Tutkiva oppiminen

Pirita Seitamaa-Hakkarainen, Kai Hakkarainen

Tutkivalla oppimisella tarkoitetaan sellaista oppimista, jossa tietoja ei omaksuta valmiina opettajalta tai oppikirjasta, vaan oppija ohjaa omaa oppimistaan asettamalla ongelmia, muodostamalla omia käsityksiään ja selityksiään sekä hakemalla tietoa itsenäisesti ja rakentamalla näin syntyneestä tiedosta laajempia kokonaisuuksia.

Keskeistä on, että tutkimusprosessin jakaminen oppimisyhteisön sisällä ja yhteisön jäsenten jatkuva keskinäinen vuorovaikutus tukevat korkeatasoisten oppimistulosten saavuttamista. Opettajalla tai kouluttajalla on tärkeä tehtävä toimia tämän prosessin ohjaajana.

Periaatteet

Tutkiva oppiminen pohjautuu ajatukseen, jonka mukaan aikaisemmin luodun tiedon ymmärtäminen on psykologisella tasolla olennaisesti samanlainen prosessi kuin uuden tiedon luominen tieteessä tai keksimisessä. Silloin kun yksilö yrittää ymmärtää jonkun jo keksimää teoriaa tai muuta selitystä, hän joutuu mielikuvituksensa voimalla käymään läpi samankaltaisia prosesseja kuin teorian keksinyt tiedemies aikoinaan.

Ajatuksena on organisoida oppimisyhteisön toiminta niin, että jäljitellään tieteellisille tutkimusryhmille tai asiantuntijaorganisaatioille tyypillisiä tiedonrakentamisen käytäntöjä.

Tärkeitä tutkivan oppimisen perusperiaatteita ovat:

• Pyrkimys ymmärtämiseen ja ilmiöiden selittämiseen. Koko toiminnan tavoitteena on oppimisen kohteena olevien ilmiöiden ymmärtäminen ja selittäminen, ei ainoastaan annettujen tehtävien suorittaminen tai arvosanojen saavuttaminen. Tuloksellinen oppimisprojekti edellyttää sitä, että oppilaat asettavat ymmärtämisen keskeiseksi tavoitteekseen ja sitoutuvat kognitiivisesti tavoitteen saavuttamiseen. Ymmärtäminen ei synny ilmiöiden kuvaamisesta, vaan niiden merkityksen ja keskinäissuhteiden selittämisestä ja oivaltamisesta.
• Ongelmalähtöinen ihmettelystä lähtevä tiedonhankinta. Tutkivan oppimisen näkökulmasta oppiminen on ongelmanratkaisuprosessi. Mitä tahansa aihetta käsiteltäessä on syytä pohtia, mitä ovat ne ongelmat, joiden ratkaisemiseen sisällön omaksuminen tähtää. Tutkivan oppimisen työtapa ohjaa puhumaan siitä, mitä ovat ne ongelmat, joita käsitellään, pikemmin kuin siirtymään aihepiiristä tai sisällöstä toiseen.
• Omien ennakkokäsitysten esiin nostaminen. Tutkivassa oppimisessa oppilaiden omat käsitykset ja ajatukset otetaan vakavasti, ja yritetään saattaa ne yhteisen keskustelun kohteeksi. Oppilaita ohjataan muodostamaan omia käsityksiään asioista, vertaamaan niitä keskenään ja arvioimaan niitä suhteessa tieteellisiin teorioihin sen sijaan, että uuden sisällöt omaksuttaisiin sellaisenaan. Tavoitteena on näin saada oppilaat tulemaan tietoisiksi ennakkokäsityksistään ja huomaamaan mahdolliset ristiriidat omien käsitystensä ja uuden tiedon välillä.
• Huomion kohdistaminen keskeisiin käsitteisiin ja suuriin ideoihin. Tutkivan oppimisen kohteena on tiedonalan syvien periaatteiden ja avainkäsitteiden hallinta. Koko työskentely tähtää joidenkin keskeisten ajatusten ja ideoiden omaksumiseen sen sijaan, että käytäisiin pinnallisesti läpi suuri joukko sisältöalueita. Opetus kohdistetaan oppilaiden käsitteellisen ymmärryksen kannalta keskeisiin ilmiöihin.
• Yhteisöllinen tiedonrakentelu ja asiantuntemuksen jakaminen. Opiskelijoita pitää ohjata systemaattisesti osallistumaan yhteisöllisen tiedonrakentelun prosessiin. Tällä tarkoitetaan tietoista ja järjestelmällistä työskentelyä oppimisyhteisön tuottaman tiedon — hypoteesien, teorioiden, selitysten tai tulkintojen — kehittämiseksi ja parantamiseksi yhdessä.

Prosessimalli

Edellisten periaatteiden pohjalta luotu malli (kuva 1) tutkivan oppimisen osatekijöistä ja vaiheista on tarkoitettu konkretisoimaan ja tukemaan tutkivan oppimisen toteuttamista.

Kuva 1: Tutkivan oppimisen malli (Hakkarainen, Lonka, Lipponen & Raami, 1999).

Vaiheita ei ole syytä ymmärtää liian mekaanisesti; ne ovat olennaisia osia tutkivan oppimisen prosessissa, mutta eri tilanteissa niiden rooli saattaa vaihdella ja joku vaihe jäädä kokonaan pois. Joskus opettaja voi esimerkiksi antaa ongelmat valmiina, joskus oppilaiden omilla ennakkokäsityksillä ei ehkä ole niin olennaista merkitystä kuin yleensä. Joka tapauksessa on tärkeää oivaltaa, että tasapainoisessa tutkivan oppimisen prosessissa nämä kaikki vaiheet ovat tavalla tai toisella mukana.

Tutkiva oppiminen on parhaimmillaan kehämäisesti syvenevä prosessi, jossa alun epämääräiset kysymykset ja teoriat muuttuvat vähitellen täsmällisemmiksi ja paremmin perustelluiksi. Kaikki tutkivan oppimisen vaiheet voidaan jakaa oppimisyhteisön jäsenten kesken. Seuraavaksi on lyhyesti selostettu eri vaiheiden merkitys.

Kontekstin luominen

Kontekstin luominen tarkoittaa sitä, että:

• ankkuroidaan käsiteltävät asiat merkityksellisiin ongelmiin ja/tai tiedonalan keskeisiin periaatteisiin,
• tuetaan oppimisyhteisön muodostumista sekä
• suunnitellaan ja asetetaan tavoitteet yhdessä.

Kontekstin luomisella opiskeltavat asiat liitetään ulkopuolisen maailman monimutkaisiin ongelmiin ja opiskelijoiden kokemuksiin. Tutkivan oppimisen kannalta on tärkeä valita sellainen aihepiiri, joka tarjoaa pohjan riittävän haastavien ja kiinnostavien ongelmien asettamiselle. Kontekstin luominen auttaa opiskelijoita hahmottamaan opiskelun kohteena olevien ilmiöiden merkitystä.

Opiskelijoiden omilla mielenkiinnon kohteilla tai aikaisempien projektien herättämillä kysymyksillä saattaa olla keskeinen osuus. Tutkivan oppimisen toteuttaminen on vaativaa ja vie usein enemmän aikaa kuin perinteinen oppiminen. Tämä edellyttää, että opetussuunnitelmaan sisältyviä asioita asetetaan tärkeysjärjestykseen ja kohdistetaan opetus- ja oppimistoiminta kaikkein keskeisimpiin käsitteisiin ja ajatuksiin.

Ongelmien määrittäminen

Ongelmien määtittäminen on tärkeä vaihe tutkivan oppimisen prosessia:

• Tässä vaiheessa luodaan tutkimusta ohjaavat kysymykset.
• Tieteellisen tiedon ymmärtäminen vaatii niiden ongelmien ymmärtämistä, joiden ratkaisemiseksi tieto alunperin luotiin.
• Selitystä etsivät ja ymmärtämiseen tähtäävät kysymykset ovat erityisen arvokkaita.

Tutkivan oppimisen tärkeimpänä lähtökohtana on oppimisprosessin ohjaaminen ongelmia asettamalla. Ongelmien keskeinen rooli tutkivassa oppimisessa pohjautuu niiden tavattoman suureen kognitiiviseen arvoon.

Tutkivan oppimisen onnistumisen kannalta on tärkeää asettaa haasteellisia, ajattelutyötä edellyttäviä ongelmia, jotka syntyvät ymmärtämisen tarpeesta. Tällaiset ongelmat nousevat usein opiskelijan aikaisemman ja uuden tiedon välisestä ristiriidasta tai vaikeudesta liittää jotakin uutta ilmiötä tai tietoa aikaisempaan tietämykseen.

Ongelman asettaminen ohjaa opiskelijan aikaisempien tietojen ja käsitysten aktivoimista sekä päätelmien tekemistä sen varassa, mitä oppija jo tietää. Oppilaat esittävät korkeatasoisimpia kysymyksiä silloin, kun heitä ohjataan asettamaan kysymyksiä ennen uuteen aiheeseen perehtymistä.

Työskentelyteorioiden luominen

Työskentelyteorioiden luominen tarkoittaa sitä, että:

• määritellään tutkittavalle ilmiölle omia selityksiä oppijoiden taustatiedon ja kokemusten varassa,
• tehdään tiedon ja ymmärryksen aukot näkyviksi sekä
• luodaan kulttuuri, joka rohkaisee omien ajatusten ja johtopäätösten käsittelyyn kirjoittamalla ja keskustelemalla.

Opiskelijoiden omien työskentelyteorioiden (eli arvausten, hypoteesien, selitysten tai tulkintojen) muodostamisen tarkoituksena on esittää mahdollinen selitys- tai ratkaisumalli tutkimuksen kohteena olevalle ongelmalle aikaisemman tiedon tai kokemuksen varassa. Selittäminen on enemmän kuin ilmiöiden kuvailemista, luokittelemista tai vertailemista. Se on prosessi, jossa oppijaa ohjataan tietoisesti menemään aikaisemmin tiedetyn ja hyvin hallitun tiedon ylärajalle.

Ymmärryksen syvenemistä tukee olennaisesti se, että oppijoita ohjataan tuottamaan jatkuvasti asteittain syveneviä selityksiä. Ilmiöiden selittäminen auttaa liittämään tosiseikat toisiinsa, löytämään niiden välisiä merkitysyhteyksiä ja muodostamaan kokonaisvaltaisen käsityksen tutkimuksen kohteena olevasta ilmiöstä.

Keskeinen tutkivan oppimisen haaste on löytää myönteisiä tapoja ja keinoja käsitellä oppilaiden tieteellisestä tiedosta poikkeavia intuitiivisia käsityksiä. Hyviä tuloksia tuottaa yleensä se, että opiskelijoita ohjataan muodostamaan omia selitys- tai ratkaisumallejaan tutkivan opiskelun kohteena olevista ilmiöistä ennen kuin tutustutaan aiheeseen liittyvään uuteen materiaaliin.

Samoin on tärkeää luoda opiskelukulttuuri, jossa suhtaudutaan rohkaisevasti keskeneräisten ajatusten ja ideoiden esittämiseen.

Kriittinen arviointi

Kriittinen arviointi tarkoittaa sitä, että:

• arvioidaan laadittujen työskentelyteorioiden ja selitysten vahvuuksia ja heikkouksia,
• arvioidaan, mitä tietoja ja taitoja tutkimusprosessissa tarvitaan,
• koko oppimisyhteisö osallistuu kognitiivisiin ponnisteluihin, jotka tähtäävät yhteisen ymmärryksen kehittymiseen.

Kriittinen arviointi viittaa prosessiin, jonka välityksellä oppijat arvioivat kriittisesti mutta rakentavasti oman tutkimusprosessinsa edistymistä ja asettavat uusia tavoitteita. Arvioinnin kohteina voivat olla oppimisyhteisön tuottamat työskentelyteoriat: niiden vahvuuksien ja heikkouksien pohdiskelu sekä niiden vertaaminen tieteellisiin teorioihin. Kriittinen arviointi tähtää oppimisyhteisön luomien teorioiden kehittämiseen ja parantamiseen nostamalla esiin niiden epäselvyyksiä tai puutteellisuuksia ja asettamalla uuden syventävän tiedon hankintaan liittyviä tavoitteita.

Kriittinen arviointi edellyttää sitoutumista rakentavaan vuorovaikutukseen. Tällaiselle vuorovaikutukselle on tyypillistä se, että keskeinen huomio kiinnitetään oppimisyhteisön tuottamiin ajatuksiin ja ideoihin. Tärkeämpää kuin se, onko jokin ajatus loppuun kehitetty onkin se, voidaanko sitä kehittää eteenpäin ja aukaiseeko se uusia näkökulmia tutkimuksen kohteena olevaan ilmiöön.

Syventävän tiedon etsintä

Syventävän tiedon etsinnässä olennaista on, että:

• kysymykset ja työskentelyteoriat sekä niiden kriittinen arviointi ohjaavat uuden tiedon hakua,
• ei pysähdytä ensimmäisten tiedonlähteiden löytymiseen, vaan sitoudutaan asteittain syvenevään tutkimusprosessiin,
• selittävän tieteellisen tiedon käytöllä ongelmien ratkaisussa on ratkaiseva merkitys ymmärryksen syvenemiseen.

Tutkivan oppimisen prosessissa opiskelijat hakevat itse tietoa monenlaisista tiedonlähteistä (tieteellinen ja ammattikirjallisuus, erilaiset kirjalliset ja sähköiset lähteet, asiantuntijat tai esimerkiksi tutkimusaineiston kokoaminen). Tavoitteena on auttaa oppilaita tietoisesti työskentelemään omien teorioidensa ja selitystensä kehittämiseksi. Tämä ei ole mahdollista, ellei tutkivan oppimisen prosessi johda lähtökohtana olevien tietojen syvenemiseen.

Oppilaita on ohjattava järjestelmällisesti etsimään erityisesti selittävää tieteellistä tietoa ja tunnistamaan tällainen tieto muun tiedon joukosta. Kaikille on tärkeää osata etsiä yleisiä periaatteita ja ydinkäsitteitä, joiden avulla voi ymmärtää erilaisia ilmiöitä. Tiedonhankintataitoihin liittyy taito arvioida hankitun tiedon luotettavuutta, mutta myös kyky kiinnittää huomiota siihen, missä tarkoituksessa ja millaisilla perusteilla tutkimuksen kohteena oleviin ilmiöihin liittyviä väitteitä esitetään.

Ongelmien tarkentaminen

Tarkennettujen ongelmien asettaminen tarkoittaa sitä, että:

• uuden tiedon hankkiminen luo uusia kysymyksiä,
• suuriin ja vaikeisiin kysymyksiin vastataan asteittain jakamalla ne joukoksi pienempiä kysymyksiä,
• tutkimusprosessia suunnattaan näiden tarkennettujen ongelmien ratkaisemiseen.

Onnistunut tutkivan oppimisen projekti on asteittain syvenevä prosessi. Tutkimusprosessille on tyypillistä, että se täytyy aloittaa, ennen kuin opiskelijalla on hallussaan täydellistä tietoa tutkimuksen kohteena olevista asioista. Prosessin lähtökohtana on jokin hyvin yleinen tai epätarkka kysymys ja enemmän tai vähemmän puutteellinen työskentelyteoria. Tutkimusprosessin dynaamiseen luonteeseen kuuluu, että nämä epätarkat kysymykset ja epäselvät teoriat tarkentuvat prosessin kuluessa.

Opiskelijoita tulisi ohjata arvioimaan kunkin tiedonhankintakierroksen aikana hankittua tietoa kriittisesti ja käsittelemään sitä kehittelevästi. Uuden tiedon yhdistäminen oppilaan aikaisempaan tietoon synnyttää uusia ongelmia, joiden ratkaiseminen vuorostaan edellyttää aikaisempaa syvempää tiedonhankintaprosessia. Monet näistä uusista kysymyksistä on mahdollista esittää vasta uuden tiedon omaksumisen jälkeen.

Teorioiden tarkentaminen

Tarkentuvien työskentelyteorioiden luominen on vaihe, jossa:

• kehitetään parempia selityksiä aikaisempien teorioiden ja uuden tieteellisen tiedon varassa,
• tehdään yhteenvetoa omasta ja yhteisestä oppimisesta sekä tiedon ja ymmärryksen syvenemisestä.

Olennainen tutkivan oppimisen onnistumisen kriteeri on se, johtaako prosessi siihen, että oppijat pystyvät luomaan asteittain monimutkaistuvia teorioita, luopumaan tarvittaessa omista intuitiivisista käsityksistään ja löytämään tutkimuksen kohteena olevien ilmiöiden selittämisen kannalta olennaisia käsitteellisiä teorioita tai malleja.

Tutkiva oppiminen tähtää yksilön tietoperustan uudelleen organisoitumiseen tiedonalan perustavien periaatteiden ympärillä. Tämä tarkoittaa sitä, ettei oppimisessa tapahdu vain tietojen lisääntymistä tai uskomusten muuttumista, vaan myös käsitteellistä muutosta. Käsitteellisellä muutoksella tarkoitetaan uusien tiedonalan ydinkäsitteiden sisäistämistä, johon usein liittyy käsitteiden välisten hierarkkisten suhteiden muuttuminen ja uusien selitysperiaatteiden omaksuminen.

Olennaiset muutokset ihmisen käsitteiden hierarkiassa tapahtuvat vähitellen ja edellyttävät jatkuvaa selittämisen prosessia. Tutkimusprosessia aloitettaessa työskentelyteoriat ovat usein epämääräisiä ja summittaisia, mutta muuttuvat onnistuneen tutkimusprosessin välityksellä tarkemmiksi ja paremmin perustelluiksi.

Jokaisella oppijalla on hänelle ominainen yksilöllinen tapa hahmottaa todellisuutta. Tämän takia oppijan omien käsitysten muodostaminen synnyttää väistämättä virheellisiä tai puutteellisia selityksiä opiskeltavista aiheista. Tämä on tarpeellinen vaihe prosessissa. Pääasia on se, että oppijat pääsevät ohjattuna etenemään kohti parempia ja yleisesti hyväksyttyjä selityksiä tutkimuksen kohteena olevista ilmiöistä.

Jaettu asiantuntijuus

Jaettu asiantuntijuus viittaa siihen, että:

• kaikki prosessin osatekijät voidaan jakaa oppimisyhteisön jäsenten kesken,
• nojaudutaan koko yhteisön älyllisiin voimavaroihin,
• asiantuntemuksen jakaminen synnyttää uutta tietoa ja ymmärrystä, johon kukaan ei pystyisi yksinään,
• kaikilla on yhteinen vastuu koko yhteisön onnistumisesta,
• oppijoilla on vuorovaikutusta myös asiantuntijakulttuurien kanssa.

Tutkivan oppimisen keskeisenä tavoitteena on jakaa tutkimusprosessi ja kaikki sen osavaiheet (ongelmien asettaminen, selitysten luominen, uuden tiedon etsiminen) oppimisyhteisön jäsenten kesken.

Taustalla on ajatus, jonka mukaan ihmisen osaaminen kehittyneessä tietoyhteiskunnassa ei ole enää kuvattavissa yksittäisen ihmisen taitona, vaan esimerkiksi asiantuntijoiden ja heidän käyttämiensä teknisten laitteiden muodostamien verkostojen osaamisena. Yksilön tehtävä tällaisessa verkostossa ei ole jonkin tietyn kokonaisuuden hallitseminen, vaan enemmänkin toisten osaamisen täydentäminen.

Omien tietojen ja taitojen ohella myös vuorovaikutusta muihin toimijoihin voidaan pitää merkittävänä resurssina. Sosiaalisen vuorovaikutuksen arvo näyttää olevan siinä, että toisen/toisten palaute toimii välineenä synnytettyjen ideoiden testaamisessa. Omien käsitysten tarkastelu muiden näkökulmasta on älykkään toiminnan ja uusien ideoiden synnyn kannalta olennaista. Selittääkseen käsityksensä toisille oppijan täytyy sitoutua johonkin näkökohtaan, muuntaa omat uskomuksensa tietoisiksi sekä organisoida ja uudelleenorganisoida omia käsityksiään.

Tutkivan oppimisen tavoitteena on ohjata oppilaita käyttämään toisiaan tiedonlähteinä, ajatusten testaajina, ajattelumallien välittäjinä ja yleisesti omien tieto- ja päättelyvoimavarojensa laajennuksena.

Kirjallisuutta

Hakkarainen, K., Lipponen, L., Ilomäki, L., Järvelä, S., Lakkala, M., Muukkonen, H., Rahikainen, M. & Lehtinen, E. (1999) Tieto- ja viestintätekniikka tutkivan oppimisen välineenä. Helsingin kaupungin opetusvirasto.

Hakkarainen, K., Lonka, K. & Lipponen, L. (1999) Tutkiva oppiminen. Älykkään toiminnan rajat ja niiden ylittäminen. WSOY.

Muukkonen, H., Hakkarainen, K. & Lakkala, M. (1999). Collaborative technology for facilitating progressive inquiry: Future Learning Environment Tools. Computer Supported Collaborative Learning (CSCL'99), Palo Alto, CA, pp. 406-415.