Biologia osana luonnontieden oppimista

Oppiaineena biologia heijastaa tieteenalansa rankennetta; biologiassa opitaan elollisen luonnon rakennetta ja toimintaa eri organissaatiotasoilla molekyylitasolta biosfääriin. Biologia vastaa reaalimaailman kysymyksiin; mikä? miten? miksi? Se ei siis ainostaan tutki kysymystä mikä tai millainen jokin eliö on, esimerkiksi mikä on haarapääsky, ja miten se käyttää siipiään liikkumiseen, vaan biologiassa kysytään myös miksi haarapääskyn siipi on kalpea ja kärkiä kohti suippeneva ja miksi tervapääskyn siipi on niin erilainen verrattuna vaikkapa pingviinin siipeen.

Kuvio 1. Biologian peruskysymykset, ilmiöt ja niitä koskeviin kysymyksiin vastaaminen kolmella eri tasolla.

Biologiset ilmiöt ovat ympäristöään havainnoivan ja kokemuksia keräävän ihmisen aarreaitta. BIologia kuvaa rakenteita; millainen elollinen luonto, esimerkiksi metsän eliöyhteisö on; millaisia eliöljeja siellä elää, miten metsäympäristö niihin vaikuttaa ja miten eliöt vaikuttavat toisiinsa. Syksyllä kanadanhanhien parvia tarkkaileva voi ihmetellä, miksi linnut muuttavat juuri nyt eivätkä  esimerkiksi vasta ensi viikolla. Tällöin kysyjä etsii välitöntä syytä muuttoon, jonka voi laukaista vaikkapa säätila: eräät lintulajit aloittavat muuttonsa kun sää ja ilman lämpötila ovat muuttuneet. Välittömät syyt kuvaavat suoria tai epäsuoria tekijöitä, jotka ympäristössä aiheuttavat sen, että lintujen muutto käynnistyy. Tarkkailija voi lisäksi pohtia syvällisempää kysymystä, miksi tervapääskyt yleensä muuttavat, kun taas varikset ja harakat talvehtivat Suomessa. Tällöin hän pohtii ultimaatteja syitä, jotka viimekädessä liittyvät eliöiden sopetumiseen ympäristöönsä ja  evoluutioon.

Biologian maailmankuva on reaalinen, koska se perustuu luonnontieteellisen tutkimuksen tuottamaan tietoon luonnosta ja ihmisestä luonnon osana. Se on myös fysikaalinen, koska se perustuu tieteen menetelmin tuotettuun tietoon luonnosta ja sen rakenteesta.  Tällöin tiedonhankinta perustuu havaintojen tekoon, mittaamiseen tai kokeisiin. Maailmankuva on myös ekologinen, jolloin korostetaan elinympäristöjen ja niiden rakenteen ja toiminnan ymmärtämistä ja ihmistä osana ekosysteemejä.  Biologian maailmankuvaan kuuuluu myös eettinen ulottuvuus, jossa keskitytään pohtimaan vastuuta ihmisesta ja muusta elollisesta luonnosta.

Biologian,  kuten muiden luonnontieteiden ymmärtäminen ja osaaminen, on tärkeä osa yleissivistystä. PISA-tutkimuksissa luonnontieteellinen osaaminen määritellään yksilön kykynä hyödyntää tieteellistä tietoa, hankkia uutta tietoa, selittää luonnontieteellisiä ilmiöitä, määrittää kysymyksiä ja tehdä todistusaineistoon perustuvia johtopäätöksiä luonnollisen maailman sekä siihen liittyvien, ihmistoiminnasta aiheutuvien muutosten  ymmärtämiseksi ja näitä asioita koskevan päätöksenteon edistämiseksi. Tällöin yksilön tulee myös tietää luonnontieteiden rooli tieteen ja tutkimuksen kehittymisessä, ja ymmärtää, miten luonnontieteet ja teknologia muovaavat aineellisia, älyllisiä ja kulttuurillisia ympäristöjä. Osaaminen liittyy myös yksilön kykyyn, valmiuteen ja halukkuuteen tuottaa yhteiskunnan jäsenenä harkittuja ja perusteltuja luonnontieteisiin pohjautuvia argumentteja.

Biologian osaaminen tarkoittaa elolliseen luontoon liittyvien ilmiöiden, niiden rakenteiden ja toiminnan tuntemusta sekä ilmiöihin liittyvien syy-seuraussuhteiden ymmärtämistä. Osaamisessa on myös olennaista ymmärtää syitä, joista esimerkiksi on seurauksena muutoksia luonnon ja ympäristön tilassa, tai syitä, jotka vaikuttavat ihmisten terveyteen, esim.  ruuan tervellisyyteen tai lääkeaineiden turvallisuuteen. Osaamiseen liittyy myös kyky esittää kriittisiä kysymyksiä koskien tiedon luotettavuutta ja pätevyyttä, sekä kyky arvioida tietoa ja ymmärtää tieteellisen ja ei-tieteellisen selitysten erot. Esimerkiksi luontoa ja lähiympäristöä muutavan ihmistoiminnan ympäristövaikutusten arviointi on prosessi, joihin kaikki kansalaiset voivat aktiivisesit  osallistua.Tällöin päätöksentekoon vaaditaan myös ekologian ja siihen liittyvien riskien ymmärtämistä, sekä riskejä koskevien selvitysten ymmärtämistä ja kriittistä ajattelua. Kestävän kehityksen kasvatus liittyy tiedekasvatukseen mm. siten, että opitaan arvioimaan ekologisten, taloudellisten, sosiaalisten ja kultturisten näkökulmien vuorovaikutusta niin paikallisella kuin maailmanlaajuisella tasolla.

Luonnontieteellisen osaamisen yhteydessä puhutaan usein myös luonnontieteiden  luonteen (Nature of science, Nos) eli luonnontieteellisen toiminnan ja tiedon oppimisesta. Tavoitteena on, että oppilas saa perusymmärryksen siitä, mitä kriteerejä luonnontieteelliselle tiedolle on asetettava. Biologian ja sen sovellusaluiden, kuten terveys- ja ympäristötieteiden kannalta on tärkeää pystyä suhtautumaan kriittisesti tietoon, jota mm. eri medioissa tieteellisenä esitetään. Biologiassa evoluution ymmärtäminen on perusasia, koska se selittää tiedonalan ilmiötä. Luonnontieteiden luonteen käsittely opetuksessa auttaa oppilasta jäsentämään omaa ajatteluaan.

Biologian opetuksessa erittäin tärkeällä sijalla on aina ollut myös luonto- ja ympäristökasvatus.  Opetuksessa on pyritty  korostamaan oppilaan luontosuhteen, ympäristötietoisuuden ja ympäristövastullisuudeen kehittymistä. Tavoitteena on, että oppilaat  saavat myönteisiä elämyksiä ja kokemuksia luonnossa opiskelusta,  ja että oppiminen kehittää  halua vaalia elinympäristöjä ja elämän eri muotoja. Kestävän kehityksen kasvatuksen näkökulmat ovat  myös tärkeitä biologian opetuksessa.  Biologian opettajat ovat olleet tärkeässä asemassa kestävyysajatteluun perustuvan toimintakultuurin istuttamisessa kouluihin (Uitto ja Saloranta, 2011).

Biologian opetuksen tavoitteisiin kuuluu myös taito soveltaa tietoa ja sen merkitystä yhteiskunnallisesti tärkeiden asioiden käsittelyssä ja keskustelussa (Socio-scientific issues, SSI).  Biologian kannalta eettistä keskustelua käydään liittyen luonnonsuojeluun, ympäristöongelmiin, terveyteen, bioteknologiaan ja yleensä kestävän kehityksen kysymyksiin. Ilmiöiden käsitettely yhteiskunnallisessa kontekstissa voi myös lisätä kiinnostusta biologiaa kohtaan.

Kirjallisuutta: