen vuosikurssin syyslukukaudelle. Sopiva laboratoriotyö valittiin keskusteluissa esille tulleista useista eri ideoista. Kyseisenlainen laboratoriotyö tehdään jo nykyäänkin biokemia II-opintojaksolla, mutta tarkoitus oli muokata työ aivan uuteen uskoon, jotta sen suorittaminen olisi PBL:n periaatteiden mukainen. Harjoitustyön uusi rakenne muotoutui ehdotelmieni pohjalta yhteisen keskustelun avulla. Uudet kirjalliset harjoitustyön ohjeet (liite 1), jotka jaetaan opiskelijoille, koottiin kolmesta eri olemassaolevasta laboratorio-ohjeesta yhdistelemällä ja muokkaamalla sekä osittain ns. omasta päästä. Opinnäytetyön teki erityisen mielekkääksi se, että pääsin käyttämään siinä myös omaa ammattiosaamistani. Kirjallisten ohjeiden suunnittelun lisäksi mietittiin, miten työskentely etenee, mitä opiskelijoilta edellytetään, millaista oheismateriaalia opiskelijoille annetaan luettavaksi, mikä on opettajan rooli sekä miten työskentelyä arvioidaan. Tämä opinnäyte onkin enemmän kehitysprojekti kuin tutkimustyö.

13 10 5 Suunnitelma ongelmaperustaisen oppimisen toteuttamiseksi 5.1 Aikaisemmin järjestetty ongelmaperustainen opintojakso Ongelmaperustaista oppimista kokeiltiin ensimmäistä kertaan OAMK:n laboratorioalan bioaineiden opetuksessa keväällä 2003 mikrobiologia IIopintojaksolla. Opintojakson läpikävivät kaksi opiskelijaryhmää Opintojakson toteutus Mikrobiologia II opintojakso, jolla ongelmaperustaista oppimista hyödynnettiin, sijoittuu OPS:ssa kolmannen vuosikurssin kevätlukukaudelle ja on laajuudeltaan kolme opintoviikkoa. Opintojakso sisältää sekä teoria- että käytännön laboratorioharjoitusosan. Opintojaksossa opiskelijat tutustuvat ympäristön, biotekniikan ja elintarviketuotannon mikrobeihin sekä oppivat tunnistamaan niitä ja määrittämään niitä kvantitatiivisesti. Ongelmaperustaisesti toteutetun laboratorioharjoitustyön lisäksi opintojakso sisälsi muitakin, perinteisesti suoritettuja harjoitustöitä. PBL-työ kattoi kuitenkin noin 2/3 koko kurssista. Laboratoriossa työskenneltiin 1-2 kertaa viikossa, 6-8 tuntia kerrallaan, yhteensä 72 tunnin ajan. Kokonaistuntimäärä sisälsi myös teoriaopetuksen, joka oli integroitu laboratoriotyöskentelyn lomaan. Aluksi opiskelijoille esiteltiin, mistä PBL:ssä on kyse. Tämä auttoi opiskelijoita orientoitumaan tulevaan työhön sekä vähensi epätietoisuutta ja sekavuutta, jota uuden oppimismenetelmän käyttöönottoon saattaa liittyä. Sen jälkeen opiskelijoille esiteltiin ongelma: jokainen opiskelija sai oman maitonäytteen, johon oli sekoitettu kaksi eri mikrobia viidestä eri vaihtoehdosta. Opiskelijoiden tehtävä oli selvittää, mitkä kaksi mikrobia olivat kyseessä. Ennenkuin itse selvitystyö voitiin aloittaa, opiskelijoiden täytyi kuitenkin opiskella taustatietoa kustakin mahdollisesta viidestä mikrobista; mitkä ovat mikrobin ominaisuudet, missä sitä esiintyy ja miten sen olemassaolo voidaan osoittaa näytteestä. Taustatiedon kerääminen toteutettiin parityöskentelynä siten, että kukin pari otti selvää yhdestä mikrobista, kokosi löytämänsä materiaalin kirjalliseen muotoon ja esitti sen muulle ryhmälle. Opettaja täydensi tarvittaessa työparien esitystä. Jokaisen parin selvitykset koottiin vielä yhdeksi monisteeksi, joka jaettiin kaikille. Näin kaikki tieto oli jokaisen hyödynnettävissä käytännön tutkimusosassa. Tausta-

14 11 työtä varten opettaja oli varannut lähdemateriaaliksi useita eri mikrobiologian oppikirjoja, mikrobiologian katologeja sekä vanhoja kurssimonisteita. Lisäksi opiskelijat käyttivät internettiä tietolähteenä. Oppimateriaalina oli sekä suomen että englannin kielistä kirjallisuutta. Vaikka taustaselvitys suoritettiin pareittain, itse näytteet tutkittiin itsenäisesti. Jokaisella opiskelijalla oli oma tuntematon mikrobinäytteensä, jonka sisältämät mikrobit opiskelijat pyrkivät tunnistamaan käyttämällä yhdessä opiskeltuja analyysimenetelmiä. Vaikka työ oli itsenäistä työskentelyä, ryhmätyön merkitys kuitenkin korostui, koska opiskelijat keskustelivat tuloksistaan keskenään, tukivat ja auttoivat toinen toisiaan ja toimivat lähestulkoon tutoreina toisilleen työn edetessä. Itsenäinen työskentely lisäsi kuitenkin opiskelijoiden motivaatiota; oma näyte haluttiin tutkia mahdollisimman hyvin ja huolella, koska siitä oli yksin vastuussa. Työn päätyttyä opiskelijat kirjoittivat raportin työn suorituksesta ja saaduista tuloksista. Opettajan rooli oli toimia tutorina, kuten PBL:n ideologiaan kuuluu. Opettaja alusti aiheeseen, esitteli ongelman ja täydensi tarvittaessa opiskelijoiden löytämiä tietoja. Laboratoriotyön aikana opettaja antoi palautetta ja ohjaili ongelmatilanteissa oikeaan suuntaan, mutta vältti antamasta suoria vastauksia. Lisäksi opettaja piti välipalaverin työn puolivälissä koko opiskelijaryhmälle, jossa pohdittiin työn etenemistä. Myös työn lopuksi saaduista tuloksista keskusteltiin koko ryhmän kanssa Oppilailta saatu palaute ja sen arviointi Sama ongelmaperustainen laboratorioharjoitustyö pidettiin saman lukukauden aikana kahdelle laboratorioalan opiskelijaryhmälle. Ensimmäinen ryhmä oli biotekniikkaan suuntautunut, lähinnä tytöistä koostunut ryhmä, toinen laiteanalytiikkaan suuntautunut, poikavaltainen ryhmä. Palaute kerättiin opiskelijoilta kirjallisesti, joskin myös palautekeskustelua käytiin yhdessä. Opiskelijoilta saatu palaute PBL-opintojaksosta oli hyvin kaksijakoista. Ensimmäinen ryhmä oli hyvin innostunutta ja palaute positiivista. Opiskelijoiden kommenttien mukaan opintojaksolla oppi enemmän lyhyessä ajassa kuin yleensä. Lisäksi opettajan mukaan ensimmäisen ryhmän opiskelijat olivat työn aikana silminnähden innostuneita uuden tiedon etsimisestä ja löytämisestä. Tiedon kertyessä he alkoivat ohjata toinen toisiaan ja oppia lisää toisiltaan. Toisen ryhmän palaute oli päinvastaista. Opiskelijat olivat sitä mieltä, että näin ei voi opettaa, että tieto on annettava valmiina. Opiskelijat eivät oman kertomuksensa mukaan oppineet mitään ja opintojakson kokonaisuus jäi heille sekavaksi. Opiskelijat eivät olleet valmiita tekemään itse ja näkemään vaivaa, vaan istuivat usein tunneilla tekemättä mitään.

15 12 Näin ristiriitainen palaute on opettajan kannalta hämmentävää. Negatiivista palautetta antaneen ryhmän kanssa käytiin opintojakson jälkeen keskustelua, jossa sekä opiskelijat että opettaja saivat puolustaa näkökantojaan. Keskustelun jälkeen muutamat opiskelijat lievensivät ankarinta arvosteluaan, mutta se ei muuttanut oppimiskokemusta kuitenkaan positiiviseksi. Opettajan mukaan kaikkien palautteitten keskiarvo oli kuitenkin aivan tyydyttävä, joten PBLtyyppistä oppimista kannattaa ehdottomasti kehittää eteenpäin. Tosiasiahan on, että kaikkia opiskelijoita ei koskaan voi kuitenkaan miellyttää. Suuret erot kahden eri ryhmän antamissa palautteissa johtui luultavasti opiskelijoiden erilaisesta suuntautumisesta. Ensimmäinen, positiivista palautetta antanut ryhmä oli suuntautunut biotekniikkaan, joten he olivat jo valmiiksi kiinnostuneita mikrobiologiasta ja olivat motivoituneita oppimaan uutta. Tutkimuslähtöinen oppimistapa antoi heille myös esimakua mahdollisista tulevista työtehtävistä. Toinen ryhmä puolestaan oli suuntautunut laiteanalytiikkaan, jolloin mikrobiologia ei välttämättä ole heidän kiinnostuslistansa kärjessä. Mikrobiologian opintojakso on vain yksi pakollinen kurssi, joka heidän on suoritettava. Tällaiset kurssit suoritetaan mielellään mahdollisimman vähällä vaivalla. Ongelmaperustaisessa oppimisessa joutuu kuitenkin panostamaan opiskeluun ja oppimiseen huomattavan paljon itse, koska tietoa ei anneta valmiina. Tämä voi tuntua motivoitumattomasta opiskelijasta ylivoimaisen työläältä ja vastenmieliseltä. Tällaisen ryhmän kohdalla pitäisi kiinnittää erityistä huomiota ryhmän motivoimiseen, jotta he ymmärtäisivät oman panostuksen ja työskentelyn tärkeyden. Kevään 2004 opiskelijoita varten opintojaksoa on muutettu siten, että mikrobien ominaisuudet ja tunnistusmenetelmät käydään läpi opettajajohtoisesti. Itse työosan haasteellisuutta on sen sijaan nostettu lisäämällä mahdollisten mikrobien määrää viidestä seitsemään. Jokainen opiskelija saa siis näytteen, jossa on kaksi eri mikrobia seitsemästä eri vaihtoehdosta. Lisäksi entistä parempi loppuyhteenveto pyritään järjestämään. Koska aika on aina rajallinen jotain työn osa-alueita täytyy helpottaa, jos muita osa-alueita vaikeutetaan. Jos aikaa olisi enemmän, työ voisi opettajan mukaan olla vielä entistä ongelmaperustaisempaa, lisäksi esimerkiksi opiskelijoiden keskinäistä keskustelua ja tiedonvaihtoa voisi kehittää. 5.2 Ongelmaperustaisen harjoitustyön kehittäminen biokemia II opintojaksolle Sopivan harjoitustyön valitseminen Yksi biokemia II opintojakson laboratorioharjoitustöistä käsittelee entsyymikinetiikkaa eli entsyymin aktiivisuuden tutkimista. Työtä oli tarve uudistaa tarkoituksenmukaisempaan suuntaan siten, että entsyymikinetiikan perusperi-

16 13 aatteet opittaisiin aikaisempaa paremmin. Harjoitustyön nykyisessä versiossa opiskelijat saavat hyvin tarkat työohjeet, jotka sisältävät myös ns. pipetointitaulukot. Opiskelijoiden ei siis tarvitse itse tehdä pipetoitavien määrien selvittämiseen tarvittavia laskutoimituksia, vaan he saavat ne valmiina. Tästä johtuen työtä ei tarvitse suunnitella itse eikä työn tarkoitusta joudu miettimään kovinkaan syvällisesti. Oppiminen jää helposti pelkän tarkan pipetoinnin opetteluksi. Lisäksi entsyymikinetiikka on opiskelijoille usein suhteellisen vaikea aihe, joten harjoitustyön kehittäminen myös teoriapohjaa tukevaksi ongelmaperusteista oppimista käyttämällä tuntui tarkoituksenmukaiselta. Teoriaopiskelun lisäämisen lisäksi koko työohje uudistettiin, joitain työn osia jätettiin pois ja entisiä muokattiin loogisemmaksi Oppimateriaali ja työohje Uudistettuun entsyymikinetiikan työhön tarvittava materiaali koostuu kaksiosaisesta työohjeesta sekä oheismateriaalista. Työohje on kokonaisuudessaan liitteessä 1. Työohjeen ensimmäinen osa johdattelee työn aihepiiriin, valottaa työn tarkoitusta ja esittelee ongelman eli työn aikana ratkaistavat kysymykset. Ensimmäinen osa sisältää runsaasti entsyymikinetiikkaan liittyviä kysymyksiä, jotka ohjaavat opiskelijoiden tiedon hakua lähdekirjallisuudesta. Tarkoitus on, että opiskelijat pyrkivät hankkimaan vastaukset kysymyksiin ennen varsinaisen laboratoriotyöskentelyn alkua. Työohjeen ensimmäinen osa sisältää myös luettelon opiskelua tukevasta lähdemateriaalista. Opiskelijoilla on käytettävissä kaksi biokemian oppikirjaa, joista toinen on teoriakirja ja toinen kokeelliseen biokemiaan keskittynyt kirja. Lisäksi käytettävissä on biokemia II kurssin teoriaosuuden kurssimateriaali sekä mikä tahansa opiskelijoiden haluama lähdeteos tai vaikka internet. Opiskelijat saavat työohjeen toisen osan vasta itsenäisen teoriaopiskelujakson jälkeen. Työohjeen toinen osa sisältää ohjeistuksen käytännön laboratoriotyöskentelyyn, jonka aikana testataan juuri teoriassa opittuja entsyymikinetiikan ilmiöitä käytännössä. Työn kulku on pyritty suunnittelemaan siten, että se etenisi mahdollisimman loogisessa järjestyksessä, samaan tapaan kuin mahdollisessa todellisessa työelämän tilanteessa, jossa käsiteltävänä olisi uusi tuntematon entsyymi. Työohjeessa on kolme osatyötä, jotka onnistuneesti suorittamalla opiskelijan pitäisi löytää vastaukset työohjeen lopussa esitettyihin kysymyksiin. Kysymykset ovat osittain samat kuin työohjeen ensimmäisessä osassa esitetyt, joihin pyrittiin hakemaan vastaukset kirjallisuudesta. Näin opiskelijat voivat verrata teoriaa ja kokeellista tietoa toisiinsa. Tutkittavan entsyymin aktiivisuusmittauksia varten ohjeessa annetaan ns. perusresepti, jota muuntelemalla jokainen osatyö voidaan suorittaa. Osatöitä varten ei kuitenkaan anneta tarkkoja pipetointiohjeita, vaan opiskelijoiden täytyy suunnitella työ osittain itse ja tehdä kaikki tarvittavat laskutoimitukset, aivan kuten työelämässäkin joutuu tekemään. Lisäksi aina edellisestä osatyöstä saatuja tuloksia hyödynnetään seuraavan

17 14 osatyön suunnittelussa, seuraavien osatöiden suoritus perustuu siis edellisten tuloksiin. Opiskelijoiden täytyy siis suunnitella työ huolella sekä viedä se tarkasti läpi, sillä alkuvaiheessa tehdyt virheet kostautuvat myöhemmin Työn eteneminen Kuvio 1. Entsyymikinetiikkaa käsittelevän, PBL:n periaatteiden mukaisen laboratorioharjoitustyön ohjeellinen eteneminen Ongelmaperustaisen entsyymikinetiikan laboratoriotyön rakenne on esitetty pääpiirteittäin kuviossa 1. Ensimmäisenä työpäivänä ei varsinaisesti aloiteta vielä työtä, vaan silloin opettaja ohjeistaa opiskelijat tulevaan työhön ja esittelee heille tutkittavan ongelman. Lisäksi varmistetaan, että työn kulku ja opiskelijoilta odotettavat suoritukset ovat kaikille mahdollisimman selvät. Epäselvät käsitteet ym. asiat selvennetään yhdessä. Opiskelijoille jaetaan työohjeen ensimmäinen osa ja heidät ohjataan kirjallisuuden pariin etsimään tietoa tutkittavasta aiheesta. Mahdollisesti jo tässä vaiheessa keskustellaan siitä, mitä opiskelijat tietävät aiheesta entuudestaan. Seuraavaan työpäivään mennessä opiskelijat etsivät vastaukset työohjeessa esitettyihin ongelmiin kirjallisuudesta. Toisen työpäivän aluksi opiskelijat keskustelevat keskenään löytämistään vastauksista opettajan seuratessa sivusta. Tietoja tarkennetaan ja korjataan tarvittaessa yhdessä siten, että kaikki asiat ovat kaikille opiskelijoille mahdollisimmat selvät. Tämän jälkeen opiskelijoille jaetaan työohjeen toinen osa, jossa on ohjeet laboratoriotyöskentelyyn. Laboratoriotyöskentely suoritetaan pareittain, mutta vastaantulleista ongelmista keskusteleminen myös muiden työparien kanssa on erittäin suotavaa. Laboratoriotyöskentelyn aikana opiskelijoiden on

18 15 tarkoitus testata oppimaansa teoriatietoa käytännön ongelmissa. Laboratoriotyöskentely kestänee kaksi kahdeksan tunnin työpäivää. Sopivassa välissä työn keskellä, esimerkiksi kolmannen työpäivän aikana pidetään koko ryhmälle välipalaveri, jossa on mahdollisuus vaihtaa ajatuksia ja keskustella ongelmista sekä niiden ratkaisuista. Työn päätteeksi kaikkien työparien tulokset kootaan yhteen ja niistä keskustellaan ryhmässä. Pohditaan työn onnistumista ja syitä mahdollisiin epäonnistumisiin sekä sitä, miten teoriatieto toteutui käytännössä Opettajan rooli PBL-tyyppisessä opiskelussa opettajan rooli ei ole perinteinen tiedon siirtäjän rooli vaan hän toimii pikemminkin ohjaajana ja tutorina. Hän ei anna valmiita vastauksia, vaan ohjailee opiskelijaa siihen suuntaan, että tämä voi löytää vastaukset itse. Tähän pyritään myös tämän työn aikana. Opettajan roolin ehkä tärkein osa on heti työn aloitusvaiheessa, jolloin alustaminen työhön tapahtuu. Alkuvaiheen ohjaus tulee olla erittäin selkeää, jotta kaikille opiskelijoille tulee työn kulku ja vaatimukset selviksi, ja jotta he osaavat heti alusta asti orientoitua itsenäiseen tiedonhakuun, ajatustyöhön ja ongelmanratkaisuun. Itsenäisen teoriaopiskeluvaiheen jälkeen, ennen varsinaisen laboratoriotyöskentelyn alkua, opettajan rooli on ohjailla opiskelijoiden keskustelua, pyytää heiltä tarkennusta, auttaa epäselvissä tilanteissa ja tarvittaessa täydentää tai korjata itse opiskelijoiden tietoja. Mahdollisuuksien mukaan opettajan tulisi kuitenkin kannustaa opiskelijoita löytämään itse kaikki vastaukset. Käytännön työskentelyn aikana opettaja seurailee sivusta opiskelijoiden työskentelyä ja auttaa heitä ongelmatilanteissa. Hän kuitenkin välttää antamasta suoria vastauksia, vaan ohjailee opiskelijaa keskustelemalla oikeaan suuntaan. Opettajan rooliin kuuluu myös yhteisen välipalaverin järjestäminen, jossa opiskelijat pääsevät keskustelemaan yhdessä siihenastisista tuloksistaan ja ongelmistaan sekä ongelmien ratkaisumalleista. Tässäkin palaverissa opettaja toimii tutorina eikä oikeita vastauksia jakelevana auktoriteettinä. Sama periaate toimii koko työn lopuksi järjestettävässä loppuyhteenvedossa. Periaatteena kaikissa yhteiskeskusteluissa on, että opiskelijat ovat enemmän äänessä kuin opettaja Arviointi Opettajan rooliin kuuluu lisäksi tietenkin myös opiskelijoiden arviointi. Työn jälkeen opiskelijat kirjoittavat työnsä tuloksista raportin, joka arvostellaan, ja jonka arvosana vaikuttaa 50 % biokemia II -kurssin loppuarvosanasta (toinen puoli tulee kirjallisesta tentistä). Loppuarvosanaan vaikuttaa kuitenkin myös käytännön työskentely laboratoriossa, työpäiväkirjan pito ja yleinen asenne työskentelyä kohtaan. Tätä toimintaa opettaja arvioi kaiken aikaa. Ongelmaperustaista oppimista arvioitaessa loppuarvosteluun voisi vaikuttaa esimerkiksi

19 16 myös itsenäisen tiedonhaun taidot, päätöksentekokyky, ongelmanratkaisutaidot, päättelykyky, keskustelu- ja ryhmätyötaidot sekä kiinnostunut asenne. Arviointi ei kuitenkaan voi olla vain yksisuuntaista, vaan myös opiskelijoilla on mahdollisuus arvioida PBL-jaksoa kokonaisuutena ja antaa siitä palautetta. Opiskelijapalaute kerätään työn lopussa kirjallisena, mutta palautteesta myös keskustellaan yhdessä suullisesti. Palautteen perusteella työn koostumusta ja rakennetta voidaan kehittää parempaan suuntaan. Varmasti kehitystarvetta myös tulee, koska tämä nimenomainen työ käydään läpi ensimmäistä kertaa ongelmaperustaisesti. Opiskelijat voivat arvioida esimerkiksi työn vaativuustasoa, opettajan toimintaa ja sitä, mitä ja miten he ovat oppineet.

20 17 6 Pohdinta Uuden opiskelu- ja tai opetusmenetelmän käyttöönotto ei välttämättä aina suju täysin ongelmitta. Sekä opettajilla että opiskelijoilla voi olla ennakkoluuloja uusia työtapoja kohtaan. Ongelmaperustainen oppiminen vaatii opiskelijoilta oikeaa asennetta, innostusta, paneutumista ja vaivannäköä, eikä opettajakaan pääse siinä helpolla. Taustatyö, materiaalin kerääminen ja suunnittelu sekä opiskelun ohjaaminen saattaa hyvinkin olla enemmän aikaa vievää kuin perinteisen opettajajohtoisen opetuksen suunnittelu ja toteutus. Onnistuessaan PBL kuitenkin palkitsee hyvillä oppimistuloksilla. Laboratorioalan koulutuksen PBLkokeilussa saatiin kaksi lähes päinvastaista kokemusta. Ensimmäisen ryhmän kanssa kaikki sujui hienosti ja oppimiskokemukset olivat hyvät ja positiiviset. Toinen ryhmä väitti oppineensa todella vähän ja kokonaisuuden jääneen epäselväksi. He kokivat selvän roolikonfliktin (katso kappale 2.2), jossa uuden menetelmän käyttöönotto herätti vastustusta, ja huono motivaatio vielä lisäsi vastarintaa. Eri ryhmien suuntautuminen opinnoissaan ja sen takia myös kiinnostuksen kohteet erosivat toisistaan. Mielenkiinto opittavaa asiaa kohtaan tuo motivaatiota ja motivaatio taas kannustaa panostamaan oppimiseen. Voisi siis sanoa, että sillä asenteella, joka opiskelijalla on opintojakson alussa opittavaa asiaa kohtaan, on paljonkin merkitystä. Tämä on myös opettajan tiedostettava. Opiskelijoiden motivointi ja aktivointi opintojakson alussa on siis tärkeää. Oppimis/opetusmenetelmänä PBL ei varmasti ole ainoa oikea vaihtoehto, joka toimii varmasti, ja josta kaikki aina pitävät. Vastuun ottaminen omasta oppimisestaan ja se, ettei vastauksia saa valmiina, voi turhauttaa, passivoittaa ja jopa raivostuttaa opiskelijoita. PBL voi toimia erinomaisesti tai olla toimimatta, mutta jos sen käyttö sopii hyvin opetettavaan aihepiiriin, kokeilla kannattaa aina. Eikä yhdestä epäonnistumisesta kannata lannistua, vaan kehitellä ideaa eteenpäin. Laboratorioalan kokeilunkin onnistumisen keskiarvo oli ihan hyvä, ja kokemukset kannustivat käyttämään menetelmää jatkossakin. PBL:n käyttöä biokemia II-opintojaksolla varten tässä opinnäytetyössä kehitettiin uusi harjoitustyö laboratoriossa tehtäväksi. Työssä on tarkoitus noudattaa ongelmaperustaisen oppimisen perusperiaatteita. Ongelmaperustainen oppiminen koostuu ns. seitsemästä askeleesta, jotka on esitelty teoria-osassa (taulukko 1). Tässä työssä kehitetty harjoitustyö ei välttämättä täysin mukaile seitsemän askeleen mallia, mutta suurin osa askelista on kuitenkin olemassa. Kolme ensimmäistä askelta (käsitteiden selventäminen, ongelman määrittely ja aivoriihi) käydään läpi ensimmäisenä työpäivänä. Opettajan avustuksella tutustutaan ongelmaan ja epäselvyydet selvitetään. Yhdessä voidaan keskustella siitä, mitä opiskelijat tietävät aihepiiristä jo entuudestaan. Tämän aivoriihiosion voi harkinnan mukaan jättää poiskin. Neljäs askel on selitysmallin rakentaminen. Luulen, että opiskelijoilla ei ole ennen itsenäistä opiskelua vielä resursseja keksiä vastauksia ongelmiin, joten tämä askel saattaa jäädä väliin. Myös viides askel eli oppimistavoitteiden muotoilu käydään läpi ensimmäisenä päivänä. Oppimistavoitteiden määrittelyn tueksi työohjeisiin on kirjattu ohjaavia

21 18 kysymyksiä opiskelun avuksi. Näiden kysymysten avulla oppimistavoitteet määritellään melko tarkasti. Kuitenkin, jos PBL:a noudatetaan kirjaimellisesti, opiskelijoiden pitäisi pitkälti itse päättää omista oppimistavoitteistaan. Mielestäni tässä työssä koko päätösvallan antaminen opiskelijoille ei kuitenkaan ole työn onnistumisen kannalta mielekästä. Kuudes askel eli itsenäinen opiskelu on tässä työssä kaksivaiheinen; ensin opiskelijat tutustuvat itsenäisesti kirjallisuuteen, josta etsivät teoreettisia vastauksia annettuihin ongelmiin. Tämän jälkeen löydetyistä vastauksista keskustellaan koko ryhmän kesken, jonka jälkeen alkaa toinen opiskelujakso, jossa teoriatietoa testataan ja uutta tietoa etsitään käytännön laboratoriotöissä. Seitsemäs askel, tiedon purku, on myös kaksiosainen. Varsinainen lopullinen purkutilaisuus käydään koko työn päätteeksi, mutta opitusta keskustellaan kerran yhdessä myös laboratoriotyön keskivaiheilla. Lisäksi opiskelijoilla on mahdollisuus keskustella toistensa kanssa vapaasti ja vaihtaa tietoa koko ajan laboratoriossa työskennellessä. Tässä työssä täydellinen seitsemän askeleen muottiin kangistuminen ei tuntunut toimivalta, mutta suurelta osin tämä malli kuitenkin toteutuu. Voidaan siis yhä puhua ongelmaperustaisesta oppimisesta, vaikka mallia onkin hieman muokattu. Tämä työ poikkeaa perinteisestä ongelmaperustaisesta oppimisesta myös siinä, että opiskelu on suurimmalta osaltaan käytännön laboratoriotyöskentelyä. Yleensä ongelmaperustainen oppiminen koostuu ryhmäkeskustelusta ja itsenäisen opiskelun vaiheista. Tämän PBL-harjoitustyön onnistumisesta ei ole kuitenkaan takuita etukäteen. Opintojakson etenemisen periaatteet on selvitettävä opiskelijoille etukäteen erityisen hyvin. Tämän jälkeen onnistuminen on kiinni opiskelijoiden asenteesta ja omatoimisuudesta sekä opettajan kannustavasta ja tukevasta toiminnasta. Työohjeet on pyritty suunnittelemaan siten, että työn suorittaminen olisi haastavaa, mutta ei ylivoimaisen vaikeaa. Vaatimustaso voi kuitenkin olla joskus hankalaa määrittää. Se, täytyykö työtä helpottaa tai vaikeuttaa, selviää sen jälkeen, kun ensimmäiset kerrat opintojaksoa on käyty läpi. Lisäksi itse työohjeiden toimivuus käytännössä sekä sen mahdolliset virheet tulevat ilmi vasta, kun työtä on tehty käytännössä. Nyt suunnittelu on ollut täysin teoreettisella tasolla, koska työn testaamiseen käytännössä etukäteen ei ole ollut aikaa. Työohjeiden jakamiseen kahteen osaan päädyttiin, koska sen oletettiin lisäävän opiskelijoiden itsenäistä teoriaopiskelua ja siten parantamaan oppimistulosta. Jos käytännön työohjeet (työohjeiden osa II) olisi jaettu heti aluksi, monelle saattaisi tulla kiusaus jättää teoriaopiskelu väliin ja siirtyä suoraan laboratoriotyöhön. Nyt keskusteluhetki teoriaopiskelun jälkeen ja laboratoriotyön aloittamisen välissä toivottavasti selkeyttää opiskelijoiden tietoja ja antaa samalla opettajalle keinon seurata opiskelijoiden oppimista. Yleensä ongelmaperustaisen oppimisen ryhmätyöjaksojen etenemistä johtaa puhenjohtaja ja sihteeri tekee tarvittavat muistiinpanot. Tässä työssä en pidä kuitenkaan puheenjohtajan ja sihteerin valintaa oleellisena. Mielestäni myös opettaja voi ohjata keskustelua, ainakin aluksi, vaikka se ei perinteiseen PBL:n määritelmään sovikaan. Suomalaisen opiskelukulttuuriin kuuluva tietynlainen

22 passiivisuus ja opettajakeskeisyys istuu kuitenkin opiskelijoissa niin syvällä, että kaiken vastuun yhtäkkinen siirtäminen opiskelijoille voi olla liikaa vaadittu. Mieluummin PBL-tyyppiseen opiskeluun voi siirtyä pikkuhiljaa, aina vaan enemmän vastuuta opiskelijoille siirtämällä. Tässä työssä mielestäni tärkeintä on, että opettaja ei anna missään vaiheessa valmiita vastauksia ja että oppilaat tavallaan pakotetaan tarkastelemaan itse työnsä tuloksia ja niiden yhteyksiä teoriaan. 19

23 20 LÄHTEET Boud, D. & Feletti, G. (toim.) Ongelmalähtöinen oppiminen. Uusi tapa oppia. Helsinki. Hakapaino. Cawley, P Ongelmalähtöinen osio koneenrakennuksen opetuksessa. Teoksessa Boud, D. & Feletti, G. (toim.) Ongelmalähtöinen oppiminen. Uusi tapa oppia. Helsinki. Hakapaino, Das, N. & Sinha, S Problem-oriented small-group discussion in the teaching of biochemistry laboratory practicals. Biochemical Education. 28: Engel, C.E Ei vain menetelmä vaan oppimistapa. Teoksessa Boud, D. & Feletti, G. (toim.) Ongelmalähtöinen oppiminen. Uusi tapa oppia. Helsinki. Hakapaino., Hakkarainen, K., Lonka, K. & Lipponen, L Tutkiva oppiminen. Älykkään toiminnan rajat ja niiden ylittäminen. Juva. WSOY. Kolehmainen, S Ongelmalähtöistä oppimista tekniikassa. Tapauskuvaus sähkötekniikan osaston soveltamasta opetusmallista. Oulu. Oulun yliopistopaino. Little, S Korkeakouluopettajien johdattaminen ongelmalähtöiseen opetukseen. Teoksessa Boud, D. & Feletti, G. (toim.) Ongelmalähtöinen oppiminen. Uusi tapa oppia. Helsinki. Hakapaino, Maitland, B Arkkitehtuurin ja rakennustöiden johtamisen ongelmalähtöinen oppiminen. Teoksessa Boud, D. & Feletti, G. (toim.) Ongelmalähtöinen oppiminen. Uusi tapa oppia. Helsinki. Hakapaino, Margetson, D Miksi ongelmalähtöinen oppiminen on haaste? Teoksessa Boud, D. & Feletti, G. (toim.) Ongelmalähtöinen oppiminen. Uusi tapa oppia. Helsinki. Hakapaino, 53,55. Moisio, E.-L Haasteena PBL. Selvitys PBL-strategiasta ja sen soveltamismahdollisuuksista SMAK:n sosiaali- ja terveysalalla. Satakunnan ammattikorkeakoulun raportit. Moore, G.T Ongelmalähtöisen opetuksen käynnistäminen Harvard Medical Schoolissa. Teoksessa Boud, D. & Feletti, G. (toim.) Ongelmalähtöinen oppiminen. Uusi tapa oppia. Helsinki. Hakapaino, 95.

24 21 Moisio, E.-L. & Sirkka, K.A Hoitotyön opetuksen kehittäminen. Teoksessa Poikela, E. (toim.) Ongelmaperustainen pedagogiikka. Teoriaa ja käytäntöä. Tampere. Tampereen yliopistopaino, Ongelmalähtöinen oppiminen Oulun yliopisto. Opetuksen kehittämisyksikkö. Poikela, S Ongelmaperustainen oppiminen. Uusi tapa oppia ja opettaa? Hämeenlinna. Tampereen yliopiston opettajankoulutuslaitos. Surlekar, S Teaching biochemistry in a Guided Discovery Curriculum. Biochemical Education. 26, Wilkerson, L. & Hundert E.M Tie ongelmalähtöiseksi tutoriksi: itsetietoisuuden kasvattaminen opettajakunnan kehittämisellä. Teoksessa Boud, D. & Feletti, G. (toim.) Ongelmalähtöinen oppiminen. Uusi tapa oppia. Helsinki. Hakapaino, Winsor, K Ongelmalähtöisen oppimisen soveltaminen käytännön lakimieskoulutuksessa. Teoksessa Boud, D. & Feletti, G. (toim.) Ongelmalähtöinen oppiminen. Uusi tapa oppia. Helsinki. Hakapaino,

25 22 LIITTEET Liite 1. Ohjeet laboratoriotyöhön HAPANFOSFATAASIN ENTSYYMIREAKTION KINETIIKAN TUTKIMINEN (OSA I) TYÖN TARKOITUS Olet nyt eristänyt hapanfosfataasi -entsyymiä vehnänalkioista erilaisia puhdistusmenetelmiä käyttäen. Entsyymejä ja muita proteiineja puhdistetaan, jotta halutun proteiinin spesifisiä ominaisuuksia - kuten kokoa, toimintaa ja rakennetta - voidaan tutkia tarkemmin ilman, että muut liuoksen proteiinit häiritsevät määrityksiä. Tässä työssä tutustut tarkemmin entsyymikinetiikan teoriaan sekä sovellat oppimaasi tietoa käytäntöön tutkimalla puhdistamasi hapanfosfataasin kineettisiä ominaisuuksia. Jos itse puhdistettua hapanfosfataasia ei ole saatavilla, voit käyttää kaupallista entsyymiä. TAUSTAA HAPANFOSFATAASISTA Fosfataasit ovat entsyymejä, jotka katalysoivat fosfaattiryhmien hydrolyysiä monissa eri biologisissa tehtävissä. Fosfataaseja tarvitaan mm. aineen-vaihduntareiteissä, ATP-energian vapauttamisessa ja muiden entsyymien toiminnan säätelyssä. Fosfataasit voidaan jakaa moneen eri ryhmään esim. niiden substraattien ja optimiososuhteiden mukaan. Ryhmiä ovat mm. hapanfosfataasit ja alkaaliset fosfataasit. Hapanfosfataaseja esiintyy luonnossa runsaasti. Se ei ole hyvin substraattispesifinen, vaan se hyväksyy substraateikseen monenlaisia fosfaattiestereitä. Tässä työssä substraattina käytetään p-nitrofenyylifosfaattia, jonka hapanfosfataasi hajottaa p-nitrofenoliksi ja epäorgaaniseksi fosfaatiksi (katso kuva).

26 23 SELVITETTÄVÄT ONGELMAT Ennen varsinaisen työn alkua tutustu alla olevan kirjallisuuden avulla entsyymikinetiikkaan ja sen käsitteisiin. Pyri löytämään vastaukset alla esitettyihin kysymyksiin ennen seuraavaa työkertaa. Löydetyistä vastauksista keskustellaan yhdessä, jonka jälkeen saatte varsinaiset laboratoriotyöohjeet. Sen jälkeen pääsette tutkimaan entsyymikinetiikan ilmiöitä käytännössä. Mitä on entsyymiaktiivisuus? Mitkä eri tekijät vaikuttavat siihen? Mitä komponentteja tarvitaan entsyymiaktiivisuuden mittaukseen? Miten määrittelisit entsyymin alkunopeuden? Entsyymiaktiivisuuden yksikkö on unit eli U = mol/min. Mitä se tarkoittaa? Mitä on entsyymin spesifinen aktiivisuus? Mitä asioita on otettava huomioon suunnitellessa entsyymiaktiivisuusmääritystä? Mitä tarkoittava kineettiset parametrit Vmax ja Km? Miten nämä voidaan määrittää? Miten substraattipitoisuuden nostaminen/laskeminen vaikuttaa entsyymiaktiivisuuteen? Entä entsyymimäärän muutokset silloin, kun substraattia on ylimäärin? Miten Michaelis-Menten ja Lineweawer-Burk -kuvaajat piirretään ja mitä tietoa niistä saadaan? Mitä on entsyymi-inhibitio? Mitä eri inhibitiotyyppejä on olemassa ja mikä erottaa ne toisistaan? Miten määrität inhibitiotyypin?