Ympäristö- ja luonnontieteen kurssin opetus suunniteltiin dialogisen tutkivan oppimisen pohjalta, sillä Akkusin, Gunelbin ja Handcin (2007) mukaan tutkivan oppimisen avulla on saavutettu parempia oppimistuloksia kuin perinteisillä, esi-merkiksi opettajajohtoisilla, opetusmenetelmillä. Hyvien oppimistulosten edel-lytyksenä näyttäisi olevan opiskelijoiden osallistuminen opetuksessa esiintyvien ongelmien suunnitteluun ja valintaan tavalla, joka mukailee tieteellisiä tutkimus-käytänteitä. On kuitenkin huomattava, että päämäärätön tutkiminen luokkahuo-neessa ei tue oppimista (Abrahams & Millar 2008).
Suunnittelussa hyödynnettiin Linnin, Davisin ja Bellin (2004) tutkivan oppimi-sen teoriaa. Heidän teoria määrittää tutkivan oppimioppimi-sen tavoitteelliseksi toimin-naksi, jossa diagnosoidaan ongelmia, tarkastellaan kriittisesti tieteellisiä kokei-ta ja testejä. Lisäksi etsitään vaihtoehtoja, suunnitellaan tutkimuksia, tutkikokei-taan otaksumia, etsitään informaatiota, rakennetaan malleja ja näiden perusteella keskustellaan/väitellään vertaisten kanssa ja muodostetaan päteviä argumentteja (Taulukko 1). Opetuksen suunnittelun lähtökohta oli, että tutkivassa oppimisessa ja opettamisessa otetaan huomioon opiskelijoiden omat ideat ja osallistuminen tieteelliseen argumentointiin osana kokeellista työskentelyä. Tällöin opiskelijoi-den ennakkokäsitykset toimivat useiopiskelijoi-den harjoitusten pohjana, joiopiskelijoi-den paikkansa pitävyyttä tutkittiin kokeellisella asetelmalla.
Toinen opetuksen suunnittelun auktoriteetti oli Alexander (2008), jonka mu-kaan dialoginen opettaminen on yhteisöllistä, vuorovaikutteista, tukevaa, ku-mulatiivista ja tarkoituksenmukaista (Taulukko 1). Tavoitteena oli mahdollistaa opiskelijoiden osallistuminen tieteelliseen päättelyyn osana dialogista opetuskes-kustelua. Erityisesti painotettiin oppimisen ja opettamisen yhteisöllisyyttä kehit-tämällä tehtäviä, joita opiskelijat pohtivat ryhmässä. Opetuksen tarkoituksen-mukaisuus varmistettiin ilmastonmuutoksen ympärillä käytyjen keskustelujen avulla. Opetuksen punaisena lankana oli ilmastonmuutoksen ymmärtämisen rakentaminen, jolloin opetuksessa keskityttiin keskeisiin prosesseihin: aalto- ja hiukkasmalliin, aineen rakenteeseen ja hiukkasluonteeseen sekä aineen kiertoi-hin sekä ilmiön planetaarisiin vaikutuksiin (Ratinen, 2008). Eri harjoituskerroilla esiintyneet käsitteet kerrattiin ja yhdisteltiin, millä vahvistettiin opetuksen ku-mulatiivisuutta.
Monessa yhteydessä korostetaan, että tutkivassa oppimisessa oppijan täytyy itse kantaa vastuu siitä, miten hän osaa omiin ennakkotietoihin pohjautuen rakentaa uutta tietopohjaa. Luonnontieteiden luonteeseen suhteutettuna ajatus on kestä-mätön, sillä luonnontiede rakentuu tieteellisesti perusteltuihin teorioihin. Jos
oppijalle halutaan opettaa myös luonnontieteellistä ajattelua, täytyy opetuksen lopussa ottaa huomioon myös tutkivasta ilmiöstä vallitseva luonnontieteellinen teoria ja näin ohjata opettajan avustuksella oppijat arkiajattelusta tieteellisesti kestäville perustoille. Usein luonnontieteelliset ilmiöt ovat niin vaikeita, etteivät oppijat osaa yksin siirtyä arkiajattelusta kohti tieteellistä näkemystä. Sen vuoksi luonnontieteen pedagogiikassa on alettu käyttää kommunikatiivista lähestymis-tapaa (Mortimer & Scott 2003), jossa luokkahuonevuorovaikutuksessa vuorot-televat sekä dialoginen että auktoritatiivinen (tieteellinen) kommunikointitapa.
Lähestymistavassa on keskeistä, että opettaja kokoaan opetuksen lopuksi opis-kelijoiden näkemykset ja ohjaa oppijat ajattelussaan kohti tieteellistä näkemystä.
Ympäristö- ja luonnontieteen kurssi noudatti Mortimerin ja Scottin (2003) kom-munikatiivista opettamista ja oppimista (Taulukko 1). Opetustavassa on kes-keistä oppitunneilla käytetyt erilaiset kommunikointitavat: vuorovaikutteinen/
ei vuorovaikutteinen ja dialoginen/auktoritatiivinen lähestymistapa. Lyhyesti ilmaistuna vuorovaikutteinen opetus mahdollistaa oppijoiden keskustelun osa-na opetusta, kun taas vuorovaikutukseton oppiminen on luoteeltaan enemmän luentotyyppistä. Dialogisuus taas mahdollistaa oppijoiden ja opettajan välisen ajatustenvaihdon opetuksen kohteena olevasta ilmiötä, mutta auktoritatiivinen puhetapa johdattaa oppijat, usein opettajan johdolla, kohti tieteellisesti oikeaa näkemystä kohti. Scott ja Ametller (2007) painottavat, että tarkoituksenmukai-sen luonnontieteen oppimitarkoituksenmukai-sen ja opettamitarkoituksenmukai-sen tulisi sisältää sekä dialogisia että auktoritatiivisia elementtejä. Opetuksen avaamisvaiheessa tulisi kartoittaa oppi-laiden ennakkotiedot, jotta opetuksessa voitaisiin rakentaa uutta tietoa vanhojen tietorakenteiden päälle. Opetuksen sulkemisvaiheen tulisi sisältää myös auktori-tatiivisia elementtejä, jolloin voidaan vakuuttua siitä, etteivät oppilaiden arkiha-vainnot ja -ajattelut jää voimaan opetuksen lopussa.
Ympäristö- ja luonnontieteen kurssilla tavoitteena oli tutustua tutkivaan oppimi-seen eri luonnontieteen näkökulmista, mikä vaikutti eri harjoitusten sisältöihin ja ominaispiirteisiin. Erot eri luonnontieteiden “luonteissa” vaikuttivat opiske-lijoiden mahdollisuuksiin osallistua dialogiseen vuorovaikutukseen opetuksen aikana. Kaikkien harjoituskertojen (fysiikka, kemia, biologia ja luonnonmaan-tiede) aloitusvaiheessa kartoitettiin opiskelijoiden ja esiteltiin koululaisten en-nakkotietoja tutkivasta ilmiöstä. Fysiikan ja kemian harjoituksissa hyödynnet-tiin Viirin (2005) kokoamia lapsen käsityksiä valosta ja aineen rakenteesta ja sen hiukkasluonteesta. Biologian harjoituskerralla tarkasteltiin opiskelijoiden ennak-kokäsityksiä yhteyttämiseen liittyvien tehtävien avulla, ja maantieteessä pohdit-tiin Ojalan (1997) tutkimuksessa löydettyjä Maan planetaarisuuden ymmärtämi-sen ydinkohtia. Yhteistä kaikkien harjoitusten aloitusvaiheelle oli se, että opis-kelijat pohtivat asiaa yksin, ryhmän jäsenenä ja opettajan johdolla tapahtuvassa
Luokanopettajaksi opiskelevien kokemukset dialogisen tutkivan opetuksen
TAULUKKO 1. Dialogisen tutkivan oppimisen teorioita ja vaiheita sähkömagneet-tisen säteilyn opettamisessa (Ks. Lehesvuori, Ratinen, Kulhomäki, Lappi, & Viiri, 2011).
Tutkiva oppiminen Linn, Davis & Bell (2004)
Kommunikatiivinen lähestymistapa
Mortimer & Scott (2003);
Scott & Ametller (2007)
- Esim. miksi taivas on sininen?
dialogisessa ja vuorovaikutteissa opetuskeskustelussa. Jatkossa löydettyjä (virhe-) käsityksiä tarkasteltiin ongelmaperusteisesti erilaisten demonstraatioiden avulla esimerkiksi fysiikassa tutkimalla “näkyvää” valoa.
Neljän harjoituskerran (fysiikka, kemia, biologia, maantiede) tutkimusjaksojen ajallisesti ja teknisesti melko vaativat kokeet olivat pääosin opettajan demonstraa-tioita, mutta opiskelijoiden osallistuminen pyrittiin maksimoimaan pyytämällä heitä muun muassa tutkimusavustajiksi. Demonstraatioiden avulla pyrittiin var-mistamaan kaikille ryhmille samanlaiset tulokset, joita he pohtivat myöhemmin.
Tutkimusjaksot sisälsivät myös opiskelijakeskeistä tutkimista, kuten kasvisolun mikroskopointia. Tutkimusjaksot sisälsivät suunnittelua, toteuttamista (pääosin demonstraatiot) ja arviointia. Opiskelijat laativat hypoteesit ja niistä keskusteltiin tutkimusten jälkeen ensin pienryhmissä ja sitten dialogisessa vuorovaikutteisessa opetuskeskustelussa. Yhteyttämisen hypoteeseja tarkasteltiin maantieteen harjoi-tuskerran alussa. Opettajan rooli oli ohjaava, jolloin opiskelijoiden tiedon raken-tumista tuettiin ongelmaperustaisilla kysymyksillä, jotka edesauttoivat opiskeli-joiden luonnontieteellisen ajattelun kehittymistä. Usein opetuskeskustelua vai-keutti opiskelijoiden luonnontieteellisen tiedon vähyys, jonka vuoksi opiskelijat pohtivat useita kysymyksiä myös pienryhmissä, jota kuvataan tutkivan puheen (exploratory talk) käsitteellä (Mercer & Littleton 2007; Littleton & Mercer 2009).
Pienryhmäkeskusteluissa on vaarana, että opiskelijat joutuvat epätieteelliseen ajatteluun, jonka vuoksi opetus sisälsi erityisesti tarkasteluvaiheessa myös auk-toritatiivista vuorovaikutusta. Myös dialogista lähestymistapaa käytettiin tarkas-teluvaiheessa silloin, kun sisältö oli vaikeaa ja opiskelijoiden ymmärrys oli puut-teellista. Pääpiirteittäin ongelmat avattiin tarkasteluvaiheessa dialogisesti, mutta työskentely sisälsi myös auktoritatiivisen opetuksen sulkemisvaiheen.