Tutkimusmenetelmät

KOHTI MIELEKÄSTÄ, TEHOKASTA JA MONIPUOLISTA OPPIMISTA. Tutkimus opetuksen kehittämisestä.

7. TUTKIMUSMENETELMÄT

7.1 Yleistä

Oppimateriaalin tai opetuspaketin tulee lähteä didaktisesta tietämyksestä, eikä irralliselta pohjalta, siten että materiaalin näyttävyys olisi ensisijaista. Kun pohjana ovat opetus- ja oppimisteoreettiset lähtökohdat, niin materiaalistakin voi muodostua oppimista tukeva ja edesauttava kokonaisuus. Koistinen (1986, 11, 21-22, 32, 124-128) kritisoi oppimateriaaleihin kohdistettuja yleisiä vaatimuksia, joita ei ole johdettu teoreettisista näkemyksistä. Merkityksellisintä esimerkiksi oppikirjatutkimuksessa olisi tarkastella opetus-oppimisprosessia ja siihen vaikuttavia tekijöitä. Tällöin kognitiivinen lähestymistapa on behaviorismia kattavampi ja toimivampi, joskin behaviorismin idea materiaalien ulkoisten ominaisuuksien toimivuudesta on edelleen käypä. Tarkastellessa materiaalien toimivuutta on lähdettävä liikkeelle oppimisnäkemyksestä ja peilattava sitä materiaalin didaktisiin ominaisuuksiin, materiaalin oppimiseen vaikuttaviin ulkoisiin ominaisuuksiin, oppimistavoitteisiin ja oppilaiden käyttökokemuksiin. Motivoinnin merkitystä ei voi väheksyä, sillä se vaikuttaa ratkaisevasti koko oppimisprosessiin. Vastaavasti orientaatio on avainkohta, johon kiinnitetään liian vähän huomioita. Se mitä materiaalit yleensä korostavat, on tieto ja sen määrä. Valitettavasti soveltamisen mahdollisuudet ovat kuitenkin heikot, joten oppimisen prosessi jää hyvin yksipuoliseksi.

Tässä yhteydessä käsitelty opetuspaketti (liite 1) pitää itsessään sisällä vain vähän tiedollista materiaalia, joten analyysikin keskittyy didaktisiin ominaisuuksiin, tavoitteiden tarkasteluun ja oppilaiden kokemuksiin. Näin lähestytään monipuolisesti oppimisen ja opetuksen sekä opetusmateriaalin toimivuuden tarkastelua suhteessa opetussuunnitelmiin, oppimisteorioihin ja oppilaiden toiveisiin. Tutkimus- ja aineistonkeruu- ja analyysimenetelmien suhteen noudatetaan triangulaation periaatetta, jossa useilla otteilla katsotaan saatavan perusteellisempia tuloksia kuin yksittäisellä tutkimusmenetelmällä (Patton 1990, 464-470), mikä osaltaan nostaa tutkimuksen luotettavuutta ja tulosten siirrettävyyttä. Sisällön osalta on tietysti oleellista, että materiaalia hyödyntävä opettaja pystyy käyttämään pakettia joustavasti, josta saadaan tietoa päiväkirjaa pitämällä. Lisäksi erona Koistiseen (1986) ja Gröhniin (1987), kognitiivisen näkemyksen laajentaminen konstruktivistisen suuntauksen mukaiseen kehykseen, on osa paketin ideaa. Tällöin vanhan tiedon merkitystä, tiedon rakentamista ja sosiaalista toimintaa tulee kattavammin käsiteltyä.

7.2 Osallistuva havainnointi

Kutsun päiväkirjan pitämiseksi osallistuvan havainnoinnin ideaa, jossa etnografisin periaattein lähestytään tutkimuksellisesti opetusmateriaalin testaamista ja toimivuuden tarkastelua. Tarkoituksena on selvittää oppimisprosessin autenttisissa yhteyksissä, mitä materiaalin soveltamisen aikana tapahtuu. Kuten Hirsjärvi ym. (2001, 199-201) esittävät, kyseisen menetelmän yhtenä tarkoituksena on selvittää toimivatko ihmiset, kuten ovat sanoneet toimivansa. Tätä linkitystä tarkastellaan neljän eri aineistonhankinnan kautta. Havainnoinnin etuna on saada tietoa vuorovaikutuksesta sekä yksilöiden ja ryhmien toiminnasta. Koska opettaja toimii itse havainnoijana, sillä vähennetään ulkopuolisen tarkkailijan väistämätöntä vaikutusta toiminnan luonteeseen. Toisaalta objektiivisuus vastaavasti kärsii. Tuloksia voidaan kuitenkin peilata muiden menetelmien tuloksiin, jolloin luotettavuus saa tukea. Tämän tutkimuksen havainnointi saa hyvin vapaan luonteen, jossa se on luonnolliseen toimintaan mukautunutta osallistuvaa havainnointia. (ks. Eskola & Suoranta 1998, 99-103; Hirsjärvi ym. 2001, 199-201.) Näin toimitaan kuten lehtimies, joka elää kuvaustensa kohteiden parissa (Grönfors 1982, 92).

Osallistuvan havainnoinnin ideologiasta poiketen havainnointi ei tapahdu pelkästään tutkittavien ehdoilla (ks. Grönfors 1982, 93), sillä tässä tapauksessa tutkija on myös opettaja, vaikkakin avoimen oppimisen ohjaajana toimiikin. Tämä on toisaalta hyvä, sillä näin tutkija on opettajan roolissaan integroituneempi yhteisöön ja sen toimintaan. Itse osallistuminen liittää havainnoinnin kenties tiiviimmin etnografisiin perinteisiin (Eskola & Suoranta 1998, 107). Havainnoija itse on instrumentti kulttuurin sisällä (Sanday 1989, 20), joskaan tässä tutkimuksessa etnografiassa mainittu vuoden tarkkailujakso ei toteudu, sillä tutkimus keskittyy yhden menetelmämateriaalin toimivuuden tarkasteluun. Ideana on kuitenkin kaivautua konkretiaan ja toimintakulttuuriin, kuten Nikkonen ym. (2001, 44-45) luonnehtivat.

Päiväkirjan pitämisen ohjeistus on nähtävissä liitteenä (liite 3), jonka pohjalta opettaja kirjaa ylös jokaisen tunnin osalta huomioitaan projektiin liittyen.

7.3 Miellekarttamittaus

Käsitekartat voivat toimia avaimena mielekkääseen oppimiseen, sillä ne ovat luonnollinen tapa yhdistää keksittyä tietoa toisiinsa. Kartat toimivat myös suunnittelun polkuna ja yhteenvetona opitusta. Hierarkia yleisten ja yksityiskohtaisimpia asioiden välillä selkeyttää oppimista ja kartan konkreettista käyttöä. Kartoituksen tarkoituksena on ulkoistaa käsitteitä ja väittämiä, jolloin saatamme kehittää uusia käsiteyhteyksiä rakentamalla uusia suhteita käsitteiden välille. Siinä mielessä käsitekartoitus on luovuuttakin tukevaa toimintaa. Koska käsitekarttojen avulla pyritään lähestymään täsmällisesti ja avoimesti yksilön käsitemaailmaa, vaatii sen tehokas käyttäminen reflektiivisen ajattelun kehittämistä, karttojen vertailua, täydentämistä ja korjaamista. Ne ovat tehokkaita myös väärinkäsitysten paljastamisessa, osoittaen selkeästi oppilaiden vanhan ja uuden tiedon jäsentämisen suhteita. Ryhmässä tehdyt käsitekartat toimivat sosiaalisena ja keskustelua herättävänä harjoituksena. (Novak & Govin 1998, 18-26, 87-101.)

Mind-mapin (= ajatuskartta, ajatusrunko, miellekartta, miellekaavio ym.) eli ajatuskartan käyttö perustuu aivojen toimintaan. Se rakentuu avainsanoista, joiden tärkeysjärjestys ja riippuvuus havainnollistetaan visuaalisesti. Muistin innostamiseksi voi käyttää värejä, kuvia, symboleja ja korostuksia. Ajattelukarttaa on käytetty luovuuden tukemisessa, ongelmien etsimisessä ja ideoinnin tukena. Siinä annetaan tilaa mielikuville, tunteille ja tiedolle. Runko aikaansaa mielleyhtymiä, jotka kytkeytyvät toisiinsa deduktiivisesti. Sahlberg ym. (1993, 31-34.)

Miellekartan avulla tarkastellaan tietorakenteiden muodostumista ja käsitteiden välisiä yhteyksiä. Laadittu kuvio on konstruktio maailmasta, sisäisen representaation ulkoistamista. Käsitekartta on graafinen tapa kuva asioita, ja sitä puoltaa kartan laatimisen helppous. Kaikki osaavat piirtää viivoja ja ympyröitä, joten toiminta ei vaadi kirjallista tai suullista esityskyvykkyyttä. Kartta on paitsi esittävä ja kertova, se toimii myös metakognitiivisena välineenä ja oppimisen strategiana, sillä kyseessä on tiedon jäsentämisen tekniikka. Näin se voi tukea myös oppimista. Koska käsitteiden merkitys koko ajattelulla ja toiminnalle on suuri, niitä voidaan siten pitää oppimisen perusyksikköinä. Tosin tutkijoilla ei ole täyttä yksimielisyyttä käsitteiden luonteesta. Käsitteiden välillä on kuitenkin yhteyksiä, linkkejä, jolloin lähestytään sisäisen mallin eli skeeman ideaa. (Åhlberg 1990.)

Käsitekartat ovat juuri konstruktivismiin sopiva lähestymistapa, sillä ne huomioivat teoriat muistin hierarkisesta rakentumisesta ja ennakkotiedoista, käsitteiden muodostumisesta ja uuden ja vanhan tiedon linkittymisestä toisiinsa (ks. opinnäytteen kohdat 4.4 ja 5.1.3.). Novak (2002, 38-43) pohjaakin käsitteiden jäsentymistä Ausubelin esittämiin ajatuksiin mielekkäästä oppimisesta ja muistin rakentumisesta. Tulokset osoittavat, että informatiivisuutensa lisäksi miellekartat (concept mapping) ovat välineitä oppimisen tehostamiseksi. Hän laajentaa käsitekarttojen käyttöä mille tahansa alalle, joskin niiden käyttäminen vaatii harjaantumista. Lapset oppivat niiden käyttöön helpommin, sillä aikuisten vanha (behaviorismista juontuva) tapa opetella ulkoa asioita, ei sovi kovinkaan hyvin miellekarttojen käytön kokonaisvaltaiseen luonteeseen. Tämä näkyy selvästi Kinchin (2001) tutkimuksesta Britannian tilanteesta, jossa myös peruskoulutasolla miellekarttojen sujuva käyttö on vajaata juuri opettajien tietokäsityksen takia. Opettajat kokevat itsensä tiedonvälittäjiksi, joten monipuolisempaan oppimiseen ja oppimisen prosesseihin liittyvä käsitekarttojen käyttö ei sovi opettajien episteemiseen asetelmaan.

Hyvin laadittu käsitekartta on yksikäsitteinen, ja sitä voi lukea helposti. Käsitekartan huolellinen laatiminen vaatii omien kokemusten pohdintaa ja uusien merkitysten luomista. siten siitä tulee oppimisenkin tukija käsitteiden selkeyttäjänä. Voidaan puhua laadullisesta tiedonhankinnan keinosta, diagnoositavasta. On todettu, että käsitekarttatekniikalla voidaan selvittää ajattelun kehittymistä. Miellekartalla on myös nähty ajattelun kehittymättömyyttä ja vastaavasti hyvin menestyneiden oppilaiden osalta ajattelun selkeyttä ja käsitteiden mielekkäitä yhteyksiä. Onkin esitetty, että käsitekarttojen käyttö toimisi syväoppimiseen suuntaavana tekijänä, koska kokonaisuudet liittyvät metakognitiivisuuteen. Näin miellekartat ovat yhteydessä tutkivaan oppimiseen ja kokonaisopetukseen (Åhlberg 1990.)

Åhlberg (1990) kehottaa tutustumaan aiheeseen lisää, ja soveltamaan menetelmää käytännössä. Se on yksi haaste ja tavoite, johon olen projektissani tarttunut, sillä miellekarttamittaus on tärkeä osa projekti toimivuuden kartoittamista. (ks. liite 1, kohdat 5.2 ja 11.) Tällöin vastataan myös Kinchin (2001) tutkimaan ongelmaan, jossa opettajien tietokäsitys on ristiriidassa avoimen prosessioppimisen, ja siten miellekarttojen käytön kanssa. Näin opetusmateriaali pyrkii tarjoamaan toimivia avoimen oppimisen malleja ja sovelluksia miellekartan käytölle. Changin ym. (2001) tulosten pohjalta havaitaankin jo, että miellekarttatyylinen visualisointi tukee oppimista. Tottumattomuus vaatii kuitenkin ohjausta ja tukea reflektiivisen ajattelun ja uudenlaisen tyylin oppimiseksi, jolloin miellekarttojen merkitys oppimisen edesauttajana on suuri. Tutkimus kehottaa tukeen karttojen luomisessa, jolloin lähestytään jälleen vygotskylaista (1978) lähikehityksellistä tukea. On kuitenkin huomioitava, että täysin itsenäinen tiedonrakentaminen miellekartoin aikaansai suurimman innon jatkaa miellekarttojen käyttöä. Näin ollen pitkällä tähtäimellä tuen tarjoaminen miellekartan rakentamisessa ei ole suotavaa.

Puhuttaessa arvioinnin kehittämisestä nousee käsitekartta-arviointi yhdeksi merkittäväksi vaihtoehdoksi. Perinteisin kokein selvitetään helposti oppilaiden tiedollista osaamista. Vaikeampaa sen sijaan on tarkastella miten oppilaat analysoivat, arvioivat ja jäsentävät tietoa. Novakin ja Govinin (1998, 27, 40, 46-62, 102-109) mukaan käsitekartoitus edellyttää oppilailta monipuolisempaa ajatustyötä ja paljastaa laajempien tavoitteiden mukaisia saavutuksia. Vaikka miellekartan käyttöön voi kehittää pisteytysmallinkin, merkityksellisintä on tarkastella käsitteiden kehittymisen kokonaisuutta ennen ja jälkeen oppimistilanteen, pitkienkin aikavälien jälkeen. Käsitekartoitus pureutuu nimenomaan oppijan laajempiin tiedollisiin rakenteisiin, kokonaisvaltaiseen oppimiseen, eikä sen käyttöalue ole rajattu tiettyyn oppiaineeseen. Käsitekarttamenetelmä toimii osana kognitiivista oppimisteoriaa, sillä se osallistuu oppimisprosessiin, ja tarkastelee käsitteiden täydentymistä jatkuvana kehänä.

Tässä tutkimuksessa miellekarttaa on käytetty sekä ennakkotietojen, että oppimisen tarkastelun ja kehityksen tukena sekä opetusmateriaalin kiinteänä osana (liite 1, kohdat 5.2 ja 11). Liitteenä (liite 4) on myöskin nähtävissä miellekarttamittauksessa käytetty ydinkäsite, jonka ympärille oppilaat lähtivät rakentamaan aihepiiriin liittyvää käsitemaailmaa, ennen ja jälkeen teknologisen prosessin. Näin miellekartan avulla on tarkasteltu millaista käsitteellistä jäsentyneisyyttä ja kehitystä projektilla on mahdollista saavuttaa. Miellekartan laatimista edeltää opetusmateriaaliin liittyvän demon (liite 2) esittäminen. Tämä siksi, koska demon tarkoitus on herättää assosiaatioita ja motivaatiota oppilaissa, joiden luonne näkyisi siten myös miellekartassa. Vaikka käsitteet ovat demon kautta voineet jo muokkautua, se ei haittaa, sillä näin saadaan tietoa oppilaiden alkukäsityksistä ja luuloista projektin suhteen. Käsitekartta voi olla puutteellinen, asenteellinen, aukkoinen ja hyvin omalaatuinen, sillä juuri oppilaiden sisäisiä käsityksiä on pyritty ulkoistamaan. Karttaan tulee liittää myös affektiivinen osa, eli kaikki oppilaiden asenteet saavat vapaasti näkyä. Kyseessä ei ole vain tiedollista osaamista mittaava testi, vaan oppilaan maailmaa tarkkaileva kokonaisuus. Loppumittaus sitten kertoo, miten prosessikokonaisuus on vaikuttanut oppilaiden käsitteisiin ja ajatuksiin projektista. Opettajan tulee painottaa, että kartassa pitää näkyä tiedollisen aineksen lisäksi oppilaiden tunteita, asenteita, luuloja ja muita käsityksiä. Tarkoituksena on, kuten Gröhnkin (1987, 29-30) esittää, etsiä tiedollisten rakenteiden osia, subjektiivisia ja yksilöllisiä oppimistuloksia sekä oppimisen laadullisia ja loogisia tunnusmerkkejä ja tieteellistä pätevyyttä.

7.4 Lomakekysely oppilaille

Lomakearvioinnin tarkoituksena on tarkastella projektin mielekkyyttä, toimivuutta ja oppilaiden oppimiskokemuksia sekä tiedonhankinnan ja -käsittelyn mielekkyyttä ja tapoja. Siten se on reflektiivinen kokonaisuus. Idea on lähestyä aihepiiriä nimen omaan oppilasnäkökulmasta, sillä juuri hehän ovat oman oppimisensa asiantuntijoita, ja osallistuivat projektiin.

Lomakkeen mittaamiin aihepiireihin on haettu tukea opetussuunnitelman perusteista vuosiluokille 3-9 ja perusopetuksen opetussuunnitelman perusteista vuosiluokille 1-2 (2003), jonka yleiseen oppimistavoitteistoon on pyritty pääsemään, ja siten myös onnistumista mittaamaan. Lisäksi mittauskenttää on laajennettu Koistisen (1986) oppimateriaalitutkimuksen kyselylomakkeen pohjalta, Olkinuoran (1979) esityksen mukaisesti ja Määtän (1984) oppimateriaalien arvioinnin, käytön ja vallinnan kautta. Tällöin huomioidaan arvioinnin moninaisia vaatimuksia ja kasvatetaan siten mittauksen reliabiliteettia suhteessa oppimateriaalitutkimuksen luonteeseen ja opetuksen kehittämisen tavoitteisiin. Lisäksi olen tehnyt omia lisäyksiä tämän nimenomaisen opetusmateriaalin ja sen tavoitteiden näkökulmasta (liite 1, kohta 2).

Lomakkeeseen on tarkoituksellisesti liitetty sekä avoimia että likert-asteikon mukaisia kysymyksiä. Tällöin huomioidaan paitsi nuorten oppilaiden osittain kehittymätön analyysitaito tarjoten selkeitä vastausvaihtoehtoja, mutta myös mahdollistetaan avoimin kysymyksin vapaammat vastaukset, jolloin on mahdollista korostaa mieleen tulevia seikkoja. Lomake ja sen analyysi noudattavat vertailevan sekä selittävän lomakesurveyn yleisiä periaatteita puolistrukturoidulla tutkimusotteella, jolloin niin määrällinen kuin laadullisempikin tarkastelu on mahdollista. (esim. de Vaus 1986). Kvantitatiivisessa mielessä analyysi on noudattanut määrällisen tutkimuksen metodeita (ks. esim. Friend 1987). Lopullinen, mittauksissa käytetty lomake on nähtävissä liitteenä (liite 5). Se täytettiin oppilaiden osalta vasta kun projekti oli saatettu täysin päätökseen.

7.5 Teknisen laitteen selittäminen

Teknisen laitteen selittämisen taustoitukseksi ja toimivuuden synnyttämiseksi en ole kasannut erillistä teoriaosaa. Sen käyttö liittyy kuitenkin perinteiseen tapaan tarkastella oppimisprosessin toimivuutta ennakko- ja jälkimittausten avulla, kuten miellekarttamittauskin tekee. Erona on kuitenkin se, että miellekartan käyttö liitetään usein luonnontieteellisen asetelman mukaiseen käsitteelliseen kehittymiseen, vaikka sitä käytetään muissakin yhteyksissä. Teknologiakasvatuksen (ks. opinnäytteen kohta 5.3.7) näkökulmasta on merkityksellistä tarkastella lisäksi teknisen ymmärryksen kehittymistä ja jäsentyneisyyttä. Koska teknologiakasvatukseen liittyvän teoreettisen taustoituksen mukaan tekninen oivaltaminen ei välttämättä vaadi luonnontieteellistä tietämystä, pidän tärkeänä mitata erikseen teknologiakasvatuksen osa-alueen toimivuutta. Kuviosta 10 nähdään mittauksessa käytetty esine.

KUVIO 10. Dynamolamppu.

Nimensä mukaisesti kyseessä on liikevoimaa hyväksikäyttävä lamppu, joka muuntaa puristusvoiman liike-energiaa dynamon eli generaattorin avulla sähköksi. Pyörimisliikkeen kasvattamiseksi mekanismissa on myös rataskoneisto. Muodostettu sähkö antaa edelleen tarvittavan jännitteen lampun sytyttämiseksi. Lampun kuoret ovat läpinäkyvää muovia, joten mekanismi on selvästi oppilaiden nähtävillä. Esine oli konkreettisesti, eikä vain kuvana läsnä, oppilaiden tutkittavana. Oppilaiden tehtävänä oli tarkastella lamppua, kokeilla sitä käytännössä ja selvittää sen toimintaperiaate. Mitään ennakkotietoa ei lampun toiminnasta annettu ja ensitestaus tehtiin miellekartan laatimisen yhteydessä demon esittämisen jälkeen. Vastaavasti loppumittaukset niin miellekartan, kuin esineen selittämisen osalta, tehtiin valmiiden rakennettujen töiden esittelyn ja loppukeskustelujen jälkeen. Esineen selittämiseen käytetty vastauspaperi on ohjeistuksineen nähtävissä liitteenä (liite 6.).