Tutkimuksellinen oppiminen on oppilaskeskeinen tapa opiskella ja se soveltuu myös biologian oppimiseen. Tutkimuksellinen oppiminen ei ole vain ryhmä työtapoja, vaan oppimiseen liittyvä lähestymistapa. Oppilas asettaa kysymyksiä, tekee havaintoja, etsii tietoa, suorittaa pienimuotoisa kokeita ja tutkimuksia, analysoi ja ratkaisee ongelmia ja tehtäviä. Tyypillistä on myös arviointi ja uusien ideoiden ja kysymysten luominen. Tutkimukselliselle oppimiselle on olennaista oppilaskeskeisyys, vuorovaikutteisuus ja yhdessä oppiminen. Biologian didaktiikassa tutkimuksellisuus on ollut keskeinen lähestymistapa 1990-luvulta lähtien (Lappalainen, 2001). Tutkimuksellisuutta on käsitelty myös biologian laborointien yhteydessä (Poijärvi, 1989).
Tutkimukselliseen lähestymistapaan kuuluu luonnollisesti myös kokeellisuus, luonnontieteellinen tutkimus, demonstraatio ja aineistopohjaisen ongelmalähtöisen tehtävän analyysi ja arviointi. Yleensäkin tutkimuksellisuuteen liittyy olenaisesti menetelmätieto eli proseduraalinen tieto (miten jokin tehdään, Krathwohl 2002, Uitto 2013), ei ainostaan faktojen tai käsitteiden muistaminen tai ymmärtäminen. Tehtävästä ja oppilaiden osaamisesta riippuen opettajan antaman tuen laatu ja määrä vaihtelee (oppiaskeskeisyys ja vähän ohjeistusta – opettajakeskeisyys ja ohjeistusta kaikissa työvaiheissa). Oppilas, jolle tutkimuksellinen lähestymistapa on uusi asia, voi toteuttaa kokeellisuutta opettajan esimerkin ja tuen turvin. Työtavan sisäistänyt oppilas voi jo itse kehitellä tutkimuskysymyksiä, suunnitella kokeita tai tutkimusta ja toteuttaa niitä myös itsenäisesti. Tehtävän luonteesta riippuen tehtävä voi olla avoin (useita ratkaisumalleja) tai suljettu (vain yksi oikea ratkaisu). Esimerkiksi tehtävä, jossa tutkitaan ympäristövastuullisen käyttäytymisen muotoja käytännössä on avoin monia erilasisia tulkintoja tuottava tehtävä, kun taas monet biologian kokelliset työt ovat tässä mielessä luonteeltaan suljettuja. Kokeellisuutta voi kuitenkin toteutta monella tavalla, esimerkiksi yhteyttämisne ilmentämisessä.
Kuva 1. Tutkivan ja kokeellisen lähestymistavan ulottuvuudet (vrt. Eloranta ym. 2005; Wellington 1998).
Tutkimuksellista opetusta suunniteltaessa voidaan käyttää hyväksi 5E-mallia (esim. Bybee, 2002). Siinä opetus suunnitellaan siten, että lähtökohtana on oppilaiden toiminta.
Tutkivan lähestymistavan menetelmätietoa korostava pedagoginen 5E-malli.
|
Opettaja |
Oppilas |
|
1 Motivoituminen (Engage) |
|
| •Esittelee ilmiön, herättää oppilaiden kiinnostuksen ja uteliaisuuden ilmiötä kohtaan, esimerkiksi demonstraatio; miksi ilmiö tapahtuu näin• Saa oppilaat miettimään mitä ennestään tietävät ilmiöstä• Asettaa kysymyksiä ilmiön tiimoilta mutta ei paljasta tai selitä ilmiön syitä tässä vaiheessa | •Kiinnostuu uudesta aiheesta, haluaa tietää lisää• Miettii mitä itse tietää aiheesta• Keskustelee aiheesta muiden oppilaiden ja opettajan kanssa•Havaitsee itsellään tiedollisen ristiriidan tai puutteen tiedossa – haluaa selvittää asian itselleen |
|
2 Tutkiminen (Explore) |
|
| •Ohjaa oppilaat suunnittelemaan omaatutkimusta (pienryhmät)• Auttaa muotoilemaan tutkimuskysymyksiä tai hypoteeseja • Ei paljasta tutkittavan asiaan liittyviä oikeita vastauksia tai tarvittavia työtapoja suoraan •Auttaa ryhmien sisäisessä tehtävien jaossa, suunnittelussa ja toteutuksessa tarpeen mukaan |
• Suunnittelee tutkimusta ja sen toteuttamista pienryhmässä• Asettaa tutkimuskysymyksiä tai hypoteeseja • Suunnittelee tutkimuksen • Tutkii hypoteesien paikkansapitävyyttä -tutkimuksen tekeminen • Kirjaa tuloksia |
|
3. Selittäminen (Explain) |
|
| Rohkaisee oppilaita tulkitsemaan tuloksiaan ja muotoilemiaan käsitteitä omin sanoin • Pyytää tarpeen mukaan perusteluja tuloksille, pyytää selvennyksiä jne. • Selvittää ilmiön tieteellisen perustan, liittää oppilaiden havainnot tiedonalan laajempaan kokonaisuuteen • Käyttää selvityksessä hyväksi oppilaiden näkemyksiä ja kokemuksia |
•Selittää oman tutkimuksensa tulokset omin sanoin • Arvioi miten hyvin on vastannut tutkimus-kysymykseen tai arvioi hypoteesin pitävyyttä • Kehittelevät omia käsitteitä ilmiölle • Soveltavat opettajan täsmentämiä käsitteitä omaan tutkimukseensa |
|
4. Soveltaminen (Elaborate) |
|
| •Laajentaa keskustelua ilmiöön ja tiedonalaan ja rohkaisee oppilaita käyttämään keskusteluissa oppimiaan uusia käsitteitä • Pyytää oppilaita soveltamaan oppimiaan käsitteitä uusissa asiayhteyksissä • Käyttää selityksessä hyväksi oppilaiden aiempia kokemuksia |
•Käyttää keskusteluissa uusia käsitteitä • Pyrkii yleistämään tuloksensa; missä muualla ilmiö voidaan kohdata • Pyrkii liittämään uuden tiedon aiempiin tietoihinsa ja kokemuksiinsa, esimerkiksi motivoitumisvaiheessailmenneen tiedollisen ristiriidan ratkaisu |
|
5. Arviointi (Evaluate) |
|
| • Arvioi miten hyvin oppilaat käyttävät uusia käsitteitä • Arvioi oppilaiden tietoja ja taitoja • Etsii merkkejä tietojen tai taitojen muutoksesta • Antaa oppilaiden arvioida itseään ja ryhmäänsä• Tekee avoimia kysymyksiä ilmiöstä; miksi, miten, mitä ajattelet, ym.) |
•Oman tiedon tason arviointia – mitä opin? • Oman toiminnan arviointi – miten toimin? • Oman ryhmän arviointi – miten toimimme – mitä opimme? |
Kokeellinen lähestymistapa ja tutkimuksellisuus, kuten havaintojen tekeminen, syy-seuraussuhteiden ja monien näkökulmien pohtiminen sekä ilmiöiden arkielämään soveltaminen, korreloivat voimakkaimmin biologian osaamisen ja biologiasta pitämisen kanssa (Uitto 2012), vaikka nämä työ- ja toimintatavat eivät oleetkaan kovin yleisesti käytettyjä biologian opetuksessa.
Kirjallisuutta
Bybee, R. W. 2002 (toim.) Learning science and the science of learning. Science educators’ essay collection. Arlington, VA: National Science Association Press.
The Biology Techer’s Handbook. 4th Edition. 2009. National Science Teachers Association. Arlington: NSTApress.
Uitto, A. (2013). Biologia oppiaineena – nykyiset ja tulevaisuuden haasteet. Teoksessa: Kärnä, P., Houtsonen, L & Tähkä T., Luonnontieteiden opetuksen kehittämishaasteita 2012. Koulutuksen seurantaraportit 2012:10. Helsinki: Opetushallitus.