Luonnontieteiden ja matematiikan integraatio biologian alan oppimistehtävissä : Osmoosi-ilmiö oppimisen kohteena

Abstract

Peruskoulussa ja lukiossa opiskellaan oppiaineita, jotka perustuvat tieteenaloille, joissa tietoa luodaan tieteenalalle tyypillisin menetelmin ja käsittein. Oikean maailman ilmiöt eivät kuitenkaan noudata tieteenalojen rajoja, vaan usean ilmiön tarkastelussa tarvitaan usean tieteenalan yhdistämistä. Biologia hyödyntää paljon elementtejä muista luonnontieteistä. Tällöin biologian oppimisen edellytyksenä voi olla riittävä osaaminen myös muissa luonnontieteissä ja matematiikassa. Tutkielmassa tarkastellaan biologiaa sivuaineena opiskelevien luokanopettajaopiskelijoiden oppimista biologian oppimistehtävissä Turun yliopiston biologian laitoksen järjestämällä XBIO4098 Eliöiden rakenne, toiminta ja perinnöllisyys -verkkokurssilla, joissa joutuu hyödyntämään biologian lisäksi matematiikan, kemian ja fysiikan osaamista. Tutkielman tarkoitus oli selvittää, millaisen oppimisen tason luokanopettajaopiskelijat voivat saavuttaa oppimistehtävissä heidän luonnontieteiden ja matematiikan osaamistaidoillaan ja tutkia, voiko muiden tieteenalojen kuin biologian heikompi osaaminen vaikuttaa biologian oppimiseen heikentävästi. Oppimiseen voi vaikuttaa todellisen osaamisen lisäksi myös opiskelijan oman osaamisen kokemus, joka vaikuttaa tutkitusti ainakin fysiikassa ja kemiassa opintosuoritukseen heikentävästi. Opiskelijoiden osaamisen tasoa arvioitiin uudistetun Bloomin taksonomian tasojen kautta analysoimalla seitsemän kurssille osallistuneen opiskelijan palauttamia kurssitehtävien vastauksia ja lisäksi haastattelemalla näistä neljää opiskelijaa, jotta saatiin tarkempi kuva heidän oppimisprosessistaan ja siihen vaikuttavista tekijöistä, jotka eivät liity heidän varsinaiseen asiasisällön osaamiseen. Lisäksi opiskelijoiden omaa kokemusta tieteenalakohtaisesta osaamisesta kysyttiin ennen kurssin alkua lomakekyselyllä. Tutkielmassa selvisi, että opiskelijoiden osaaminen biologiassa ja matematiikassa oli keskimäärin hyvää (ka 3,6 ja 4,3 arvoasteikolla 1-5) ja kemiassa ja fysiikassa keskitasoista (ka 3 ja 3,1 arvoasteikolla 1-5), joka erosi hieman opiskelijoiden oman osaamisen käsityksestä. Neljä opiskelijaa seitsemästä saavuttivat oppimistehtävässä uudistetun Bloomin taksonomian mukaisia korkean ajatteluntaidon merkkipaaluja. Tutkielman tulosten perusteella voidaan varovasti todeta, että heikko osaaminen fysiikassa ja kemiassa voi vaikuttaa vaikeiden ilmiöiden omaksumista biologiassa heikentävästi. Ainakin tässä tutkielmassa opiskelijat kykenivät tasokkaaseen oppimiseen mahdollisista lievistä haasteista huolimatta, mutta liialliset puutteet eri tieteenalojen osaamisessa kuitenkin estää opiskelijaa ratkaisemasta biologian alan oppimistehtävää. Vaikka osalla tutkielmaan osallistuneella opiskelijalla oli huonoja kokemuksia ainakin fysiikan osaamiseen liittyen, opiskelijoiden kokema innostus ja mielenkiinto biologiaa kohti voitti negatiiviset tunteet.