Yhteistoiminnallisen tutkivan oppimisen malli luonnontieteen opetuksessa

Olemme toisen vuoden luokanopettajaopiskelijoita Jyväskylän yliopistosta ja soveltavalla ympäristö- ja luonnontieteen kurssilla olemme opiskelleet nk. YTY-mallia, eli yhteistoiminnallisen tutkivan oppimisen mallia. Tehtävänämme oli viedä tämän mallin avulla suunnitellut oppitunnit pareina tai ryhminä alakouluun luonnontieteen opetukseen ja niistä oppitunneista tehtävät raportit julkaistaan tässä blogissa. Ensimmäisessä tekstissä avaamme kuitenkin YTY-mallia sinulle, jotta saisit ehkä uuden näkökulman opetuksen suunnitteluusi. Yhteistoiminnallisuus meidän kurssillamme tarkoittaa kaikkien ryhmäläisten perehtymistä tutkittavaan aiheeseen, työssäsi se tarkoittaa kollegoiden kanssa yhteistoiminnallisuutta, esimerkiksi rinnakkaisluokan opettajien kanssa aivoriihen pitämistä jaksosuunnitelman laatimisessa.

Tutkivan oppimisen malli pohjautuu laajasti opetukselliseen rekonstruktiomalliin, jonka tavoitteena on konkretisoida abstraktista pedagogista tietoa ja teorioita, mitä opintoihimme kuuluu. Opetuksellinen rekonstruktio on sitä, että sisällönanalyysin ja oppilaiden käsitysten tutkimisen perusteella voidaan rakentaa oppisisältö oppimisen kannalta mielekkäällä tavalla (Kuvio 1). Kyseessä on siis prosessi, jonka avulla hankitaan pedagogista sisältötietoa opittavaan teemaan liittyen. Tätä strategiaa voi käyttää yhä uudelleen erilaisten sisältöjen kanssa.

 

Kuvio1. Opetuksellinen rekonstruktio (mukailtu Duit & Komorek, 1997).

1. Sisällönanalyysi

1. Omat ja ryhmän jäsenten (kollegoiden tms.) käsitykset. Omien käsitysten kartoittaminen tehdään näkyväksi ennen työskentelyn aloittamista. Näin ollen tunnin/jakson suunnittelija voi itse arvioida omaa tietämystään ja nähdä oman ajattelunsa muuttumisen ja kehittymisen. Tässä muutamia apukysymyksiä, millä voitte saada prosessin käyntiin.
• Pohtikaa valittua aihetta ja miettikää tutkimuskysymyksiä siitä, mistä asiat johtuvat, miten niitä voitaisiin muuttaa ja miten niitä voitaisiin kokeellisesti tutkia
• Pohtikaa, millaisia kielentämiseen liittyviä ongelmia aiheen opettamiseen liittyy? Kannattaako kaikkia aiheeseen liittyviä tieteellisiä termejä vielä käyttää?
• Laatikaa omasta ajattelusta käsitekaavio.
• Ryhmän jäsenet vertailevat tämän jälkeen erilaisia käsityksiä tutkittavasta ilmiöstä, tutkimuskysymyksistä ja tutkimuksen menetelmistä keskenään ja tarkastelevat perusteluja, jotka liittyvät eri käsityksiin. Tässä vaiheessa voi myös vilkaista oppikirjaa ja verrata omia käsityksiä sen tarjoamiin esityksiin.
• Alustava tutkimussuunnitelma kirjataan ylös, eli mitä ja miten aiotte tutkia oppilaiden kanssa?

2. Asian tiedollinen haltuunotto. Aiheeseen perehtyminen on tärkeää, jotta saadaan selville kaikki oppimisen kannalta välttämättömät elementit. Tässä on käytettävä myös parempia lähdeteoksia kuin oppikirjoja, jotta saa syvemmän ymmärryksen. Samalla kannattaa miettiä, miten kielennätte luonnontieteellisiä termejä oppilaille niin, ettei synny kuitenkaan virheellistä informaatiota.
• Ydinaines raportoidaan.
• Tutkimussuunnitelmaa tarkennetaan.
3. Käsiterakenteen selventäminen. Aiheesta on selvitetty tarpeeksi tietoa, jotta sen voi opettaa alakoulussa.
• Täydentäkää ja syventäkää aiemmin laadittua käsitekaaviota.

4. Oppikirja-analyysi. Oppikirja-analyysin voi käsiterakenteen selventämisen jälkeen tehdä kriittisesti. Puuttuuko oppikirjan esityksestä jotain kriittisiä asioita oppimisen kannalta? Oppikirja ei ole koskaan täydellinen, joten on opettajan tehtävä arvioida, mitä tekstin ulkopuolisia lisätietoja oppilaiden on saatava, jotta opittavan asian voi ymmärtää mielekkäällä tavalla.
• Valitkaa teemaan liittyvä oppikirjan luku ja analysoikaa se.
1. Montako osakokonaisuutta luku sisältää?
2. Mistä aiheista osakokonaisuudet koostuvat?
3. Millaisiin pääajatuksiin eri osakokonaisuudet perustuvat?
4. Miten osakokonaisuudet on jäsennetty?
5. Mitä taustatietoja oppilaan on hallittava voidakseen ymmärtää tekstissä esitetyn informaation?
6. Onko oppikirjassa kokeellisia töitä ja malleja?
7. Analysoikaa ja arvioikaa yksi aiheenne kannalta oleellinen osakokonaisuus lause lauseelta.
• Ovatko lauseet ymmärrettäviä?
• Mitä täytyy tietää, jotta ne voi ymmärtää?
• Hallitseeko oppilas tarvittavat taustatiedot?
• Laatikaa käsitekaavio, ja verratkaa sitä syvennettyyn käsitekaavioon.
  
  

2. Oppilaiden käsitysten tutkiminen

1. Didaktiseen tutkimukseen perehtyminen. Tutustukaa didaktiseen kirjallisuuteen. Myös Internet on hyvä lähde, joskin löytyvien tietojen suhteen pitää olla kriittinen. Tutkimustietoon perehtymisen avulla saadaan selvyys siitä, miten oppilaiden ajattelu ja toiminta saadaan näkyväksi opetuskokeilujen avulla.
2. Empiiriset tutkimukset. Oppilaiden ajattelun tutkimisen tavoitteena on saada selville jokaisen oppilaan ennakkokäsitykset opetettavaan aiheeseen liittyen. Ennakkokäsityksiä on rajallinen määrä ja tavoitteena on kartoittaa erilaiset selitysmallit. Erityisen tärkeää on saada selville, miten oppilaat perustelevat oman käsityksensä. Tämä on tärkeää, koska oppilaille oma sisäinen perustelu voi olla järkevä, vaikka se poikkeaa luonnontieteellisestä tiedosta.
• Oppilaiden ajattelu voidaan selvittää ehkä parhaiten haastattelemalla muutamaa oppilasta. Myös kyseleminen luokalta, miellekarttojen ja piirrosten teettäminen ja alkutestit käyvät tiedonhankintakeinoksi.

3. Opetuksen suunnittelu

1. Elementarisointi. Opetus suunnitellaan edellä mainittujen teemaa koskevan syvällisen tiedon ja oppilaiden ajattelua koskevan tiedon perusteella. Tässä vaiheessa kannattaa valita opetuksen ydinajatus (elementarisaatio). Oppilaiden ennakkotietojen ja luonnontieteellisen tiedon välillä on ero, opetusvaade (learning demand), joka tulee opetuksellisesti “täyttää”.
2. Didaktisen struktuurin luominen. Tähän tarvittavasta tietämyksestä voidaan käyttää myös nimitystä pedagoginen sisältötieto. Struktuurin toteutuksessa noudatetaan viiden E:n mallia, joka on yksinkertainen toteuttaa (Taulukko 1). Menetelmä pohjautuu sosio-konstruktivistiseen oppimiskäsitykseen. Menetelmän on kehittänyt Roger Bybee BSCS-ryhmän kanssa (Biological Science Curriculum Studies). Nimi tulee viiden vaiheen englanninkielisistä nimistä Engage (motivoi), Explore (tutki), Explain (selitä), Elaborate (sovella), Evaluate (arvioi).
• Suunnitelkaa oppituntinne rakenne 5E-mallin mukaisesti.
• Oppitunnilla täytyy tehdä koe ja rakentaa malli.
• Koeasetelma tulee testata.
• Mallia täytyy testata ja miettiä, mitkä tekijät vaikuttavat mallin toimivuuteen.

Taulukko 1. Tutkivan oppimisen viisi vaihetta (Uitto, 2012)

 

Näin tutkimme vettä (1.lk)

Johdanto

Pidimme ympäristö - ja luonnontieteen projektin 1-luokille. Projektin kesto oli 4 oppituntia, jotka toteutimme 2 tuntia kerrallaan. Projektimme teema oli tutkiminen ja vesi. Tuntimme pohjautuivat yhteistoiminnallisen tutkivan opetuksen malliin (luonnontieteen opetuksessa).

Tässä blogitekstissä kerromme kolmesta eri aiheesta: tutkiminen, kelluminen ja veden olomuodot, jotka toteutimme luokissa. Pohdimme eri tehtävien toteutusta ja luokkien eroja. Tämän tekstin tarkoituksena on kertoa projektistamme ja tarjota ideoita näiden aiheiden käsittelyyn ilman oppikirjaa.

Tutkiminen

Suunnittelemamme opetuskokonaisuutemme yksi pääperiaatteista oli tutustuttaa oppilaat tutkivan oppimisen sekä tutkimisen maailmaan. Ensimmäisen oppituntimme toinen lämmittelyleikeistä oli patsasharjoitus, jossa oppilaiden tehtävänä oli muodostaa pienissä ryhmissä patsaita annetuista aiheista. Antamiamme aiheita olivat muun muassa “tutkiminen”, “haastattelu” ja “tutkija”. Tämä alkulämmittely oli varsin onnistunut valinta, sillä tämän avulla pääsimme käsiksi siihen, millaisia käsityksiä oppilaat liittävät tutkimiseen ja sen tekoon.

Alkulämmittelyjen jälkeen siirryimme syvemmin tutkimusaiheen käsittelyyn. Tavoitteenamme oli, että oppilaat pääsisivät ymmärrykseen siitä, mitkä asiat ovat tärkeitä ja keskeisiä tutkimuksen teon eri vaiheissa. Pyrimme rakentamaan tämän osion siten, että oppilaat saisivat olla mahdollisimman paljon mukana. Olikin mukava huomata, kuinka innoissaan oppilaat kertoivat omia kokemuksiaan ja ajatuksiaan tästä aiheesta. 

Tämän opetuskokonaisuuden yksi keskeisimmistä tutkivan oppimisen työmuodoista oli pitkittäistutkimus, jossa tutkimme veden haihtumista yhden viikon aikana. Tutkimus osoittautui hyväksi ideaksi, sillä huomasimme, että oppilaat pääsivät hyvin käsiksi esimerkiksi hypoteesi-käsitteen merkitykseen ja tarkoitukseen.

MITÄ TEHTIIN: Tutkimus veden haihtumisesta kahdesta eri purkista. Toiseen vesipurkkiin laitetaan kansi tutkimuksen ajaksi.

MITÄ TARVITAAN: Kaksi samankokoista lasipurkkia, ja toiseen sopiva kansi. Molempiin purkkeihin saman verran vettä ja permanenttitussi, joilla voidaan merkata kunkin pienryhmän arvaus veden haihtumisesta viikon aikana.

AJANKÄYTTÖ: Tutkimus kestää yhden viikon

HUOMIOITA: Tutkimuksen eri vaiheet on hyvä kirjoittaa muistiin esimerkiksi vihkoon seuraavaa kertaa varten, jolloin käsitellään tutkimuksen tulokset.

Kelluminen

Lähdimme jatkamaan tutkimuksen teon harjoittelua ja yhdistimme siihen kellumisesta oppimisen. Oppilaat työskentelivät viidessä eri pisteessä ja he tekivät ensin hypoteesit piirtämällä kymmenen esinettä purkkiin (esine kelluu/uppoaa). Hypoteesien teon jälkeen oppilaat pääsivät ryhmissä tutkimaan ja kokeilemaan kelluvatko kyseiset esineet vai uppoavatko ne. Oppilaat täyttivät lappuja ja raportoivat tulokset. Harjoitusta ei ehditty purkaa ensimmäisellä kerralla, joten harjoitus jatkui seuraavalla viikolla. Harjoituksen tavoitteena oli kuitenkin syventää pitkittäistutkimuksen teosta saatua tietoa ja päästä itse tutkimaan, tekemään hypoteeseja ja raportoimaan tuloksia. Lisäksi tavoitteena oli oppia, että toiset esineet kelluvat ja toiset eivät. Kellumisen opetus jatkui seuraavalla kerralla.

2.kerta aloitettiin kellumiskokeen tekemisellä ja sen tulosten purkamisella. Edessä tehtiin yksi esimerkkikoe, jotta tutkimus palautuisi viikon jälkeen mieleen. Oppilaat saivat viittaamalla kertoa, mitä esineelle tulee käymään (viittaa jos mielestäsi esine uppoaa/kelluu). Tämän jälkeen lähdimme yhdessä purkamaan keskustellen, mistä tulokset mahtavat johtua. Lähdimme tarkastelemaan oppilaiden mielipiteitä siitä, millainen esine kelluu ja millainen uppoaa. Tämän jälkeen selitimme oppilaiden tietojen ja arvausten pohjalta, millaiset esineet kelluvat ja millaiset uppoavat. Harjoituksen tavoitteena oli nyt saada päätös edellistunnilla kesken jääneelle tutkimukselle ja saada oppilaat ymmärtämään kellumista, ja sitä, että esineen tiheys sekä se, onko esineen sisällä ilmaa vaikuttavat kellumiseen.

MITÄ TEHTIIN: Kellumiskoe

LUOKKAJÄRJESTELYT: 5 pistettä: n.4 hlö/piste

MITÄ TARVITAAN: Tutkimuslaput ja 5 kappaletta seuraavia tavaroita: muovikippo, tulitikku, kivi, kumi, lyijy, pullon korkki, hiuslenkki, paperinpala, klemmari, pilli.

AJANKÄYTTÖ: 45min

HUOMIOITA: Tutkimuslappu on hyvä käydä läpi huolellisesti oppilaiden kanssa, jotta sen täyttäminen onnistuu. Oppilaiden tulee ensin tehdä ennustukset ja vasta sen jälkeen lähteä laskemaan esineitä veteen.

Veden olomuodot

Oppilaat saivat kotitehtäväksi ottaa kuvan tai kirjata ylös, missä he näkevät vapaa-ajalla vettä. Läksyn tavoite oli johdatella jo seuraavan viikon teemaan veden olomuodoista ja saada oppilaat ajattelemaan vettä laajemmin.Tavoitteena oli saada oppilaiden ennakkokäsityksiä jälleen esille. 

Toisella viikolla jatkoimme purkamalla kotitehtävää ja käymällä läpi veden kolmea eri olomuotoa. Teimme taululle kolme isoa saraketta kiinteä, neste ja kaasu, joita lähdimme oppilaiden kanssa yhdessä avaamaan. Kävimme läpi, millaista vesi on kussakin olomuodossa ja miten olomuodot vaihtuvat (lämpötilan vaikutus). Tämän jälkeen oppilaat saivat tuoda omat kuvansa tai lappunsa taululle oikeaan sarakkeeseen. Harjoituksen tavoitteena oli saada oppilaat ymmärtämään veden eri olomuodot, niiden vaihtuminen, sekä soveltamaan opittua viemällä omat vesihavaintokuvat/laput taululle oikeaan sarakkeeseen. Lopuksi otettiin vielä “jää,vesi,höyry”-leikki, jossa oppilaat liikkuivat musiikin tahtiin ja muuttuivat tiettyyn olomuotoon, jonka opiskelijat sanoivat. Haastetaso kasvoi leikin myötä (“Muutu siksi olomuodoksi, mitä vesi on 100-asteessa”). Leikin tavoitteena oli kerrata juuri opittuja tietoja ja saada väliin leikki, joka auttaisi jaksamaan lopputunnin.

MITÄ TEHTIIN: Veden olomuoto-harjoitus ja musiikkileikki

LUOKKAJÄRJESTELYT: Taululla kolme eri saraketta olomuodoille, musiikkileikissä luokkaan raivataan vähän tilaa liikkumiseen

MITÄ TARVITAAN: Kolme isoa posteria jokaiselle olomuodolle: kiinteä, neste, kaasu. Vesi-musiikkia leikkiä varten.

AJANKÄYTTÖ: n. 30 min + kotitehtävä omalla ajalla

HUOMIOITA: Olomuodot on hyvä käydä läpi ennen kuin oppilaat lähtevät tuomaan omia havaintoja taululle, jotta he pääsevät kertaamaan opittua. Musiikkileikissä on hyvä olla lyhyet musiikkiosuudet ja keskittyä enemmän olomuotojen harjoitteluun.

Miten meni kokonaisuudessaan?

Luokat olivat keskenään hyvin erilaisia ja reagoivat eri tavalla harjoituksiin. Emme kuitenkaan etukäteen voineet ottaa huomioon luokkien erityispiirteitä, sillä luokat olivat meille uusia. Erilaisuudestaan huolimatta pystyimme käsittelemään samat sisällöt molemmissa luokissa. Luokissa erot ilmenivät työskentelymuodoissa ja aikataulutuksessa eri tehtävien välillä. 

Ensimmäisen kerran kokonaisuus oli suunniteltu suhteellisen oppilaslähtöiseksi. Huomasimme kuitenkin, että oppilaiden jaksamisen kannalta olisi ehkä kannattanut upottaa sekaan enemmän opettajajohtoista työskentelyä. Koska ensimmäisen kerran runko koostui pitkälti leikeistä, keskustelusta ja muusta yhteistyötä vaativasta, alkoivat eput väsähtää ja kiinnostus lopahtaa. Esimerkiksi vihkoon kirjoittaminen tai jokin muu rauhallinen tehtävä välissä olisi voinut auttaa asiaan. Tuntien jälkeen pohdimmekin paljon tasapainottamista oppilas- ja opettajalähtöisten harjoitteiden välillä. Vaikka opinnoissamme usein liputetaankin oppilaslähtöisyyden puolesta, tulimme siihen tulokseen ettei se ole välttämättä aina paras vaihtoehto. Suunnittelimme toisen tunnin rakennetta enemmän opettajalähtöiseksi. Tämä ratkaisu toimi luokassa.

Toisaalta toisessa luokassa edellämainittu toiminta sujui ongelmitta ja oppilaat onnistuivat sekä heittäytymään vapaaseen toimintaan että rauhoittumaan sen jälkeen vihkotyöskentelyyn. Toisessa luokassa taas ongelmaksi taas muodostui kellumiskokeessa käytetty lomake, jonka täyttöä olisi tullut ohjeistaa selkeämmin. Luokissa kohdattiin siis erilaisia haasteita, joihin emme olleet osanneet varautua. 

Kaiken kaikkiaan opetuskokonaisuutemme oli meille opettavainen, sillä mielestämme pääsimme hyvin käsiksi siihen, kuinka ympäristö- ja luonnontieteen opetus voi olla paljon muutakin kuin oppikirjan orjallista seuraamista. Oli mukavaa päästä käyttämään mielikuvitusta tuntien suunnittelussa.

Opetuksen toteuttivat: Emilia L, Noora L, Rina, Annmari

Kuvamateriaali lähtötasoa selvittämässä

Opetimme pienryhmälle ympäristöoppia aiheina vesi ja tutkiminen. Pienryhmäläiset olivat 1.-2. -luokkalaisia ja heitä oli tunneilla paikalla 3-4. Oppilaat opiskelivat pienryhmässä erilaisten oppimisvaikeuksien vuoksi, minkä takia myös lähtötasot erosivat toisistaan. Lähtötasojen selvittämiseksi käytimme harjoitusta, jossa oppilaiden tuli etsiä vettä valokuvista. Tarkoituksena oli saada tietoa siitä, osaavatko oppilaat nimetä veden eri olomuotoja.

Aavikkokuvassa vettä oli kasveissa

Kuvat olivat valokuvia luonnosta. Osassa kuvista oli selkeästi nähtävissä sadetta, järvi tai lunta, mutta toisissa kuvissa vesi ei ollut nähtävissä. Oppilaiden täytyi joko itse tai opettajan ohjauksen avulla löytää vesi kasveista tai höyryn muodossa. Jaoimme kuvat pareittain, mikä kannusti oppilaita jakamaan omia kokemuksiaan vedestä. Oppilaat merkitsivät löytämänsä veden olomuodot värikynillä. Lopuksi oppilaat saivat itse jakaa muulle ryhmälle löytönsä, ja muutama kuva käytiin yhdessä läpi taululta tarkemmin.

Tästä kuvasta vesi oli helppo löytää

Oppilaiden etsiessä kuvista vettä pystymme luomaan käsityksiä siitä, miten paljon oppilaat jo tiesivät veden olomuodoista. Oppilaat totesivat vettä olevan lumihangessa, ilmassa sekä löylykauhasta nousevassa höyryssä. YTY-mallin mukaan teimme empiiristä tutkimusta lasten osaamisen lähtötasosta. Olomuotoihin tutustumista jatkoimme kokeilemalla lunta, vettä sekä tunnustelemalla vedenkeittimestä nousevaa höyryä.

Hyvä esimerkki selville saaduista lasten käsityksistä oli keskustelu kosteuden ja veden eroista. Tilanne meni kutakuinkin näin:

Ope: "Kyllä, hienosti löydetty! Ilmassa on kosteutta eli vettä."

Oppilas: "Kosteus ja vesi on ihan eri asia."

Ope: "Mistä sait tämän ajatuksen?"

Oppilas: "Kosteus menee helpommin talon seinien väliin, vesi menee putkien kautta."

Vesihöyrystä keskusteltiin vedenkeittimen äärellä

Jätimme ajatuksen hautumaan ja tartuimme siihen uudestaan vesihöyryä tunnustellessa. Näimme kuinka vesi muuttuu höyryksi ja käsi höyryn yläpuolella kosteaksi. Tämän kokemuksen pohjalta oli helppo selittää oppilaalle kosteuden olevan ilmassa olevaa vettä.

Kuvien käyttö jätti oppilaille visuaalisen muistijäljen. Ilman kuvia olisi ollut vaikea keskustella siitä, mistä luonnosta löytyy vettä johdattelematta oppilaita. Kuvissa esiintyi kaikki ne teidot vedestä, mitä olimme ajatelleet myös opettaa: veden olomuodot sekä veden kiertokulku luonnossa. Kuviin saattoi palata koko opetustuokion ajan, sillä niissä konkretisoitui opetetut asiat.

Terkuin,

Essi ja Samuli

Avaruutta tutkimassa

Aurinkokunnan kokosuhteet käsittelyssä

Suunnittelimme neljän tunnin opetuskokonaisuuden avaruudesta toisen luokan oppilaille. Ydinajatuksena oli lähteä selvittämään, mikä on Aurinkokunta ja millaiset kokosuhteet siellä vallitsevat. Pyrimme saavuttamaan luokkaan uteliaan ja tutkivan ilmapiirin, jossa rohkeasti pohditaan avaruutta ja sen ilmiöitä. Oppilaiden omat ajatukset ja näkemykset toimivat keskiössä ja tarkoituksena oli lähteä kehittämään ja syventämään tätä tietoutta.
 
Aurinkokunnan osien suuruutta on kenen tahansa vaikea ymmärtää (Hanuscin & Park Rogers. 2008), ja 2-luokkalaiselle lapselle se voi olla vielä vaikeampaa kuin aikuiselle. Pienoismalleilla voidaan äärimmäisiä kokoja tuoda selvemmin esille (Davis, Landis & Landis. 2009). Esittämällä käsittämättömän suuret mitat ymmärrettävässä koossa voidaan suuruuseroja paremmin ymmärtää (Davis, Landis & Landis. 2009). Usein aurinkokunnasta tehdyt pienoismallit antavat väärän kuvan etäisyyksistä, jolloin syntyy väärinymmärryksiä Auringon ja planeettojen etäisyyksien suhteen (Wiebke, Park Rogers & Nargund-Joshi, 2011). Me päätimme kuitenkin keskittyä tällä kertaa erityisesti planeettojen kokosuhteisiin ja tietoisesti jätimme käsittelemättä etäisyyksiä Aurinkokunnassa. Kun oppilaat ymmärtävät planeettojen kokosuhteita, on heidän helppo jatkaa myöhemmin aiheen käsittelemistä etäisyyksien näkökulmasta. Mahdollisesti etäisyyksien käsittelyä voisi jatkaa heti kokosuhteiden käsittelyn jälkeen.
 
Oppilaiden itse tekemät visuaaliset mallit, joissa mittasuhteiden oikeellisuuteen on panostettu, auttavat oppilaita hahmottamaan vaikeasti ymmärrettäviä asioita ja johtaa parhaimmillaan käsitteellisen ymmärryksen kehittymiseen (Jonassen, Strobel, & Gottdenker. 2005). Malleja käytettäessä, olivat ne sitten suurennoksia tai pienennöksiä, on myös hyvä koittaa saada lapset ymmärtämään että malleja käytetään erilaisten ilmiöiden kuvantamiseen silloin kun ne ovat liian suuria tai pieniä käsiteltäviksi sellaisenaan (Hanuscin & Park Rogers. 2008).
 
Integroiminen kuvataiteeseen
 
Halusimme integroida avaruus-teemaan myös kuvaamataitoa, koska ajattelimme, että piirtäminen ja askartelu auttaisivat Aurinkokunnan ja sen kokosuhteiden ymmärtämisessä, ja koska kyseessä on melko abstrakti aihe, jota oppilaiden voi olla vaikea konkreettisesti hahmottaa. Opetuksessa yhdistyi monipuolisesti auditiivisuus ja visuaalisuus yhteisten pohdintojen ja keskustelujen, animaation, planeettojen kaaviokuvan ja oman askartelun myötä. Tällä tavoin pystyimme tukemaan oppilaiden erilaisia oppimistyylejä sekä mahdollistimme asioiden tarkastelun monesta näkökulmasta. Tavoitteena oli, että oppilaille muodostuisi eheä ja kokonaisvaltainen käsitys aiheesta. Yhteisenä projektina olikin askarrella luokan takaseinälle oma Aurinkokunta, johon voisi aina tarpeen tullen palata. Lisäksi ennen kuin lähdimme käsittelemään aihealuetta tarkemmin oppilaat saivat mahdollisuuden piirtää oman näkemyksensä Aurinkokunnasta paperille. Näin saimme kartoitettua oppilaiden ennakkokäsityksiä. Monelle tuotti vaikeuksia piirtää aiheesta, josta heillä ei ollut tarkkaa tietoa. Huomasimme, että piirustukset muistuttivat toisiaan pöytäryhmittäin eli kaverin käsitykseen Aurinkokunnasta tukeuduttiin ja sitä mallinnettiin.
 
Aurinkokunnan työstämistä varten varasimme välineiksi mustia jätesäkkejä taustalle sekä eri värisiä kartonkeja ja liituja askarteluun. Oppilaat jaettiin pareihin ja heille arvottiin oma planeetta, yksi pareista sai auringon. Työhön tartuttiin innolla, joskin jotkin pareista olisivat halunneet suuremman planeetan. Kun oma planeetta/aurinko valmistui, oli mahdollista saada uusi aihe: musta aukko, asteroidivyöhyke, Maan kuu tai muiden planeettojen kuu. Nopeimmillekin oli siis varattuna lisätehtävää.
 

Tutkivan oppimisen viisi vaihetta tunneillamme

1. Motivoituminen

Yhteistoiminnallisen tutkivan oppimisen mallin mukaisesti aloitimme tunnin motivoimalla oppilaita aiheeseen. Soitimme heti alkuun Smurffien Avaruuden sankarit -kappaleen, jonka jälkeen kysyimme oppilailta, että  joko he arvaavat, mitä tänään tulisimme käsittelemään.
 
Tämän jälkeen lähdimme yhdessä pohtimaan, mitä tiedämme aiheesta jo ennestään. Apuna käytimme ajatuskarttaa, jota täytimme samalla, kun keskustelimme dialogisesti oppilaiden kanssa. Oppilaat kertoivat omia havaintojaan, joiden pohjalta esitimme heille jatkokysymyksiä, kuten esimerkiksi, miksi ajattelet näin tai mistä luulet sen johtuvan. Tällä tavoin saimme oppilaat pohtimaan ilmiöitä syvällisemmin sekä kehittämään ja viemään eteenpäin omaa ajatteluaan. Tunnilla heräsi monia ajatuksia, kuten miksi kuu muuttaa muotoaan, mistä johtuu painovoima ja miksi musta aukko on musta. Kysymyksiin ei annettu suoraa vastausta, sillä tavoitteena oli, että oppilas kiinnostuu aiheesta ja haluaa itse etsiä vastauksia ristiriitoihin sekä selvittää asiaa enemmän. Samalla tavalla myös Aurinkokunnan piirtäminen oman näkemyksen mukaan ohjasi oppilaita miettimään, mitä he jo tietävät aiheesta.

Oppilaiden kanssa yhdessä tuotettu ajatuskartta avaruudesta.

Opettajalta vaatii jonkin verran rohkeutta ryhtyä aitoon dialogiseen keskusteluun oppilaiden kanssa erilaisista ilmiöistä. Meidänkin keskustelussamme nousi esiin paljon herkullisia aiheita, jotka voivat olla opettajallekin hiukan epäselviä. Mustan aukon mustuutta emme mekään pystyneet selittämään ja olisikin hienoa, jos oppilas saisi mahdollisuuden selvittää asiaa itse. Toinen kiperä keskustelunavaus liittyi painovoimaan, johon oppilaalla oli erikoinen, joskin oppilaan näkökulmasta varmasti aivan perusteltu näkemys. Tällaisissa tilanteissa opettajan tulee olla tarkkana ettei suoriltaan tyrmää oppilaan näkemystä vaan ennemminkin johdattaa oppilasta oikeaan suuntaan, vaikka olisikin houkuttelevaa korjata oppilaan käsitys suoraan sanomalla kuinka asia oikeasti toimii. Huomasimme kuitenkin, ettei dialogista keskustelua tarvitse pelätä, vaan se tuotti uusia aiheita ja ilmiöitä, joihin voi oppilaiden kanssa myöhemminkin paneutua. Eikä sitä opettajakaan menetä kasvojaan, vaikkei ihan kaikkea tietäisikään.

2. Tutkiminen

Näytimme oppilaille lyhyen animaation sekä jaoimme iPadit ja oppikirjat, joiden avulla lähdettiin selvitettiin avaruuskappaleiden kokosuhteita. Planeettojen kokojärjestystä vertailtiin ja tulokset piirrettiin taululle muistiin. Liitutaululta oppilaat pystyisivätkin sitten askarreltaessa ottamaan mallia oman planeettansa kokoon.

Oppikirjan kuva aiheeseen liittyen.

Taululle piirtämämme malli.

Tämän jälkeen oppilaat ohjattiin oman tutkimuksensa äärelle eli etsimään tietoa pareittain planeetasta/auringosta, joka oli heille arvottu. Taululla oli kohta kohdalta vaiheet, jotka auttoivat oppilasta seuraamaan, kuinka tutkimuksessa edettäisiin.

1. Etsi kiinnostavaa tietoa aiheestasi. Etsi sellaista tietoa, minkä haluaisit kertoa kavereillesi.
2. Listaa siististi annetulle paperille 3-5 tärkeintä asiaa. Otsikoksi avaruuskappaleen nimi.
3. Valitse sopivanvärinen kartonki auringolle/planeetalle ja väriliidut sekä piirustusalusta.
4. Mene liitutaululle ja etsi oma avaruuskappaleesi.
5. Leikkaa kartongista samankokoinen ympyrä ja väritä se.
6. Valmis avaruuskappale kiinnitetään seinälle opettajan avustuksella.

3. Selittäminen

Toisen luokan oppilaat eivät olleet etsineet tietoa iPadeiltä vielä kovinkaan useasti, joten tiedonhaku oli uutta ja hieman vierasta. Osa oppilaista lähtikin kirjoittamaan sanasta sanaan Wikipediasta löytyvää tietoa, joten tässä vaiheessa oli olennaista, rohkaista oppilaita muotoilemaan asiat omin sanoin. Lisäksi oppilaita tuli muistuttaa siitä, että kannattaa ensin lukea teksti ajatuksella läpi ja miettiä, mikä siinä olisi tärkeää tietoa, jotta oppilaat eivät vain kopioisi tekstiä miettimättä sen sisältöä.

4. Soveltaminen

Tietoa etsittäessä vastaan tuli uusia käsitteitä, jotka helposti kirjoitettiin ylös, vaikkei oltu varmoja, mitä ne oikeastaan edes tarkoittivat. Kannustimmekin oppilaita selvittämään, mitä käsitteet merkitsevät. Esimerkiksi Aurinkoa tutkiessa vastaan tulivat käsitteet konvektiovyöhyke ja korona.

5. Arviointi

Päivän päätteeksi halusimme vielä kuulla oppilaiden mietteitä päivästä. Toteutimme tämän itsearvioinnin avulla, joka oli luokalle kuitenkin melko uusi asia, joten siihen nähden se onnistui hyvin. Ensin oppilaiden tuli miettiä, mitä päivän aikana oppi ja mistä piti eniten. Suurin osa kirjoitti oppineensa planeetoista ja joukosta löytyi myös yksi, joka kertoi oppineensa etsimään tietoa Internetistä.

Tämän jälkeen oppilaat saivat arvioida, kuinka itse onnistuivat työskentelyssä sekä kuinka parityö sujui. Lopuksi sai myös kertoa, olisiko toivonut tunnille vielä jotain lisää. Moni oli tyytyväinen omaan suoritukseensa sekä parityöhön. Yksi maininta oli, että työskennellessä olisi kaivannut työrauhaa. Tunnille toivottiin vielä lisää askartelua, tiedonhakua ja uutta tietoa avaruudesta.

Kaiken kaikkiaan arviointi ja oppilaiden antama palaute oli hyvin positiivista, ja he toivoivat vierailuamme toistekin! Muutamalle oppilaalle jäi hiukan epäselväksi mikä on Aurinkokunta, vaikka olimme koko päivän Aurinkokuntaa tehneetkin. Toisaalta Aurinkokunnan olemuksen ymmärtäminen on hyvin haastavaa, joten on melko ymmärrettävää, etteivät kaikki oppilaat sitä pysty täysin ymmärtämään. Uskomme silti, että tämän tutkivan oppimisen projektin ansiosta suurimmalle osalle oppilaista muodostui selkeä käsitys Aurinkokunnasta sekä sen kappaleiden kokosuhteista. 

Lähteet:

Davies, M., Landis, L. ja Landis, A. 2009. Solar System in the Hallway. Science Scope, nro 8, sivut 56-60. National Science Teachers Association.

Hanuscin, D.L., ja M.A. Park Rogers. 2008. Perspectives: Learning to observe and infer. Science and Children 45 (6): 56–57.

Jonassen, D., J. Strobel, ja J. Gottdenker. 2005. Model building for conceptual change. Interactive Learning Environments 13 (1–2): 15–37.

Wiebke, H., Park Rogers, M. ja Nargund-Joshi, V. 2011. Sizing Up the Solar System. Science and Children 49.1: 36-41.