Kokeellisuuden ongelmat

Suomessa on luonnontieteiden kokeellisuutta haluttu korostaa jo peruskoulu-uudistuksesta lähtien, jolloin oppilastöille tuli opetuksessa keskeinen asema. Aikaisempaa, varsin toisentyyppistä luonnontieteiden kokeellisuutta edusti kasvien ja hyönteisten kerääminen, josta valitettavasti jouduttiin luopumaan. Helsingin yliopiston tutkijaryhmä kiinnitti kuitenkin jo 1980-luvun alussa huomiota siihen, että kokeellisuus ei johtanut asetettujen tavoitteiden saavuttamiseen lainkaan riittävässä määrin fysiikan, kemian tai biologiankaan opetuksessa. Erätuuli ja Meisalo (1982, 1985) käynnistivät kokeellisen työskentelyn arviointiin liittyvän tutkimushankkeen. Hankkeen yhtenä merkittävänä vaikutuksena suomalaiseen luonnontieteiden opetukseen oli kokeellisen opetuksen tavoitteiden tarkastelu aikaisempaa laaja-alaisemmin.

Laboratoriotöiden tai laajemmin kokeellisuuden merkityksestä oppimiselle ei vallitse tutkijoiden keskuudessa yksimielisyyttä (Bradley, 1968; Lazarowitz & Tamir, 1994; White, 1996). Kokeellinen toiminta oppilaslaboratoriossa ei aina johda aktiiviseen tiedon käsittelyyn ja oppilaan omakohtaiseen tiedon konstruointiin. Kokeellinen toiminta voi olla pelkästään motorista, esimerkiksi mekaanista virtapiirien tai tislauslaitteiden rakentelua. Esimerkiksi Watson, Prieto ja Dillon (1995) vertailivat, miten kokeellisuuden määrä vaikuttaa käsitteiden oppimiseen ja havaitsivat, että sillä ei ollut yhteyttä käsitteiden oppimiseen. Erityisesti Hodson (1990) on tarkastellut kriittisesti kokeellisia opetusmenetelmiä ja etenkin niitä epärealistisia tavoitteita, joita uskotaan saavutettavan kokeellisen työskentelyn kautta. Hodson esittääkin, että huomattavasti tarkoituksenmukaisempaa olisi tarkastella ennen kokeita teoriaa kuin pyrkiä johdattelemaan käsitteitä kokeiden kautta.

Millar (2004) esittää neljä syytä sille, miksi oppilaiden on hankala oppia luonnontieteellisiä käsitteitä kokeellisen työskentelyn yhteydessä:

  1. Tilanteet, joissa oppilastöitä tehdään ja välineet, joita käytetään, ovat oppilaille outoja. Aikaa oppilastöiden tekemiseen on vähän. Nämä kolme syytä vaikuttavat tulosten tarkkuuteen. Epätarkkojen ja osin virheellisten tulosten perusteella johtopäätösten tekeminen on hankalaa.
  2. Oppilailla on vaikeuksia ”nähdä” tuloksissa sellaisia säännönmukaisuuksia, joiden perusteella johtopäätöksiä pitäisi tehdä. Opettaja aliarvioi päättelyketjun, jolla edetään kerätystä kokeellisesta aineistosta johtopäätöksiin, haastavuuden. Tulos on opettajalle tuttu, ja hän näkee aineistosta helposti sen, mitä odottaa näkevänsä.
  3. Oppilas ”näkee” aineistossa sen, mitä ennakkoon odottaa. Oppilaiden ennakkokäsitykset (olemassa olevat tietorakenteet tai skeemat) ohjaavat havaintojen tekemistä.
  4. Oppilaat tietävät, että opettaja tietää, mitä aineiston perusteella pitäisi päätellä. Oppilaat odottavat sen tähden opettajan kertovan heille, miten aineisto tulkitaan.

Hegarty-Hazel (1990) esittää, että työskentely laboratoriotyöohjeiden mukaan edellyttää monipuolisia mittaamisen, luonnon tutkimisen ja mittalaitteiden käytön hallinnan taitoja sekä tulostenkäsittelytaitoja. Ongelmallista oppilaille on se, että näitä taitoja ei useinkaan opeteta heille ainakaan riittävästi.
Johnstone ja Letton (1989) tutkivat, kuinka kokeellinen toiminta kuormittaa työmuistia ja havaitsivat, että samaan aikaan, kun oppilas työskentelee kokeellisesti, hänen on vaikea oppia luonnontieteiden käsitteitä. Myös erilaisten ohjeiden seuraaminen ja uusien laitteiden kanssa operointi kuormittaa työmuistia ja vaikeuttaa muun informaation käsittelyä. On kuitenkin otettava huomioon, että jos oppimista mitataan pelkästään kynä-paperitesteillä, laboratoriotöillä ei voikaan olla suurta merkitystä faktatietojen omaksumiselle. Työmuistin kuormittavuuden pelko voi johtaa siihen, että oppilastöiden ohjeista tulee reseptinomaisia luetteloita, jotka eivät ohjaa oppilasta oivaltamaan ja päättelemään.

Kokeellisuuden kehittäminen ja arvioiminen ei siis ole yksinkertaista. Yhtenä ongelmana kokeellisuuteen liittyvissä tutkimus- ja kehittämishankkeissa on usein se, että niissä arvioidaan kokeellisuuden merkitystä yksipuolisesti, esimerkiksi vain tietojen oppimisen kannalta eikä riittävän laaja-alaisesti esimerkiksi motivoitumisen, taitojen oppimisen ja oppilaan persoonallisuuden osa-alueiden kehittymisen kannalta. Ei liene hedelmällistä vertailla esimerkiksi eri opetusmenetelmillä saavutettavissa olevia oppimistuloksia, vaan tarkoituksenmukaisempaa on vertailla erilaisten lähestymistapojen monipuolisuutta ja niiden tarjoamia mahdollisuuksia kehittää oppilaan persoonallisuutta.

Teksti: Jari Lavonen ja Veijo Meisalo, Helsingin yliopiston soveltavan kasvatustieteen laitos