Raportti 2: LabDisc-tutkimuksia ja GoPro-kuvausta

Lähiympäristön vesitutkimuksia (DOP-suuntainen kokeilu)

Itä-Suomen yliopistossa on kehitetty ns. Design-suuntautunutta pedagogiikkaa (Design-oriented pedagogy, DOP, aik. Case Forest -pedagogiikka), jonka kulmakiviä ovat osallistuva oppiminen, yhteiskehittely ja erilaisten teknologioiden käyttäminen sekä sosiaalisina että henkilökohtaisina työvälineinä.

Takapihan sankarit -oppimisprojektiin Design-suuntautunut pedagogiikka soveltuu erittäin hyvin, koska menetelmässä toimitaan todellisessa maailmassa ja tutkitaan sen ilmiöitä, esimerkiksi lähijärvien vedenlaatua. Koska oppimisprojektiin osallistuu koulun ulkopuolisia asiantuntijoita, muun muassa Keski-Suomen LUMA-keskuksen opettajia, luokanopettajan ei tarvitse olla luonnontieteen asiantuntija. Yhteistyö ulkopuolisten asiantuntijoiden kanssa vahvistaa myös oppilaiden kykyä verkostoitua ja toimia aktiivisina kansalaisina. Verkostoituminen on keskeinen taito, sillä ongelmien ratkaisemiseen tarvitaan usein erilaisia näkökulmia ja eri alojen asiantuntijoita (monialaisuus).

Design-suuntautuneen-oppimisprojektin päävaiheet tapahtuvat osittain koulussa ja osittain koulun lähi(luonto)ympäristössä. Tutkimusprojektit voivat olla eri pituisia ja niitä voidaan toteuttaa lukuvuoden mittaan joko yksittäisten luokkien omina projekteina tai useampien luokkien yhteisprojekteina. Tämä vedentutkimusprojekti toteutettiin Karhut-ryhmässä (yhdysluokka 1. - 2.) ja toteutettiin kolmen koulupäivän aikana. Design-suuntautuneessa pedagogiikassa oppiminen tapahtuu pienryhmissä, joissa jokaisella ryhmän jäsenellä on erilaisia tietoja ja taitoja. Yhteistoiminnassa oppilaat voivat kehittää vuorovaikutustaitojaan ja löytää omia vahvuuksiaan.

Oppimisprosessi alkaa ilmiön ns. artikuloinnista, jossa oppilaat yhdessä opettajan kanssa tutustuvat tutkittavaan ilmiöön ja valitsevat siitä yhteisen tutkimusteeman. Oppimisprosessin herättäjänä voi olla esimerkiksi tutkimusretki läheiselle järvelle. Tutkimusongelman on tärkeää olla oppilaista itsestään lähtevä, selvitettävissä oleva ja nousta todellisen maailman ilmiöstä. Tässä tutkimusprojektissa oppilaat miettivät neljässä ryhmässä (lähi)vesiin ja veteen liittyviä kysymyksiä. Kysymyksiä laadittaessa korostettiin, että kaikenlaiset veteen liittyvät kysymykset ovat sallittuja, vaikka kaikkiin ei ehditä etsiä vastausta.

Tutkimusaiheen valinnan jälkeen rakennetaan käytännön toimintasuunnitelma, jossa mietitään, mistä näkökulmasta tutkimusaihetta lähestytään, mitä tutkimusvälineitä tarvitaan, miten tutkimus toteutetaan (työnjako) ja millä tavoin asiasta saadaan tietoa. Löytyykö tietoa kirjoista tai internetistä, voidaanko asiaa selvittää itse havainnoimalla tai tutkimalla vai löytyykö vanhemmista tai muualta lähiympäristöstä henkilöitä, jotka tietäisivät asiasta?

Takapihan sankarit -oppimisprojektissa on mukana monia yhteistyötahoja, joten paikallisten asiantuntijoiden löytäminen on vaivatonta. Ns. oppimisaihioiden dokumentoinnin vaiheessa oppilaat keräävät tutkimusaiheestaan aineistoa ja tekevät tukimusta hyödyntäen projektin käytössä olevaa tieto- ja viestintätekniikkaa (esim. suoritetaan mittauksia LabDisc-laitteilla). Oppimisprojektin viimeisessä vaiheessa koottu tutkimusaineisto valitaan, järjestetään ja yhdistetään sekä siirretään sähköiseen ympäristöön.

OPS2016

Laaja-alainen osaaminen:
  • ajattelu - ja oppimaan oppiminen
  • itsestä huolehtiminen ja arjen taidot
  • monilukutaito
  • tieto- ja viestintäteknologinen osaaminen
  • työelämätaidot ja yrittäjyys (oppilaiden välinen yhteistyö ja toiminta koulun ulkopuolisten asiantuntijoiden kanssa)
  • osallistuminen, vaikuttaminen ja kestävän tulevaisuuden rakentaminen

Toimintakulttuurin kehittäminen:
  • oppiva yhteisö toiminta kulttuurin ytimenä
  • hyvinvointi ja turvallinen arki
  • vuorovaikutus ja monipuolinen työskentely
  • osallisuus ja demokraattinen toiminta
  • vastuu ympäristöstä ja kestävään tulevaisuuteen suuntautuminen

Monialaisen opintokokonaisuuden oppiaineet:
  • ympäristöoppi
    • luontainen uteliaisuus; ympäristöopin asioiden merkityksellisyys; ympäristöherkkyys
    • ihmetteleminen ja kyseleminen pienten tutkimusten ja toiminnan lähtökohtana; havaintojen ja kokeilujen tekeminen koulussa ja lähiympäristössä eri aisteja ja yksinkertaisia tutkimusvälineita käyttäen sekä tuotosten esittely eri tavoin; elinympäristöjen kuvailu ja vertailu; ryhmässä toimiminen, ohjeiden noudattaminen; tieto- ja viestintäteknologian käyttö tiedon hankkimisessa sekä havaintojen taltioimisessa ja esittämisessä
  • liikunta: luontoliikunta
  • tvt

Materiaali

Vesitutkimuksissa käytettiin seuraavia tieto- ja viestintäteknisiä välineitä:

- Mittausautomaatiolaitteet LabDisc Enviro ja LabDisc Biochem + lämpötila- ja pH-anturit
- Vernier-mittausautomaatiolaite + pH-anturi
- KeepLoop-mikroskooppi + iPad-tabletti (hankajalkaisen tutkimiseen)
- GoPro Hero -kamera + GoPro-teline (+ teleskooppimopinvarsi + taskulamppu)


Muut tutkimusvälineet ja -aineet:
- kaira
- lasipurkkeja
- petrimalja, pipetti ja luuppi (löydetyn hankajalkaisen tutkimiseen)
- ionisoitu vesi (antureiden huuhtomiseen eri vesinäytteiden mittausten välillä)

Tutkimusraportti

Tutkimuksissa selvisi, että...

Ryhmä 1:
- Koulunpurossa ei ole kaloja.
- Koulunpurossa ja Koululammessa on mutaa.
- Koululammessa on iso kivi.
- Koulupuron vesi on likaista.
- Koulunpurossa on kasveja.

Ryhmä 2:
- Koululammen pohjassa ei ollut kaloja.
- Vesi on kovaa, koska siinä on vesimolekyylejä vierekkäin.
- Kaikki vedet ei ole puhtaita, koska sinne on tippunut keppejä ja vedessä on mutaa koska lehdet maatuu sinne.
- Kaikki vedet ei ole puhtaita koska sinne tippuu bakteereja ja lehtiä ja siellä on kuraa.
- Ihminen ei voi hengittää vedessä koska sillä ei ole kiduksia.
- Vedessä on monia kasveja.
- Koulunpurossa on mutaa.
- Jää tulee veden päälle koska on niin kova pakkanen.
- Vesi on kylmää koska se on pihalla.

Ryhmä 3:
- Koulunpurossa ei ole kaloja.
- Koulunpurossa on mutaa pohjassa.
- Koulunpuron vesi ei ole puhdasta.
- Veden pohjassa on mutaa.
- Ihminen ei pysty hengittämään veden alla koska sillä ei ole kiduksia.

Ryhmä 4: "Nyt tiedämme, että..."
- Tiedämme miksi vesi on kovaa.
- Tiedämme miksi ihminen on niin kevyt jos sitä kantaa vedessä.
- Miksi kaikki vedet ei ole puhtaita.
- Miksi vesi on sumeaa.
- Koulunpurossa ei ole kaloja.
- Miten veteen tulee mutaa.
- Miten kukat kasvavat veteen.

Arviointi

Pajapäivää edeltävällä viikolla oppilaat keksivät ryhmissä veteen ja lähivesiin liittyviä tutkimuskysymyksiä. Kysymyksiä keksittiin innokkaasti ja kaikkien ryhmäläisten kysymykset otettiin huomioon. Ohjeistuksessa korostin, että tyhmiä kysymyksiä ei ole, vaan kaikki veteen ja lähivesistöihin liittyvät kysymykset ovat sallittuja ja yhtä arvokkaita. Toisaalta jokaisessa oppilasryhmässä näytettiin kuitenkin kysymyksiä laadittaessa pohtivan, että itsestään selviä kysymyksiä ei kannattaisi kirjata eikä sellaisia kysymyksiä, joihin ei voisi millään saada vastausta. Kun kaikki ryhmät olivat saaneet kysymykset valmiiksi, ne käytiin yhdessä läpi. Yhdessä mietittiin, mistä kysymyksiin voitaisiin saada vastaus. Moniin kysymyksiin oppilaat totesivat löytyvän vastauksen menemällä itse tutkimaan Koululammelle tai Koulunpurolle, miten asia on. Osaan kysymyksistä oppilaat arvelivat saavansa suoraan vastauksen yliopiston LUMA-opettajilta sekä internetistä tai kirjoista.

Pajapäivänä aamupäivällä oppilaat kävivät luokanopettajan ja koulunkäynninohjaajan kanssa vesinäytteiden hakuretkellä lähiympäristössä. Lähes kaikki oppilaat motivoituivat vesinäytteiden ottamiseen, vaikka jäähän oli kairattuna vain kaksi aukkoa, mikä lisäsi oman vuoron odottelua. Oppilaat merkitsivät näytepurkit vedenkestävillä tusseilla. Edelliseltä LUMA-opettajien vierailukerroilta oppilaat muistivat, että näytepurkki on huuhdottava näytteenottopaikan vedellä ennen näytteen ottamista ja purkki on otettava aivan täyteen vettä. Vedenalaiseen GoPro-kuvaukseen halusi osallistua paria oppilasta lukuun ottamatta kaikki oppilaat.

Pajapäivänä vedenhakuretken jälkeen ryhdyttiin ryhmittäin tutkimaan vesinäytteitä Keski-Suomen LUMA-keskuksen yliopistonopettajien kanssa. LabDisc-laitteet antureineen mittasivat hyvin lämpötilan ja pH:n. Lisäksi oppilaskäytössä oli yksi Keski-Suomen LUMA-keskuksen Vernier-mittalaite pH-antureineen, koska pH-mittauslaitteita ei muuten olisi riittänyt kaikille ryhmille. Oppilaat osasivat käyttää mittareita ja antureita hyvin, sillä he olivat jo aiemmin harjoitelleet niiden käyttöä Takapihan sankarit Metsämörriretkellä -elokuvan kuvauksissa. Oppilaat muistivat, miksi pH-anturit on huuhdottava ionisoidulla vedellä eri vesinäytteiden mittausten jälkeen. pH:ta mitattiin mittausautomaatiolaitteiden lisäksi myös indikaattoripaperilla. Todettiin, että indikaattoripaperilla saatu tulos on yhdenmukainen mittausautomaatiolaitteilla saatujen tulosten kanssa, vaikkakaan tulos ei ole yhtä tarkka kuin mittarilla. Johtavuutta ei työpajapäivänä valitettavasti ehditty ajan puutteen vuoksi mitata.

Oppilaat saivat LUMA-opettajien ohjaamassa työpajassa hyvän käsityksen tieteellisen tutkimuksen tekemisestä sekä tutkimustulosten koonnista ja vertailusta. Jokaisen vesialueen näytteitä tutkittiin ensin aistinvaraisesti haistelleen ja katsellen. Aistinvaraiset havainnot koottiin taulukkoon. Tämän jälkeen mitattiin pH ja lämpötila, jotka myös merkittiin taulukkoon. Lopuksi taulukon tuloksia analysoitiin yhdessä. Pohdittiin, miksi näyteveden lämpötila oli korkeampi kuin järvessä olevan veden ja miten saataisiin luotettavin tieto järvessä olevan veden lämpötilasta. Lisäksi mietittiin, miten aistinvaraiset havainnot voisivat liittyä mittauslaitteiden tuloksiin. Esimerkiksi Koulunpuron vedessä useampi oppilas mainitsi havitsevansa Spriten tuoksun. Mietittiin, mitä yhteistä voisi olla aistinvaraisesti havaitun Spriten tuoksun ja Koulunpuron mittaustulosten kanssa. Koulunpuron, Koululammen ja Alasen veden hajua kuvailtiin likaiseksi, kun taas Hirvasen vesinäytteessä likaisen hajua ei havaittu. Kokemustensa perusteella osa oppilaista totesi, että he uisivatkin mieluiten Hirvasessa. Harmi, että johtavuutta ei tällä kertaa ehditty mitata, sillä johtavuudesta saaduilla tuloksilla olisi voinut hyvin havainnollistaa luonnonvesiin liuenneiden aineiden olemassaoloa (vrt. puhtaan veden sähkönjohtavuus on nolla).

Oppilaat tekivät pajapäivän työskentelystään ryhmäarvioinnin. Ryhmissä oppilaat näyttivät pohtivan työskentelyään totuudenmukaisesti ja kirjuri tarkisti ennen arvioinnin merkitsemistä, hyväksyvätkö kaikki yhteisesti annetun arvion. Lopuksi yhteisarviointi vahvistettiin kunkin oppilaan henkilökohtaisella allekirjoituksella. Yhteisarvioinnin paras anti on mielestäni se, että oppilaat vähitellen oppivat arviointilomaketta täyttäessään huomaamaan, mitkä asiat vaikuttavat ryhmän toimivuuteen. Pääosin oppilaat kokivat ryhmätyön sujuneen erittäin hyvin. Kaksi ryhmää osasi arvioida ryhmänsä toimintaa myös kriittisesti ja näissä ryhmissä mainittiin toisten kannustamisen (2 mainintaa) ja oman vuoron odottamisen (1 maininta) olevan jatkossa kehitettäviä asioita.

Ryhmäarvioinnin jälkeen jokainen oppilas teki vielä henkilökohtaisen arvioinnin omasta ja ryhmänsä työskentelystä. Oppilaat kuvailivat omaa osallistumistaan konkreettisin teoin: yleisimmin oppilaat kertoivat osallistuneensa ryhmätyöhön tekemällä vesinäytteistä mittauksia. Muutamat oppilaat osasivat arvioida ryhmänsä työskentelyä myös kriittisesti: erityisesti toivottiin lisää toisten kannustamista ja kuuntelemista.

Pajapäivän jälkeen oppilaat miettivät tutkimusryhmissään, mihin kysymyksiin vedentutkimusretkellä ja LUMA-pajassa löydettiin vastaus. Tulosten raportointi tapahtui ryhmittäin ilman opettajan välitöntä ohjausta.