Johanna Jauhiainen, Helsingin normaalilyseo, Antti Laherto, kasvatustieteiden osasto ja Elina Palmgren, fysiikan tutkimuslaitos
Ilmaston lämpeneminen ja muut globaalit ongelmat voivat saada tulevaisuuden näyttäytymään arvaamattomana ja enemmän uhkana kuin mahdollisuutena. Kiihtyvästä yhteiskunnallisesta muutoksesta ja kriiseistä johtuen monilla nuorilla on vaikeuksia projisoida itsensä tulevaisuuteen ja nähdä itsensä aktiivisina ja vastuullisina yksilöinä, kansalaisina ja ammattilaisina. (Bauman, 2001; Giddens, 1991) Koululla olisikin mahdollisuus antaa valmiuksia epävarmuuden kohtaamiseen, tulevaisuuden ajattelutaitojen oppimiseen ja omien vaikutusmahdollisuuksien näkemiseen. Erasmus+ -hankkeessa nimeltä I SEE (https://iseeproject.eu) pyritään ottamaan nämä asiat huomioon luonnontieteiden opetuskokonaisuuksien kehittämisessä. Helsingin yliopistossa hanketta toteutetaan Normaalilyseon, Fysiikan osaston ja Kasvatustieteiden osaston yhteistyönä. Muut hankekumppanit tulevat Italiasta, Islannista ja Iso-Britanniasta.
I SEE nojaa toimintakompetenssi-lähestymistapaan (Mogensen & Schnack, 2010). Tavoitteena on kehittää lukiolaisten tulevaisuudenrakentamistaitoja (future-scaffolding skills) eli taitoja, jotka auttavat kohtaamaan tulevaisuuden epävarmuuden. Tällaisiksi taidoiksi on tunnistettu (ks. Branchetti et al., 2018) strateginen ajattelu, systeeminen ajattelu, skenaarioajattelu, kausaliteettien ja todennäköisyyksien ymmärtäminen, riskien ottaminen sekä luova ja mahdollisuuksien rajoja venyttävä ajattelu. Projektin puitteissa suunnitellaan luonnontieteisiin liittyviä lukiolaisten opintojaksoja. Ensimmäinen opintojakso rakennettiin kolmen maan yhteistyönä. Aiheeksi valittiin ilmastonmuutos, johon liittyy paljon ajankohtaisia ja kompleksisia kysymyksiä, globaaleja ja paikallisia vaikutuksia sekä tunteita. Opintojaksoa testattiin viikon mittaisessa kesäkoulussa Bolognassa kesäkuussa 2017. Kesäkouluun osallistui yhteensä 24 lukio-opiskelijaa Islannista, Suomesta ja Italiasta. Lisäksi mukana oli heidän luonnontieteiden opettajiaan sekä yliopiston tutkijoita.
Kesäkoulun sisältö
Ilmastonmuutoksen ymmärtämisessä olennaisena on kasvihuoneilmiön ymmärtäminen. Kasvihuoneilmiöllä tarkoitetaan ilmakehän lämpenemistä kasvihuonekaasujen vaikutuksesta. Kesäkoulun ensimmäisen osion tavoitteena oli kasvihuoneilmiön fysikaalisten ja kemiallisten perusteiden ymmärtäminen. Osa koostui pääosin kokeellisista oppilastöistä ja demonstraatioista. Opiskelijat seurasivat auringonpaisteeseen sijoitettujen lasipullojen sisällä olevan ilman lämpötilaa. Lasipullojen pohjalla oli joko musta paperi, joka demonstroi tummaa maan pintaa, tai foliopaperi, joka demonstroi heijastavaa pintaa kuten jäätiköitä. Kasvihuoneilmiö johtuu siitä, että valo läpäisee hyvin ilmakehän kasvihuonekaasuineen, mutta lämpösäteily ei yhtä hyvin. Valo ja lämpösäteily ovat sähkömagneettisen säteilyn lajeja. Opiskelijat pääsivät tutustumaan näihin mittaamalla spektrometrillä eri valonlähteiden lähettämän säteilyn aallonpituuksien jakautumaa eli emissiospektrejä. Hiilidioksidipitoisuutta mitattiin hiilidioksidiantureilla. Opiskelijat mittasivat, miten palava kynttilä, banaani, vesi sekä varjossa ja auringon valossa oleva kasvi vaikuttavat lasipurkin ilman hiilidioksidipitoisuuksiin. Oppilastöiden lisäksi hiilidioksidin ominaisuutta toimia kasvihuonekaasuna tutkittiin mittaamalla lämpölevyn lämpötila infrapunalämpömittarilla ilman ja hiilidioksidia sisältävän putken läpi. Opiskelijoilla oli myös mahdollisuus ottaa lämpökamerakuvia itsestään esimerkiksi lasilevyn tai muovipussin läpi ja tehdä havaintoja siitä, mitkä materiaalit päästävät lämpösäteilyä lävitseen. Viimeisenä opiskelijat laskivat omat hiilijalanjälkensä sekä maakohtaiset jalanjälkien keskiarvot.
Kesäkoulun toisessa osiossa opiskeltiin kompleksisia systeemejä ja tulevaisuusajattelun työkaluja. Tarkoituksena oli taustoittaa ilmastonmuutoksen kompleksisuutta, joka kouluopetuksessa harvoin korostuu. Tämä osio keskittyi nimenomaan tulevaisuudenrakentamistaitojen harjoitteluun ja erilaisten tulevaisuusskenaarioiden hahmottamiseen. Alkuun opiskelijat tutustuivat simulaatioiden ja esimerkkien avulla erilaisten ilmiöiden mallintamiseen. Kausaalinen päättely ja takaisinkytkennän käsite tulivat tutuksi aktiviteetissä, jossa tutkittiin ryhmissä tekstiä biodieselin käytöstä. Opiskelijoiden tehtävänä oli tunnistaa tekstistä takaisinkytkentöjä ja syklisiä seurauksia ja rakentaa niiden pohjalta kartta syy-seuraussuhteista. Viimeisessä aktiviteetissa tutustuttiin mielikuvituskaupunki Irenen nykytilaan ja tulevaisuusskenaarioihin. Opiskelijoiden tehtävänä oli lopulta myös suunnitella ihanteellinen tulevaisuus kaupungille ja pohtia, kuinka se saavutetaan toimimalla yksin tai yhdessä.
Ennen kesäkoulua opiskelijat kirjoittivat aineen otsikolla Tyypillinen kesäpäivä vuonna 2030. Kesäkoulun lopussa he saivat päivittää kirjoittamiaan tulevaisuusskenaarioita käyttäen oppimiaan tietoja ja taitoja. Näin pyrittiin vahvistamaan opiskelijoiden tulevaisuuden hallintakykyä ja toimintakompetenssia. Opiskelijat pääsivät myös pohtimaan omaa osuuttaan globaalien ja paikallisten ongelmien syntymisessä ja ratkaisuissa. He muun muassa mittasivat puiden tilavuutta ja laskivat niiden sitoman hiilidioksidimäärän, jota verrattiin henkilöauton vuodessa tuottamiin päästöihin.
Opintoviikko päättyi projektitöihin, joissa opiskelijat jaettiin ryhmiin heitä kiinnostavan ja koskettavan ilmastonmuutokseen liittyvän ongelman mukaan. Opiskelijat olivat valinneet aiheikseen muun muassa jäätiköiden sulamisen, sähköautoilun ja metsän istuttamisen. Ongelman täsmentämisen jälkeen heidän oli kuviteltava, miltä asia näyttäytyisi ideaalitapauksessa vuonna 2030. Ryhmissä opiskelijat kehittelivät erilaisia teknisiä tai yhteiskunnallisia ratkaisuvaihtoehtoja, joiden avulla ideaalitilanne voidaan saavuttaa. Lopputilaisuudessa nähtiinkin erittäin luovia ratkaisuehdotuksia. Ryhmät esittivät tuotoksiaan videoin, keskustellen, kuvin ja tekstein, eläytyen ideaaliskenaarioonsa vuonna 2030 ja kertoen imperfektissä, miten siihen pääsivät (ns. backcasting -menetelmä). He olivat pohtineet, minkälainen rooli skenaariossa oli tutkijoilla, insinööreillä, kouluttajilla, politiikoilla ja muiden alojen edustajilla – ja mikä tärkeintä, heillä itsellään. Kesäkoulun aktiviteettien kuvaukseen voi perehtyä hankkeen kotisivuilla https://iseeproject.eu ja käyttää niitä omassa opetuksessa.
Opiskelijoiden ja opettajien kokemuksia
Kesäkoulun lopuksi lukiolaisia haastateltiin sekä yksilöllisesti että ryhmissä kokemuksestaan sekä erityisesti siitä, miten opiskelijat näkivät tulevaisuusajattelunsa kehittyneen. Kerätyn aineiston alustavan sisältöanalyysin perusteella opiskelijat oppivat ajattelemaan entistä monipuolisemmin erilaisia tulevaisuusskenaarioita. Backcasting-menetelmä ja muu kesäkoulun sisältö antoivat itseluottamusta ja uskoa siihen, että kovalla työllä ja olemalla rohkea asioihin voi vaikuttaa. Opiskelijat tiedostivat sen, että asioiden muuttamisen eteen on tehtävä töitä yhdessä – myös kansainvälisesti. Osalle oli tärkeää huomata, että myös muualla maailmassa on ihmisiä, joilla on hyvin samanlaisia arvoja ja ajatuksia kuin heillä itsellään. Osallistujat oppivat ajattelemaan tulevaisuuttaan tavalla, jota heidän mielestään ei koulussa opeteta.
Monen mielestä kesäkoulun parasta antia olivat kansainväliset yhteydet, joita opiskelijoiden, mutta myös opettajien ja tutkijoiden välille syntyi. Opiskelijat olivat majoittautuneina huoneisiin eri maiden opiskelijoiden kanssa. Ystävyyssuhteita syntyi eri kansallisuuksien välille. Opiskelijat myös oppivat eri maiden opiskelukäytänteistä. Toisaalta samanlaiset huolet ympäristöasioista yhdistivät heitä, ja opiskelijat yrittivät yhdessä keksiä ratkaisuja tärkeisiin ilmastonmuutokseen liittyviin ongelmiin. Opiskelijoilla oli hyvä mahdollisuus keskustella ja pohtia erilaisten eurooppalaisten maiden ongelmia ilmastonmuutokseen liittyen sekä erilaisia ratkaisuehdotuksia yhteisiin ongelmiin.
Viikon tavoitteena oli myös kannustaa opiskelijoita hakeutumaan luonnontieteellisille ja teknillisille aloille. Kesäkoulu sisälsi aktiviteettien lisäksi asiantuntijoiden luentoja sekä paneelikeskustelun, jotka valaisivat erilaisia mahdollisuuksia vaikuttaa ilmastonmuutokseen ja ylipäätään toimia luonnontieteellisillä aloilla monipuolisissa tehtävissä. Moni opiskelija koki kesäkoulun laajentaneen heidän mahdollisia tulevaisuuden uravaihtoehtoja. He näkivät, miten tiedettä voi yhdistää monenlaisiin koulutuksiin ja tehtäviin eri yhteiskunnan aloilla.
Kesäkoulun tärkeänä tehtävänä oli lisätä opiskelijoiden luottamusta tulevaisuuteen ja heidän omiin kykyihinsä. Suomalaiset opiskelijat saivat kesäkoulun ansioista luottamusta siihen, että he pärjäävät vieraalla kielellä myös opiskellessaan tieteellistä tekstiä ja kykenevät toimimaan kansainvälisessä yhteistyössä. Kritiikkiäkin kesäkoulun ohjelma sai: opetetut tieteelliset asiat koettiin liian helpoiksi, ja kaikkien aktiviteettien merkitys ei auennut. Lisäksi moni suomalaisista opiskelijoista oli jo päättänyt tulevaisuuden tavoiteammattinsa, eikä kaivannutkaan tämän pohdintaan tukea kesäkoulusta.
Opettajana oli antoisaa tehdä yhteistyötä muiden maiden opettajien ja tutkijoiden kanssa. Vaikka kesäkoulu suunniteltiin pääosin videoneuvotteluiden avulla ja jokaisen maan opettajilla oli oma osuutensa kokonaisuudesta, onnistuttiin aktiviteeteista luomaan suhteellisen yhtenäinen kokonaisuus. Kesäkoulu laajensi myös opettajan näkökulmaa ilmastonmuutokseen. Opetuksessa tulee usein tarkastelleeksi asiaa vain luonnontieteen ja tieteellisen tiedon näkökulmasta. Kuitenkin monissa aiheissa, joita luonnontieteissä opetetaan, on kyse kompleksisesta ja monia yhteiskunnan tahoja koskettavasta ongelmasta.
Hankkeen jatkosta
Bolognan kesäkoulun kokemukset rohkaisevat jatkotutkimuksiin ja kehittämään uusia opetusmoduuleita I SEE -projektin seuraavissa vaiheissa. Keväällä 2018 jokainen maa suunnittelee ja toteuttaa uuden opintojakson, joissa pyritään kehittämään opiskelijoiden kykyä suunnata kohti tulevaisuutta yhdistettynä johonkin merkittävään luonnontieteelliseen aihepiiriin. Italiassa aihepiiri on keinoäly, ja Islannissa ilmastonmuutos ja hiilidioksidin talteenotto. Suomen moduulin aiheeksi on valittu kvanttilaskenta ja tietotekniikan kehitys. Kurssi, jonka suunnittelijoina ja opettajina on tietojenkäsittelytieteen, elektroniikan ja teoreettisen fysiikan asiantuntijoita sekä opettajia ja opettajankouluttajia Helsingin yliopistosta, toteutetaan osin verkkokurssina ja osin lähiopetuskertoina Helsingin yliopistolla.
Lähteet:
Bauman, Z. (2001). The individualized society. Cambridge, UK: Polity Press.
Branchetti, L., Cutler, M., Laherto, A., Levrini, O., Palmgren, E., Tasquier, G., & Wilson, C. (2018). The I SEE project: An approach to futurize STEM education. Visions for Sustainability, 9, 1-16.
Giddens, A. (1991). Modernity and Self-Identity: Self and Society in the Late Modern Age. Stanford University Press.
Mogensen, F., & Schnack, K. (2010). The action competence approach and the ‘new’ discourses of education for sustainable development, competence and quality criteria. Environmental Education Research, 16(1), 59-74.