Ajatuskokeet luonnontieteiden opetuksen kontekstissa : Systemaattinen kirjallisuuskatsaus

Abstract

Ajatuskokeet ovat olleet merkittävä tekijä luonnontieteiden kehityksessä. Ajatuskokeita voidaan luokitella niiden luonteen perusteella, mutta konsensusmääritelmää ajatuskokeen käsitteelle ei vieläkään ole. Ajatuskokeet ovat potentiaalinen opetusmenetelmä luonnontieteiden opetukseen, vaikka niiden opetuskäyttö ei olekaan vakiintunutta. Tutkielman tarkoituksena oli selvittää, miten ajatuskokeiden käyttöä luonnontieteiden opetuksen kontekstissa on tutkittu empiirisesti. Menetelmäksi valittiin systemaattinen kirjallisuuskatsaus. Aineisto haettiin neljästä kansainvälisestä kasvatustieteiden keskeisimmästä tietokannasta ja Turun yliopiston kirjaston tietokannasta. Käytännön seulan ja menetelmällisen seulan jälkeen tarkasteltavaksi hyväksyttiin 16 ajatuskokeita luonnontieteiden opetuksen kontekstissa koskevaa empiiristä tutkimusta. Kerätty aineisto analysoitiin käyttäen aineistolähtöistä sisällönanalyysia. Ajatuskokeita luonnontieteiden opetuksessa on tutkittu aineiston perusteella ainoastaan fysiikan näkökulmasta. Tutkimusartikkelit jaettiin ajatuskokeen roolin pohjalta kahteen yläluokkaan. Ensimmäiseen yläluokkaan kuuluivat tutkimukset, joissa osallistujat suorittivat annettuja konsensusajatuskokeita tai niistä johdettuja tehtäviä. Annettujen konsensusajatuskokeiden teoriapohjina toimivat suhteellisuusteoria, kvanttimekaniikka ja klassinen mekaniikka. Toisessa yläluokassa olivat tutkimukset, joissa tarkasteltiin osallistujien luomia ajatuskokeita ongelmanratkaisutehtävien aikana. Annetuilla konsensusajatuskokeilla oli pääsääntöisesti positiiviset oppimisvaikutukset, mutta mahdollisia ongelmakohtiakin löytyi. Osallistujien luomista ajatuskokeista saatiin tietoa ajatuskokeiden tavoitteista, piirteistä ja niihin käytetyistä resursseista. Lisäksi aineistosta nousi esille kollaboratiiviset ajatuskokeet sekä ajatuskokeiden ja empiiristen kokeiden vastavuoroisuus. Akateemisella kokemuksella vaikutti myös olevan merkitystä ajatuskoeprosessin suoritukseen. Katsaus osoitti luonnontieteellisten ajatuskokeiden opetuskäytön potentiaalin, mutta myös aihealueen tutkimuksen vähäisyyden ja keskittyneisyyden.