PIENESSÄ RYHMÄSSÄ OPISKELU

Luonnontieteiden opetuksen kehittämisohjelmissa ja opetussuunnitelmauudistuksen yhteydessä korostetaan oppilaiden yhdessä opiskelun tärkeyttä (Lumpe & al. 1998). Samoihin korostuksiin päädytään myös useissa luonnontieteiden opetuksen, opiskelun ja oppimisen alaan kuuluvissa tutkimuksissa. Pienessä ryhmässä opiskelun on havaittu edistävän erityisesti luonnon tutkimisen, yhteistyötaitojen ja ajattelun taitojen oppimista sekä muuttavat oppilaiden asenteita positiivisemmiksi luonnontieteitä kohtaan (Lazarowitz & Tamir 1994). Lisäksi pienessä ryhmässä opiskeltaessa opitaan tietoja ainakin yhtä hyvin kuin muillakin opiskelutavoilla. Vaikka tutkimustulokset osoittavat, että pienessä ryhmässä opiskelu kehittää erilaisia taitoja ja valmiuksia, opettajien uskomusten ja opetuskäytäntöjen muuttaminen on hidasta ja oppikirja ohjaa työskentelyä luonnontieteiden oppitunnilla (Tobin & al. 1994).

Oppimisen teoriat on usein johdettu tarkkailemalla yksilön oppimista ja yksilön oppimisessa olevia vaikeuksia. Oppiminen ja tiedon soveltaminen sekä luokassa että yhteiskunnassa ovat kuitenkin sosiaalisia tapahtumia. Sen tähden myös luonnontieteiden opiskeluun kuuluu tiedon sosiaalinen konstruointi. Tässä konstruoinnissa kielellä on keskeinen asema. Opiskelijoita tulee esimerkiksi kannustaa laboratoriotöitä tehtäessä keskustelemaan uusilla käsitteillä ja soveltamaan periaatteita käytännön tilanteisiin. Puheella on myös merkitys metakognitioiden kehittymiselle (vrt. Solomon 1987). Ryhmässä oppimisesta luonnontieteiden oppitunneilla on raportoitu olevan mm. seuraavia vaikutuksia oppilaan kehittymiselle:

Keskustelu ryhmässä auttaa oppilaita liittämään uudet käsitteet kieleen eli oppimaan käsitteiden merkityksen.
Kokeellinen toiminta ryhmässä on lähellä tutkijan tapaa työskennellä. Oppilaat joutuvat suunnittelemaan kokeita, tunnistamaan ja vakioimaan muuttujia, tekemään havaintoja ja mittauksia, esittämään muuttujien välisiä riippuvuuksia, mallintamaan, raportoimaan, arvioimaan ja muutenkin käsittelemään tietoa.
Ryhmässä oppiminen muistuttaa paljon toimintaa modernissa työyhteisössä. Ryhmässä otetaan vastuuta, jaetaan vastuuta, pyritään yhdessä päämäärään jne.
Yhdessä toimiminen kehittää ryhmän ihmissuhteita, vahvistaa oppilaiden itsetuntoa sekä vähentää työrauhaongelmia, jos aihe on opiskelijoista mielenkiintoinen ja heille merkityksellinen.
Yhdessä toimiminen tarjoaa oppilaille tilaisuuden keskusteluun toistensa kanssa, joten vuorovaikutustaidot kehittyvät luonnollisella tavalla ryhmässä.
Ryhmätyöskentely johtaa luontevasti oppiaineiden väliseen eheyttämiseen. Oppilaat joutuvat viestimään toinen toisilleen sanoin, kuvin ja kirjallisesti sekä myös tietotekniikkaa hyödyntäen.

Ryhmässä toimimisen vaikutus oppimiseen ei ole kuitenkaan yksinkertainen ilmiö. Esimerkiksi kokeellisuuden vaikutus ryhmän sisäiseen vuorovaikutukseen ei ole yksinkertainen ja ennalta ennustettavissa oleva ilmiö. Kokeiden tekeminen ryhmässä ei aina ole myöskään rakentavaa, koska eri henkilöillä saattaa olla erilainen käsitys tarkasteltavasta ilmiöstä ja erilaisia strategioita kohdattavien ongelmien ratkaisemiseen. Ennakkokäsityksillä saattaa yleensäkin olla hajottava vaikutus ryhmässä toimimiseen. Toisaalta erilaiset ennakkokäsitykset saattavat olla hyödyksi ja johtaa rakentavaan toimintaan ryhmässä (vrt. Howe et al. 1992).

Hyvä esimerkki ennakkokäsitysten muuttumisesta pienryhmän keskustelun aikana on erään pienryhmän kokeellisen työskentelyn aikana tapahtunut prosessi lukion kemian tunnilla. Yhdellä opiskelijalla oli kokeellisen työskentelyn alussa vahva ennakkokäsitys, että tutkittava kemiallinen reaktio toimii S_N2 -mekanismilla. Koko tutkimisen ajan hän selitti muille opiskelijoille, että näin se on eikä tarkempaa tutkimusta tarvita. Lopulta opiskelija pienryhmän tutkimuksen ja siihen liittyvän keskustelun jälkeen muutti kantansa ja hyväksyi muiden oppilaiden selityksen, joka oli ilmiölle oikea selitys.

Yhtenä ongelmana ryhmässä oppimisessa saattaa olla myös arviointi. Luokassa on samanaikaisesti useita pienryhmiä, joiden opiskeluprosessia opettajan tulisi seurata ja ohjata. Arvioinnin tulisi olla pienryhmäopiskelulle asetettujen tavoitteiden mukaista, mutta myös oikeudenmukaista ja tasapuolista jokaista pienryhmän opiskelijaa kohtaan.

Ryhmässä opiskelua voidaan arvioida esimerkiksi oman portfolion avulla. Portfolioarviointi perustuu siihen, että oppilas säilyttää esimerkiksi kansiossa luonnontutkimustehtävistään tekemänsä muistiinpanot tai raportit. Kansiossa voi olla esseitä, kuvioita, kirjeitä, raportteja. Oppilas valitsee näistä mielestään parhaimmat, laatii niistä lyhyet arvioinnit ja esittelee ne opettajalle tai muulle luokalle. Oppilaat voivat myös itsearvioida työskentelyään tavoitteiden suunnassa ja kehittää pienryhmän työskentelyä.

Tutkija kuuluu tiedeyhteisöön, oppilas oppilasyhteisöön

Tiedemies ei ryntää tutkimaan luonnon rakenteita ja ilmiöitä, vaan suunnittelee kokeet yleensä muiden tutkijoiden kanssa omassa tutkimusryhmässään. Kokeita edeltää aina alan aikaisempaan tutkimukseen perehtyminen. Aikaisemman tutkimustiedon perusteella tutkijat muotoilevat tutkimusongelmansa ja suunnittelevat huolella luonnontieteelliset kokeet, joilla he pyrkivät saamaan vastauksen ongelmiinsa. Tutkijat eivät siis passiivisesti odota, että luonto vastaisi heille, vaan he pakottavat luonnon vastaamaa hyvin suunnitelluilla kokeilla. Myös oppilaita tulisi ohjata luonnontieteiden oppitunneilla systemaattisesti suunnittelemaan kokeita ja omaa työskentelyään sekä arvioimaan sitä.

Oppilas tarkastelee luonnon rakenteita ja ilmiöitä omien aikaisempien käsitystensä valossa. Esimerkiksi Driverin (1983) mukaan oppilaan aikaisemmat tiedot, ennakkokäsitykset, ovat ristiriidassa tieteen käsitysten kanssa. Opettajan on siis tiedostettava oppilaiden ennakkokäsitysten olemassaolo erityisesti silloin, kun oppilaita ohjataan toimimaan ja oppimaan pienessä ryhmässä. Opettaja voi ohjata oppilaita tunnistamaan ennakkokäsityksiään esimerkiksi pyytämällä heitä kirjoittamaan tai laatimaan käsitekartan ja keskustelemaan pienissä ryhmissä. Ennakkokäsityksiä voidaan kirjoittaa taululle ja palata niihin myöhemmin.

Tutkija kuuluu tiedeyhteisöön, joka hyväksyy ja jakaa tutkijan tai tutkijaryhmän hankkiman uuden tiedon. Myös opiskelulle on luonteenomaista se, että opiskelijayhteisö jakaa uuden tiedon keskenään sekä keskustelemalla että kirjoittamalla. Siksi on luontevaa, että esimerkiksi oppilastöiden yhteydessä opiskelijoita ohjataan keskustelemaan kokeellisesti hankitusta tiedosta tai aineistosta, sen käsittelystä ja mallintamisesta (Lazarowitz & al. 1994).

Pienessä ryhmässä opiskelun muotoja

Pienessä ryhmässä opiskelun muotoja ovat mm. perinteinen ryhmätyö, yhteistoiminnallinen ryhmätyö, yhteisöllinen opiskelu ja erilaiset pienessä ryhmässä tehtävät harjoitukset. Pienellä ryhmällä tarkoitetaan kahdesta kuuteen oppilaan ryhmää.

Perinteisessä ryhmätyössä 2 - 4 oppilasta työskentelee yhdessä oppitunnille asetettujen tavoitteiden suunnassa. Oppilaat toimivat ryhmässä päämäärään pyrkiessään itseohjautuvasti eli itsenäisesti, jolloin työprosessit ovat oppilaiden käsissä, tehtävän ratkaisu vaatii työnjakoa ja oppilailta edellytetään sosiaalista vuorovaikutusta (Aebli 1991, 406 - 414).

Ryhmätyöhön kuuluvat muodossa tai toisessa seuraavat vaiheet:

Keskustellaan siitä, mihin ryhmätyöllä pyritään? Sovitaan raportointitavasta, aikataulusta, ryhmien sisäisestä ja ryhmien välisestä työnjaosta.
Muodostetaan ryhmät, jaetaan materiaali ja apuvälineet.
Työskentelyvaiheessa ryhmillä on sama aihe tai eri aiheet.
Tulokset raportoidaan luokalle esimerkiksi suullisesti, seinätaulun tai julisteen avulla, kirjallisella raportilla, videolla tai roolileikin avulla. Tuloksista keskustellaan ja ryhmien tuloksia mahdollisesti vertaillaan.
Keskustellaan esiintyneistä vaikeuksista, analysoidaan syitä ja tehdään johtopäätöksiä seuraavia kertoja varten.

Perinteisesti ryhmässä usein yksi etsii asioita kirjasta, toinen laatii piirustuksen, kolmas luonnostelee taulukon ja neljäs jäsen valmistautuu selostamaan kokonaisuutta muulle luokalle. Roolit voidaan ryhmässä jakaa monella muullakin tavalla; esimerkiksi kaikki ryhmän jäsenet voivat ratkaista valittua ongelmaa. Tehtävän ratkaisuun pyrkimisen lisäksi sosiaalisuutta on myös puhtaasti ihmisten väliset tapahtumat ja niiden vaikutukset eli "ryhmän henki".

Työskentelyvaiheessa opettaja toimii asiantuntijana ja ohjaa ryhmien toimintaa. Ryhmät eivät aina pysty omatoimisesti ratkaisemaan kaikkia asiasisältöön ja ihmissuhteisiin liittyviä ongelmia sekä käynnistämään kaikkia oppimisprosesseja. Ryhmätyössä ei hankita pelkästään tietoja ja taitoja, vaan ryhmätyöskentelyn yhteydessä opitaan aina myös oppimisen taitoja ja sellaisia toimintatapoja, jotka mahdollistavat oppimisen samanikäisten ja suunnilleen samantasoisten ryhmän jäsenten kesken.

Yhteistoiminnallinen oppiminen (co-operative learning) on ryhmätoimintaa, joka eroaa laadullisesti perinteisestä ryhmätyöstä. Yhteistoiminnallinen ryhmä on

kooltaan 2 - 6:n oppilaan muodostama ryhmä,
koostumukseltaan joko homogeeninen tai heterogeeninen,
vuorovaikutuksen määrältään vaihteleva (yksilöllinen työskentely, parityöskentely, ryhmäkeskustelu,...).

Perinteisessä ryhmätyössä joku tai jotkin oppilaat saattavat vetäytyä passiiviseen sivustakatsojan rooliin. Yhteistoiminnallinen oppiminen korostaa yksilöllisen vastuun kantamisen myötä syntyvää yhteisvastuuta. Yhteistoiminnallinen oppiminen on työmuoto, joka kehittää oppilaan sosiaalisia, tiedollisia sekä vuorovaikutustaitoja.

Yhteistoiminnallisen oppimisen muotoja on monia. Perinteiseen ryhmätyöhön verrattuna yhteistoiminnallisessa ryhmässä oppilaat työskentelevät tiiviimmässä positiivisessa vuorovaikutuksessa toinen toistaan kannustaen yhteiseen tavoitteeseen pyrkien. Työskentelyn aikana ryhmien koostumus saattaa vaihdella ns. kotiryhmän ja tutkimusryhmän kesken.

Myös opettajan rooli on erilainen yhteistoiminnallisessa ja perinteisessä oppimisessa. Opettajan on ensinnäkin luovuttava opettajan roolista ja vetäydyttävä taka-alalle tarkkailemaan oppilaita ja tukemaan heidän kehittymistään kohti itseohjautuvuutta. Opiskeluprosessi on yhteistoiminnallisessa oppimisessa hidas ja vaatii opettajalta kärsivällisyyttä. Opettajan itsensä on oltava valmis aktiiviseen yhteistyöhön. Seuraavassa luettelossa on pelkistetysti esitetty yhteistoiminnalliselle oppimiselle luonteenomaiset piirteet.

Yhteisöllistä opiskelua (Collaborative learning) pidetään myös perinteistä ryhmätyöskentelyä laadukkaampana opiskelumuotona. Pelkistettynä ero yhteisöllisen ja yhteistoiminnallisen oppimisen välillä on tavoitteenasettelussa. Yhteistoiminnallisessa oppimisessa ollaan kiinnostuneita tiedollisten ja taidollisten tavoitteiden lisäksi myös opiskelijan yhteistyötaitojen kehittymisestä. Seuraavassa luettelossa on pelkistetysti esitetty yhteisölliselle oppimiselle luonteenomaiset piirteet.

Keskustelu pienessä ryhmässä

Luokassa voidaan keskustella monella tavalla. Keskustelu voi olla koko luokan ja opettajan yhteistä vuorovaikutusta. Keskustelulla tarkoitetaan tässä yhteydessä normaalia ihmisten välistä kanssakäymistä eikä niinkään perinteistä nk. kyselevää opetusta. Oppilaat voivat keskustella keskenään pienryhmässä esimerkiksi oppilastyön tai ryhmätyön aikana. Opettaja voi käynnistää keskustelun myös koko luokan kesken.

Bentley ja Watts (1989, 43) esittävät seuraavat hyvän keskustelun edellytykset:

Keskustelun aiheen on hyvä olla problemaattinen, mutta kuitenkin sellainen, että keskustelijoiden tiedot riittävät ongelman tarkasteluun ja mahdollisesti myös sen ratkaisuun.
Keskustelun aiheen tulee kiinnostaa kaikkia ja opettajan ei pidä liiaksi suunnata tai estää keskustelua.
Ryhmä ei saa olla liian iso, jotta osa oppilaista ei vetäytyisi. Muutenkin opettajan on ohjattava keskustelua niin, että osa oppilaista ei vetäydy
Keskustelun aikana keskustelijoiden tulee kokea keskustelutilanne siten, että keskustelun kautta on mahdollista päätyä tarkoituksenmukaiseen ratkaisuun.

Julkaisussaan Language in Science Association for Science Education (ASE 1981) ehdottaa keskusteluprosessin luonteenpiirteeksi seuraavaa:

Keskustelu alkaa luontevasti jonkin yhteisen kokemuksen pohjalta.
Keskustelijat yhdistelevät toisten esittämiä ideoita eivätkä pyri tuomitsemaan tai tyrmäämään esitettyjä ideoita. Esitetystä ideasta pyritään löytämään sen ansiot.
Keskusteluun kuuluu myös esitettyjen ideoiden arviointi, hylkääminen ja parhaiden sekä toteuttamiskelpoisempien ideoiden valitseminen. Tämä vaiheen hallinta kuuluu myös keskustelijoille.
Keskustelu johtaa aina keskustelijoiden väliseen ajatustenvaihtoon. Ajatustenvaihto edellyttää turvallista ilmapiiriä, jossa kukin rohkenee esittää oman ideansa. Opettajan merkitys on suuri turvallisen ilmapiirin luomisessa.

Käytännössä keskustelu voi olla koko luokan ja opettajan yhteistä vuorovaikutusta tai keskustelua pienessä ryhmässä. Opettaja voi käynnistää keskustelun luokan kesken tiimitutkimusta käynnistettäessä. Oppilaat puolestaan keskustelevat keskenään oppilastyön tai yhteistoiminnallisen palapelimenetelmän aikana.

Käyttämällä luonnontieteiden opiskelussa työtapoja, jotka ohjaavat oppilaita työskentelemään pienissä ryhmissä, oppilaita saadaan ohjattua keskustelemaan keskenään, sopimaan tavoitteista ja suunnittelemaan työskentelyään.

Bentley ja Watts (1989, 74) esittävät seuraavia syitä sille, miksi oppitunnilla pitäisi keskustella enemmän:

opettaja ja oppilaat itsekin voivat tiedostaa oppilaiden ennakkokäsityksiä, kun niistä keskustellaan: oppilas rakentaa uusia tietoja aikaisempien tietojensa varaan ja opettaja pystyy paremmin ohjaamaan tässä rakentamisessa, kun hän tietää, miten oppilaat ajattelevat opiskeltaviksi aiotuista asioista ennakolta,
oppilaat oppivat tulkitsemaan havaintojaan puhumalla niistä,
merkityksiä käsitteille syntyy vain, kun käsitteen alaan kuuluvista asioista keskustellaan,
puhe (ääneen ajattelu) auttaa oppilaita järjestämään ajatuksiaan ja tekemään päätöksiä,
keskustelu pienessä ryhmässä siirtää huomion pois opettajasta opiskeltaviin asioihin: opiskelusta tulee aktiivista ja yhteistoiminnallista ja oppilaat ottavat enemmän vastuuta omasta opiskelustaan,
oppilaat itse ja opettaja voivat arvioida edistymistä keskustelun perusteella.

Keskustelu ja kokeellisuus

Erityisen suuri merkitys keskustelulla on luontoa tutkittaessa ilmiöalueen rajaamisessa ja siihen tutustumisessa, nk. tutkimuksen suunnitteluvaiheessa. Tutkimuksen tekemisen tulisi olla tavoitteellista. Luonnon rakenteista ja ilmiöistä olisi tärkeä keskustella yhdessä ennen kvantitatiivisia tai kvalitatiivisia fysiikan tai kemian kokeita myös ennakkokäsitysten tiedostamiseksi ja kokeiden hypoteesien muodostamiseksi. Oppilaiden olisi hyvä oppia esimerkiksi tunnistamaan luonnon rakenteiden ja ilmiöiden ominaisuuksia ja luokittelemaan niitä erilaisiin ryhmiin. Keskustelua tarvitaan luonnollisesti myös tulosten tulkitsemisessa, luotettavuustarkastelun yhteydessä sekä johtopäätösten tekemisen ohjaamisessa.

Oppilaat eivät luonnollisestikaan keksi luonnonlakeja ilman ohjausta. Opettajan rooli ohjaajana on merkittävä. Luonnontieteissä ei ole tarkoituksenmukaista, että jokainen tutkija/oppilas kehittelisi omia käsitteistöjään riippumatta kansainvälisistä sopimuksista ja maailmanlaajuisesta käytännöstä.

Kokeellisen työskentelyn yhteydessä sosiaalisen vuorovaikutuksen korostaminen ei ole sidottu oppilaiden omakohtaiseen kokeelliseen toimintaan. Myös silloin, kun opettaja esittää demonstraation, oppilaat voidaan koota ryhmiin keskustelemaan ennen varsinaista koetta ilmiöalueesta, tunnistamaan siinä esiintyviä oliota ja ilmiöitä ja luonnehtimaan niitä sekä demonstraatioiden jälkeen analysoimaan siitä saatuja tuloksia. Tällöin oppimisen lähtökohtana on oppilaiden välinen kommunikaatio, itsensä ilmaiseminen ja toisen kuunteleminen. Ryhmässä toimiminen edellyttää taitoa toimia sekä ryhmän jäsenenä että johtajana. Ryhmässä toimiminen edellyttää myös neuvottelu- ja väittelytaitoa jne.

Keskustelu ja arvot

Monet luonnontieteissä opiskeltavat asiat liittyvät läheisesti arvoihin. Esimerkiksi Energia- ja ympäristökysymykset ovat tällaisia. Koska arvosidonnaisten asioiden käsittely koetaan usein vaikeaksi tai jopa mahdottomaksi oppitunnilla käsiteltäväksi, tätä varten on kehitetty joukko työtapoja. Arvokysymysten käsittelyyn soveltuvat pienryhmissä esimerkiksi työtavat, roolileikki ja väittely. Yleissivistävällä koululla ja sen opettajilla on keskeinen asema vaikutettaessa nuorten arvomaailman kehittymiseen.

Kuuntelu

Keskustelun välttämätön edellytys on kuuntelutaito. Kuuntelutaito on vaikea taito, mutta sitä voi harjoitella kuten mitä tahansa taitoa (esim. jalkapallon käsittelyä tai sorminäppäryyttä). Kuuntelua voi tehostaa tekemällä muistiinpanoja puheen aikana, merkitsemällä avainsanoja muistiin, toistamalla lyhyesti (referoimalla) edellisen puhujan puheenvuoron (Pekka esitti kolme merkittävää syytä raudan ruostumiselle …), esittämällä puhujalle kysymyksiä (Tarkoitatko, että puolijohteen resistiivisyys pienenee …) jne… Kuuntelutaitojen kehittämiseen liittyviä harjoituksia on esitelty lukemalla ja kirjoittamalla oppimisen oppimateriaalin yhteydessä.

Kuuntelutaitoa voi harjaannuttaa esimerkiksi leikinomaisilla harjoituksilla pienryhmissä. Oppilaat sijoitetaan neljän hengen ryhmiin. Ensimmäinen oppilas selostaa kuiskaten jonkin oppikirjan kappaleen toiselle oppilaalla. Tämä puolestaan seuraavalle jne. Neljäs kertoo ääneen, mitä kuuli edelliseltä oppilaalta. Lopuksi vertaillaan selostuksia ja pohditaan, miksi viesti on muuntunut/ei ole muuntunut matkalla.

Kirjallisuutta

Aebli, H. 1991. Opetuksen perusmuodot. Helsinki: WSOY.
Association for Science Education (ASE). 1981. Study Series Six. Language in Science . Hatfield:ASE.
Bentley, D. & Watts, M. 1989. Learning and teaching in school science: Practical alternatives. Milton Keynes: Open University Press.
Driver, R. 1983. The Pupils as Scientists? Milton Keynes: Open University Press.
Hamm, M. 1991. Textbook portrayals of science and technology issues in a television age. Science, Technology & Human Values, 16(1), 88–99.
Hennessy, S. & Murphy, P. 1999. The Potential for Collaborative Problem Solving in Design and Technology, International Journal of Technology and Design Education 9(1), 1–36.
Johnson, D.W. & Johnson, F. P. 1991. Joining Together: group theory and group skills. Englewood Cliffs, NJ: Prentice Hall, 219 – 250.
Lazarowitz, R., Hertz-Lazarowitz, R. & Baird, J., H. 1994. Learning Science in a Cooperative Settings: Academic Achievement and Affective Outcomes. Journal of Research in Science Teaching 31 (10), 1121–1131.
Lazarowitz, R. & Tamir, P. 1994. Research on using laboratory instruction in science. Teoksessa D.L. Gabel (toim.) Handbook of Science Teaching and Learning (New York: Macmillan Publishing Company).
Lumpe, A.T., Czerniak, C.M. & Haney, J.J. 1998. Science teacher beliefs and intentions regarding the use of cooperative learning. School Science & Mathematics, 98(3), 123-136.
Sahlberg, P. & Leppilampi, A. 1994. Yksinään vai yhteisvoimin. Helsinki: Helsingin yliopisto, Vantaan täydennyskoulutuskeskus.
Tobin, K., Tippins, D.J. & Gallard, A. J. 1994. Research on instructional strategies for teaching science. Teoksessa D.L. Gabel (toim.) Handbook of Research on Science Teaching and Learning, New York: Macmillan.