Kohti eheyttävää ja yhteisöllistä luonnontieteiden opetusta projektioppimisen avulla

Opettajien käsitykset, kokemukset ja käytännöt

Abstrakti

Opettajilla on keskeinen rooli luonnontieteiden opetuksen kehittämisessä. Tässä väitöskirjassa paneudutaan opettajien käsityksiin, kokemuksiin ja käytäntöihin, joiden kautta pyritään ymmärtämään miten eheyttävää ja yhteisöllistä luonnontieteiden opetusta (integrated science education) voidaan edistää eri koulutusasteilla, erityisesti käyttämällä yhteisöllistä projektioppimista opetusmenetelmänä. Eheyttävällä luonnontieteiden opetuksella tarkoitetaan pyrkimystä yhtenäistää luonnontieteitä koskevat opetussuunnitelmien sisällöt oppijoille merkityksellisiksi kokonaisuuksiksi. Se perustuu sosiokonstruktivistiseen oppimisnäkemykseen ja hyödyntää kontekstuaalista oppimista, jossa ylitetään oppiainerajoja sekä yhdistetään oppiminen arkielämään. Monet luonnontieteiden opetuksen tutkijat sekä viimeaikaiset opetuksen uudistukset suosittelevat eheyttäviä opetusmenetelmiä tapana lisätä opetuksen merkityksellisyyttä sekä oppilaiden kiinnostusta luonnontieteisiin, esimerkiksi kemiaan. Lisäksi eheyttävän luonnontieteiden opetuksen nähdään auttavan oppijoita ymmärtämään kokonaisvaltaisemmin monimutkaisia arjen ilmiöitä, lisäävän oppilaiden käsitteellistä osaamista sekä kehittävän laaja-alaisen osaamisen taitoja.

Eheyttävän luonnontieteiden opetuksen toteuttamiseen soveltuvat erityisesti oppilaslähtöisyyttä korostavat opetusmenetelmät, kuten projektioppiminen. Yhteisöllisessä projektioppimisessa työskennellään yhdessä selkeästi määritellyn ja arkeen kytkeytyvän projektin parissa ja hyödynnetään tutkimuksellista opiskelua. Tämän kaltainen eheyttävä luonnontieteiden opetus, jossa yhdistetään luonnontieteitä muihin oppiaineisiin, kuten taideaineisiin, on monelle suomalaiselle opettajalle vielä uutta. Tarvitaan lisää tutkimustietoa eheyttävän luonnontieteen opetuksen toteuttamisesta sekä opettajien käsityksistä ja minäpystyvyydestä siihen liittyen.

Tämän väitöskirjan tavoitteena on ymmärtää opettajien käsityksiä, kokemuksia ja käytäntöjä liittyen eheyttävään ja yhteisölliseen luonnontieteiden opetukseen. Ymmärtämällä paremmin opettajien ajattelua ja opetusta on mahdollista tukea heitä ammatillisesti, ja siten edistää eheyttävää opetusta osana luonnontieteiden opetusta eri koulutusasteilla. Kyseessä on monimenetelmätutkimus, jossa on haettu vastauksia kolmeen tutkimuskysymykseen: (1) Millaisia käsityksiä on luonnontieteitä opettavilla opettajilla eri asteilla eheyttävästä luonnontieteiden opetuksesta sekä yhteisöllisestä projektioppimisesta? (2) Millaisia kokemuksia on luonnontieteitä opettavilla opettajilla eheyttävistä opetusmenetelmistä? (3) Millaisia eheyttäviä opetuskäytäntöjä on luonnontieteitä opettavilla opettajilla?

Tutkimukset on tehty pääasiassa LUMA-keskus Suomen toiminnan ja kansainvälisen StarT-projektioppimisohjelman parissa vuodesta 2016 lähtien. Tutkimuskysymyksiin on vastattu neljällä toisiinsa liittyvällä tutkimuksella (I-IV). Tutkimuksiin I ja II aineisto kerättiin aikana, jolloin eheyttävää opetusta painottavat kansalliset opetussuunnitelman perusteet otettiin käyttöön Suomessa. Tutkimus I kuvaa opettajien (n=66) luonnontieteitä ja taidetta yhdistäviä käytänteitä. Tutkimuksessa II selvitettiin, miten opettajien (n = 95) käsitykset ja kokemukset eheyttävästä opetuksesta vaikuttavat heidän minäpystyvyyteensä opettaa luonnontieteitä eheyttävästi. Tutkimus III koostui laadullisesta kyselytutkimuksesta (n=244) ja tapaustutkimuksesta (n=12). Tarkoituksena oli ymmärtää luonnontieteitä opettavien opettajien projektioppimiseen liittyviä käsityksiä ja käytäntöjä. Viimeinen tutkimus (IV) oli tapaustutkimus, jossa kartoitettiin opettajien (n=85) käsityksiä eheyttävän luonnontieteiden opetuksen keskeisistä piirteistä, jotka tulee ottaa huomioon suunnitellessa eheyttäviä opetuskokonaisuuksia.

Väitöskirjassa esitetyt tulokset laajentavat ymmärrystämme opettajien käsityksistä, kokemuksista sekä käytänteistä niin eheyttävään luonnontieteiden opetukseen kuin yhteisölliseen projektioppimiseen liittyen. Eheyttävä luonnontieteiden opetus on opettajista oppilaslähtöistä ja kontekstuaalista. Se on heistä opetusmenetelmä, joka vaatii muun muassa oppiaineiden välistä yhteistyötä sekä opetuksen linkittämistä oppilaiden jokapäiväiseen elämään. Eheyttäminen ja yhteisöllinen projektioppiminen ovat opettajista relevantteja luonnontieteiden opetuksen kannalta, mutta haastavia opetusmenetelmiä toteuttaa käytännössä. Opettajien kokemuksissa ja käytänteissä havaittiin kuitenkin suurta vaihtelua. Suomessa erityisesti lukiossa opettavilla luonnontieteiden opettajilla ei juurikaan ollut aiempia kokemuksia eheyttävän luonnontieteiden opetuksen toteuttamisesta, oppiaineiden välisestä yhteistyöstä tai yhteisöllisestä projektioppimisesta.

Luonnontieteitä opettavat opettajat tarvitsevat selvästi tukea eheyttävien opetusmenetelmien toteuttamisessa. Opettajien ammattitaidon ja työn tukeminen StarT-projektioppimisohjelman kaltaisten koulutusohjelmien avulla sekä tarjoamalla valmiita pedagogisia malleja eheyttävän luonnontieteiden opetuksen toteuttamiseen voisi vaikuttaa myönteisesti opettajien kokemuksiin, käsityksiin ja minäpystyvyyteen. Ne voisivat tukea opettajien halukkuutta hyödyntää eheyttäviä opetusmenetelmiä, joita monissa tutkimuksissa sekä opetussuunnitelman perusteissa on suositeltu erityisesti luonnontieteiden opetuksen merkityksellisyyden lisäämiseksi.

Väitöskirjassa esitetään tutkimusperustaisesti kehitetty pedagoginen malli eheyttävän luonnontieteiden opetuksen ja opettajankoulutuksen edistämiseen. Malli sisältää viisi periaatetta, jotka on hyvä huomioida eheyttävää luonnontieteiden opetusta suunniteltaessa: (1) sisällöllisesti yhtenäisen eheyttävän opetuskokonaisuuden muodostaminen, (2) oppimisen merkityksellisyyden huomioiminen, (3) oppijoiden sitouttaminen konstruktiiviseen oppimiseen, (4) tieteenalojen käytänteiden sisällyttäminen kokonaisuuteen ja (5) monipuolisten opetus- sekä arviointimenetelmien käyttäminen. Väitöskirjan tuloksia ja esitettyä mallia voidaan soveltaa niin tulevien kuin nykyisten opettajien koulutuksessa kaikilla koulutusasteilla, erityisesti kemiaa ja muita luonnontieteitä painottavassa koulutuksessa. Lisäksi tulokset olisi hyvä huomioida opetussuunnitelmatyössä, erityisesti kun halutaan lisätä luonnontieteiden opetuksen merkityksellisyyttä sekä kannustaa eheyttävien opetusmenetelmien käyttöön.