Kehittämistutkimus : Pienten lasten tutkimuksellisen luonnontieteiden opiskelun edistäminen tiedekerho-oppimisympäristössä

Show full item record

Title: Kehittämistutkimus : Pienten lasten tutkimuksellisen luonnontieteiden opiskelun edistäminen tiedekerho-oppimisympäristössä
Author: Vartiainen, Jenni
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Science, Department of Chemistry
Publisher: Helsingin yliopisto
Date: 2016-11-12
Belongs to series: URN:ISSN:1799-1498
Thesis level: Doctoral dissertation (monograph)
Abstract: Inquiry-based learning is a major approach in promoting the studying and learning of chemistry and science for small children. It has been argued to support the children s learning as well as positive attitudes, interests and motivation towards learning science. Non-formal learning environments for children, such as science clubs (where science can be studied experimentally) have so far not been designed in research-based practices remarkably. The possibilities of digitalism in supporting the learning of small children have been acknowledged in previous researches. On the other hand, learning environments based on virtual videos have been used only a little in the nonformal, inquiry-based learning of science for children below school age. In this research, the main objective of children s inquiry-based learning is to practice basic science process skills needed in experimenting (such as observation and coming up with questions), through the inquiry and playfulness. This doctoral thesis reports a design-based research that responds to the need of developing a science club environment (not connected to time or place) for small children (3-6 year olds). Through inquiry-based learning, a child is able to practice his/her science process skills in the context of science, especially through every-day phenomena in chemistry. This design-based research, which consists of 5 cycles, was conducted in two phases. Both of these phases can be divided into three parts, which are all characteristic of a development research: 1) problem analysis, 2) design process and 3) design solution. This research was conducted as a qualitative, descriptive research that consists of all in all six empirical or theoretical sub researches (so called problem analysis). It was conducted as a part of the operation of the University of Helsinki s LUMA centre (part of LUMA centre Finland. The research was guided by a main research question: What kinds of properties should be included in a science club learning environment (not connected to time or place) that aims to promote children s inquiry-based learning of science (the design solution)? The following sub questions support the above mentioned: 1) What kind of is children s inquiry- based learning of science in a science club learning environment and what kind of support does it need (problem analysis? 2) What kinds of challenges and possibilities does a virtual science club learning environment introduce to support children s inquiry-based learning (problem analysis? 3) How are we able to develop a learning environment as a shared activity (design process? Children and their guardians, who take part in a science club learning environment, were the topic of research in this design research. In the first phase of research, there were 20 science club entities (224 children attending) for small children arranged during 2013 - 2014. On the second phase of research in the spring of 2015, two different children s virtual science clubs were arranged in order to collect data. 335 families or kindergarten groups took part in these virtual science clubs. The research was organized as a qualitative explanatory and descriptive research, where a number of different data collecting and -analyzing methods were used. Main data collecting methods used were different kinds of interviews, narratives and video recording. Theory-and data-based content analysis were used in analyzing data. To improve reliability, multiple triangulation was used with methods, time and researchers; and discussions with the guardians about the results of the research was conducted. Three kind of knowledge was acquired from the research: (i)knowledge about the possibilities and needs in designing and developing the science club learning environments (theoretical and empirical problem analysis,(ii)knowledge about design process as a shared activity and(iii)knowledge about what kind of an outcome does the design lead to and how does it promote children s inquiry-based learning and the practicing of the science process skills. A virtual science club learning environment with different activities(Jippo -virtual science club) was designed. The virtual science club learning environment is widely used through LUMA for teaching science to small children. According to research, the following characteristics are important in the planning and carrying out of a virtual science club for small children (Science Education Model): 1) a child s previous experiences and questions are taken into consideration in the activities 2) the themes, for activities that help the children practice their science process skills, are connected to current science phenomena occurring in the child s daily life 3) a playful approach with the help of stories and drama gives the child a context and therefore makes it easier for the child to talk about the topic that is being discussed 4) in inquiry-based science learning and practicing science process skills, it is important for a child to have the possibility to interact with peers and a person with higher cognitive level 5) the role of an instructor is to model the science process skills for a child, and to inquiry, wonder and get excited together with the child 6) it is important to begin a small child s inquiry-based learning with practicing observation, which then builds a base for learning other science process skills. A small child s observation contains the following parts: (i) describing an observation, (ii) making an interpretation of the observation and (iii) communicating with others about the observation. 7) cooperation with the developer of the activities in the learning environment and with guardians should be close, so that a child s previous and future empirical world can be connected to the activities in a science club 8) the child s instructor needs support in planning how to carry out inquiries with the child. An instructor s need for support can be divided into three factors: i) the affective factor ii) the knowledge and skills factor and iii) the organizing factor. A design process was conducted as a shared activity, where in addition to the researcher as a developer, there was a group of teaching professionals, club instructors, kindergarten teachers and through the researcher: children and guardians. This process produced a non-formal science club learning environment (as the design solution) that can be applied also in formal learning environments such as in kindergarten teacher education and in kindergartens. The strength of design process as a shared activity was that with it, the development process could be examined from many different points of view. Research encourages towards small children s inquiry-based learning of science and practicing the science process skills from early on both in non-formal and formal learning environments. Science clubs are also good places for developing and analyzing educational innovations. There, innovations can be spread out to the field and are ready for possible onward developing and analyzing. A developed virtual learning environment gives out new possibilities for developing children s science education and for studying science at home, in kindergartens, in schools, in teacher training, in science clubs and in further education. A virtual science club learning environment for small children also creates possibilities for the international exporting of education.Tutkimuksellinen opiskelu (inquiry-based learning) on keskeinen lähestymistapa pienten lasten kemian ja muiden luonnontieteiden opiskelun ja oppimisen edistämiseen. Sen on todettu tukevan lasten oppimista sekä myönteisiä asenteita, kiinnostusta ja motivaatiota luonnontieteitä sekä niiden opiskelua kohtaan. Non-formaaleja oppimisympäristöjä, kuten tiedekerhoja, joissa luonnontieteitä voi tutkimuksellisesti opiskella, on kehitetty tähän mennessä vain vähän pienille lapsille tutkimukseen pohjautuen. Digitaalisuuden mahdollisuudet pienten lasten oppimisen tukena on osoitettu aiemmissa tutkimuksissa, mutta virtuaalisia videoihin perustuvia oppimisympäristöjä on vain vähän aikaisemmin hyödynnetty alle kouluikäisten non-formaalissa luonnontieteiden tutkimuksellisessa opiskelussa. Tässä tutkimuksessa pienten lasten tutkimuksellisen opiskelun tavoitteena on tutkimisen perustaitojen, kuten havainnoinnin ja kysymysten esittämisen harjoittelu kokeellisuuden ja leikillisyyden kautta. Tämä väitöskirja raportoi kehittämistutkimuksen, joka vastaa tarpeeseen kehittää pienille lapsille (3 - 6 -vuotiaille) soveltuva aikaan ja paikkaan sitomaton tiedekerho-oppimisympäristö, jossa lapsi tutkimuksellisen opiskelun kautta voi harjoitella tutkimisen taitoja luonnontieteiden aiheiden parissa, erityisesti kemian ilmiöitä tutkien. Kahdessa aallossa toteutettu viisi kehittämissykliä sisältävä kehittämistutkimus jakautui molemmissa aalloissa kehittämistutkimukselle ominaisesti kolmeen osioon: 1)ongelma-analyysiin, 2)kehittämisprosessiin ja 3)kehittämistuotokseen. Tutkimus toteutettiin laadullisena kuvailevana tutkimuksena, joka koostui yhteensä kuudesta empiirisestä tai teoreettisesta osatutkimuksesta (nk. ongelma-analyysista). Se toteutettiin osana Helsingin yliopiston LUMA-keskuksen (osa LUMA-keskus Suomea) toimintaa. Tutkimusta ohjasi päätutkimuskysymys: Millaiset ominaisuudet tulee olla aikaan ja paikkaan sitomattomassa tiedekerho-oppimisympäristössä, jonka tavoitteena on edistää lasten tutkimuksellista luonnontieteiden opiskelua ja tutkimisen taitojen harjoittelua (kehittämistuotos? Sitä tukevat seuraavat alikysymykset: 1) Millaista pienten lasten tutkimuksellinen luonnontieteiden opiskelu on tiedekerho-oppimisympäristössä ja mitä tukea se vaatii (ongelma-analyysi? 2) Millaisia haasteita ja mahdollisuuksia virtuaalinen tiedekerho-oppimisympäristö tuo lasten tutkimuksellisen opiskelun tukemiseen (ongelma-analyysi? 3) Miten yhteisöllisesti voidaan kehittää oppimisympäristö (kehittämisprosessi? Kehittämistutkimuksen kohteena olivat tiedekerho-oppimisympäristöissä toimivat lapset sekä heidän huoltajansa. Vuosien 2013 2014 aikana järjestettiin 20 pienten lasten tiedekerhokokonaisuutta, joihin osallistui 224 lasta. Toisessa kehittämistutkimuksen aallossa järjestettiin keväällä 2015 kaksi lasten virtuaalitiedekerhoa datan keräämiseksi. Virtuaalitiedekerhoissa oli mukana 335 perhettä tai ryhmiä päiväkodeista. Tutkimus toteutettiin kvalitatiivisina selittävinä ja kuvailevina tutkimuksina, joissa käytettiin useita datankeruu- ja analysointimenetelmiä. Keskeisiä datankeruumenetelmiä olivat erilaiset haastattelut, narratiivit ja videointi. Datan analysointiin käytettiin teoriapohjaista sekä aineistolähtöistä sisällönanalyysia. Tutkimuksen luotettavuuden varmistamiseksi käytettiin monitriangulaatiota menetelmien, ajan ja tutkijoiden suhteen sekä tuloksista keskustelua huoltajien kanssa. Kehittämistutkimuksessa saatiin kolmenlaista tietoa: (i)tietoa tiedekerhooppimisympäristön kehittämisen mahdollisuuksista ja tarpeista (teoreettinen ja empiirinen ongelma-analyysi), (ii)tietoa yhteisöllisestä kehittämisprosessista sekä iii)tietoa, millaiseen tuotokseen kehittäminen johtaa ja miten se edistää lasten tutkimuksellista luonnontieteiden opiskelua ja tutkimisen taitojen harjoittelua. Tutkimuksessa tuotettiin virtuaalinen tiedekerho-oppimisympäristö aktiviteetteineen (Jippo-virtuaalitiedekerho), joka on laajassa käytössä pienten lasten tiedekasvatuksessa LUMA-toiminnan kautta. Tutkimuksen mukaan pienten lasten aikaan ja paikkaan sitomattoman virtuaalitiedekerhon suunnittelussa ja toteutuksessa ovat keskeistä seuraavat ominaisuudet (nk. tiedekasvatusmalli): 1)lapsen aiemmat kokemukset ja kysymykset huomioidaan aktiviteeteissa 2)tutkimisen taitoja harjoittavien aktiviteettien aiheet liitetään ajankohtaisiin lapsen arjessa näkyviin luonnontieteiden ilmiöihin 3) leikillinen lähestymistapa tarinoiden ja draaman kautta antaa lapselle kontekstin sanoittaa tutkimisen taitoja ja lieventää uutuustekijää 4) on tärkeää, että lapsella on mahdollisuus vuorovaikuttaa sekä vertaisten että korkeammalla tiedollisella tasolla olevan kanssa tutkimuksellisessa luonnontieteiden opiskelussa 5) ohjaajan rooli on mallintaa tutkimisen taitoja lapselle sekä tutkia ja ihmetellä yhdessä lapsen kanssa 6) pienten lasten tutkimuksellinen opiskelu on tärkeä aloittaa havainnoinnin harjoittelusta, joka luo pohjan muiden tutkimisen taitojen opiskelulle. Pienten lasten havainnointi sisältää seuraavat osa-alueet: (i)havainnon kuvaileminen, (ii)havainnon tulkinta ja (iii)kommunikointi muille. 7) yhteistyö oppimisympäristön aktiviteettien kehittäjän ja huoltajien kanssa on hyvä olla tiivistä, jotta lasten aiempi ja tuleva kokemusmaailma saadaan kytkettyä tiedekerhon aktiviteetteihin 8) lapsen ohjaaja tarvitsee tukea tutkimuksellisen opiskelun toteuttamiseen lapsen kanssa. Ohjaajan tuen tarve jakautuu kolmeen tekijään: i) affektiivinen tekijä ii) tiedollinen ja taidollinen tekijä sekä iii) organisointitekijä. Yhteisöllinen kehittämisprosessi, jossa kehittäjinä oli tutkijan lisäksi joukko opetuksen asiantuntijoita, kerho-ohjaajia, lastentarhanopettajia ja tutkijan kautta lapsia ja huoltajia, tuotti kehittämistuotoksena non-formaalin tiedekerho-oppimisympäristön, jota voidaan soveltaa myös formaaleissa oppimisympäristöissä, esimerkiksi lastentarhaopettajien koulutuksessa ja varhaiskasvatusyksiköissä. Yhteisöllisessä kehittämisen vahvuutena oli, että sen avulla kehittämisprosessia pystyttiin tarkastelemaan monista eri näkökulmista. Tutkimus kannustaa pienten lasten tutkimukselliseen luonnontieteiden opiskeluun ja tutkimisen taitojen harjoitteluun jo varhaislapsuudessa sekä non-formaaleissa että formaaleissa oppimisympäristöissä. Tiedekerhot ovat myös hyviä opetuksen innovaatioiden kehittämis- ja tutkimuspaikkoja, joista pedagogiset innovaatiot saadaan valmiimpina levitettyä kentälle mahdollista jatkokehittämistä ja -tutkimusta varten. Kehitetty virtuaalitiedekerho antaa uusia mahdollisuuksia lasten tiedekasvatuksen kehittämiseen ja luonnontieteiden opiskeluun kotona, päiväkodeissa, koulussa, opettajankoulutuksessa, tiedekerhoissa sekä jatkotutkimukseen. Pienten lasten virtuaalitiedekerho-oppimisympäristö luo mahdollisuuksia myös kansainväliseen koulutusvientiin.
Subject: kemian opetus
Rights: This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.

Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View
Kehittäm.pdf 2.719Mb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record