Luonnontieteiden oppimisympäristöjen työturvallisuus ja välineet

kirjoittaja: Maija Flinkman

Luonnontieteistä suomalaisessa koulussa opiskellaan perinteisesti biologiaa, fysiikkaa, kemiaa sekä luonnonmaantiedettä. Peruskoulun alimmilla luokilla nämä on yhdistetty ympäristöopiksi - lukiossa taasen voidaan opiskella yksityiskohtaisemmin luonnontieteitä, vaikkapa geologiaa, joka on luonnontieteiden suuren kokonaisuuden yksi monitieteinen haara. Silti perusajatus tieteiden opetuksessa on sama.

Oppimisen tuloksena oppilaalle/opiskelijalle pitäisi syntyä käsitys siitä miten luonnontieteellinen tietovarantomme on syntynyt. Se on keskeisen tärkeää varsinkin ajassa, jossa perinteisiä luonnontieteitä haastetaan milloin mistäkin syystä. Lukiolainen, joka on käynyt tutustumassa ilmakehätutkimuksen mittausasemaan, tuskin haastaa dataa, johon käsitys ilmastonmuutoksesta perustuu.

Koulussa opiskellaan perustietoja, joiden avulla maailmaa ymmärretään. Tämän lisäksi on merkityksellistä kokea, miten tieto on syntynyt. Tähän tarvitaan elämyksellisyyttä, kokeellisuutta ja tutkimuksellisuutta.

Tieteellinen prosessi alkaa havainnoista. Havaintojen tekoa on hyvä harjoitella jo koulupolun alusta asti. Oppilaiden/opiskelijoiden havaintoihin ei opettajalla saisi olla valmiita vastauksia, vaan näitä voitaisiin alkaa ihmetellä ja tutkia. Tieteellekin on tyypillistä, että sellaisia asioita tutkitaan, joita ei vielä tunneta. Opettajalle voi joskus olla jopa vapauttavaa, kun kaikkeen ei tarvitsekaan tietää vastausta. 

Asia, jota myös olisi syytä harjoitella, on hyvien kysymysten teko. Kysymysten tulisi olla sellaisia, joihin vastauksen voisi löytää tutkimalla. Nämä kysymykset muodostavat tärkeän pohjan omille tiedeopinnoille. Näihin kysymyksiin haetaan vastausta joko tutustumalla olemassa olevaan tietoon tai itse tutkimalla.

Opetuksessa, joka sisältää elämyksellisyyttä, kokeellisuutta tai tutkimuksellisuutta, opettajalla on mahdollisuus tutustua oppilaisiin/opiskelijoihin eri tavoin, kuin suuren koulun luokkaopetuksessa. Joku on avulias, toimelias tai näppärä. Tällaisia positiivisia ominaisuuksia ei aina havaitse, mutta ne tulevat esille, kun nuoret eivät istu pulpeteissa. Tällöin asiasta on helppoa antaa suullista positiivista palautetta. 

Kokeellisuudessa harjoitellaan kokeellisia menetelmiä. Koska niissä tavoitellaan turvallisia rutiineja, töissä on noudatettava opettajan ohjeistusta ja/tai laboratoriokäytänteitä. Tämä silloinkin, kun työ ei ole monimutkainen. Kurinalaisuuden oppiminen on tärkeä taito vaativampia töitä ajatellen. Tiede on tiedettä vasta, kun menetelmä on vakioitu. Kun kokeellisen työskentelyn periaatteet ovat selvillä, voivat oppilaat/opiskelijat itse ryhtyä suunnittelemaan omia tutkimuksia.

Luonnontieteellinen tutkimus koulussa toteutetaan yleensä ryhmissä. Tutkimus on työelämässäkin tiimityötä, jossa jokainen ryhmän jäsen lähestyy ongelmaa eri puolilta. Ryhmätöitä tehtäessä sosiaaliset taidot vahvistuvat ja yhteistyön idea paljastuu, kun ryhmän jäsenet tuovat jokainen työskentelyyn omia ajatuksiaan ja osaamistaan. Tiimitöissä tulee opiskeltua monia muitakin tärkeitä työelämätaitoja, kuten vastuuta, luottamusta, kykyä kestää pettymyksiä tai iloita yhdessä saavutetuista tuloksista. Yläkoululaisten kanssa yhdessä suunniteltu ja toteutettu kokeellinen kofeiinityö voi poikia paljon pohdintaa päihteistä ja niiden vaikutuksista. Jotain asioita on vaikuttavampaa käsitellä, kun kysymykset nousevat esille oppilasjoukosta.

Opetusryhmän ideaalikoko riippuu oppijoiden iästä ja edellytyksistä. Yhdellä opettajalla voi turvallisesti olla vastuullaan 16-24 nuorta. Työryhmän koko on kokemusellisesti 3-4 oppilasta/opiskelijaa, silloinkin, kun koko opetusryhmä tekee yhteistä tutkimusta. Tällöin jokaiselle riittää tekemistä ja jokaisen työpanosta tarvitaan. Varsinkin laboratoriotöitä tehtäessä kyse on myös työturvallisuudesta.

Arviointi  voi huipentua loppuseminaariin, jossa kaikkien ryhmien tutkimustuloset ja siitä laaditut esitykset diagrammeineen esitetään. Tähän voi lisätä vertaisarvioinnin esimerkiksi sellaisella kaneetilla, että työstä ja esityksestä poimitaan arvioon kaikki onnistuneet asiat. Tällöin opitaan kiinnittämään huomiota onnistumisiin, joka auttaa oppijaa poimimaan hyviä käytänteitä itselleen ja sekin on tärkeä työelämätaito!

Elämyksellisyys luo oppilaille/opiskelijoille tunnemuistoja ja kytkee opiskeltavia asioita todellisuuteen. Tavallinen metsä tai merenranta voi näyttäytyä erilaisena, kun se onkin tutkimuskohde ja siellä tehdään tarkkaa näytteenottoa. Maasto- tai käytännöntöissä usein paljastuu tutkimuksen työläys, niin kuin esimerkiksi lukiolaisten sinnikkäästi laskiessa yhden tyhjältä näyttäneen rakkohauruskan eläinyksilöiden määrää. Niitä oli sillä kertaa yhteensä 546. Sitten vielä jaottelu lajeihin! Tai 8. luokkalaisten metsäprojekti, jossa laskettiin ja määriteltiin mädäntyville tateille houkuttuneiden hajottajahyönteisten, erityisesti kovakuoriaisten, määriä ja lajistoa. Samalla luonnontieteellisen tutkimuksen prosessi ja sen työläys paljastuvat varsin konkreettisella tavalla. Tarvitaan paljon sinnikkyyttä, että pienikin työ/selvitys saadaan loppuun. Yleisen tiedemyönteisyyden kannalta olisi merkittävää, jos tieteen tekemisen hitaudesta ja työläydestä kumpuaisi keskustelua tieteen tekemisen taloudellisesta puolesta, ja ymmärrys myös tieteen tekemisen kustannuksista lisääntyisi.

Luonnontieteet ovat monitieteinen kokonaisuus, jonka rakentamista luokanopettaja aloittaa ympäristöoppi-oppiaineessa. Ylemmillä luokilla aineenopettajat, kukin oman alansa asiantuntija, yhdessä vastaavat kokonaisuudesta. Luonnontieteiden opetuksessa on keskeistä, että oppija pääsee toteuttamaan tieteelle tyypillisiä tutkimusmenetelmiä ja ymmärtämään, miten nykyinen tieto on syntynyt. Tulevaisuudessa osa tiedosta muuttuu ja sitä tulee lisää - se kuuluu tieteen olemukseen. Opetuksen edetessä oppilas/opikselija käy ihmisenkunnan tiedehistoriaa läpi uudelleen ja toivottavasti havaitsee, että luonnontieteet, jotka ensi näyttivät erillisiltä tieteiltä, muodostavat yhtenäisen kokonaisuuden.