Ryhmä+12

=Ryhmä 12=

Jäsenet: Antti Takala Risto Sipola Ville Vihla

Kirjoittakaa tähän kuvaus ryhmänne työskentelytavoista ja työnjaosta ryhmätentin aikana:
Kirjallisuus jaettiin ryhmän jäsenten kesken siten, että jokainen lukee eri tekstin. Tenttikysymyksen julkaisun jälkeen pidettiin suunnittelupalaveri, jossa jaettiin vastauksiin liittyvät asiantuntija-alueet. Valmiit tekstit jaettiin sähköpostilla ensimmäisen päivän iltana, jotta kukin sai mahdollisuuden tutustua toisten teksteihin. Seuraavana päivänä kokosimme alueet yhteen ja liitimme ne wikiin. Mielestämme työskentelytapamme oli hyvä, mutta toteutukseen jäi parantamisenkin varaa. Toimiva koordinointi ja päällekkäisyyksien välttäminen oli yksi haasteista.

=Tenttivastaus:=

Tässä dokumentissa esitellään 5-6-luokkalaisille suunniteltu fysiikan opetuskokonaisuus liittyen painovoimaan ja ilmanvastukseen. Opetuskokonaisuus sisältää 1-2 oppituntia, joiden aikana oppilaiden on tarkoitus oppia perusteita painovoiman luonteesta ja siihen liittyvistä lainalaisuuksista. Opetus sisältää oppilaiden aktiivista osallistumista ja yhteisöllistä työskentelyä. Opetusmenetelmään kuuluu olennaisesti ongelmanratkaisu ja kokemuksen kautta ymmärtäen oppiminen. Käsite- ja teoriatietoa pyritään liittämään kokemustietoon. Tavoitteena on myös purkaa aiheeseen liittyviä harhakäsityksiä, mikäli niitä on. Lisäksi opetetaan tieteellistä lähestymistapaa ongelmanratkaisuun, kannustetaan metakognitiivisten taitojen harjaannuttamiseen sekä vahvistetaan oikeanlaista asennoitumista oppimishaasteisiin.

**Opetuskokonaisuutena putoavat esineet**
Opetuksen aluksi opettaja pitää johdantopuheenvuoron, jonka on tarkoitus herättää oppilaat pohtimaan omaa tietämystään ja ajattelua käsiteltävästä asiasta. Putoavien esineiden tapauksessa opettaja voisi esittää esimerkiksi kysymyksiä, kuten: Miksi esineet tippuvat alaspäin? Tippuvatko kaikki esineet yhtä nopeasti? Mikseivät? Onko vaarallisempaa hypätä korkealta kuin matalalta? Miksi? Kysymyksien pohjalta käydään keskustelu, jonka aikana opettaja voi toivon mukaan havaita oppilaiden virheelliset käsitykset, mikäli niitä on. Ennen käytännön kokeita opettaja esittää kokeisiin liittyvät tutkimuskysymykset: Mitä tapahtuu, jos pudotan tämän paperin? Mitä tapahtuu, jos pudotan tämän paperipallon? Oppilaat esittävät hypoteesinsa, jotka kirjataan ylös. Hypoteesien jälkeen suoritetaan käytännön kokeet pienryhmissä. Luokkaan on järjestetty jokaista tutkittavaa asiaa varten oma toimipisteensä. Oppilaat tekevät havaintoja kokeista ja kirjaavat tutkimustulokset ylös. Kokeiden jälkeen siirrytään jälleen keskustelemaan opettajan johdolla havaintojen ja hypoteesien eroista ja vastaavuuksista. Keskustelun aikana oppilaiden väärät käsitykset korjataan, jolleivat ne korjaantuneet jo käytännön kokeita suorittaessa. Opettaja esittelee oppilaille uudet asiaan liittyvät käsitteet, kuten ilmanvastus, kiihtyvyys vapaapudotuksessa ja kappaleiden muodon vaikutus (aerodynamiikka). Näin teoriatieto liitetään juuri koettuun käytönnön oppimiseen. Lopuksi voidaan keskustella tieteen ja tiedon luonteista yleisesti. Absoluuttinen faktatieto on harvinaista ja useimmiten mahdotonta saavuttaa. Siispä avoimuus ja kriittisyys kuuluvat tieteen luonteeseen. Käsitykset muuttuvat. Tutkittaessa pitää kartoittaa mitä tiedetään ja pohtia pitävätkö asiat varmasti paikkansa. Pitää siis suhtautua kriittisesti tietoon ja omiinkin käsityksiin asioista. Kokemuksen kautta oppii. Siksipä muokkautuvat käsitykset ja epäonnistumisetkin ovat osa kehityskulkua. Kaikki uutta keksivät ja menestyvät henkilöt joutuvat epäonnistumaan aika ajoin. Epäonnistumista ei pidä siis pelätä tai hävetä.

**Oppimaan oppiminen, metakognitio, oppimisen strategiat**
Opetuskokonaisuuden on tarkoitus vahvistaa oppilaiden itsehavainnointikykyä, intraspektiota. Tarkoitus olisi, että oppilaat oppisivat arvioimaan omaa tietämystään muun muassa sen laajuuden ja luotettavuuden kannalta. Oppimisen älykäs ohjaaminen (oppimisstrategioiden käyttö) vaatii metakognitiivisia taitoja [Bransford et al., 1999]. Lisäksi olisi hyvä asenteellisesti sisäistää, että kukaan ei voi tietää kaikkea ja kaikilla on opittavaa. Se, joka ei tiedosta omaa tietämättömyyttään, on sokea ja estää oman kehityksensä. Hankalin tietämättömyyden laji onkin tietämättömyys omasta tietämättömyydestään. Oppiminen onkin mahdollista aina, kun huomaa ettei tiedä tai osaa jotain. Oppivan tulisikin olla avoin ja rohkeasti tutkiskella oman tiedon ja tietämättömyyden rajaseutua. Tällöin on erittäin tärkeää, että epäonnistumista ja epätäydellisyyttä ei pidetä heikkouksina. Opettajan tulisi tunnistaa oppilaiden oppimisorientaatiot ja tukea varsinkin niitä yksilöitä, joiden minäpystyvyyden tuntemukset ovat heikkoja. Ihmisen omaan pystyvyyteen ja kyvykkyyteen liittyvillä uskomuksilla on suuri vaikutus ihmisen suorituskykyyn [Bandura, 1986]. Käytännössä opettaja voi oppilaiden itsenäisen tai ryhmätyöskentelen aikana kiertää luokassa ja rohkaista estyneitä tai arkoja oppilaita kokeilemaan uusia toimintamalleja. Arvioinnissa opettajan tulisi olla kannustava ja huomioida se miten haasteet kohdataan, ei ainoastaan sitä miten hyvin niistä selviydytään.

**Ymmärtäminen**
Oppimisen tulisi perustua ymmärtämiseen, ei muistamiseen [Bransford et al., 1999]. Ennen teoreettisen tiedon opettelemista saadut käytännön kokemukset tukevat ymmärtävää oppimista. Käsiteltävät asiat eivät jää vain irrallisiksi säännöiksi ja sanoiksi. Tutkittavat fysikaaliset ilmiöt ovat lapsille myös tuttuja jo arkikokemuksista, mutta nyt niitä tarkastellaan tarkemmin ja analyyttisemmin. Olemassa olevan tiedon päälle siis rakennetaan parempaa ymmärrystä. Aiemmat arkikokemukset näkyvät nyt uuden tiedon ja ymmärryksen valossa. Toisaalta vanha arkikokemuksiin liittyvä käyttökelpoinen tieto siirtyy tukemaan uusia teorioita.

Hajautettu asiantuntijuus ja tutkiva oppiminen
Hajautettua asiantuntijuutta voisi tässä opintokokonaisuudessa käyttää hyväksi siten, että oppilaat jaettaisiin ryhmiin ja jokaisesta ryhmästä yksi oppilas perehtyisi eri asioihin. Tässä opintokokonaisuudessa oppilaat tutkisivat ilmanvastuksen vaikutusta, painovoiman vaikutusta tai kiihtyvyyttä. Tällöin oppilaalla on mahdollisuus keskittyä vain yhteen asiaan jolloin hänen mahdollisuutensa oppia siitä asiasta olisivat huomattavasti suuremmat verrattuna siihen että hänen täytyisi opiskella monta asiaa yhdellä kerralla. Opiskelun jälkeen kukin oppilas kertoisi ryhmän jäsenilleen omasta asiantuntija-alueestaan, jolloin toiset oppilaat saisivat tietoa heille uudesta asiasta ja oppisivat siitä.

Scaffolding
Asian oppimista tuetaan scaffolding- periaatteella [Wood ym. 1976], jossa opettaja antaa tukea oppilaille silloin kun he sitä tarvitsevat esim. demojen aikana tai tutkivan oppimisen aikana, tällöin oppilailla on mahdollista oppia uudesta asiasta paljon, vaikkei heillä olisikaan aikaisempaa tietoa asiasta. Opettaja voi demojen aikana kierrellä luokassa ja vastailla ryhmien kysymyksiin antaa niille neuvoja ja samalla myös mahdollisesti oikaista vääriä alkukäsityksiä asiasta, mutta opettajan on kuitenkin annettava jokaiselle ryhmälle mahdollisuus oivaltaa asia itse, jolloin oppimista tapahtuu paremmin. Avun antaminen vähenee oppilaiden edetessä asiassa. Kukin ryhmä saa siis vain sen verran tukea kun tarvitsee. Opettaja voi esimerkiksi antaa oppilaille alkuun neuvon jolla oppilaat pääsevät vauhtiin.

Käytännön kokeet
Opetuskokonaisuuden aiheena on fysiikka ja siinä testataan kappaleiden putoamista. Yleinen naiivi käsitys on että ainoastaan kappaleen paino vaikuttaa siihen, kuinka nopeasti se putoaa. Opetuskokonaisuudessa on tarkoitus kumota tämä käsitys erilaisten demojen ja tutkimusten avulla. Oppilaille kerrotaan että putoamiseen vaikuttaa moni muukin asia kuin kappaleen paino esim. ilmanvastus ym. Nämä uudet tiedot voidaan havainnollistaa oppilaille demoilla, joita oppilaat saavat itse tehdä. Kokeissa oppilaat lähtisivät ongelmalähtöisesti kokeilemaan mitkä asiat putoamiseen vaikuttavat. Erilaisten kappaleiden putoamista voisi tarkkailla esim. pudottamalla niitä eri korkeudelta, vertailemalla eri kappaleiden ominaisuuksia (muoto, paino, tiheys ym.) sekä kokeilemalla mitä tapahtuu kun tehdään tyhjiö ja silloin pudotetaan kappaleet. Näillä tavoilla oppilaille voidaan osoittaa, ettei kappaleen paino ole ainoa asia joka sen putoamiseen vaikuttaa. Samalla oppilaat saavat tietoa painovoimasta, ilmanvastuksesta ym. Yksi tapa todeta ettei vain paino vaikuta on tehdä testi paperilla. Otetaan kaksi arkkia paperia ja rytistetään toinen, jolloin huomataan että rytistetty paperi putoaa nopeammin. Tämä voidaan vielä varmentaa rytistämällä toinenkin jolloin nähdään että nopeus muuttuu. Toinen demo olisi kappaleen putoamiskiihtyvyyden toteaminen. Kokeessa kappale pudotetaan eri korkeuksilta pingotetun paperin päälle. Tällä kokeella oppilaiden on tarkoitus tutkia miltä korkeudelta pudotettaessa kappale läpäisee paperin ja näin havaita vapaapudotukseen liittyvä kiihtyvyys.

**Yhteisöllinen oppiminen**
Opintokokonaisuudessa painotetaan vahvasti yhteisöllistä oppimista ja hajautettua asiantuntijuutta (Brown & Campione 1996), millä pyritään vähentämään tiedon sirpaleisuutta ja soveltumiskelvottomuutta. Asiakokonaisuus jaetaan 3-4 oppilaan ryhmiin, niin sanottuihin käytäntöyhteisöihin, johon kuuluminen sitouttaa opiskelijan opetettavaan asiaan ja opettaa kantamaan vastavuoroisesti vastuuta. Ennen teoriaosuutta käydään näissä käytäntöyhteisöissä läpi, mitä intuitiivisia teorioita kullakin ryhmän jäsenellä on käsiteltävästä aiheesta ja jaetaan ne koko luokan kesken. Kirjataan myös nämä esiin nousseet asiat ylös ja verrataan niitä yhteenvetotunnilla havaittuun sekä mietitään mistä mahdolliset erot näissä johtuvat. Oppilaat jakavat opittavan aineksen käytäntöyhteisössään eri osa-alueisiin, joille kaikille määrätään ns. asiantuntija ryhmän sisällä, jonka vastuulla on tutkimuskysymysten avulla selvittää juuri tähän alueeseen liittyvä tieto ja jakaa se muiden kesken. Lopputuloksena ryhmä koostaa omasta työskentelystään esityksen muulle luokalle. Ryhmätyöskentely (käytäntöyhteisöt) sosiaalisena prosessina myös auttaa lasta pikkuhiljaa ymmärtämään ja säätelemään omaa toimintaansa. Opintokokonaisuuden tarkastelussa hyödynnetään myös tieto- ja viestintätekniikkaa ja etenkin sen yhteisöllisiä sovelluksia (computer supported collaborative learning, CSCL) (Hakkarainen yms, 2002). Oppilaat lataavat koostamansa esityksen oppimisympäristöön, jossa ne ovat kaikkien vapaasti nähtävillä. Uuden tai ristiriitaisen tiedon tullessa esiin näitä oppilastöitä voidaan myöhemmin ryhmän toimesta muokata tai laajentaa. Tällaiseen oppimisyhteisöön kuuluminen myös parantaa opittavan asian omaksumista ja on oiva esimerkki tilannesidonnaisesta kognitiosta.

**Itsearviointi**
Projektin aikana kukin ryhmän jäsen suorittaa itsearviointia täyttämällä oppimispäiväkirjaa ja lopuksi arvioidaan yhteisesti millaista oli opiskella ryhmässä sekä mietitään ryhmätyöskentelyn etuja ja haasteita. Tällainen metakognitiivinen analysointi myös auttaa oppilasta sekä jäsentämään opittua tietoa että oppimaan paremmaksi oppijaksi tulevaisuudessa. Näin korostetaan myös oppimista oppilaan itse ohjaamana prosessina.

**Ongelmalähtöinen oppiminen**
Opintokokonaisuus pyritään käynnistämään lasten omilla kokemuksilla (ongelmilla) ja intuitiivisilla teorioilla. Oppimista ohjataan tutkivan oppimisen näkökulmasta asettamalla ongelmia tai kysymyksiä. Oppimisprosessin aikana esiin nousseet kysymykset (ongelmat) kirjataan ylös ja keskustellaan auki koko luokan kanssa. Näin pyritään edistämään oppilaiden käsitteellisen ymmärryksen (Bereiter & Scardamalia) paranemista. Erityisesti pyrimme kannustamaan oppilaita toisen asteen kysymyksiin, jotka liittyvät havaintojen selittämiseen ja ymmärtämiseen, tosiseikkoja etsivien kysymysten sijaan. On myös osoitettu, että osallistuminen tällaiseen tutkivaan oppimiseen parantaa lasten kykyä asettaa näitä kysymyksiä. Ongelmalähtöisyys valittiin lähestymistavaksi myös osittain sen takia, että se sovellutuksia voidaan kätevästi integroida muihin oppiaineisiin, kuten vaikka liikuntaan tai käsityöhön. Pyrkimyksenä on lisäksi aktivoida oppilaan aikaisempi tieto ja kehittää sitä, sekä saada tieto organisoiduksi ongelman ympärille (Bereiter, 1992). Opettajan roolina on toimia tuutorina (Moust, 1992) ja havainnoida ryhmien sisällä käytävää keskustelua sekä rohkaista oppilaita tuomaan ideoitaan esiin. Ongelmalähtöisen oppimisen toteuttaminen on vaativaa ja vie aika, joten opetuksessa pyritään nostamaan esiin vain kyseessä olevan asian ydinkohdat.


 * Wood, D., Bruner, J. & Ross, G.** (1976). The role of tutoring in problem solving. //Journal Of Child Psychology and Psychiatry,// 17, 89-100.


 * Bransford, John, Brown, Ann L., & Cocking, Rodney R.** (Eds.). (1999). How People Learn: Brain, Mind, Experience, and School. Washington, D.C.: National Academy Press


 * Bandura, A.** (1986). Social Foundations of Thought and Action: A Social Cognitive Theory. Englewood Cliffs, N.J.: Prentice-Hall.


 * Bereiter, C. & Scardamalia, M.** (1992). Text-based and knowledge-based questioning by children. //Cognition and instruction.//


 * Hakkarainen, K., Lipponen, L. & Järvelä, S.** (2002). Epistemology of inquiry and computer-supported collaborative learning//. Carrying forward the conversation.// Mahwah, NJ:Erlbaum.


 * Brown, A. L. & Campione, J. C.** (1996). Psychological theory and the design of innovative learning environments: On procedures, principles and systems//. Innovations in learning: New environments for education//. New Jersey, Erlbaum.


 * Moust, J.H.C.** (1992). //The Maastricht tutor role//. Department of Educational Development and Research. University of Limburg.


 * Bereiter, C.** (1992). Problem-centered and referent-centered knowledge : Elements of educational epistemology. //Interchange//.