Fysiikan aineenopettajien Abitti-ohjelmien hyödyntäminen opetuksen tukena

i

Pro gradu -tutkielma Huhtikuu 2020

Fysiikan ja matematiikan laitos Itä-Suomen yliopisto

FYSIIKAN AINEENOPETTAJIEN ABITTI–OHJELMIEN

HYÖDYNTÄMINEN OPETUKSEN TUKENA

Pessi Pöllänen

ii

Pessi Pöllänen Fysiikan aineenopettajalinjan Pro-gradu tutkielma, 55 sivua

Itä-Suomen yliopisto Fysiikan koulutusohjelma Fysiikan aineenopettajakoulutus Työn ohjaajat FT Mikko Kesonen

Tiivistelmä

Tässä tutkielmassa keskitytään suomalaisten lukio-fysiikan opettajien Abitti-ohjelmien opetuskäyttöön. Erityisesti etsitään vastauksia kysymyksiin, mitä Abitti-työkaluja opettajat hyödyntävät oppitunneillaan sekä miten nämä työkalut ovat käytössä? Miten lukiotasoinen fysiikan opetus tukee opiskelijoiden valmiuksia hyödyntää Abitti- ohjelmistoja esimerkiksi sähköisissä ylioppilaskokeissa, jatko-opinnoissa tai työelämässä? Kuinka näiden ohjelmistojen käyttö vaikuttaa Suomen kansallisen lukion opetussuunnitelman perusteiden oppimistavoitteiden saavuttamiseen? Sekä minkälaiset valmiudet opettajilla on taitojensa puolesta hyödyntää Abitti-teknologiaa opetuksessa?

Tutkimus suoritettiin suomalaisille lukion fysiikan opettajille suunnatulla sähköisellä kyselylomakkeella. Kyselylomake koostettiin Suomen kansallisen lukion opetussuunnitelman perusteiden (2019) sekä aikaisemman tutkimustiedon pohjalta.

Lomakkeella kerättiin fysiikan opettajilta kvantitatiivista tietoa Abitti-ohjelmien opetuskäytöstä, sekä näkemyksiä sen vaikutuksista lukion opetussuunnitelman oppimistavoitteiden saavuttamiseen. Tiedot kerättiin touko- sekä kesäkuun aikana vuonna 2019 ja lomakkeeseen vastasi yhteensä 32 opettajaa. Tutkimuksen tulokset viittasivat siihen, että Abitin laajasta ohjelmatarjonnasta huolimatta, suomalaiset fysiikan opettajat käyttävät näistä ainoastaan niitä, joiden käytön kokevat hallitsevansa. Näitä ohjelmia olivat Texas instruments Nspire, Logger Pro, Office sekä Geogebra.

Opetustavoitteista Abitti-ohjelmien käytön koettiin tukevan erityisesti mallintamisen sekä kokeellisen havaintoaineiston käsittelytaitojen kehittymistä. Fysiikan sisältötiedon, kuten lakien, käsitteiden periaatteiden ja teorioiden, ymmärtämisen ei kuitenkaan koettu kehittyvän Abitti-ohjelmien opetuskäytön myötä. Abitin opetuskäyttö ei vastaajien mielestä myöskään edistänyt soveltavien taitojen, kuten laskutehtävien- tai ongelmanratkaisutaitojen, kehittymistä. Tutkimuksen pohjalta voidaan tehdä johtopäätös, että suomalaisen lukio-fysiikan opetuksen yleisissä tavoissa hyödyntää Abitti-ohjelmia

iii

on vielä kehitettävää. Tulokset antoivatkin viitteitä siitä, että tämän hetkiset tavat käyttää Abitti-ohjelmia opetuksen tukena eivät välttämättä edistä pedagogisesta näkökulmasta fysiikan sisältötiedon oppimista optimaalisella tavalla. Tutkimuskirjallisuudesta löytyi viitteitä siitä, että oppimistuloksia voidaan parantaa sähköisten työkalujen aktiivisen opetuskäytön avulla. Näiden oppimistulosten takaamiseksi sähköisten työkalujen opetuskäyttö edellyttää kuitenkin luovuutta ja uusia pedagogisia lähestymistapoja opetettaviin aiheisiin.

iv

Esipuhe

Ylioppilaskokeiden sähköistymisen aikakaudella fysiikan ja matematiikan opettajaksi opiskelleena päätin valita pro gradu-tutkielmani aiheeksi Abitti-työkalujen opetuskäytön.

Päädyin lopulta tutkimaan Abitti-työkalujen hyödyntämistä fysiikan lukio-opetuksessa, sillä koin aiheen ajankohtaiseksi sekä niin tuoreeksi, ettei aiheesta oltu vielä tehty paljon tutkimusta. Aiheesta oli mielekästä tehdä tutkimusta, sillä kyselylomakkeen vastaukset paljastivat yllättäviäkin seikkoja suomalaisten fysiikan opettajien näkemyksistä Abitti- ohjelmien käyttöön. Lisäksi opin Abitti-ohjelmista sekä niiden hyödyntämisestä merkittävästi uutta tutkimuksen myötä.

Erityisesti haluan kiittää työni ohjaajaa tohtori Mikko Kesosta arvokkaista ohjeista, vihjeistä sekä palautteista, joita projektin aikana sain. Lisäksi kiitän Heikki-Paavo Kurvista, joka osallistui tutkielman kyselyn testaukseen sekä jokaista kyselyn levitykseen osallistunutta. Kiitos kuuluu myös kyselyyn vastanneille opettajille.

Kiitän vielä ystäviäni Iiro Muhosta, Juuso Uusimäkeä, Joonas Saarta sekä Markku Monosta kannustuksesta sekä palautteesta työn aikana. Lopuksi suuri kiitos Emilia Permannolle taustatuesta, kannustuksesta sekä kärsivällisyydestä.

Joensuussa 27. huhtikuuta 2020 Pessi Pöllänen

v

Sisältö

1 Johdanto 1

2 Teoria 4

2.1 Opetusteknologia ja opetuksen digitalisaatio 4 2.1.1 Opetusteknologia ja opetuksen digitalisaatio käsitteinä 4

2.1.2 Opetuksen digitalisaatio Suomessa 5

2.2 Opetusteknologia Suomen lukio-fysiikan ja -matematiikan opetuksessa 8

2.2.1 Abitti-ohjelmat 8

2.2.2 Fysiikan ja matematiikan oppiaineiden teknologian käytön vaatimukset lukion opetussuunnitelmassa sekä Suomen lainsäädännössä 9 2.2.3 Opetusteknologian käyttö fysiikan ja matematiikan opetuksessa sekä

sen luomat haasteet ja mahdollisuudet 10

2.3 Teknologian opetuskäytön vaikutukset oppimistuloksiin ja opetukseen 12 2.3.1 Lisääntyvän teknologian käytön vaikutukset oppimistuloksiin 12 2.3.2 Tutkijoiden näkemyksiä teknologian käytöstä opetuksen tukena 14

2.3.3 Sähköistymisen vaikutukset opetukseen 15

3 Menetelmät 17

3.1 Tutkimustehtävän ja tutkimuskysymysten valinta 17 3.2 Tutkimusmenetelmän valinta ja aineistonkeruu 18

3.2.1 Kohdejoukko 18

3.2.2 Kyselyn laatiminen 18

3.2.3 Kyselyn testaus ja levittäminen 21

vi

3.3 Vastausten käsittely 21

4 Tulokset 22

4.1 Vastaajajoukon kuvaus 22

4.2 Teknologian käyttö oppitunneilla 25

4.2.1 Abitti-ohjelmien käyttö oppitunneilla 25

4.2.2 Vastanneiden fysiikan opettajien näkemys abitti-ohjelmien vaikutuksesta Suomen kansallisen lukion opetussuunnitelman perusteiden

sisältöjen ja tavoitteiden toteutumiseen 32

4.2.3 Vastanneiden lukio-opettajien näkemys Abitti-ohjelmien vaikutuksesta

fysiikan opettamiseen 36

4.2.4 Fysiikan opettajien Abitti-ohjelmien käytön osaaminen ja saatu tuki

niiden käyttämiseksi opetuksessa 40

5 Pohdinta 43

5.1 Johtopäätökset 44

5.1.1 Suomen lukio-fysiikan opettajien Abitti-ohjelmien käyttö 44 5.1.2 Abitti-ohjelmien käytön vaikutukset lukion opetussuunnitelman

perusteiden opetustavoitteiden toteutumiseen 46

5.1.3 Suomalaisten fysiikan opettajien Abitti-työkalujen käytön hallinta sekä

koulutus niiden käyttämiseksi 48

5.2 Luotettavuuden arviointi 50

5.3 Mahdollinen jatkotutkimus 51

Viitteet 52

Liite A Tutkielman kyselylomake 56

1

Luku I 1 Johdanto

Vuodesta 2019 lähtien ylioppilaskokeet on järjestetty Suomessa täysin sähköisesti. Tämä on eräänlainen kiinnekohta koko 2000-luvun ajan kehittyneelle opetuksen digitalisaatiolle. Toisen asteen lukio-opetuksessa tämä näkyy erityisesti opettajille ja opiskelijoille kohdistuvina lisääntyneinä vaatimuksina hyödyntää sähköisiä työkaluja sekä materiaaleja. Lukion opetussuunnitelman perusteissa 2019 sanotaan esimerkiksi opiskelumenetelmistä seuraavaa: ”Opiskelija käyttää monipuolisesti tieto- ja viestintäteknologiaa sekä itsenäisessä että yhteisöllisessä työskentelyssä.”

(Opetushallitus, 2019, s. 20). Lisäksi opetuksen yleiset tavoitteet pitävät sisällään kohdan, jossa opetus velvoitetaan ohjaamaan ”-- opiskelijaa syventämään ymmärrystään tieto- ja viestintäteknologiasta sekä käyttämään sitä tarkoituksenmukaisesti, vastuullisesti ja turvallisesti niin itsenäisessä kuin yhteisöllisessä työskentelyssä.” (Opetushallitus, 2019, s. 58). Opetussuunnitelmassa (2019) asetetaan siis tieto- ja viestintäteknologian käyttö lukio-opetuksen keskeiseen rooliin.

Nykyisin opetuskäytössä olevat sähköiset työkalut ovat olleet matemaattis- luonnontieteellisten aineiden lukio-opetuksessa käytössä vasta verrattain vähän aikaa.

Symboliset laskimet sallittiin matemaattis-luonnontieteellisten aineiden ylioppilaskokeissa ensimmäisen kerran keväällä 2012 (Oinonen, 2012). Fysiikan sähköiset ylioppilaskokeetkin järjestettiin ensimmäisen kerran vasta syksyllä 2018 (Ylioppilastutkintolautakunta, 2016).

Ylioppilastutkintolautakunnan vuonna 2016 julkaiseman tiedotteen mukaan fysiikan sähköisen ylioppilaskokeen jokainen osa tehdään tietokoneella. Vaikka sähköisessä ylioppilaskokeessa testataan edelleen opetussuunnitelman tavoitteiden mukaista fysiikan

2

hallintaa ja kypsyyttä jatko-opintoihin, näkyy sen osissa selkeästi sähköistymisen myötä tehtäviin tullut uusi ulottuvuus. Ylioppilaslautakunnan tiedotteen mukaan kokeen tehtävät voivat edellyttää esimerkiksi aineiston vertailua, arviointia, luomista, soveltamista sekä analysointia. Tiedotteessa korostetaankin, että aineisto voi kokeen tehtävissä olla keskeisessä roolissa. Tekstin ja kuvien lisäksi se voi olla esimerkiksi videoita, ääntä tai simulaatioita. Annetun materiaalin onnistunut käsittely ja sähköisissä ylioppilaskokeissa menestyminen edellyttää siten käytössä olevien sähköisten työvälineiden, toisin sanoen Abitti-ohjelmien, hallintaa. (Ylioppilastutkintolautakunta, 2016)

Sähköisten ylioppilaskokeiden lisäksi Abitti-ohjelmien hallinnasta voi olla hyötyä myös jatko-opinnoissa. Esimerkiksi Ylioppilastutkintolautakunnan sivuilla julkaistussa kirjoituksessa Matti Lattu kertoo Helsingin Aalto-yliopiston ilmaisseen mielenkiintonsa Abitti-ohjelmien hyödyntämiseen muun muassa kurssikokeissa (Lattu, 2017). Lisäksi Itä- Suomen yliopiston LUMA-keskuksella käytetään pääasiallisesti Vernierin mittausjärjestelmää, jonka keskeinen osa on Abitti-ohjelmien joukkoon kuuluva Logger Pro –datankeräys- ja analysointiohjelmisto (LUMA-keskus, 2019).

Lukiolaissa asetetaan lukiokoulutuksen tähtäävän koulutuksen lopussa suoritettavaan ylioppilastutkintoon, joka suoritetaan täysin sähköisesti (Eduskunta, 2018);

(Ylioppilastutkintolautakunta, 2020). Tästä syystä lukio-opetuksen tulisi myös varmistaa opiskelijoille ylioppilaskokeiden edellyttämä riittävä Abitti-työkalujen käyttötaito. Tässä tutkielmassa keskitytään selvittämään, kuinka suomalainen fysiikan lukio-opetus tukee Abitti-työkalujen käytön oppimista ja edellytyksiä käyttää niitä ylioppilaskokeissa sekä jatko-opinnoissa. Tutkielmassa kartoitetaan suomalaisten fysiikan opettajien näkemyksiä siitä, kuinka Abitti-ohjelmien hyödyntäminen opetuksen tukena vaikuttaa Suomen lukion opetussuunnitelman perusteissa asetettujen tavoitteiden saavuttamiseen opettajien näkökulmasta. Lisäksi selvitetään mitä Abitti-työkaluja suomalaiset fysiikan opettajat hyödyntävät oppitunneillaan, kuinka kyseiset työkalut ovat käytössä ja minkälaiset valmiudet opettajilla on niiden käyttöön opetuksessa.

Tutkielman seuraavassa luvussa perehdytään opetuksen digitalisaation tilaan Suomessa.

Lisäksi tarkastellaan aikaisempien tutkimuksien löydöksiä sähköisten työvälineiden opetuskäytön vaikutuksista opetukseen sekä oppimistuloksiin. Luvussa perehdytään myös siihen, mitä ovat Abitti-ohjelmat ja kuinka sähköisiä työkaluja tulisi hyödyntää opetuksessa oppimistulosten takaamiseksi. Tutkielman kolmannessa luvussa esitellään

3

tämän tutkielman tutkimuskysymykset, kohdejoukon valinta, aineistonkeruu sekä kuinka kerättyä aineistoa käsiteltiin. Neljännessä luvussa esitetään tutkimuksessa käytetyllä kyselylomakkeella kerätyt tulokset. Viimeisessä luvussa pohditaan tutkimustulosten merkittävyyttä, verrataan niitä aikaisempaan tutkimukseen ja tehdään näiden pohjalta johtopäätöksiä. Lopuksi arvioidaan tutkimuksen tulosten luotettavuutta ja esitetään mahdollisia ideoita jatkotutkimukselle.

4

Luku II 2 Teoria

Tässä luvussa käsitellään opetusteknologiaa ja sen käyttöä opetuksessa. Erityisesti keskitytään opetusteknologian käyttöön liittyviin haasteisiin ja mahdollisuuksiin sekä niitä tukeviin aikaisempiin tutkimuksiin. Lisäksi perehdytään siihen, minkälaiseen tieto- ja viestintäteknologian hyödyntämiseen opetussuunnitelman perusteet velvoittaa.

2.1

Tässä kappaleessa käsitellään opetusteknologiaa sekä opetuksen digitalisaatiota käsitteinä. Lisäksi perehdytään opetuksen digitalisaation tilaan Suomessa valtioneuvoston (2016) ja Eurooppalaisen kouluverkoston (2013) tekemien selvitysten pohjalta.

2.1.1 Opetusteknologia ja opetuksen digitalisaatio käsitteinä

Opetusteknologia on käsitteenä varsin laaja ja vaikeasti rajattava. Arun Lakhana on artikkelissaan ”What is Educational Technology? An Inquiry into the Meaning, Use, and Reciprocity of Technology” pyrkinyt määrittämään mitä opetusteknologia terminä tarkoittaa. Lakhana määrittelee tutkimukseensa nojaten, että pohjimmiltaan opetusteknologialla pyritään tukemaan kasvua, älyllistä kehittymistä ja ympäristötekijöihin sopeutumista. (Lakhana, 2014) The Association for Educational Communications and Technology (AECT) puolestaan määrittelee opetusteknologian tutkimuksena ja eettisenä toimintana, joiden pyrkimyksinä on helpottaa oppimista ja kehittää suorituskykyä luomalla, käyttämällä ja hallinnoimalla tilanteeseen sopivia teknologisia prosesseja ja materiaaleja (Richey, 2008). Myös Suomessa

5

opetusteknologian merkitystä käsitteenä on pyritty määrittelemään. Suomalaiset tutkijat Meisalo, Sutinen ja Tarhio ovat jakaneet opetusteknologian Lakhanaa (2014) sekä AECT:a (2008) konkreettisemmin. He ovat jakaneet opetusteknologian seitsemään osa- alueeseen, jotka ovat työvälineohjelmat, tiedonhaun välineet, opetusteknologiaa hyödyntävät kognitiiviset työkalut, opetusteknologialla visualisoitu informaatio, simulaatiot, opetusohjelmat- ja pelit sekä digitaaliset oppimateriaalit. (Meisalo;Sutinen;&

Tarhio, 2003)

Puhuttaessa puolestaan opetus- ja koulutustoiminnan digitalisaatiosta, ymmärretään se yksinkertaisimmillaan opetusteknologian lisääntyvänä hyödyntämisenä oppimisen tukena. Kuten valtioneuvoston selvityksestä ”Perusopetuksen oppimisympäristöjen digitalisaation nykytilanne ja opettajien valmiudet hyödyntää digitaalisia oppimisympäristöjä” selviää, digitalisaatio käsitteenä sisältää muutakin kuin materiaalin muuntamista sähköiseen muotoon. Selvityksessä digitalisaatio määritellään

”…teknologiavälitteisenä arkisten toimintatapojen muutoksena niin työssä kuin vapaa- ajalla.” ja se vaikuttaa ”…syvällisesti tapoihin käyttää erilaisia esineitä, tuotteita ja palveluita.”. (Tanhua-Piiroinen, ym., 2016) Toisin sanoen opetuksen digitalisaatio tarkoittaa käytännössä koko kouluympäristön ja sen toimintatapojen perusteellista uudelleen muovautumista aivan perustavalta tasolta lähtien.

2.1.2 Opetuksen digitalisaatio Suomessa

Valtioneuvoston selvityksessä (2016) on pyritty selvittämään digitalisaation tilaa Suomessa suhteessa muihin maihin. Sen pohjana on käytetty Eurooppalaisen kouluverkoston (European schoolnet) ja Liègen yliopiston Euroopan komissiolle vuonna 2013 tekemää tutkimusta Survey of Schools: ICT in Education. Survey of Schools: ICT in Education -selvityksessä on kartoitettu sitä, kuinka eurooppalaisissa kouluissa hyödynnetään tieto- ja viestintäteknologiaa. Lisäksi on selvitetty, minkälaisia valmiuksia eurooppalaisten koulujen opettajilla, oppilailla ja rehtoreilla on tieto- ja viestintäteknologian käyttöön sekä minkälaisia asenteita opettajilla, oppilailla ja rehtoreilla esiintyy eri maissa tieto- ja viestintäteknologian käyttöä kohtaan. (Wastiau, ym., 2013)

Survey of Schools: ICT in Education oli tutkimuksena laaja ja siihen osallistuivat kaikki 27 Euroopan unionin silloista jäsenmaata sekä Islanti, Norja, Kroatia ja Turkki. Näistä jäsenmaista kuitenkin Iso-Britannia, Saksa, Islanti ja Alankomaat jätettiin pois liian

6

matalan vastausprosentin vuoksi. Kaiken kaikkiaan tutkimuksessa kerättiin vastauksia 190 000 vastaajalta. Tutkimukseen osallistuivat luokka-asteina peruskoulun luokat 4 ja 8 sekä toista vuotta opiskelevat toisen asteen opiskelijat lukioista ja ammatillisista oppilaitoksista. (Tanhua-Piiroinen, ym., 2016); (Wastiau, ym., 2013)

Eurooppalaisen kouluverkoston ja Liègen yliopiston selvityksen (2013) mukaan suomalaisten koulujen edellytykset tieto- ja viestintäteknologian hyödyntämiseen opetuksen tukena olivat Euroopan huippuluokkaa. Varustelutasoltaan Suomen koulut jäivät selvityksessä ainoastaan Norjan ja Ruotsin koulujen taakse. Suomessa yli 90 prosenttia 4. ja 8. luokkalaisista opiskelivat tutkimuksen mukaan sähköisesti korkeasti varustelluissa kouluissa ja ainoastaan noin 5 prosenttia koululaisista kävivät TVT- varustelultaan matalasti varusteltua koulua. Toisen asteen toisen vuoden opiskelijoista noin 96 % opiskelivat teknologisesti korkeasti varustelluissa kouluissa, 2 % kohtalaisesti varustetuissa kouluissa ja 2 % matalasti varustetuissa kouluissa. Tutkimuksen mukaan suomalaisissa perus- ja toisen asteen kouluissa on siis varustelun puolesta erittäin hyvät edellytykset hyödyntää tieto- ja viestintäteknologiaa opetuksen tukena. (Wastiau, ym., 2013)

Huolimatta Suomen koulujen tietotekniikan korkeasta varustelutasosta suomalaiset opettajat, pois lukien lukio-opettajat, hyödynsivät tieto- ja viestintäteknologiaa opetuksen tukena keskiarvoisesti vähemmän kuin muut eurooppalaiset opettajat. Myös suomalaiset opiskelijat käyttivät jokaisella tutkimuksen kouluasteella tietokoneita opinnoissaan keskiarvoisesti vähemmän kuin muut eurooppalaiset opiskelijat. Huippuluokan sähköisten resurssien vähäinen hyödyntäminen suhteessa muuhun Eurooppaan voi selittyä opettajien puutteellisella luottamuksella omiin tietotekniikan taitoihin.

Dajdabbasi ja Pedaste havaitsivat artikkelin ”Integration of Technology into Classrooms:

Role of Knowledge & Teacher Beliefs” tutkimuksessa, että sähköisten työvälineiden käytön vähäisyys opetuksessa on usein seurausta opettajan vajavaisista tiedoista ja taidoista käyttää kyseistä teknologiaa (Dajdabbasi & Pedaste, 2014). Myös Survey of Schools: ICT in Education (2013) tukee tätä havaintoa. Kyseisessä selvityksessä havaittiin, että opiskelijat, jotka opiskelivat tietoteknisesti itsevarman opettajan opetuksessa, käyttivät myös tieto- ja viestintätekniikkaa useimmin. (Wastiau, ym., 2013) Eurooppalaisen kouluverkoston ja Liègen yliopiston (2013) tekemän selvityksen mukaan tutkimukseen osallistuneiden Euroopan unionin maiden opiskelijoista keskiarvoisesti ainoastaan 20-25 % saivat opetusta tietoteknisesti itsevarmoilta ja tukevilta opettajilta.

7

Suomen 4. ja 8. luokkalaisten osalta ainoastaan alle 10 % sai vastaavaa opetusta. Toisen asteen osalta tilanne oli hieman parempi ja noin 40 % opiskelijoista sai opetusta TVT – taidoiltaan itsevarmoilta ja tietotekniikkaan positiivisesti suhtautuvilta opettajilta.

Opettajan luottamus omiin tietoteknisiin taitoihin onkin digitalisaation ja tieto- ja viestintätekniikan hyödyntämisen kannalta kiistatta merkittävä tekijä. Survey of Schools:

ICT in Education tutkimuksessa selvisi, että opettajan itseluottamus omiin tietoteknisiin taitoihinsa on jopa merkittävämpi tekijä kuin koulun varustelu TVT:n käytön kannalta.

Opettajat, jotka luottivat omiin tietoteknisiin taitoihinsa, mutta opettivat heikommin varustellussa koulussa, käyttivät tieto- ja viestintäteknologiaa opetuksessaan useammin kuin opettajat, jotka opettivat teknisesti hyvin varustelluissa kouluissa, mutta eivät luottaneet omiin tietoteknisiin taitoihinsa. (Wastiau, ym., 2013)

Valtioneuvoston selvityksestä (2016) kävi ilmi, että suomalaisten opettajien ja rehtorien asenne TVT:n opetuskäyttöä kohtaan oli Liègen yliopiston (2013) selvityksessä varauksellinen. Erityisesti suomalaiset opettajat ja rehtorit olivat skeptisiä sen suhteen, että TVT:n hyödyntäminen opetuksessa vaikuttaisi myönteisesti oppilaiden oppimistuloksiin, motivaatioon tai taitoihin. Suomalaisten toisen asteen opettajien ja rehtorien asenne tieto- ja viestintäteknologia käyttöä kohtaan oli kuitenkin Liègen yliopiston (2013) tutkimuksessa Euroopan unionin maiden keskitasoa. Eurooppalaisen kouluverkoston selvityksestä kävi myös ilmi, että koulujen rehtoreiden asenne oli yleisesti tieto- ja viestintäteknologiaa kohtaan positiivisempi kuin opettajilla (Wastiau, ym., 2013).

Eurooppalaisen kouluverkoston tutkimuksen mukaan suomalaisten perus- sekä lukio- opetuksen opettajien tarvitsee osallistua pakollisiin tieto- ja viestintätekniikka koulutuksiin selkeästi harvemmin kuin monien muiden EU-maiden opettajien. Tästä huolimatta suomalaiset opettajat kävivät suhteessa muihin Euroopan unionin opettajiin ahkerasti oman koulun järjestämiä TVT-koulutuksia. Tutkimuksesta selvisi myös, etteivät suomalaiset opettajat käytä vapaa-aikaansa tieto- ja viestintäteknologia harjoitteluun. Toisaalta sen hyödyntämisestä opetuksessa myös palkitaan Suomessa harvemmin kuin muissa Euroopan unionin maissa. (Wastiau, ym., 2013)

Suomalaiset opiskelijat, lukuun ottamatta ammatillisen puolen toista astetta, luottivat omiin tieto- ja viestintäteknologian taitoihin keskiarvoisesti yhtä paljon kuin muut eurooppalaiset opiskelijat. Ammatillisen puolen toisen asteen opiskelijat puolestaan jäi tuloksissa huomattavasti keskiarvon alapuolelle. Huolimatta keskiarvoisesta

8

itseluottamuksesta Euroopan tasolla omiin tietoteknisiin taitoihin, suomalaiset opiskelijat eivät kokeneet tieto- ja viestintäteknologian käytön opetuksessa hyödyttävän mitä tulee muistamiseen, keskittymiseen, yrittämiseen, ymmärtämiseen, luokan ilmapiiriin ja yhteistyöhön. Tässä kategoriassa Suomi sijoittui ”ICT in Education”-tutkimuksen kolmen viimeisen maan joukkoon. Suomalaiset opiskelijat eivät myöskään nähneet tieto- ja viestintäteknologiaa oppimisvälineinä tai tulevaisuuden opintoja ja töitä silmällä pitäen tärkeinä. (Tanhua-Piiroinen, ym., 2016)

2.2

Tässä kappaleessa esitellään Abitti-ohjelmat ja perehdytään Suomen lukion opetussuunnitelman perusteiden määräämiin vaatimuksiin teknologian käytölle lukio- opetuksessa. Lisäksi käsitellään sitä, kuinka opetusteknologian käyttö näkyy Suomen lukio-opetuksessa ja minkälaisia haasteita ja mahdollisuuksia se pitää sisällään aikaisempien tutkimusten näkökulmasta.

2.2.1 Abitti-ohjelmat

Abitti-ohjelmat ovat Ylioppilastutkintolautakunnan vuonna 2015 julkaisemaan Abitti- koejärjestelmään kuuluvia tietokoneohjelmia. Abitti-koejärjestelmä on suunniteltu mahdollistamaan lukiokoulutusta tarjoaville oppilaitoksille sekä ylioppilastutkintoon valmistautuville kokelaille tutustuminen sähköisen ylioppilastutkinnon koejärjestelmään.

Sekä Abitin että sähköisen ylioppilastutkinnon koejärjestelmät toimivat tietokoneiden käynnistämisen, kokeisiin vastaamisen ja oheisohjelmistojen kannalta samalla tavalla.

Näin ollen lukio-opiskelijat voivat Abitin avulla harjoitella sähköisiin ylioppilaskokeisiin vastaamista. (Ylioppilastutkintolautakunta, 2020)

Abitti-koejärjestelmässä käytössä olevia ohjelmia ovat 4f-vihko, Casio Classpad manager, Dia, Geogebra, GIMP, GNOME-laskin, Inkscape, KCalc, Libre Office, Logger Pro, MAOL digitaulukot, Marvin Sketch, Mousepad, Okular, Pinta, SpeedCrunch, Texas instruments TI-Nspire CAS sekä wxMaxima (Ylioppilastutkintolautakunta, https://www.ylioppilastutkinto.fi, 2020). Näistä ohjelmistoista tässä tutkielmassa erityisesti tarkastelussa olivat 4f-vihko, Casio Classpad manager, Dia, Geogebra, GIMP, Inkscape, KCalc, Libre Office, Logger Pro, Pinta, Texas instruments Nspire sekä

9

wxMaxima. Edellä mainitut ohjelmat pitävät sisällään mm. symbolisia laskentaohjelmistoja, mittaus- ja tiedonkäsittelyohjelmia sekä erilaisia kuvaajien, kuvien ja diagrammien piirto-ohjelmia.

2.2.2 Fysiikan ja matematiikan oppiaineiden teknologian käytön vaatimukset lukion opetussuunnitelmassa sekä Suomen lainsäädännössä

Lukio lain 1 §:n toisessa momentissa säädetään, että ”Lukiokoulutuksen päätteeksi suoritetaan ylioppilastutkinto. Ylioppilastutkinnosta säädetään erikseen ylioppilastutkinnosta annetussa laissa (502/2019).” (Eduskunta, Lukiolaki 714/2018, 2018). Lain ylioppilastutkinnosta 1 §:n ensimmäisessä momentissa puolestaan säädetään ylioppilas tutkinnosta seuraavaa: ”-- Tutkinnon suorittanut opiskelija on omaksunut lukiokoulutuksen opetussuunnitelman mukaiset tiedot ja taidot sekä saavuttanut lukiokoulutuksen tavoitteiden mukaisen riittävän kypsyyden. --”. Lisäksi saman lain 2

§:n ensimmäisessä momentissa on määrätty, että ”Ylioppilastutkinnon johtamisesta, järjestämisestä ja toimeenpanosta vastaa riippumattomana asiantuntijaelimenä Ylioppilastutkintolautakunta, jonka opetus- ja kulttuuriministeriö asettaa kolmeksi vuodeksi kerrallaan.”. (Eduskunta, Laki ylioppilastutkinnosta 502/2019, 2019)

Ylioppilastutkintolautakunta on linjannut, että ylioppilastutkinto suoritetaan nykyisin täysin sähköisesti tietokoneella (Ylioppilastutkintolautakunta, 2020). Koska lukio lain (2018) nojalla lukiokoulutus tähtää ylioppilastutkintoon, on selvää, että lukio-opetuksen tulisi valmistaa opiskelijoita myös tutkinnon sähköisiin vaatimuksiin.

Ylioppilastutkintolautakunnan sivuilla tiedotetaan, että ylioppilaskokeiden sähköisen koejärjestelmän käyttöä kokelaat voivat harjoitella Abitti-koejärjestelmällä (Ylioppilastutkintolautakunta, 2020). Lukio-opettajille tarjotaan siis työkalu opiskelijoiden valmistamiseksi ylioppilastutkinnon sähköisyyden luomiin haasteisiin.

Suomen kansallinen lukion opetussuunnitelma ei sellaisenaan velvoita matemaattis- luonnontieteellisten aineiden opettajia juuri Abitti-ohjelmiston käyttöön, mutta tieto- ja viestintäteknologiaa sen sijaan opetukseen tulisi sisällyttää. Fysiikan oppiaineen laaja- alaisissa tavoitteissa linjataan, että ”Tieto- ja viestintäteknologiaa käytetään muun muassa tiedon etsimiseen, kokeellisten havaintojen keräämiseen, mittaustulosten käsittelyyn ja tulkitsemiseen, tuotosten laatimiseen ja esittämiseen sekä mallintamiseen ja simulointiin.” (Opetushallitus, 2019, s. 250). Lisäksi fysiikan opetuksen yleisissä tavoitteissa on asetettu, että opiskelijan tulee osata ”käyttää asianmukaisia ohjelmia

10

mallintamisen, laskennallisten ja graafisten ratkaisujen sekä tulosten ilmaisemisen välineenä” (Opetushallitus, 2019, s. 251). Fysiikan lukio-opetuksen tieto- ja viestintäteknologian käyttö painottuu siis opetussuunnitelman nojalla kokeellisuuden toteuttamiseen. Tieto- ja viestintäteknologiaa voidaan kuitenkin hyödyntää myös matemaattisten ratkaisujen etsimiseen, esittämiseen ja mallintamiseen. (Opetushallitus, 2019)

Matematiikan oppiaineen tehtäväksi lukion opetussuunnitelmassa määritellään

”laskemisen, luovan ajattelun sekä ilmiöiden mallintamisen, ennustamisen ja ongelmien ratkaisemisen” taitojen kehittäminen (Opetushallitus, 2019, s. 221). Matematiikan opintojen kautta opiskelijan tulisi myös oppia käyttämään opiskelussa, tutkimisessa ja ongelmanratkaisussa tietokoneohjelmistoja sekä digitaalisia tietolähteitä (Opetushallitus, 2019). Näiden lisäksi kaikille lukiolaisille pakollisen ensimmäisen matematiikan kurssin MAY1 ”Luvut ja yhtälöt” tavoitteisiin kuuluu, että opiskelija oppisi hyödyntämään sähköisiä työvälineitä ”funktion kuvaajan piirtämisessä, havainnoinnissa ja yhtälöiden ratkaisemisessa.” (Opetushallitus, 2019, s. 223). Opetussuunnitelman nojalla matematiikan opetuksen tieto- ja viestintäteknologialle ei olla siis asetettu yhtä tarkkaa käyttötarkoitusta kuin fysiikan oppiaineen kohdalla. Sähköisiä työvälineitä tulisi kuitenkin hyödyntää yleisesti opiskelun tukena sekä tutkimisen- ja ongelmanratkaisutaitojen kehittämiseen. Lisäksi ensimmäisen matematiikan kurssin opetustavoitteiden nojalla sähköisiä työvälineitä tulisi hyödyntää myös mallintamisessa sekä laskennallisina apuvälineinä. (Opetushallitus, 2019)

2.2.3 Opetusteknologian käyttö fysiikan ja matematiikan opetuksessa sekä sen luomat haasteet ja mahdollisuudet

Kuten edellä käy ilmi lukion opetussuunnitelman perusteiden (2019) mukaan fysiikan lukio-opetuksessa tieto- ja viestintäteknologiaa hyödynnetään suurelta osin kokeellisuuden toteuttamisessa. Ton Ellermeijer ja Trinh-ba Tran ovatkin tutkineet sitä, minkälaisia haasteita ja mahdollisuuksia tieto- ja viestintätekniikan sisällyttäminen fysiikan opetuksen kokeellisuuteen sisältää. Heidän mukaan teknologian oikeanlainen käyttö kokeellisessa toiminnassa mahdollistaa opiskelijoille liikkumisen fysiikan teoriatiedon ja oikean maailman tilanteiden välillä ja tätä kautta merkitysten luomisen näiden kahden välille. Fysiikan oppiminen teknologian avulla antaa oppilaille myös kuvaa siitä, minkälaista on fysiikan tutkimustyö. (Ellermeijer & Tran, 2019)

11

Kuitenkin eräs merkittävä haaste, jonka Ellermeijer ja Tran nostavat esille teknologian opetuskäyttöön liittyen on se, että opiskelijat tarvitsevat aikaa ja riittävää ohjeistusta käyttääkseen hyödynnettävää teknologiaa. Opettajalle usein nopein ja käytännöllisin tapa onkin kirjoittaa vaiheittaiset selkeät ohjeet siitä, mitä opiskelijan tulisi mittauksen toteuttamiseksi tehdä. Tämä kuitenkin rajoittaa opiskelijan oman ajattelun ja tietorakenteiden kehittymistä, sillä ohjeistus muistuttaa ”keittokirjaa”, kuten Ellermeijer ja Trinh-ba Tran sen ilmaisevat. ”Keittokirjan” ohjeita noudattamalla opiskelija voi saada oikean tuloksen ilman, että joutuu itse pohtimaan mittausprosessin teoriataustaa tai tuloksen oikeellisuutta. Ellermeijer ja Tran myös toteavat, että teknologian/mittauslaitteiston käytön ohjeistaminen voi helposti siirtää toiminnan painopisteen pois itse opiskeltavasta aiheesta. (Ellermeijer & Tran, 2019)

Ellermeijerin ja Tranin (2019) mainitsemat haasteet on kuitenkin osattu huomioida Suomen kansallisessa lukion opetussuunnitelman perusteissa (2019).

Opetussuunnitelmassa edellytetään, että opiskelijan tulisi oppia käyttämään

”asianmukaisia ohjelmia mallintamisen, laskennallisten ja graafisten ratkaisujen sekä tulosten ilmaisemisen välineenä”. Siten teknologian käytön harjoittelu oppitunneilla on välttämätöntä. Toisaalta opetussuunnitelma edellyttää myös, että opiskelijan tulisi

”ymmärtää fysiikan ilmiöitä ja periaatteita teknologisten sovellusten taustalla”.

Lukioiden fysiikan opettajien tulisi siis opetussuunnitelmaan perustuen hyödyntää teknologiaa opetuksen tukena siten, että myös fysiikan teorian ymmärtämisen kehittyminen säilyy.

Mitä teknologian opetuskäyttöön matematiikassa tulee, Barry Kissanen (2003) näkemys on, että se avaa opiskelijoille mahdollisuuden opiskella haastavampia matematiikan aiheita huomattavasti aikaisemmin kuin ilman teknologiaa. Teknologian avulla haastavien aiheiden opiskelu ei edellytä yhtä paljon aikaa tai laskutoimitusten hallintaa kuin opiskelu ilman teknologiaa. Hän kuitenkin muistuttaa, ettei teknologian käyttö välttämättä ole aina oikea lähestymistapa opetettavaan aiheeseen. Jotkin aiheet voivat olla niin tärkeitä ymmärtää käsitteinä, ettei niiden harjoittelua voida jättää ainoastaan koneen suorittaman laskennan varaan. Eräs haaste teknologian hyödyntämisessä onkin tunnistaa, mitä opetettavia aiheita ei voida jättää pelkästään sähköisten työkalujen avulla harjoiteltaviksi. Haastavampien matematiikan aiheiden parempien opiskelumahdollisuuksien lisäksi Kissane kokee, että teknologian opetuskäyttö mahdollistaa myös tutkivan oppimisen lisäämisen matematiikassa. (Kissane, 2003)

12

2.3

Teknologian käytöstä opetuksen tukena sekä sen vaikutuksista oppimistuloksiin ja opetukseen on tehty useita tutkimuksia. Näiden tutkimusten tulokset ovat antaneet viitteitä niin positiivisista kuin negatiivisista vaikutuksista oppimistuloksiin. Paljon on tietoa myös siitä, kuinka opetusteknologiaa tulisi opetuksessa hyödyntää oppimisen tavoitteiden saavuttamiseksi. Tässä luvussa tarkastellaan sitä, minkälaista tutkimusnäyttöä on olemassa teknologian opetuskäytön vaikutuksista matematiikan ja fysiikan oppimiseen ja näiden oppiaineiden oppimistavoitteiden saavuttamiseen. Lisäksi perehdytään siihen, miten teknologiaa tulisi hyödyntää opetuksessa, jotta sen käyttö olisi oppimisen kannalta mielekästä ja sitä tukevaa. Luvussa tarkastellaan myös sitä, kuinka opetus tulee muuttumaan sähköisten työkalujen käytön lisääntyessä.

2.3.1 Lisääntyvän teknologian käytön vaikutukset oppimistuloksiin

PISA tulokset vuosien 2003-2012 väliltä osoittavat, että tutkimukseen osallistuneiden maiden bruttokansantuotteeseen suhteutettuna monilukutaidon, matematiikan ja luonnontieteiden saralla oppilaiden taidot ovat kehittyneet keskiarvoisesti nopeammin maissa, joissa koulujen tietokoneisiin on sijoitettu vähemmän. Esimerkiksi matematiikan osalta PISA tulokset laskivat vuosina 2003-2012 suurimmassa osassa maista, joissa tietokoneiden määrää opiskelijaa kohden kasvatettiin kouluissa. (OECD, 2015)

Toisaalta Stephen Machin, Sandra McNally ja Olmo Silva havaitsivat investointien opetusteknologiaan vaikuttavan oppimistuloksiin juuri käänteisellä tavalla kuin mitä PISA tulokset vuosilta 2003-2012 indikoivat. He tutkivat artikkelin ”New technology in Schools: Is there a Payoff” tutkimuksessa sitä, kuinka Iso-Britanniassa vuosina 1997- 2002 tehdyt investoinnit koulujen tietotekniikkaan näkyivät oppimistuloksissa aikavälillä 1999-2003. Tutkimuksen tulokset osoittivat, että erityisesti englannin ja luonnontieteiden oppimistulokset peruskoululaisilla kehittyivät teknologian lisääntyneen opetuskäytön seurauksena. Matematiikan osalta samanlaista kehitystä ei tutkimuksessa havaittu.

(Machin;McNally;& Silva, 2006)

Kuitenkin myös matematiikan osalta löytyy tutkimusnäyttöä siitä, että opetusteknologian käytöllä voidaan parantaa oppimistuloksia. Lisa Barrow, Lisa Markman ja Cecilia E.

Rouse tutkivat artikkelissaan ”Technology’s Edge: The Educational Benefits of

13

Computer-aided Instruction” tietokoneavusteisen opetuksen vaikutuksia yläkoulu- ja lukioikäisten oppilaiden menestykseen matematiikassa. Heidän tutkimuksessaan verrattiin lukuvuosien 2003-2004 ja 2004-2005 aikana 17 eri koulun perinteisessä opetuksessa olevien oppilaiden ja tietokoneavusteisessa opetuksessa olevien oppilaiden kehitystä algebran taidoissa. Tutkimuksessa oppilaat jaettiin satunnaisesti perinteisiin ja tietokoneavusteisiin opetusryhmiin. Tutkimustulokset osoittivat, että tietokoneavusteisessa opetuksessa olleet oppilaat olivat algebran taidoiltaan noin 27%

edellä perinteisessä opetuksessa opiskelleita vertaisiaan yhden lukuvuoden jälkeen.

Erityisesti erot perinteisen ja tietokoneavusteisen opetuksen välillä näkyivät suuremmissa opetusryhmissä. He arvioivatkin tämän tuloksen olevan osittain seurausta siitä, että tietokoneavusteinen opetus tarjoaa suurissa ryhmissä paremmat mahdollisuudet opetuksen eriyttämiseen. (Barrow;Markman;& Rouse, 2008)

Topi Salmi puolestaan tutki Pro gradu –tutkielmassaan matematiikan ylioppilaskirjoitusten sähköistymisen vaikutuksia matematiikan opetukseen matematiikan opettajien näkökulmasta. Salmen kyselyn perusteella suomalaiset matematiikan opettajat näkivät, että sähköistymisen myötä lisääntyvä teknologian opetuskäyttö tulee vaikuttamaan pitkän matematiikan oppimiseen suurimmilta osin positiivisesti. Opettajat kokivat, että sähköistyminen hyödyttää erityisesti ymmärryksen, ongelmanratkaisun sekä ajattelua tukevien kuvien ja välineiden käytön kehittymistä.

Lisäksi sähköistymisen nähtiin lisäävän oppilaiden motivaatiota sekä matematiikan kiinnostavuutta. Negatiivisesti sähköistymisen nähtiin vaikuttavan laskurutiinin kehittymiseen sekä opiskelijoiden minäpystyvyyteen. (Salmi, 2015)

Vaikka teknologian opetuskäytön vaikutuksista on tehty tutkimusta, Abitti-työkalujen opetuskäytön vaikutuksista löytyy vielä verrattain vähän tutkimusnäyttöä, sillä koko Abitti-koejärjestelmä ja sen sisältämät ohjelmat ovat vielä melko uusia. Yksittäisten Abitti-ohjelmien opetuskäytön vaikutuksista on kuitenkin tehty joitakin tutkimuksia. Per- Eskil Persson on esimerkiksi tutkinut Texas instrumentsin Nspire-ohjelmiston opetuskäytön vaikutuksia matematiikan opettamiseen ja oppimiseen. Tutkimuksessa havaittiin, että opiskelijat tekivät huomattavasti enemmän yhteistyötä keskenään oppitunneilla, kun he työskentelivät Nspiren kanssa verrattuna opetukseen ilman sen käyttöä. Työskentely luokkatilassa muuttui myös Nspiren käytön kautta vapaammaksi ja tiukan kontrollin tarve väheni. Tutkimukseen osallistuneet opettajat eivät kuitenkaan kokeneet Nspiren käytön kehittävän matematiikan syvällisempää ymmärtämistä.

Ainoastaan kolme opettajaa kahdeksasta tutkimukseen osallistuneesta olivat tätä mieltä.

14

Usean vastanneen opettajan näkemys olikin se, että syvällisen ymmärryksen kehittyminen vaatii aina kynällä ja paperilla työskentelyä, vaikka tietotekniikkaa opetuksessa hyödynnettäisiinkin. (Persson, 2011)

Zaheer Uddin, Muhammad Ahsanuddin ja Danish Ahmed Khan ovat puolestaan tutkineet Microsoft Excelin ja muiden taulukkolaskentaohjelmien vaikutuksia fysiikan opetukseen ja oppimiseen. He tutkivat kuinka taulukkolaskentaohjelmilla voidaan tukea fysiikan aalto-opin oppimista. He havaitsivat tutkimuksessa tekemänsä laadullisen analyysin kautta taulukkolaskentaohjelmien olevan hyödyllisiä työvälineitä fysiikan opetuksen tehostamiseen. Taulukkolaskentaohjelmien käyttö opetuksessa auttoi oppilaita omaksumaan uusia aiheita tehokkaammin kuin perinteisessä opetuksessa.

(Uddin;Muhammad;& Khan, 2017)

2.3.2 Tutkijoiden näkemyksiä teknologian käytöstä opetuksen tukena

Vaihtelevat tutkimustulokset opetusteknologian käytön vaikutuksista voivat selittyä eroilla tavoissa, joilla opetusteknologiaa on opetuksessa hyödynnetty. Tutkimus on osoittanut, että tieto- ja viestintäteknologian opetuskäyttö vaatii pedagogista sitoutumista ja sopeutumista oppimisen kannalta tavoitellun hyödyn saavuttamiseksi. Teknologian opetuskäytön tehokkuus ja vaikutus oppimistuloksiin ovat vahvasti kytköksissä tapaan, jolla opetusteknologiaa opetuksessa hyödynnetään. Robert J. Beichner tutki artikkelissaan ”The impact of video motion analysis on kinematics graph interpretation skills” sitä, kuinka video analyysin hyödyntäminen fysiikan opetuksessa vaikuttaa kinematiikan kuvaajien tulkitsemisen taitoihin. Beichner havaitsi tutkimuksessaan, että videoanalyysin käytön määrän kasvattaminen oppitunneilla paransi kinematiikan kuvaajien tulkitsemisentaitoja. Erityistä tutkimuksen tuloksissa oli se, että pelkästään videoanalyysin suuri käyttömäärä ei pelkällään luonut parasta oppimistulosta.

Tutkimuksen mukaan parhaat oppimistulokset kinematiikan kuvaajien tulkitsemisen taidoissa saavutettiin yhdistelmällä, jossa video analyysiä hyödynnettiin oppitunneilla usein ja opiskelijat pääsivät itse hyödyntämään laitteistoa erilaisissa tilanteissa. Beichner onkin todennut tutkimuksensa yhteenvedossa, että sillä miten opetusteknologiaa hyödynnetään oppitunneilla, on valtava merkitys oppimistuloksiin. Lisäksi hän esittää, että opettajien tulisi integroida käyttämänsä opetusteknologia arkiseksi osaksi oppitunteja sen sijaan, että niitä hyödynnettäisiin ainoastaan irrallisina hyödykkeinä silloin tällöin.

(Beichner, 1996)

15

Myös muut tutkimukset tukevat Beichnerin (1996) näkemystä siitä, miten opetusteknologiaa tulisi hyödyntää. Matthew J. Koehler ja Punya Mishra toteavat, että opetusteknologia sisällyttämiseen opetussuunnitelmaan ei ole yhtä ainutta oikeaa tapaa.

Heidän näkemyksensä on kuitenkin se, että opetusteknologiaa tulisi hyödyntää luovasti riippuen opetettavasta aiheesta ja luokkahuonekontekstista. (Koehler & Mishra, 2009) Suomalaiset tutkijat Eeva-Liisa Kronqvist ja Kristiina Kumpulainen puolestaan asettavat onnistuneelle opetusteknologian käytölle ehdoiksi, että opetusteknologian käytön tulisi olla aidosti pedagogisesti tarpeellista. Lisäksi opetusteknologiaa hyödyntävälle toiminnalle tulisi asettaa selkeät pedagogiset tavoitteet. Tällöin oppimisympäristössä tapahtuva toiminta on oppilaan kannalta mielekästä ja teknologian tarjoamat mahdollisuudet tulevat hyödynnetyiksi tehokkaasti oppimisen tukemiseen. Oleellista on kysyä, mitä teknologian hyödyntämisellä halutaan saavuttaa? Sekä miten opetusteknologian käyttö tukee haluttuun oppimistulokseen pääsemistä? (Kronqvist &

Kumpulainen, 2011)

2.3.3 Sähköistymisen vaikutukset opetukseen

Beichnerin (1996), Koehlerin ja Mishran (2009) sekä Kronqvistin ja Kumpulaisen (2011) näkemykset menestyksekkäästä teknologian käytöstä opetuksen tukena kertovat, että sähköistyminen edellyttää opettajilta pedagogista sopeutumista ja uusien luovien opetustapojen kehittämistä. Topi Salmen Pro gradu- tutkielmassa onkin selvitetty matematiikan opettajien näkemyksiä siitä, kuinka ylioppilaskirjoitusten sähköistyminen tulee näkymään oppituntien sisällössä (Salmi, 2015).

Salmen (2015) tutkielmassa teetetyssä lukion matematiikan opettajille suunnatussa kyselyssä kartoitettiin sitä, kuinka opettajat näkivät oppituntien sisältöjen muuttuvan vuoteen 2020 mennessä sähköistymisen seurauksena. Kyselystä selvisi, että lukion matematiikan opettajien näkemys oli se, että pitkässä matematiikassa erityisesti tehtävien tekeminen paperille sekä fyysisten laskimien käyttö tulevat vähentymään merkittävästi vuoteen 2020 mennessä. Vastaavasti matematiikan opettajat kokivat, että pitkässä matematiikassa sähköisten ohjelmistojen hyödyntäminen, tehtävien tekeminen sähköisesti sekä oppilaiden tietokoneiden, sähköisten oppimateriaalien ja sähköisten laskentaohjelmistojen käyttö tulisivat lisääntymään. Välineiden tai ohjelmistojen käytön opettelun koettiin lisääntyvän jossain määrin, mutta ei merkittävästi. Sama koski myös itseopiskelun ja opiskelijoiden oman tutkimisen sekä ongelmalähtöisyyden lisääntymistä.

16

Sähköistymisen vaikutukset opetukseen näkyvät myös Suomen kansallisten lukion opetussuunnitelman perusteiden 2015 ja 2019 välillä. Lukion opetussuunnitelman perusteiden (2015) fysiikan opetuksen yleisissä tavoitteissa teknologian opetuskäytöstä ei olla linjattu muuta kuin, että opiskelijan tulisi osata ”-- arvioida fysiikan ja teknologian merkitystä yksilön ja yhteiskunnan kannalta.” (Opetushallitus, 2015, s. 169). Toki vuoden 2015 opetussuunnitelman perusteet edellyttävät myös kokeellisuuden toteuttamista, mutta tämä ei välttämättä tarkoita teknologian hyödyntämistä. (Opetushallitus, 2015) Lukion opetussuunnitelman perusteiden (2019) fysiikan oppiaineen yleisissä tavoitteissa puolestaan teknologian käytön vaatimukset on nostettu selkeämmin esille. Kuten vuoden 2015 lukion opetussuunnitelmasta myös 2019 opetussuunnitelmasta löytyy kohta fysiikan ja teknologian yhteiskunnallisen merkityksen arvioinnista. Tämän lisäksi yleisissä tavoitteissa edellytetään, että opiskelijan tulisi oppia hyödyntämään ”-- simulaatioita ilmiöiden kuvaamiseen ja ennusteiden tekemiseen” (Opetushallitus, 2019, s. 251). Opiskelijan tulisi myös osata ”käyttää asianmukaisia ohjelmia mallintamisen, laskennallisten ja graafisten ratkaisujen sekä tulosten ilmaisemisen välineenä”

(Opetushallitus, 2019, s. 251).

Matematiikan oppiaineen teknologian käytön osalta lukion opetussuunnitelmissa 2015 ja 2019 ei ole yhtä selkeitä eroja kuin fysiikan oppiaineessa. Kuitenkin jos verrataan vuoden 2003 ja 2015 lukion opetussuunnitelman perusteita, sähköistymisen vaikutus myös matematiikan opetukseen on nähtävissä. Vuoden 2003 opetussuunnitelman perusteiden matematiikan oppiaineen yleisissä tavoitteissa asetetaan, että opiskelijan tulisi osata ”-- käyttää tarkoituksen mukaisia matemaattisia menetelmiä teknisiä apuvälineitä ja tietolähteitä” (Opetushallitus, 2003, s. 119). Muutoin teknologian käyttöä ei 2003 matematiikan oppiaineen yleisissä tavoitteissa edellytetä. (Opetushallitus, 2003)

Vuoden 2015 opetussuunnitelmaan puolestaan on linjattu selkeästi minkälaista teknologian käyttöä matematiikan opetuksen tulisi sisältää. LOPS 2015 mukaan matematiikan opetuksessa ”Opiskelija harjaannutetaan käyttämään tietokoneohjelmistoja matematiikan oppimisen ja tutkimisen sekä ongelmanratkaisun apuvälineinä.

Matematiikan opiskelussa hyödynnetään muun muassa dynaamisen matematiikan ohjelmistoja, symbolisen laskennan ohjelmistoja, tilasto-ohjelmistoja, taulukkolaskentaa, tekstinkäsittelyä sekä mahdollisuuksien mukaan digitaalisia tiedonlähteitä.”

(Opetushallitus, 2015, s.142). Opetussuunnitelman uudistusten perusteella opetukselta edellytetään enenevissä määrin sähköisten ohjelmistojen käyttöä ja harjoittelua.

17

Luku III 3 Menetelmät

Tässä luvussa kuvataan tämän tutkimuksen tutkimusprosessia. Aluksi esitellään tutkimustehtävä ja tutkimuskysymykset. Tämän jälkeen perehdytään tutkimusmenetelmän valintaan sekä aineistonkeruuseen. Luvun lopussa kuvataan, miten tutkimusaineisto käsiteltiin.

3.1

Sähköisten työkalujen kasvu merkittävään rooliin fysiikan lukio-opetuksessa, ylioppilaskirjoituksissa ja jatko-opinnoissa on tapahtunut varsin nopeasti opetusteknologian kehittymisen, lukion opetussuunnitelman uudistuksen ja ylioppilaskirjoitusten sähköistymisen myötä. Tästä syystä sähköisten työkalujen käytön vaikutuksesta opetukseen ja oppimistuloksiin on vielä verrattain vähän tietoa.

Tässä tutkielmassa pyrittiin selvittämään, kuinka suomalainen fysiikan opetus tukee lukio-opiskelijoiden edellytyksiä oppia käyttämään Abitti-ohjelmia menestyäkseen edellä mainituissa opinnoissa ja kokeissa. Lisäksi kartoitettiin sitä, kuinka Abitti- ohjelmien aktiivinen hyödyntäminen fysiikan opetuksessa vaikuttaa Suomen kansallisen lukion opetussuunnitelman fysiikan opetuksen tavoitteiden saavuttamiseen opettajien näkökulmasta. Tällä tutkimuksella etsitään vastauksia seuraaviin kysymyksiin.

1. Kuinka paljon eri Abitti-ohjelmia Suomen lukioiden fysiikan aineenopettajat hyödyntävät opetuksessaan?

2. Miten Suomen lukioiden fysiikan opettajat hyödyntävät Abitti-ohjelmia oppitunneillaan?

18

3. Kuinka suomalaiset lukion fysiikan aineenopettajat kokevat Abitti-ohjelmien käytön tukevan Suomen kansallisen lukion opetussuunnitelman oppimistavoitteiden toteutumista?

4. Missä määrin opettajat kokevat saaneensa tukea ja koulutusta Abitti-ohjelmien käyttöön?

3.2

Aineistonkeruuta varten valittiin sellainen tutkimusmenetelmän, jolla pystyttiin keräämään tietoa mahdollisimman suurelta otantajoukolta siten, että myös vastausten käsittely oli tehokasta. Tutkimusmenetelmäksi valittiin kvantitatiivinen kyselytutkimus, sillä sen levittäminen suurelle joukolle on vaivatonta ja se tarjoaa mahdollisuuden kerätä selkeästi tulkittavia vastauksia tutkimuskysymyksiin. Tutkielmaan jätettiin myös jatkohaastattelun mahdollisuus, jotta aineiston tarkempi syventäminen olisi tarvittaessa mahdollista.

3.2.1 Kohdejoukko

Valittu tutkimustehtävä määritti pitkälti tutkimuksen kohdejoukon, Suomen lukioiden fysiikan opettajat. Otantaan oltaisiin voitu sisällyttää myös yläkoulujen ja ammattikorkeakoulujen opettajat, mutta tutkimuksessa pitäydyttiin lukioiden fysiikan opettajissa, jotta kerätty tieto säilyisi mahdollisimman tarkkana ja yksiselitteisenä nimenomaan lukio-opetuksen osalta. Alueellisesti kohdejoukkoa valittaessa pyrittiin huomioimaan koulujen koko- ja varallisuuserot, sillä näiden uskottiin vaikuttavan sähköisten työkalujen käytön määrään opetuksessa. Tästä syystä kyselytutkimuksen kohdealueeksi valikoitui koko Suomi.

3.2.2 Kyselyn laatiminen

Seuraavaksi kuvattu kyselylomake löytyy liitteestä A (Liite A). Lähtökohtana kyselyn laatimiselle oli luoda sellaisia kysymyksiä, jotka vastasivat mahdollisimman tarkasti päätettyihin tutkimuskysymyksiin monivalintakyselyn asettamien rajoitteiden puitteissa.

Kyselyn luomiseen käytettiin E-lomake –verkkoalustaa. Kyselynlaadinnan apuna hyödynnettiin Topi Salmen Pro-gradu –tutkielmaa (2015), jossa Salmi oli tehnyt samankaltaisen kyselytutkimuksen sähköisten ylioppilaskirjoitusten vaikutuksesta matematiikan opetukseen matematiikan opettajien näkökulmasta. Kyselyssä haluttiin

19

keskittyä siihen, kuinka abitti-ohjelmien käyttö opetuksessa vaikuttaa Suomen kansallisen lukion opetussuunnitelman perusteiden (LOPS 2015) sisältöjen ja tavoitteiden toteutumiseen erityisesti fysiikan, mutta osittain myös matematiikan osalta.

Kyselyyn luotiin Salmen (2015) tutkielmasta lainattujen kysymysten lisäksi kysymyksiä, jotka pohjautuivat Suomen kansallisessa lukion opetussuunnitelmassa määrättyihin fysiikan ja matematiikan tavoitteisiin ja sisältöihin (Opetushallitus, 2015).

Kyselyyn vastaajat saatiin rajattua haluttuun kohdejoukkoon siten, että jo kyselyn otsikosta ”Fysiikan opettajille suunnattu Abitti-työkalujen käyttö -kysely” kävi ilmi, että se oli suunnattu nimenomaan fysiikan aineenopettajille. Kyselyn ensimmäisen osion

”Koulutaso” tehtävänä oli puolestaan rajata kyselyyn vastaajat lukio-opettajiin, sillä fysiikan aineenopettajat voivat opettaa fysiikkaa useammalla kouluasteella esimerkiksi yläkoulussa, lukiossa tai ammattikorkeakoulussa. Mikäli vastaaja valitsi ”Koulutaso” – osiossa monivalintanäppäimistä vastauksen, joka ei sisältänyt lukiota kouluasteena, heitti kysely vastaajan automaattisesti kyselyn loppuun ja ilmoitti, ettei kyselyllä haettu kyseisen vastaajan koulutasolta tietoa. Näin saatiin eliminoitua vastaukset koulutasoilta, jotka eivät vastanneet haluttua kohdejoukkoa.

Kyselyn toisessa osiossa kerättiin vastaajilta taustatietoja. Näitä olivat vastanneen opettajan äidinkieli, ikä, opetuskokemus vuosina sekä maakunta, jossa kyseinen vastaaja opettaa. Lisäksi taustatieto –osiossa pyydettiin vastaajaa arvioimaan oman opetuksensa jakautumista lukio fysiikan, pitkän matematiikan, lyhyen matematiikan, lukio kemian, tieto- ja viestintätekniikan sekä muiden aineiden välillä. Erityisesti vastaajan iän, opetuskokemuksen ja opetuksen jakautumisen arveltiin olevan mahdollisia vaikuttavia tekijöitä sähköisten työkalujen käyttöaktiivisuuteen. Tätä hypoteesia tukee myös aikaisempi tutkimus.

Artikkelin ”Factors Predicting the Use of Technology: Findings From the Center for Research and Education on Aging and Technology Enhancement (CREATE)”

tutkimuksessa havaittiin, että vanhat ihmiset käyttivät keski-ikäisiä henkilöitä vähemmän teknologiaa. Vastaavasta molemmat näistä ikäryhmistä hyödynsivät vähemmän teknologiaa kuin nuoret. (Czaja, ym., 2006) Artikkelin ”What makes teachers use technology in the classroom? Exploring the factors affecting facilitation of technology with a Korean sample” tutkimuksessa puolestaan tehtiin johtopäätös, että vaikka suurimmalla osalla opettajista on tarkoitus käyttää teknologiaa opetuksessaan, kokeneemmat opettajat eivät tee sitä omaehtoisesti vaan ulkoisen pakotteen

20

vaikutuksesta. Nuoremmat opettajat sen sijaan käyttävät teknologiaa opetuksen tukena todennäköisemmin vapaaehtoisesti. (Baek;Jung;& Kim, 2008)

Kyselyn kolmas osio oli tutkimuksen kannalta olennaisin. Sen teema oli ”Teknologian käyttö oppitunneilla”. Osion kahdella ensimmäisellä kohdalla haettiin vastausta 1.

tutkimuskysymykseen ”Kuinka paljon eri abitti-ohjelmia Suomen lukioiden fysiikan aineenopettajat hyödyntävät opetuksessaan?”. Nämä kysymykset keskittyivät abitti- ohjelmien Texas instruments Nspire, Office (Libre, Open, Microsoft), Pinta, Dia, Logger Pro, Geogebra, Casio Classpad manager, GIMP, 4f-vihko, Inkscape, Kcalc sekä wxMaxima käyttöön. Ensimmäisellä kohdalla selvitettiin mitä yllä mainituista ohjelmista opettajat olivat opetuksessaan käyttäneet ja toisella puolestaan kuinka paljon kyseisiä ohjelmia käytetään vastaajan oppitunneilla.

Tutkielman toiseen tutkimuskysymykseen ”Kuinka Suomen lukioiden fysiikan opettajat hyödyntävät Abitti-ohjelmia oppitunneillaan?” kerättiin tietoa kyselyn pääosion kolmannessa kohdassa. Vastaajia pyydettiin arvioimaan sitä, kuinka usein eri tavat hyödyntää Abitti- tai muita sähköisiä työkaluja olivat läsnä heidän oppitunneillaan. Näitä tapoja kohdassa olivat esimerkiksi tehtävien tekeminen tai kokeellinen mittaaminen Abitti-työkaluja hyödyntäen.

Osion neljäs, viides ja kuudes kohta luotiin Suomen kansallisen lukion opetussuunnitelman perusteiden (2015; 2019) määräämien opetuksen sisältöjen ja tavoitteiden pohjalta. Erityisesti neljäs kohta koski tutkimuskysymystä ”Kuinka lukion fysiikan aineenopettajat kokevat abitti-ohjelmien käytön tukevan Suomen kansallisen lukion opetussuunnitelman oppimistavoitteiden toteutumista?”. Siinä opettajaa pyydettiin arvioimaan, missä määrin abitti-työkalujen käyttö tukee eri lukion opetussuunnitelmassa asetettujen opetuksen tavoitteiden saavuttamista. Viidennessä ja kuudennessa kohdassa puolestaan selvitettiin abitti-ohjelmien käytön vaikutuksia lukio-fysiikan keskeisten sisältöjen kuten teoriatiedon ja kokeellisuuden opettamiseen sekä opetukseen yleisesti.

”Teknologian käyttö oppitunneilla” -osion seuraavat kolme kysymystä liittyivät sekä neljänteen että ensimmäiseen tutkimuskysymykseen. Kuten Dajdabbasi ja Pedaste (2014) havaitsivat tutkimuksessaan, usein syy siihen, että opettaja ei käytä teknologiaa opetuksensa tukena, on puutteellisissa tiedoissa ja taidoissa käyttää kyseistä teknologiaa.

Näissä kolmessa kysymyksessä kartoitettiinkin sitä, kuinka hyvin vastaaja kokee osaavansa käyttää eri abitti-ohjelmia, sekä kuinka paljon koulutusta tai tukea vastaaja

21

kokee saaneensa käyttääkseen abitti-ohjelmia opetuksessaan. Lisäksi opettajia pyydettiin arvioimaan kuinka paljon heidän mielestään abitti-ohjelmia tulisi käyttää opetuksessa, jotta opiskelijoiden riittävä osaaminen tulisi taattua.

”Teknologian käyttö oppitunneilla” –osion lopussa vastaajilla oli käytössään ”vapaa sana”. Lomakkeessa kysyttiin ”Kuinka sähköisten työkalujen käyttö mielestäsi vaikuttaa fysiikan opetukseen?”. Kysymyksellä haluttiin mahdollistaa vastaajalle myös sellaisten näkemysten esille tuominen mitä kyselyn muissa kohdissa ei välttämättä ollut mahdollista esittää.

Kyselyn viimeinen osio koski ainoastaan jatkohaastattelua, jonka tarpeellisuus tutkielman kannalta jätettiin harkinnanvaraiseksi siltä varalta, ettei vastauksia tulisi tarpeeksi. Osio piti sisällään ”kyllä/ei” kysymyksen siitä, saako vastaajalta tiedustella mahdollista jatkohaastattelu aikaa. Mikäli vastaaja vastasi ”Kyllä”, pyysimme häneltä nimen ja yhteystiedot, josta hänet tavoittaa.

3.2.3 Kyselyn testaus ja levittäminen

Ennen kyselyn lähettämistä, sen toimivuus testattiin usealla eri selaimella ja käyttöjärjestelmällä. Kyselylomake (Liite A) ja sen saateviesti (Liite B) lähtivät levitykseen MAOL Pohjois-Karjalan sähköpostilistan kautta MAOL:n valtakunnallisessa kirjeessä matemaattis-luonnontieteellisten aineiden opettajille. Kysely oli avoinna vastaajille 15.5.2019 kello 17 alkaen ja se sulkeutui 14.6.2019 kello 23.59. Huolimatta siitä, että kysely sijoittui aivan lukuvuoden loppuun, saatiin vastauksia kohtuullinen määrä 32 kappaletta usealta puolelta Suomea.

3.3

Kyselyn vastaukset käsiteltiin kuvailevan tilastotieteen menetelmin. Kerätyistä vastauksista laskettiin osuuksia ja niitä havainnollistettiin diagrammien avulla.

Diagrammien avulla pyrittiin hakemaan vastauksia valittuihin tutkimuskysymyksiin.

Vastausten lukumäärät vaihtelivat kyselyn eri kohtien välillä, sillä jokaiseen kohtaan vastaaminen ei ollut pakollista. Joissakin kyselyn kohdissa ”tyhjien” vastausten lukumäärä oli kussakin alakysymyksessä sama. Näissä kohdissa tyhjät vastaukset laskettiin kokonaan pois vastausjoukosta, jotta ne eivät vääristäisi todellisten vastausten osuuksia.

22

Luku IV 4 Tulokset

Tässä luvussa esitellään tutkielman kyselytutkimuksen tuloksia. Ensimmäisessä alaluvussa kuvataan tutkielman kyselyn vastaajajoukkoa kerättyjen taustatietojen pohjalta. Alaluvussa 4.2 esitellään kyselyn tulokset.

4.1

Tutkielman kyselyyn vastasi yhteensä 32 lukion fysiikan opettajaa. Heistä 28 opetti fysiikkaa pelkästään lukiossa ja neljä lukiossa sekä yläasteella. Kyselyyn vastanneista opettajista 29 puhui äidinkielenään suomea ja loput kolme ruotsia. Kyselyn fysiikan opettajien ikäjakauma painottui 40-60 ikävuoden välille, mutta vastaajia löytyi jokaisesta kysytystä ikäryhmästä. Kyselyn ikäjakauma on esitetty kuvassa 4.1. Vastaajien opetuskokemus puolestaan jakautui kolmen ja 35 vuoden välille. Keskiarvoisesti vastaajilla oli opetuskokemusta 19 vuotta. Vastauksia kyselyyn kertyi yhteensä 11 eri maakunnasta. Eniten vastauksia saatiin Uudeltamaalta ja Pohjois-Karjalasta. Vastaajien jakautuminen maakunnittain on esitetty kuvassa 4.2.

23

Kuva 4.1 Kyselytutkimuksen vastaajien ikäjakauma.

Kuva 4.2 Kyselytutkimuksen vastaajien jakautuminen maakunnittain.

24

Kyselyyn vastanneiden opettajien opetuksen jakautuminen on esitetty alla kuvassa 4.3.

Vastaajien fysiikan opetus jakautui siten, että 75 % vastaajista opetus koostui vähintään 40-50 prosenttisesti fysiikan opetuksesta. 22 prosenttia vastaajista arvioi puolestaan opettavansa 20-40 prosenttisesti fysiikkaa ja ainoastaan yksi vastaaja kertoi opettavansa sitä alle 10 prosenttia kaikesta opetuksestaan. Muiden aineiden opetusmäärää kysyttäessä vastaajat jättivät paljon tyhjiä vastauksia, joten nämä tulkittiin samaan kategoriaan kuin, että opettaja ei opeta kyseistä ainetta.

Kuva 4.3 Otantajoukon opetuksen jakautuminen oppiaineittain. Selitteiden prosentit tarkoittavat osuutta opettajan kaikesta opetuksesta.

Fysiikan jälkeen toiseksi ja kolmanneksi eniten vastanneet opettajat arvioivat opettavansa pitkää ja lyhyttä matematiikkaa. Noin kahdella viidenneksellä kyselyn vastaajista opetus koostui vähintään 20 prosenttisesti pitkän matematiikan opetuksesta ja yli 50 prosenttisesti pitkää matematiikkaa opetti jopa neljännes vastaajista. Lyhyttä matematiikkaa kertoi opettavansa puolestaan noin 34 % vastaajista, joista suurimmalla osalla kuitenkin lyhyen matematiikan opetuksen osuus oli alle 30 % kaikesta opetuksesta.

Muiden kysyttyjen oppiaineiden kohdalla vastauksia saatiin vähän. Vastanneista 5 opettajaa kertoi opettavansa lukio kemiaa, 7 tieto- ja viestintätekniikkaa ja 5 jotakin muuta oppiainetta. Huolimatta siitä, että noin 22 % vastanneista opettajista kertoi

25

opettavansa tieto- ja viestintätekniikkaa, sen osuus opetuksesta kuudella seitsemästä näin vastanneesta oli alle 10 %, joten tämä saattaa pitää sisällään muiden aineiden oppitunneilla tieto- ja viestintätekniikan käytön. Kaiken kaikkiaan tulokset opetuksen jakautumisesta viittaisivat siihen, että suurimmaksi osaksi vastaajajoukko koostui pääasiassa fysiikan ja matematiikan opettajista.

4.2

Tässä osiossa keskitytään kyselyn pääosion ”Teknologian käyttö oppitunnilla” tuloksiin.

4.2.1 Abitti-ohjelmien käyttö oppitunneilla

”Teknologian käyttö oppitunneilla” -osion ensimmäisissä kohdassa kysyttiin, mitä abitti- työkaluja opettaja oli käyttänyt fysiikan opetuksessaan (ks. Liite A). Selkeimmin abitti- ohjelmista nousivat esille Geogebra ja Texas instrumentsin Nspire sekä näiden lisäksi Libre, Open tai Microsoft Officet ja mittausohjelma Vernier Logger Pro. Nspire- ohjelmistoa olivat käyttäneet opetuksessaan peräti 27 opettajaa kaikista 32 vastaajasta.

Geogebraa puolestaan oli opetuksessaan käyttänyt 26 opettajaa ja Logger Pro:ta sekä Officea kumpaakin 24 opettajaa. Suosituimpien neljän ohjelman lisäksi noin kolmannes vastaajista oli hyödyntänyt opetuksessaan Kcalc tai Casio Classpad manager - laskinohjelmia sekä Dia -kuvaajankäsittelyohjelmaa. Muita kysyttyjä abitti-ohjelmia vastanneista fysiikan opettajista ainoastaan harvat olivat käyttäneet opetuksessaan.

Kyselyyn listattujen Abitti-työkalujen lisäksi vastaajat olivat käyttäneet myös muita sähköisiä työkaluja opetuksessaan. Näitä olivat Pedanet, videot ja kuvaaminen, simulaatiot, videoanalyysi-ohjelmat, Pasco, Phet, Sanoma Pro, appletit, L’math, sähköiset oppikirjat, MAOL digitaulukot, Capstone ja Oracle. Ensimmäisen kohdan vastausten yhteenveto on esitettynä kuvassa 4.4.

26

Kuva 4.4 ”Mitä seuraavista Abitti-työkaluista olet käyttänyt fysiikan opetuksessa?” – vastaukset.

Osion toisessa kohdassa kysyttiin vastaajilta sitä, kuinka paljon he hyödynsivät oppitunneillaan ensimmäisen kohdan abitti-työkaluja. Kohdan vastaukset, jotka ovat esitettyinä kuvassa 4.5, olivat saman suuntaisia ensimmäisen kohdan vastausten kanssa.

Eniten kyselyn fysiikan opettajat käyttivät oppitunneillaan TI-Nspire –laskentaohjelmaa.

Hieman alle puolet heistä kertoi käyttävänsä Nspirea ”paljon” oppitunneillaan ja noin 56

% käytti sitä ”paljon” tai ”melko paljon”. Ainoastaan 5 vastaajaa kertoi, ettei hyödyntänyt Nspirea lainkaan oppitunneillaan. Myös muut ensimmäisen kohdan neljästä suosituimmasta ohjelmasta olivat vastaajien oppitunneilla vähintään jossain määrin käytössä. Geogebraa oppitunneillaan hyödynsi vähintään ”jonkin verran” noin 66 % vastaajista ja ainoastaan kolme opettajaa ilmoitti, ettei käytä Geogebraa oppitunneillaan.

27

Kuva 4.5 ”Kuinka paljon oppitunneillasi käytetään seuraavia Abitti-ohjelmia?” – tulokset.

Kyselyn mukaan Logger Pro –ohjelmistoa käytti ”melko paljon” tai ”paljon”

oppitunneillaan noin 41 % vastanneista fysiikan opettajista ja ainoastaan kuusi kyselyyn osallistujaa ei käyttänyt ohjelmaa tunneillaan. Officea puolestaan oppitunneillaan käytti vähän tai enemmän peräti 81 % vastanneista fysiikan opettajista, mutta sen suosio oli selkeästi kahtia jakautunut. Kohtaan vastanneista puolet kertoivat, etteivät käyttäneet Officea lainkaan oppitunneilla tai sen käyttö oppitunneilla oli vähäistä. Toisaalta loput 50

% vastanneista käytti Officea vähintään ”jonkin verran” oppitunneillaan. Tästä huolimatta ”melko paljon” tai ”paljon” Office oli käytössä ainoastaan seitsemän opettajan tunneilla, joten sen käyttömäärä ei ollut vastaajien oppitunneilla yhtä korkea kuin kolmella edellä mainitulla ohjelmalla.

Muiden kysyttyjen ohjelmien käyttö vastanneiden opettajien oppitunneilla oli huomattavasti vähäisempää. Jos opettajat hyödynsivät muita kyselyn abitti-ohjelmia oppitunneillaan, oli niiden käyttöä ainoastaan ”vähän”. Poikkeukset tekivät kuitenkin myös ensimmäisessä kohdassa jossain määrin esiin nousseet laskentaohjelmat Kcalc ja

28

Casio Classpad manager. Noin kolmannes vastaajista käytti Kcalc laskentaohjelmaa oppitunneillaan ja heistä noin puolet käyttivät sitä ”jonkin verran” tai useammin. Casio Classpadin suosio erottui vielä Kcalc:sta siinä, että vaikka myös sitä käytti noin kolmannes kohtaan vastanneista, heistä yli puolet vastasivat käyttävänsä sitä ”melko paljon” tai ”paljon” oppitunneillaan.

Fysiikan opettajan iän ei havaittu vaikuttavan merkittävästi Abitti-työkalujen opetuskäytön määrään. Sen sijaan opetuskäytön määrän jakautumiseen eri ohjelmien välillä iän havaittiin vaikuttavan joidenkin ohjelmien kohdalla. Iän vaikutusten tarkastelemiseksi ”Teknologian käyttö oppitunneilla” –osion toisen kohdan vastaukset jaoteltiin ikäryhmittäin nuoriin (20-39 vuotta), keski-ikäisiin (40-49 vuotta) sekä vanhoihin (yli 50 vuotta). Nuorten ja keski-ikäisten fysiikan opettajien välillä Abitti- ohjelmien opetuskäytön jakautumisessa ei havaittu olevan merkittäviä eroja. Sen sijaan vanhat opettajat hyödynsivät kahteen muuhun ikäryhmään verrattuna selkeästi enemmän Logger Pro –ohjelmistoa. Vanhoista opettajista noin 64 % hyödynsi Logger Pro – ohjelmistoa oppitunneillaan ”melko paljon” tai ”paljon”. Nuorilla ja keski-ikäisillä opettajilla vastaava osuus oli noin 30 %. Nuoret ja keski-ikäiset vastaajat puolestaan hyödynsivät yli 50 vuotiaita opettajia enemmän Nspire –ohjelmistoa. Nuorista opettajista Nspirea oppitunneillaan melko paljon tai paljon hyödynsi noin 71 %. Keski-ikäisillä vastaava osuus oli noin 64 %. Vanhoilla opettajilla puolestaan kyseinen osuus oli selkeästi pienempi. Heistä vain 36 % hyödynsi Nspirea opetuksessaan melko paljon tai paljon. Abitti-ohjelmien opetuskäytön jakautuminen ikäryhmittäin on esitetty kuvissa 4.6, 4.7 ja 4.8

29

Kuva 4.6 Nuorten fysiikan opettajien Abitti-ohjelmien opetuskäytön jakautuminen.

Kuva 4.7 Keski-ikäisten fysiikan opettajien Abitti-ohjelmien opetuskäytön jakautuminen.

30

Kuva 4.8 Vanhojen fysiikan opettajien Abitti-ohjelmien opetuskäytön jakautuminen.

”Teknologian käyttö oppitunneilla” –osion kolmannen kohdan vastaukset on esitetty kuvassa 4.9. Kohdassa vastanneiden opettajien tuli arvioida sitä, kuinka usein heidän fysiikan tunneillaan hyödynnettiin Abitti-ohjelmia tai muita sähköisiä työkaluja erinäisillä tavoilla (ks. Liite A). Vastauksista ilmeni, että tietokoneet ovat oppilailla apuvälineinä käytössä jokaisen vastanneen opettajan oppitunneilla vähintään joskus.

Peräti 75 % opettajista arvioi, että oppilaat hyödyntävät tietokoneita heidän tunneillaan

”melko usein” tai ”usein”. Näiden lisäksi viisi opettajaa kertoi, että oppilaat hyödyntävät tietokoneita apuvälineinä tunneilla ”silloin tällöin” ja ainoastaan 2 kohtaan vastanneista

”harvoin”. Myös symbolisten laskinten tai laskentaohjelmien käyttöä harjoiteltiin vastanneiden opettajien tunneilla aktiivisesti. Vastanneista 56 % kertoi, että symbolisten laskinten tai laskentaohjelmien käyttöä harjoitellaan heidän oppitunneillaan ”usein” tai

”melko usein”. Ainoastaan viiden vastanneen opettajan tunneilla kyseisten laskinten käyttöä ei harjoiteltu lainkaan tai ”harvoin”.

31

Kuva 4.9 "Arvioi kuinka usein oppitunneillasi..." –yhteenveto.

Kokeellista mittaamista kyselyn fysiikan opettajien tunneilla harjoiteltiin huomattavasti useammin Abitti-ohjelmia hyödyntäen kuin jollakin muulla sähköisellä työkalulla.

Opettajista miltei 69 % ilmoitti, että kokeellista mittaamista muilla kuin Abitti-ohjelmilla ei harjoiteltu lainkaan tai ”harvoin”. Sen sijaan Abitti-ohjelmia kokeellisen mittaamisen harjoitteluun hyödynsi vähintään ”silloin tällöin” noin 59 % vastanneista. Ainoastaan viisi opettajaa ilmoitti, ettei kokeellista mittaamista harjoiteltu heidän opetuksessaan koskaan Abitti-ohjelmilla.

Myöskin laskutehtävien ratkaisemista muita kuin Abitti-ohjelmia hyödyntäen harjoiteltiin harvoin. Noin 63 prosenttia opettajista kertoi, että muita kuin abitti-ohjelmia käytettiin oppitunneilla laskutehtävien ratkaisemiseen ”harvoin” tai ei ollenkaan.

Ainoastaan viiden opettajan tunneilla laskutehtäviä ratkaistiin muilla kuin Abitti- työkaluilla ”usein” tai ”melko usein”. Vastaukset olivat saman suuntaiset myös tehtävien tekemisen täysin sähköisesti ilman Abitti-ohjelmia kohdalla. Vastaajista 75 % kertoi, että tehtäviä ei tehty koskaan sähköisesti ilman Abitti-työkaluja tai niitä tehtiin näin

”harvoin”. Ainoastaan neljän vastaajan oppitunneilla näin toimittiin ”melko usein” tai

”usein”.

32

Pelkästään Abitti-ohjelmilla tehtäviä tehtiin jokaisen vastanneen opettajan tunneilla vähintään joskus. ”Usein” tai ”melko usein” toimittiin näin noin 38 % vastanneista opettajista tunneilla. ”Silloin tällöin” kohtaan vastasi 31 % vastaajista ja loput yhdeksän vastaajaa ”harvoin”. Huolimatta siitä, että Abitti-ohjelmat olivat kyselyn perusteella muita sähköisiä työkaluja suositumpia työvälineitä vastaajien keskuudessa. Useinten vastanneiden opettajien tunneilla tehtäviä tehtiin pelkästään paperille. Yli 50 % vastanneista kertoi, että heidän tunneillaan tehtäviä tehdään pelkästään paperille ”melko usein” tai ”usein”. Vähintään silloin tällöin niitä tehtiin näin 70 prosentin vastaajista tunneilla. Ainoastaan 8 vastaajaa arvioi, ettei heidän tunneillaan toimita näin tai niin tapahtuu ainoastaan ”harvoin”.

4.2.2 Vastanneiden fysiikan opettajien näkemys abitti-ohjelmien vaikutuksesta Suomen kansallisen lukion opetussuunnitelman perusteiden sisältöjen ja tavoitteiden toteutumiseen

”Teknologia käyttö oppitunneilla” –osion neljäs kohta koski opettajien näkemyksiä siitä, kuinka Abitti-työkalujen oppituntikäyttö vaikuttaa lukion opetussuunnitelman tavoitteiden toteutumiseen. Kyselyn fysiikan opettajia pyydettiin kohdassa esittämään mielipiteitään siitä, kuinka hyvin tai huonosti asteikolla 1-5 Abitti-ohjelmien käyttö tukee eri opetustavoitteiden saavuttamista. Kohdan vastaukset sekä asteikon numeroiden merkitykset ovat esitettyinä kuvassa 4.10.

33

Kuva 4.10 "Teknologian käyttö oppitunneilla"-osion neljännen kohdan ”Missä määrin Abitti-työkalujen käyttö tukee mielestäsi alla olevien opetustavoitteiden saavuttamista?”

vastaukset.