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.).