Tiedekasvatuksen tutkimus tulevaisuuden tekijöiden tukena

Maija Aksela

Millainen tutkijakuva suomalaisilla lapsilla ja nuorilla on?  Miten sukupuoli ja ikä ovat yhteydessä tutkijakuvaan?  Millaisia käsityksiä lapsilla ja nuorilla on omasta toimintakompetenssistaan ympäristökysymyksissä? Minkälaiset aktiviteetit tukevat sitä? Millaista relevanssia (henkilökohtainen, ammatillinen ja yhteiskunnallinen) lukiolaiset ja heidän ohjaajansa, yliopisto-opiskelijat, kokevat yliopiston kanssa yhteistyössä toteutetulla kurssilla? Mitä merkitystä on oppilaiden ja opettajien näkökulmasta toiminnallisella opintokäynnillä yliopistolle? Mitä merkitystä tiedeleireille osallistumisesta on lasten vanhempien mielestä? Miten tietokoneavusteinen molekyylimallinnus koetaan merkitykselliseksi ja mitkä tekijät siihen vaikuttavat? Miten tukea alisuoriutuneita lapsia ja nuoria opiskelun iloon? Minkälaisia mahdollisuuksia ja haasteita on projektilähtöisessä opetuksessa opettajien näkökulmasta? Minkälaista tukea ohjaajat tarvitsevat matematiikkaa ja ohjelmointia yhdistävässä Pulmaario-hankkeessa? Mitkä tekijät vaikuttavat segregaatioon ohjelmoinnin opiskelussa? Miten yhteistyö elinkeinoelämän kanssa edistää asetettuja opetuksen tavoitteita? (Edellä muutamia tutkimuskysymyksiä tiedekasvatuksessa toteutetuissa tutkimuksissa Helsingin yliopistossa vuonna 2018.)

Vuodesta 2003 lähtien yli puoli miljoonaa lasta ja nuorta tulevaisuuden tekijää on osallistunut Helsingin yliopiston yhteisölliseen tiedekasvatustoimintaan joko fyysisesti tai virtuaalisesti, ja lisäksi mukana on ollut tuhansia opettajia, tulevia opettajia, tutkijoita sekä kansainvälisiä vieraita. Suosituimpia osallistavan tiedekasvatuksen muotoja ovat olleet mm. toiminnalliset opintokäynnit eri tiedekunnissa toimiviin tiedeluokkiin (6 kpl), tiedekerhot, tiedeleirit, tiedeseikkailut, tiedesynttärit, tiedepäivät, kansallinen ja kansainvälinen StarT sekä virtuaaliset palvelut1.  Yhteisöllinen ja osallistava tiedekasvatus toimii kuin oppiva yhteisö, jossa kaikki siihen osallistuvat (lapset, nuoret, ohjaajat, tutkijat, opettajat, tulevat opettajat, perheet, isovanhemmat ym.) oppivat toisiltaan monipuolisen vuorovaikutuksen, ihmettelyn ja yhdessä tekemisen kautta.

Mitä lapset ja nuoret – tulevaisuuden tekijät  ajattelevat tieteistä ja niiden tekemisestä, tutkijan työstä ja eri tutkimusaiheista (mm. ilmastonmuutoksesta, tekoälystä) ym.? Minkälaisia kysymyksiä heillä on? Mikä heitä kiinnostaa? Miten kohdataan parhaiten eri ikäisten ja taitoisten lasten ja nuorten osaamista, edistetään erilaisia taitoja (kuten tieteen tekemisessä keskeistä kriittistä ajattelua), uteliaisuutta, luovuutta, yhteisöllisyyttä, kiinnostusta tieteisiin sekä niiden opiskeluun? Muun muassa niihin kysymyksiin pyrkii vastaamaan tiedekasvatukseen liittyvä tutkimus, johon tässä blogissa virittäydytään esimerkkien avulla yhdestä näkökulmasta.

Tiedekasvatuksessa tehdään sekä perus- että soveltavaa tutkimusta

Helsingin yliopiston tiedekasvatustoiminta kytkeytyy kiinteästi uusimpaan tutkimukseen tieteistä, niiden oppimisesta ja opetuksesta1.  Uusin tutkimustieto, esimerkiksi ilmastonmuutoksesta tai tekoälystä pyritään yhteistyössä tutkijoiden ja muiden yhteistyötahojen kanssa jalostamaan käytäntöön eri kohderyhmille sopiksi. Toimintamalleihin (opintokäynnit, tiedeleirit ym.) liittyy erilaisia tutkimus- ja kehittämishankkeita1. Myös yliopiston tutkimusasemia hyödynnetään entistä enemmän toimintamallien toteutuksessa lähitulevaisuudessa.

Tiedekasvatuksessa tehdään sekä perus- että soveltavaa tutkimusta tiedekohtaisesti tai monitieteisesti kansallisessa ja kansainvälisessä yhteistyössä.  Kohteina on sekä formaali, informaali että non-formaali tiedekasvatuksen oppiminen, opetus ja oppimisympäristöt. Tutkimus pyrkii vastaamaan myös tarpeisiin, esimerkiksi opetusuunnitelman perusteiden nykyisiin tavoitteisiin.  Yhtenä tavoitteena on jalostaa ketterästi yhdessä tutkijoiden ja muiden yhteistyötahojen (esim. elinkeinoelämä) kanssa uusia ratkaisuja ja pedagogisia innovaatioita havaittuihin haasteisiin, ja edistää yliopiston strategian tavoitteissa olevien keskeisiä teemoja (esim. kestävä kehitys, digiosaaminen). Tiedekasvatustutkimus voi olla lyhytaikaisempaa tai pitkäaikaisempaa tutkimusta. Kiinnostavaa olisi tutkia jatkossa muun muassa, miten varhaiskasvatuksessa jo aloitettu tiedekasvatus tukee valintoja ja opiskelua myöhemmin.

Kehittämistutkimus (engl. design-based research) on yksi tiedekasvatuksessa Helsingin yliopistossa pitkään käytetty tutkimusmenetelmä, jolla voidaan  systemaattisesti (i) jalostaa uusinta tutkimustietoa tieteestä sekä sen opettamisesta ja oppimisesta kullekin kohderyhmälle sopivaksi, (ii) kehittää ratkaisu valittuun käytännön kehittämistarpeeseen tai haasteeseen, (ii) kouluttaa yhteisöllisesti opettajia ja tulevia opettajia uuden asian käyttöönottoon sekä (iii) edistää kaikkien mukaan osallistuvien (esimerkiksi opettajankouluttajat, tutkijat, opettajat, tulevat opettajat ja teollisuuden asiantuntijat) sujuvaa yhteistyötä ja oppimista toisiltaan.3

Tiedekasvatustutkimusta Helsingin yliopistolla tehdään pääasiallisesti opettajankoulutuksen yhteydessä eri tiedekunnissa ja harjoittelukouluissa, ja tutkimuksiin liittyy opinnäytetöitä. Samalla myös koulutetaan tiedekasvatukseen tutkijoita ja asiantuntijoita erilaisiin tehtäviin.  Kun uusi tutkimus- ja kehittämishanke käynnistetään, niin siihen liittyy yksi tai useampi opinnäytetyö. Esimerkiksi muutamia väitöskirjoja on tehty viime vuosina non-formaalin tiedekasvatuksen parissa (esim. Sakari Tolppasen väitöskirja ilmastonmuutokseen liittyvästä nonformaalista tiedekasvatuksesta ja lahjakkaiden nuorten tukemisesta4 tai Veli-Matti Ikävalkon väitöskirja relevantista non-formaalista opiskeluympäristöstä, Kemianluokka Gadolinista5). Julkaisuja tiedekasvatuksesta kirjoitetaan englannin lisäksi myös kotimaisilla kielillä. Matematiikan, luonnontieteiden ja teknologian tiedekasvatusta edistämään on avattu kansainvälinen tieteellinen lehti, LUMAT.

Lisäymmärrystä tutkijakuvasta, lukioyhteistyön relevanssista ja toimintakompetenssista ympäristökysymyksissä

Tiedekasvatuksen tutkimusta toteutetaan aktiivisesti yliopiston eri tiedekunnissa6. Tässä on kuvattuna muutama esimerkki tutkimusaiheista ja niihin liittyvistä opinnäytetöistä vuodelta 2018.  Useimmista opinnäytetöistä on tieteellinen julkaisu tulossa ja valmisteilla.

Yksi esimerkki tiedekasvatustoiminnan tutkimusaiheista on lasten ja nuorten tutkijakuva sekä sen tukeminen erilaisten tiedekasvatusaktiviteettien kautta. Aihetta on tutkittu vähän Suomessa aikaisemmin. Tutkijakuvalla tarkoitetaan mielikuvia ja käsityksiä tutkijoista. Yksi tutkimus on toteutettu tähän mennessä opinnäytetyönä7. Tutkimukseen osallistui 455 lasta ja nuorta Helsingin yliopiston noin 20 tiedeleireiltä. Tutkimuksessa selvitettiin DAST-testin avulla sukupuolen, iän sekä tiedeleirin aiheen yhteyttä leiriläisten tutkijakuvaan. Tutkimuksen mukaan suomalaisilla lapsilla ja nuorilla esiintyy jonkin verran stereotyyppisinä pidettyjä käsityksiä tutkijoista. Tyypillisimmät stereotyyppiset piirteet olivat työskentely sisällä, miestutkija sekä erilaiset tutkimuksen symbolit ja teknologiavälineet. Tehty tutkimus auttaa ymmärtämään nuoren tutkijakuvan muodostumista ja siihen vaikuttavia tekijöitä, ja auttaa myös tiedekasvatustoiminnan suuntaamisessa: on mahdollista tarjota nuorille mahdollisuuksia muodostaa realistisempaa ja monipuolisempaa tutkijakuvaa, esimerkiksi tutkijavierailujen ja muiden toiminnallisten aktiviteettien kautta. Vuorovaikutus nk. esikuvien kanssa voi lisätä nuorten kiinnostusta ja minäpystyvyyttä tutkijan uraa kohtaan, ja lisätä luonnontieteiden opiskelua ja hakeutumista aloille7.

Toinen esimerkki tiedekasvatustoiminnan tutkimusaiheista on lukion ja korkeakoulujen yhteistyö, ja toiminnan relevanttius lukiolaisille sekä yliopiston opiskelijoille. Aihetta on tutkittu vähän Suomessa. Tutkimuksessa on meneillään useita opinnäytetöitä useiden lukioiden kanssa yhteistyössä. Tutkimukseen osallistuu sekä nuoria tutkijoita että tulevia opettajia. Aiheen tutkiminen ja ymmärtäminen on ajankohtaista erityisesti uuden lukiolain myötä, jossa toisen asteen oppilaitoksille on säädetty velvoite tarjota opiskelijoille mahdollisuus korkeakouluyhteistyöhön. Uusimmassa tutkimuksessa on selvitetty lukion ja yliopiston yhteiskurssin relevanssia lukiolaisen ja yliopisto-opiskelijan näkökulmasta8. Tavoitteena siinä oli ymmärtää kurssin koettuja hyötyjä eri osapuolille, pohtia miten ne ovat linjassa asetettujen tavoitteiden kanssa, ja tuottaa tietoa vastaavien mallien kehittämiseen. Tapaustutkimuksen kohteena oli Helsingin yliopiston ja Espoon lukioiden välisenä yhteistyönä järjestetty Globaalit haasteet -kurssi. Kurssilla yliopisto-opiskelijat toimivat ohjaajina lukiolaisille, lukiolaisten toteuttaessa ilmiöpohjaisia projekteja. Tutkimuksessa saatiin selville muun muassa, että yhteistyökurssi voidaan järjestää osallisille relevantiksi kaikilla sen tasoilla (henkilökohtainen, ammatillinen ja yhteiskunnallinen relevanssi; vrt. Kuva 1). Yliopisto-opiskelijoille saadut ohjaamisen kokemukset ja ammatillinen relevanssi olivat myös tärkeitä. Tämän tutkimuksen lisäksi relevanssiteoriaa on käytetty tiedekasvatustutkimuksessa myös ymmärtämään tiedeleirejä ja toiminnallisten opintokäyntien merkitystä lasten, nuorten, opettajien ja perheiden näkökulmista9,10.

 

Kuva 1.  Relevanssin dimensiot Stuckeyn ym. (2013) mallin mukaan7.

Yksi keskeinen tutkimusaihe tiedekasvatuksessa on kestävä kehitys ja sen opetuksen edistäminen. Tutkimus tukee myös yliopiston strategian tavoitteiden edistämistä. Esimerkiksi ilmastonmuutoskysymykset ja niiden ymmärtäminen eri kohderyhmien näkökulmasta on yksi tiedekasvatuksen tutkimusaihe eri tiedekasvatuksen toimintamuodoissa. Ilmastokasvatuksesta on menossa tutkimus, jossa pyritään ymmärtämään opettajien yhteisöllistä globaalia opiskelua MOOC-verkkokurssilla, Teachers’ Climate Change Forum. Opettajien MOOC-verkkokoulutukseen liittyvää tutkimusta on tiedekasvatuksessa kestävän kehitys -teemasta tehty vuodesta 2016 lähtien muun muassa Kiina-yhteistyössä.11

Tutkimus lasten ja nuorten toimintakompetenssista ympäristökysymyksissä toteutettiin viime vuonna opinnäytetyönä.12 Toimintakompetenssilla tarkoitetaan yksilön valmiuksia toimia jonkin asian puolesta. Sitä vahvistava ympäristökasvatus on ratkaisukeskeistä, ja sillä kannustetaan lapsia ja nuoria toimimaan aktiivisina ja sitoutuneina kansalaisina ympäristökysymysten parissa. Tutkimuksen aineisto kerättiin haastattelututkimuksena Helsingin yliopiston Tulevaisuuden tutkijat -tiedeleireillä. Tutkimus osoitti muun muassa, että monien tiedeleiriläisten usko omiin vaikutusmahdollisuuksiin oli toimintakompetenssin edellytyksistä heikoin. He olivat kiinnostuneita muoviroskaongelmaan, ilmastonmuutokseen, Itämeren tilaan, eläinten oloihin sekä saastuneisuuteen vaikuttamisesta. Mikäli lasten toimintakompetenssia ympäristökysymyksiä kohtaan saadaan vahvistettua, voidaan ympäristöongelmista ahdistumisen ja passivoitumisen sijaan vahvistaa lasten halua ja kykyä toimia ongelmien ratkaisun eteen.12 Tuloksia pyritään hyödyntämään tiedekasvatuksen tulevien toteutusten suunnittelussa, ja jatkotutkimuksessa.

Yksi Helsingin yliopiston tiedekasvatuksen keskeisiä tutkimusaiheita on nk. perhetiedekasvatus ja sen muodot. Miten eri tavoin voidaan tukea lasten ja nuorten hyvää tulevaisuutta yhdessä läheisten kanssa?  Mikä rooli draaman (roolimallien ja tarinoiden käytöllä) voi olla lapsen innoittajana toiminallisessa tiedekasvatuksessa? Ensi kesän tiedeleireillä (haku leireille avautuu huhtikuun alussa; ks. tiedekasvatuksen verkkosivut2) yhtenä tutkimuskohteena on lastenlasten ja isovanhempien yhteisöllinen tiedeopiskelu. Siinä on myös alkamassa kansainvälistä yhteistyötä.

Tiedekasvatuksen tutkimuksella on tärkeä rooli tiedekasvatuksen vahvistamisessa Suomessa ja globaalisti.  Yhdessä hyvään tulevaisuuteen!

Kirjoittaja, professori Maija Aksela on toteuttanut ja tutkinut tiiminsä kanssa tiedekasvatusta vuodesta 2003 lähtien Helsingin yliopistolla.  Vuodesta 2010 lähtien hän on toiminut Helsingin yliopiston tiedekasvatustoiminnan johtajana, ja kirjoittanut tiedekasvatuksen tärkeydestä aikaisemminkin 13,14.  Hänellä on kaikkiaan yli 30 vuoden kokemus tiedekasvatuksesta, ja yli 300 julkaisua. Maija Aksela on toiminut myös kansallisen LUMA-keskus Suomi -verkoston johtajana vuodesta 2014 lähtien.

Viitteet

1 Aksela, M., Oikkonen, J., & Halonen, J. (2018). Yhteisöllistä tiedekasvatusta Helsingin yliopistolla vuodesta 2003 lähtien. Uusia ratkaisuja ja pedagogisia innovaatioita opetukseen varhaiskasvatuksesta korkeakouluihin. Helsinki: Helsingin yliopisto.

2  Helsingin yliopiston tiedekasvatuksen www-sivusto

3 Aksela, M. (2019). Promoting math, science and technology education collaboratively through design-based research.  It will be published on March 2019 in the book of Contemporary approaches to research in mathematics, science, health and environmental education symposium, Deakin University, Australia.

4  Tolppanen, S. (2015). Creating a Better World : Questions, Actions and Expectations of International Students on Sustainable Development and Its Education. Väitöskirja. Helsinki: Helsingin yliopisto.

5 Ikävalko, V.-M. (2017). Mielekkään kemian non-formaalin oppimisympäristön kehittämistutkimus yhteistyössä työelämän kanssa. Väitöskirja. Helsinki: Helsingin yliopisto.

6 Tiedekasvatuksen tutkimusjulkaisuja tiedekasvatuksen www-sivustolla

7 Merenheimo, S. (2018). Tiedekasvatus: Lasten ja nuorten tutkijakuva – käsityksiä tutkijoista ja heidän työstään. Pro gradu -tutkielma. Helsinki: Helsingin yliopisto.

8 Ikävalko, T. (2018). Lukion ja yliopiston yhteiskurssin relevanssi lukiolaisen ja yliopisto-opiskelijan näkökulmasta – Tapaustutkimus Globaalit haasteet -kurssilta. Pro gradu -tutkielma. Helsinki: Helsingin yliopisto.

9 Halonen, J. (2017). Non-formaali tiedekasvatus: Tiedeleirien relevanssi lasten ja perheiden näkökulmasta. Pro gradu -tutkielma. Helsinki: Helsingin yliopisto.

10 Blomgren, P. (2018). Kemian non-formaalin oppimisympäristön relevanssi oppilaiden ja opettajien näkökulmista. Pro gradu -tutkielma. Helsinki: Helsingin yliopisto.

11 MOOC-verkkoopiskeluun liittyvää tutkimusta

12 Aalto, M. (2019). Tiedeleiriläisten toimintakompetenssin kokemukset ympäristökysymyksissä. Pro gradu -tutkielma. Helsinki: Helsingin yliopisto.

13 Aksela, M. (2012). Tiedekasvatus ja sen tulevaisuus. Tieteessä tapahtuu 4/2012.

14 Aksela, M. (2017). Lasten ja nuorten tieteestä innostuminen vahvistaa Suomen hyvää tulevaisuutta. Tietysti.fi.

Stuckey, M., Hofstein, A., Mamlok-Naaman, R., &. Eilks, I. (2013). The meaning of ‘relevance’ in science education and its implications for the science curriculum. Studies in Science Education, 49(1), 1–34. https://doi.org/10.1080/03057267.2013.802463