Sokerista intoa kemian oppimiseen yhteistyöllä
Opettaja-tutkija -yhteistyöllä järjestettiin kansainvälinen täydennyskoulutus Erasmus-opettajille argumentointia painottavasta luonnontieteiden kouluopetuksesta. Koulutuksen myötä opettaja innostui kokeilemaan argumentoinnin painottamista kemian neutraloitumista käsittelevällä oppitunnillaan, mikä osoittautui monella tapaa merkitykselliseksi kokemukseksi hänelle, hänen oppilailleen ja opetuskokeilua tukevalle tutkijalle.
Yhteistyö voimavarana
Koronapandemia on vähentänyt yhteistyön mahdollisuuksia kouluissa. Korona-aikana vierailut ja opetusryhmien yhteiset tuokiot ovat jääneet ainakin osin toteuttamatta asetettujen kokoontumisrajoitusten vuoksi. Tämä on entisestään korostanut opettajan työn itsenäistä toteuttamista, kun arkiset kohtaamiset kollegoiden kanssa ovat jääneet vähemmälle – kontaktikoulutuksista tai kasvokkain kokoontumisista puhumattakaan.
Tämän vuoden alussa kokoontumisrajoituksia on purettu pysyvämmin, mikä avaa kouluyhteistyön toteuttamiselle uusia mahdollisuuksia. Opetussuunnitelmien perusteet kannustavat kouluja, opettajia ja koulun ulkopuolisia tahoja keskinäiseen yhteistyöhön lasten ja nuorten kasvatuksen ja koulutuksen tukemiseksi (Opetushallitus 2014, 2019). Lisäksi onnistuneella yhteistyöllä on havaittu olevan myönteisiä vaikutuksia oppimistuloksiin (Egodawate, McDougall & Stoilescu, 2011), opettajien ammatillisen osaamisen kehittämiseen (Pietarinen, Pyhältö & Soini, 2016) ja työhyvinvointiin (Vangrieken, Dochy, Raes & Kyndt, 2015). Vaikka onnistuneen yhteistyön toteutuminen ei ole koskaan itsestäänselvyys (Johnson, 2003), sen tavoittelu voi tuoda innostavaa ja merkityksellistä sisältöä opettajan työhön.
Tässä artikkelissa kuvataan LUMA-toiminnan puitteissa toteutettu opettaja-tutkija-yhteistyö, jonka myötä järjestettiin 20:lle Erasmus-opettajalle koulutusiltapäivä argumentointia painottavasta luonnontieteiden kouluopetuksesta. Koulutuksessa käsiteltiin aineiden neutraloitumista. Yhteistyön myötä koulutuksessa käsitelty työtapa on löytänyt tiensä yläkoulun kemian oppitunneille, ja osoittautunut hyödylliseksi tavaksi nivoa yhteen kokeellisuutta, tieteenalakohtaisen tiedon esittämistä ja luonnontieteellisen tutkimuksen toteuttamista.
Argumentoinnin painottaminen kemian opetuksessa
Luonnontieteissä argumentointi usein viittaa perusteltujen väittämien esittämiseen ja niiden kriittiseen arviointiin. Kriittisyys on syytä nähdä kielteisyyttä laajempana ajattelutapana, johon olennaisesti kuuluu avoimuus ja kyky oman ajattelun korjaamiselle sekä uusien oivallusten tekemiselle. Argumentointi voidaan puolestaan nähdä prosessiksi, joka johtaa perustellun väittämän, eli argumentin muodostamiseen. Toisaalta argumentointi voi olla kriittisen huomion seurauksena alkanut vuoropuhelu, jossa kritisoija kyseenalaistaa argumentoijan väitteen tai näkökannan. Vuoropuhelun lopputulema alun perin esitetty väite voi tarkentua ja muodostaa täten aikaisempaa täsmällisemmän tiedon tarkasteltavasta ilmiöstä.
Kriittisen ajattelun ja argumentoinnin taidot ovat usein yleissivistävän koulutuksen keskeisiä tavoitteita (Driver, Newton & Osborne, 2000; Paul, 1992), mikä näkyy muun muassa opetussuunnitelman perusteisiin kirjatuissa kemian opetuksen tavoitteissa.
Kemian tiedot ja niiden käyttäminen: Ohjata oppilasta käyttämään ja arvioimaan kriittisesti eri tietolähteitä sekä ilmaisemaan ja perustelemaan erilaisia näkemyksiä kemialle ominaisella tavalla (Opetushallitus, 2014, s. 395).
Kyseinen tavoite ohjaa pohtimaan, miten kemiaa tulisi opettaa, jotta oppilaille kehittyisi kyky ilmaista ja perustella erilaisia näkemyksiä kemialle ominaisella tavalla. Kemian sisältötieto on kehittynyt aikojen saatossa tutkijoiden yhteisöllisen argumentoinnin seurauksena. Niinpä argumentointi tarjoaa eräänlaisen perustan tieteenalakohtaisen tiedon ilmaisemisen ja perustelemisen opettamiselle.
Argumentointia painottaessa on syytä tunnistaa, millaisessa muodossa argumentoinnin aikana saatua tietoa on tarkoitus esittää. Usein tämä tiedon muoto nimetään argumentiksi, jonka rakennetta voidaan kuvata yksinkertaistetulla Toulminin argumenttimallilla (ks. Kuva 1).
Mallin mukaan argumentissa tulee olla kantaaottava väite (Väite Kuvassa 1), jonka tueksi esitetään havaitsijasta riippumatonta havaintoaineistoa (Havaintoaineisto Kuvassa 1). Väitteen ja havaintoaineiston lisäksi argumentissa tulee kuvata, millaisen päättelyn seurauksena havaintoaineiston voidaan ajatella tukevan argumentin väitettä (Päättely Kuvassa 1). Tarkastellaan seuraavaksi alla olevaa esimerkkiargumenttia.
Sokeriliuos ei neutraloi sitruunahappoliuosta, sillä liuoksia sekoittaessa ei muodostu silmin havaittavaa suolaa, eikä liuoksen pH olennaisesti muutu. Tämä indikoi sitä, että sokeriliuos ei käyttäydy samalla tavalla kuin emäs, joka neutralisoisi sitruunahappoliuoksen.
Argumentin väite on sokeriliuos ei neutraloi sitruunahappoliuosta, havaintoaineistoon viitataan kohdassa sillä liuoksia sekoittaessa ei muodostu silmin havaittavaa suolaa, eikä liuoksen pH olennaisesti muutu ja päättelyä kuvataan kohdassa Tämä indikoi sitä, että sokeriliuos ei käyttäydy samalla tavalla kuin emäs, joka neutralisoisi sitruunahappoliuoksen. Vaikka argumentin rakenneosasten (väite, perustelu ja havaintoaineisto) täsmällinen ja yksiselitteinen identifiointi voi olla hankalaa, on tärkeää ymmärtää, että argumentoinnissa ei pelkästään esitetä väittämiä vaan myös perustellaan niitä havaitsijasta riippumattoman havaintoaineiston turvin ja tuodaan ilmi millä perusteella havaintoaineisto tukee esitettyä väitettä. Toisin sanoen Kuvan 1 malli ilmentää argumentin peruspiirteitä, joiden muoto, laajuus ja yksityiskohdat riippuvat tieteenalasta ja argumentointitilanteesta.
Argumentointi kokeellisessa työskentelyssä
Kokeellisten luonnontieteiden, kuten kemian, opetuksessa argumentoinnin painottamiseksi on kehitetty Argument-Driven Inquiry (ADI)-opetusmalli (Sampson, Enderle & Grooms, 2013). Mallin mukaisessa opetuksessa oppilaat työskentelevät ryhmissä osin avoimen tutkimusongelman parissa. Työskentelyn tavoitteena on, että oppilaat laativat heille annettuun tutkimusongelmaan ratkaisun argumentin muodossa, mikä edellyttää, että he keräävät kokeellista havainto- tai mittausaineistoa ja perustelevat, miksi kerätty aineisto tukee heidän ratkaisussaan esitettyä väitettä.
ADI-mallin mukainen opetus voidaan jakaa kuuteen toisiinsa nivoutuvaan vaiheeseen.
1. Tutkimusongelman esittäminen
Aluksi oppilaille esitetään tutkimusongelma. Lisäksi tuodaan esille, että oppilaiden odotetaan vastaavan ongelmaan argumentin muodossa. Oppilaille esitellään myös käytettävissä olevat tutkimusvälineet, kuten mittalaitteet ja niiden käyttötapa sekä työturvallisuuden vuoksi huomioitavat asiat. Jos aihepiiri on oppilaille entuudestaan vieras, esitetään heille aiheesta tarvittavat taustatiedot kuitenkin siten, että vastaus varsinaiseen tutkimusongelmaan jää avoimeksi. Tutkimusongelman voi esimerkiksi esittää käsitesarjakuvan muodossa, kuten esitetty Kuvassa 2.
2. Havaintoaineiston keruu ja sen suunnittelu
Seuraavaksi oppilasryhmien tehtävä on laatia tutkimussuunnitelma, johon he kirjaavat tutkimuksen tavoitteen (tutkimusongelman tai -kysymyksen muodossa), mitä tutkimusaineistoa heidän on tarkoitus kerätä, miten he analysoivat kerättävän tutkimusaineiston, ja miten analysoitavat aineisto auttaa heitä vastaamaan tutkimusongelmaan. Lisäksi tutkimuksen suunnitteluvaiheessa oppilasryhmän tulee kirjata, miten he huomioivat työturvallisuuden kokeellisen työskentelyn aikana. Suunnitelman valmistuttua opettaja tarkistaa sen ja tarvittaessa antaa ohjeita suunnitelman tarkentamiseksi.
3. Havaintoaineiston analysointi ja tulosten esittäminen posterissa
Kun opettaja on hyväksynyt oppilasryhmän suunnitelman, oppilaat pääsevät toteuttamaan kokeellisen tutkimuksensa. Tämän jälkeen oppilaat analysoivat tulokset ja laativat saaduista tuloksista posterin, jossa käy ilmi oppilasryhmän alustava vastaus tutkimusongelmaan argumentin muodossa. Keskeistä on, että oppilasryhmät voivat näyttää, mitä mittauksia he ovat tehneet ja millaisia tuloksia he ovat saaneet sekä mitä tuloksista voidaan päätellä. Posterin hahmottamisen helpottamiseksi oppilaille voi tulostaa posteripohjat, johon on varattu paikat tutkimusongelman, mittaustulosten ja päätelmien esittämiselle.
4. Argumentointisessio
Kun ryhmät ovat kirjanneet alustavat tulokset posteriin, pidetään argumentointisessio, jossa ryhmän jäsenistä osa esittelee posteria ja osa tutustuu toisten ryhmien postereihin. Posterin esittelijän tehtävänä on esitellä saadut tulokset ja argumentoida, miksi heidän ryhmän tulokset antavat mahdollisimman hyvän vastauksen tutkimusongelmaan. Posteriin tutustujan tarkoituksena on kriittisesti arvioida kerättyä tutkimusaineistoa ja sen käytön perusteita sekä tuoda tarvittaessa esille mahdollisia epäkohtia ja kehitysideoita. Myös tarkentavien kysymysten esittäminen on tärkeää, jotta havaintoaineiston keruusta ja analyysistä välittyy todenmukainen kuva. Oppilaat voivat siirtyä posterilta posterille noin 10 minuutin välein.
Posterisession jälkeen oppilaat käyvät ryhmissään läpi, mitä he ovat oppineet muiden huomioista ja postereista. Oppilasryhmällä on mahdollisuus tarkastella kerättyä tutkimusaineistoa ja tehtyä analyysiä saadun palautteen perusteella, ja tarvittaessa palata vaiheisiin 2 ja 3.
5. Yhteenvetokeskustelu
Argumentointisession jälkeen tutkittavasta ilmiöstä keskustellaan koko luokan kesken opettajan ohjaamana. Tämän yhteenvetokeskustelun tarkoituksena on tarjota mahdollisuus tuoda esille, mitä oppilaat ovat oppineet ja miten he ovat saaneet uutta tietoa työskentelyn aikana. Opettaja voi aloittaa kysymällä, mitä oppilaat tietävät tarkasteltavan ilmiön taustalla olevista käsitteistä. Lisäksi oppilaiden huomiota voi suunnata heidän tutkimuksissaan havaittuihin vahvuuksiin ja heikkouksiin. Lisäksi oppilaita voi kannustaa reflektoimaan, mitä he tekisivät eri tavoin, jos he tekisivät tutkimuksen uudestaan. Tässä vaiheessa opettajan ei ole tarpeen ns. esittää oikeaa vastausta tarkasteltavaan ilmiöön. Jos jonkin ryhmän tulokset eroavat suuresti muiden ryhmien tuloksista ja päätelmistä, luokka voi yhdessä pohtia, mistä eroavaisuudet johtuvat.
6. Raportointi
Oppilaat kirjoittavat raportin tai esseen, jossa jokainen esittää omin sanoin vastauksensa tutkimuskysymykseen argumentin muodossa. Oppilaita ohjeistetaan kertomaan tutkimusongelma tai -kysymys, siihen muodostettu vastaus, ja millaiseen havaintoaineistoon ja päättelyyn vastaus perustuu. Oppilaita ohjataan käyttämään kuvia ja taulukoita havainnollistamaan luonnontieteille ominaista raportointitapaa. Raportin pituus kannattaa rajata esimerkiksi yhteen A4-sivuun (rivivälillä 1), jotta tekstit pysyisivät asiassa ja kirjoittaminen ei näyttäytyisi oppilaille liian työläältä.
Alkuperäiseen ADI-malliin kuuluu se, että oppilaat vertaisarvioivat “sokkona” toistensa raportit tai esseet. Sokkana arviointi tarkoittaa, etteivät oppilaat tiedä, kenen tekstiä he arvioivat. Vertaisarvioinnin sujuvoittamiseksi oppilaille annetaan apukysymyksiä, kuten onko havaintoaineisto analysoitu asianmukaisesti tai vaikuttaako kerätty aineisto riittävältä. Vertaispalautteet välitetään raportin kirjoittajalle, joiden tehtävänä on huomioida annettu palaute raportin viimeistelyssä. Viimeistellyt raportit palautetaan opettajalle arviointia varten. Tämän kirjoituksen taustalle tehdyissä kokeiluissa raportointi ja raporttien vertaisarviointi jätettiin toteuttamatta rajallisen aikaresurssin vuoksi.
Neutraloituminen ja siihen liittyvät virhekäsitykset
Sana “neutraali” esiintyy puhekielessä monissa eri merkityksissä, kuten kuvattaessa jotakin subjektia puolueettomaksi tai tasapuoliseksi. Fysiikassa ja kemiassakin sana neutraali esiintyy eri yhteyksissä. Toisinaan se tarkoittaa varauksetonta hiukkasta tai yhdistettä, kun taas toisinaan sillä viitataan neutraalin liuoksen pH:on.
Käsite, neutraloituminen taas viittaa kemialliseen reaktioon, jossa happo ja emäs reagoivat suolaa ja vettä muodostaen. Mielenkiintoinen havainto tähän liittyen on se, että yläkoulun oppikirjoissa on kaksi toisistaan eroavaa lähestymistapaa neutraloitumisreaktion esittelemiseen. Suppea oppikirjavertailu neljän, taulukossa 1 luetellun, peruskoulun kemian oppikirjan osalta paljastaa, että yksi tapa johdatella neutraloitumiseen on happoja ja emäksiä käsittelevien kappaleiden jälkeen välittömästi tuleva, oma lukunsa neutraloitumisreaktiolle. Tässä pitäydytään neutraloitumisreaktiossa nimenomaan hapon ja emäksen välisen reaktion näkökulmasta [2 ja 4], todetaan reaktiotuotteet, mutta ei laajenneta katsausta ioniyhdisteisiin laajemmin. Toinen, väljemmin rajattu lähestymistapa neutraloitumisreaktioon kulkee ioniyhdisteiden opiskelun kautta. Tällöin oppikirjoissa käsitellään ioniyhdisteiden ominaisuudet ja nimeäminen samassa yhteydessä, kun tuodaan esille myös kaksi erilaista ioniyhdisteiden valmistustapaa, joihin hapon ja emäksen välillä tapahtuva neutraloitumisreaktio lukeutuu [1 ja 3].
Taulukko 1: Oppikirjavertailun kirjaluettelo
| Kirjan nimi | Painos | Kustantaja | Kirjan tekijät | |
| 1 | Aine ja Energia KEMIAN TIETOKIRJA | 8. – 13. painos (2008) | WSOY | Aspholm, Hirvonen, Hongisto, Lavonen, Penttilä, Saari, Viiri |
| 2 | FyKe 7-9 y p KEMIA | 1.-3. painos (2011) | WSOYpro | Kangaskorte, Lavonen, Penttilä, Pikkarainen, Saari, Sirviö, Vakkilainen, Viiri |
| 3 | ILMIÖ 7-9 KEMIA | 7.-12. painos (2018) | Sanoma Pro | Ikonen, Tuomisto, Ojala |
| 4 | FyKe KEMIA 7-9 | 10.-13. painos (2019) | Sanoma Pro | Kangaskorte, Lavonen, Pikkarainen, Saari, Sirviö, Vakkilainen, Viiri |
FyKe-kirjasarjan opettajan oppaassa (Sanoma Pro sähköinen opettajan opas, FyKe 7-9 KEMIA, Hapot, emäkset ja ympäristö, kpl 18) tuodaan esille seuraavat virhekäsitykset, joita oppilailla voi neutraloitumiseen liittyen olla:
- Neutraloituminen on laimentamista. Puhuttaessa liuosten happamuudesta, sana “neutraali” liitetään helposti veteen ja sen neutraaliin ominaisuuteen. Ehkä tyypillisin virhekäsitys onkin se, että oppilaat ajattelevat neutraloitumisen olevan vain laimentamista. Tässä virheellisessä ajattelussa kemiallisen reaktion tapahtuminen suljetaan pois, eikä juurikaan kiinnitetä huomiota hapon joukkoon lisättävän liuoksen koostumukseen ja ominaisuuksiin.
- Neutraloituminen on hapon “särkymistä”, tai hapon muuttumista joksikin muuksi. Tämä virhekäsitys antaa mahdollisuuden sille ajatukselle, että jonkinlainen kemiallinen reaktio neutraloitumisessa ehkä tapahtuisi. Näin ollen se sallii hyvin ajatuksen siitä, että sokeriliuoksen lisääminen sitruunahappoon voi todella neutraloida liuoksen.
- Kun happoon lisätään emästä, muodostuu aina neutraali liuos määristä huolimatta. Tässä kolmannessa neutraloitumiseen liittyvässä virhekäsityksessä lähdetään liikkeelle oikeasta tapahtumasta: hapon ja emäksen välisestä kemiallisesta reaktiosta. Virheellinen käsitys ilmenee vasta ilmiön kvantitatiivisessa käsittelyssä: oppilaat voivat ajatella, että kun happoon lisätään emästä, muodostuu aina neutraali liuos huolimatta yhdistettävien liuosten määristä, liuosten konsentraatioista sekä käytettyjen hapon ja emäksen vahvuudesta/heikkoudesta.
Täydennyskoulutus Erasmus-opettajille
Kuopion Minna Canthin koulu lähestyi Itä-Suomen yliopiston LUMA-keskusta koulutuspyynnöllä alkuvuodesta 2021. Koulutukseen oli osallistumassa luonnontieteiden ja matematiikan opettajia eri puolilta Eurooppaa Erasmus-vaihdon kautta. Koulutuksen aiheeksi valikoitui luonnontieteille ominainen argumentointi ja matalan kynnyksen kemian koulukokeellisuus. Kouluttajina toimivat tämän artikkelin kaksi ensimmäistä kirjoittajaa. Koulutuskerran kesto oli noin kolme tuntia ja se pidettiin englanniksi.
Koulutus ensimmäinen osio käsitteli argumentointia ja sen merkitystä luonnontieteissä sekä niiden opettamisessa. Tämän jälkeen opettajat jaettiin 2-4 henkilön ryhmiin ADI-opetusmallin mukaista harjoitusta varten. Harjoituksen aluksi opettajille esiteltiin Kuvan 2 mukainen tutkimusongelma ja siihen vastaamiseksi käytettävissä olevat mittausvälineet.
Tämän jälkeen opettajat suunnittelivat mittaukset, joiden avulla he voivat ottaa kantaa Kuvan 2 tutkimusongelmaan. Suunnittelun jälkeen opettajat toteuttivat mittaukset ja analysoivat tulokset sekä esittivät alustavat tuloksensa A3-papereille luonnostellusta posterissa (ks. Kuva 3a ja 3b). Harjoituksen lopuksi opettajaryhmät esittelivät tuloksensa muille argumentointisession mukaisesti.
Tämän jälkeen opettajille kerrottiin, että kyseinen harjoitus mukaili ADI-opetusmallia, jonka vaiheet (ks. Luku 2) avattiin vielä tarkemmin ja tuotiin esille, että ko. harjoituksen mukainen opetuksen työtapa on suunniteltu erityisesti argumentoinnin painottamista varten. Lisäksi keskusteltiin opettajien kanssa mallin opetuskäytöstä. Opettajilta saadun palautteen perusteella koulutus toi uusia näkökulmia argumentoinnin painottamiseksi luonnontieteiden kokeellisessa opetuksessa.
Opettajien täydennyskoulutuksesta opetuskokeiluksi
Kuinkahan yläkoulun oppilaat käsittelisivät samaa tutkimusongelmaa kuin kv-opettajat? Ja toimisikohan ADI-mallin mukainen oppitunti yläkoulussa? Joulukuussa 2021 kv-opettajille pidetty koulutus herätti paitsi mielenkiinnon, myös innostuksen kokeilemaan ADI-mallia yläkoulun kemian opetuksessa.
Opetuskokeilu suoritettiin kahdelle Tulliportin normaalikoulun 8. vuosiluokan opetusryhmälle Joensuussa helmikuun alussa 2022. Tutkimusongelma oli sama kuin kv-opettajille toteutetussa koulutuksessa eli sokerin neutralisoivan vaikutuksen tutkiminen sitruunahappoliuoksen tapauksessa. Myös kolmen malliväittämän (ks. Kuva 2) sisällöt pidettiin samoina yläkoulussa toteutetussa opetuskokeilussa.
Opetuskokeilua oli edeltänyt orgaanisen kemian opintojakso, jossa hapon käsite oli tullut esille: karboksyylihappoja, niiden molekyylirakenteita ja ominaisuuksia oltiin opiskeltu vain muutama viikko ennen opetuskokeilua. Jo aiemmin, seitsemännen luokan kemiassa, oppilaat olivat tutkineet eri aineiden happamuutta kokeellisesti. Neutraloitumista ei kuitenkaan ollut opetettu ennen opetuskokeilua, vaan se tultaisiin opettamaan tarkemmin 9. luokalla Joensuun normaalikoulun opetussuunnitelman mukaisesti.
ADI-mallin mukainen opetuskokeilu toteutettiin yhden 75 min oppitunnin ajassa. Lyhyen ADI-mallia selittävän alkupuheen jälkeen oppilaille näytettiin tutkimustehtävä (Kuva 2) ja oppitunnin kulku (listaus työvaiheista liitutaululla). Oppilaat saivat muodostaa 2-4 henkilön tutkimusryhmät vapaavalintaisesti. Ensimmäisessä opetuskokeiluryhmässä (14 opp.) oppilaat jakaantuivat neljään ryhmään ja toisessa opetuskokeiluryhmässä (13 opp.) muodostui 3 tutkimusryhmää. Kaikki tutkimusryhmät valitsivat työskentelynsä pohjaksi Vilman väittämän. Tutkimussuunnitelmat luonnosteltiin valkoisille A4-papereille. Tämän vaiheen osalta kahden eri opetusryhmän välillä oli havaittavissa jonkin verran eroa: Opetuskokeiluryhmä I suoriutui tästä vaiheesta hämmästyttävän itseohjautuvasti, kun taas opetuskokeiluryhmässä II tarvittiin jonkin verran opettajan apua tutkimussuunnitelman luomisessa.
Havaintoaineiston keruu: Kaikki oppilaiden muodostamat, 2-4 henkilön tutkimusryhmät mittasivat ensin sitruunahappoliuoksen pH:n. Tästä eteenpäin työn suorituksessa havaittiin kaksi vaihtoehtoista etenemismallia. Opetuskokeiluryhmässä I, 5
Argumentointisessio toteutettiin siten, että kukin ryhmä esitteli vuorollaan posterinsa muulle ryhmälle. Tutkimusryhmät esittelivät lyhyesti tutkimussuunnitelman ja saadut tulokset. Lopuksi heidän tuli argumentoida sitä, miksi heidän ryhmän tulokset antavat mahdollisimman hyvän vastauksen tutkimusongelmaan. Neljällä tutkimusryhmällä seitsemästä havaintoaineistossa todettiin pientä pH:n nousua verrattaessa seoksen pH:ta sitruunahappoliuoksen pH:on, kun taas kolme ryhmää seitsemästä raportoi, etteivät he havainneet eroa verrattaessa seoksen pH:ta sitruunahappoliuoksen pH:on.
Kaikissa tapauksissa tutkimusryhmät totesivat, että heidän tutkimusaineistonsa tuki Vilman väittämän oikeellisuutta. Niissä tapauksissa, jossa pH:n muutosta ei raportoitu, todettiin, että havaintoaineisto tuki Vilman väitettä täydellisesti. Sen sijaan niissä tapaukissa, joissa seoksen pH:ssa raportoitiin pientä nousua sitruunahappoliuoksen pH:n nähden, argumentit jakautuivat kahteen luokkaan: 1) Todettiin, että Vilman väite on lähes oikein, koska pH:ssa havaittiin pieni muutos ja 2) toisaalta todettiin, että Vilman väite on oikein, vaikka havaittiinkin pientä pH:n muutosta.
Kuulijoiden tarkoituksena oli arvioida kriittisesti kerättyä tutkimusaineistoa sekä erityisesti sitä, millä tavalla tutkimusaineisto tukee väitettä. Lisäksi oppilaita kannustettiin tuomaan esille tarkentavia kysymyksiä ja mahdollisia kehitysideoita. Tällaista välitöntä vertaisarviointia kahdeksannen luokan oppilaat olivat melko arkoja toteuttamaan ja tarvitsivatkin siihen tukea minulta, opettajalta. Johdattelin heitä pohtimaan mm. seuraavia kysymyksiä: 1) Olisiko sokeriliuoksen pH ollut tarpeen mitata ennen liuosten yhdistämistä ja miksi olisi? 2) Olisivatko tutkimustulokset olleet samanlaiset pelkän vesiliuoksen lisäyksen tapauksessa?
Yhteenvetokeskustelussa oppilaille kerrottiin, että normaalisti työ jatkuisi vielä raportin kirjoittamisvaiheella, mutta tällä kertaa se jouduttaisiin jättämään pois rajallisen aikataulun vuoksi. Oppilaille myös kerrottiin, että tähän opetusmalliin kuuluu se, ettei oikeita vastauksia “julisteta” tässä vaiheessa. Heille myös kerrottiin, että tähän aiheeseen (hapot, emäkset ja neutralisoituminen) palataan tarkemmin seuraavana lukuvuonna.
Pohdinta
Koulun ulkopuolisella yhteistyöllä voi onnistuessaan olla monia myönteisiä vaikutuksia (ks. Vangrieken ym. 2015), joista pienimuotoinen 8.luokalle toteutettu opetuskokeilu antoi opettajalle työtä rikastuttavia kokemuksia ja ajatuksia. Erityisen ilahduttavaa oli huomata työtavan innostavuus: oppilaat työskentelivät varsin itseohjautuvasti ja innostuneesti. Jopa tutkijan rooliin heittäytymistä oli havaittavissa luokkahuoneessa. Argumentointisessio-osuudessa oppilaat tulivat ehkä huomaamattaan noudattaneeksi luonnontieteiden tieteenfilosofisen luonteen (NOS) mukaista argumentointia, tukien OPS:n tavoitetta ilmaisemaan ja perustelemaan erilaisia näkemyksiä kemialle ominaisella tavalla. Tulosten esittäminen muille toimi myös aitona oppimistilanteena, jossa tiedon jäsentymistä edelleen tapahtui myös tulosten esittäjillä. Kokonaisuutena uuden työtavan kokeilu oli opettajalle voimaannuttava kokemus. ADI-malli tarjoaa myös arvokkaan mahdollisuuden vertaisarvioinnin asianmukaiselle toteuttamiselle, erityisesti silloin, kun raportointivaihe voidaan sisällyttää aikatauluun. ADI-mallin käyttö antaa siis paljon, mutta vaatii toki huolellista vuosisuunnittelua ja aikaresurssia.
Tutkijan näkökulmasta on hienoa havaita, miten tutkimustieto sopivasti esiteltynä voi innostaa ja kannustaa opettajia uusien työtapojen äärelle. Opetuksen tutkimustieto ei suoraan takaa, että käytetty työtapa johtaisi parempaan oppimiseen vaan se pikemmin tarjoaa näkökulmia ja perusteita erilaisten työtapojen käytölle. Työtavan toteutuksessa opettaja on avainasemassa, sillä hän parhaiten tuntee oppilasryhmänsä ja on pätevin arvioimaan, millaiset työtavat ovat heille tarkoituksenmukaisimmat koulun opetusresurssit (aika, välineistöt ja opetustilat) huomioiden. Tutkijan ja opettajan vuoropuhelun kautta voidaan tunnistaa, millaiset työtavat ovat linjassa opetustavoitteiden ja käytännön opetusresurssien kanssa. Olennaista on, että opettajilla on mahdollisuus perehtyä työtapaan siten, että heillä on oman kokemuksen kautta mahdollisuus arvioida sen sopivuutta opetusryhmilleen. Tähän Erasmus-opettajille suunniteltu koulutusiltapäivä tähtäsi. Haasteena usein on löytää sopiva koulutuksellinen sisältö, joka mahdollistaa omakohtaisen työtavan kokemisen ja kokemuksen riittävän syvällisen reflektoinnin rajallisen koulutusajan puitteissa.
Sekä opettajalle että tutkijalle artikkelissa kuvattu yhteistyö antoi selvästi enemmän kuin otti. Se toimi jopa työssä jaksamista tukevana vertaissuhteena tarjoten antoisia keskusteluhetkiä yhteisten kiinnostuksen kohteiden äärellä. Tämän kokemuksen myötä tutkijoiden ja opettajien välinen vuoropuhelu näyttäytyy erittäin kannatettavalta. Käytännössä vuoropuhelu voisi esimerkiksi näkyä vahvempana ja vakiintuneempana MAOL-LUMA yhteistyönä.
Lähteet
Opetushallitus. 2014. Perusopetuksen opetussuunnitelman perusteet. https://www.oph.fi/sites/default/files/documents/perusopetuksen_opetussuunnitelman_perusteet_2014.pdf (Voimassa 18.2.2022)
Opetushallitus. 2019. Lukion opetussuunnitelman perusteet. https://www.oph.fi/sites/default/files/documents/lukion_opetussuunnitelman_perusteet_2019.pdf (Voimassa 18.2.2022)
Egodawatte, G., McDougall, D. & Stoilescu, D. 2011. The effects of teacher collaboration in Grade 9 applied mathematics. Educational Research for Policy and Practice 10, 189–209
Pietarinen, J., Pyhältö, K. & Soini, T. 2016. Teacher’s professional agency – a relational approach to teacher learning. Learning: Research and Practice 2, 112–129.
Vangrieken, K., Dochy, F., Raes, E. & Kyndt, E. 2015. Teacher collaboration: A systematic review. Educational Research Review 15, 17–40.
Johnson, B. 2003. Teacher Collaboration: good for some, not so good for others. Educational Studies 29, 332-350.
Driver, R., Newton, P. & Osborne, J. 2000. Establishing the Norms of Scientific Argumentation in Classrooms. Science Education 84, 287–312.
Paul, R. 1992. Critical thinking: what every person needs to survive in a rapidly changing world. Michigan: Foundation for Critical Thinking.
Osborne, J., Erduran, S., Simon S. & Monk M. 2001. Enhancing the quality of argument in school science. School Science Review 82, 63-70.
Sampson, V., Enderle, P. Grooms, J. 2013. Argumentation in science education: Helping students understand the nature of scientific argumentation so they can meet the new science standards. The Science Teacher, 80, 30-33.
Tilaa Dimension uutiskirje – saat sähköpostiisi aina kuunvaihteessa koosteen tuoreimmista artikkeleista
