Matematiikan ja luonnontieteiden kouluissa saavutettavan oppimistason heikentyminen oli jo selvästi nähtävissä, kun valtakunnallinen kouluopetuksen seminaarisarja aloitettiin lokakuussa 2022. Yliopistoissa ja yrityksissä kasvanut huoli tutkimuksen ja talouden toimikyvyn säilymisestä kestävän kehityksen ja vahvistuva digitalisaation olosuhteissa oli seminaarisarjan ajava voima. Marraskuussa 2023 julkaistu PISA-tuloksien romahtaminen nosti kouluopetuksen ongelmat yleiseen keskusteluun. Seminaarin tulosten perusteella romahdus oli hyvin odotettu myös seminaarisarjan kokemusten perusteella.
Seminaarisarjassa käytiin läpi kaikki kouluvaiheet, joissa keskeiset tarkastelukohteet olivat kerroksittaisen oppimisen toteutuminen, opettajan työkuorma ja opetusympäristön toimivuus sekä oppilaiden oppimisvalmiuksien tukeminen ja täydennyskoulutuksen tarve. Kouluopetuksen strategia, teollisuusyhteistyö ja tulosten jalkauttamisen mahdollisuudet. Alustava jaottelu tästä oli jo MAL-lehdessä 3/2023. Tässä artikkelia on laajennettu toteutuksen vaatimusten tarkastelulla. Lopuksi hahmotellaan tarvittavia toimenpiteitä.
Seminaarisarjan tulokset tarjoavat pohjan koulutuksen kehittämiselle
Kouluasteittain edennyt seminaarisarja osoitti juurihoidon merkityksen kerroksittain rakentuvan oppimisen varmistamisessa. Tuloksiin pääsy vaatii opetustapahtumien ohjaamista keskittynyttä oppimista tukevissa opetusympäristöissä. Kirjan toimittajat Esko Juuso (MAL), Piia Haapsaari (MAOL) ja Martti Annanmäki (MAL) ovat olleet keskeisiä vetäjiä koko seminaarisarjan ajan.
Kerroksittain rakentuva oppiminen
Käytännössä vaaditaan kerroksittain rakentuva osaamisen kehittyminen, jonka luominen aloitetaan jo varhaiskasvatuksessa. Motivaation vahvistaminen on keskeistä vaiheittaisesti kouluasteisiin sovitetussa oppimisessa kohti itsenäistä työskentelyä. Vaiheittaisen etenemisen pitäisi kaikessa opetuksessa mukautua kuhunkin ikävaiheeseen. Tämä korostuu matemaattisissa aineissa, joissa oppiminen vaatii oppilailta välttämättä harjoitusta rauhallisessa ympäristössä. Kukin vaihe vaatii aina edellisten vaiheiden hallintaa ja jatkuvuuden varmistamiseksi tarvitaan joustavuutta opetuksen toteutuksessa – ei vaatimusten helpottamista. Oppimisvaikeuksissa olevien oppilaiden tukeminen on välttämätöntä, mutta sen ei saa antaa hallita opetusta. Hyvin edistyville oppilaille olisi päinvastoin tarjottava lisämateriaalia motivaation säilyttämiseksi. Kaikkien tulisi saada onnistumisen kokemuksia.
Oppilaiden erilaisten valmiuksien ja taitotasojen vuoksi tarvitaan kannusteita myös kokeiden muodossa. Kerroksittaisen kehittymisen toteamiseen tarvitaan joka tapauksessa seurantaa ja mittauksia. Koetehtävien laatimisen sovittaminen tarkastuksessa käytettävissä olevaan aikaan on vaativa tehtävä kaikissa kouluvaiheissa. Arvostelun yhteismitallisuuden varmistamiseksi on jo ylioppilaskokeet. Keskustelussa on ideoitu myös valtakunnallisten kokeiden lisäämistä. Esillä on pakollinen peruskoulun valtakunnallinen päättökoe. Myös valtakunnallisia lukion pääsykokeita on esitetty. Kokeiden tarkistamiseen tarvittavan työn helpottamiseksi kehitetään digiratkaisuja, mutta niiden käyttöä pitää opettaa ja opettaminen vie aikaa varsinaisten opetustavoitteiden toteuttamiselta. Jokaisessa kouluopetuksen vaiheessa on vaarana hukata oppilaita osaajapolulta, mutta on myös mahdollisuuksia saada mukaan aikaisemmin sivuun ajautuneita oppilaita.
Opettajille mahdollisuus opetuksen ohjaamiseen
Koulutetuille opettajille tulee antaa mahdollisuus oppimisen varmistamiseen – keskeisten asioiden osalta kynä ja paperi pitää olla mukana matematiikan harjoittelussa. Lukutaitoa tarvitaan ongelman ymmärtämiseen ja ratkaistavien laskutehtävien muodostamiseen. Matematiikan käyttäminen luonnontieteiden yhteisenä kielenä edellyttää tätä. Digitaalinen opetusmateriaali täydentää perusasioita ja havainnollistaa erilaisten menetelmien toimivuutta. Opettajan tulee ohjata käyttöä kriittisyyteen ja järkevyyden arvioinnin suuntaan. Pitäisi oppia arvioimaan onko ratkaisu suunnilleen oikeassa, sillä digitaalisesti saadaan täsmällinen tulos, mutta se voi olla myös pahasti pielessä. Digitaalinen itsepalvelu ja tukihenkilöstö ei voi korvata ohjattua opetusta, jossa myös erilaiset oppimistyylit otetaan huomioon.
Kouluopetuksen vaiheiden mukaisesti opettajat ovat luokan- tai aineenopettajia. Tasapino kynä ja paperi -opetuksen ja erilaisten digitaalisten työkalujen välillä on vaativa tehtävä. Matematiikan opintojen aineenhallinta on yhä keskeisempää ja tuo vaatimuksia täydennyskoulutukseen. Kokeiden digitoteutukset tuovat omat haasteensa. Opetuksen selkeä ohjaaminen tuo lisävaatimuksia, mutta toisaalta ei tarvitse koko ajan reagoida monimuotoisiin häiriötekijöihin hajanaisesti etenevässä luokkaopetuksessa. Vähentääkö vai lisääkö tämä nykyistä opettajatyön kuormittumista? Käytettävissä olevat henkilöresurssit ovat tässä keskeisiä. Muita aikuisia tarvitaan tukemaan opetustyötä hallitun työnjaon puitteissa. Tavoitteena on lisätä pitkäjänteisyyttä oppilaiden työskentelyssä.
Opetusympäristön on tuettava oppimista
Oppimistasojen erkaantuminen heterogeenisessa oppilaiden joukossa vaikeuttaa eteenpäin menemistä kumulatiivisessa opetuksessa. Inkluusion käyttämisellä kustannusten säästökeinona on hyvin haitallinen vaikutus oppimisympäristöön. Käytöshäiriöiset oppilaat tuhoavat muidenkin opiskelumahdollisuudet. Näiden häiriöiden aiheuttajien poistamiseen luokasta pitää löytää ratkaisut. Keskittyminen ja rauhallinen työskentely pitää mahdollistaa. Kouluopetuksen tehtävänä on tuoda oppilaiden käyttöön aikaisempaa hyödylliseksi todettua tietoa ja tukea eri asioiden järkevyystarkasteluja. Mobiililaitteet ja tietokoneet tuovat mahdollisuuksia opetuksen tehostamiseen ja oppimisen täydentämiseen, mutta niitä pitää käyttää hallitusti opetuksen osana. Erilaiset oppimisalustat täydentävät opetusta. Uusien asioiden itsenäinen löytäminen virkistää oppimista, mutta sillä on rajansa: opetusaika on liian lyhyt kaiken tarvittavan tiedon itsenäiseen löytämiseen.
Työympäristö pitää rauhoittaa opiskeluun ja opettamiseen. Tarvitaan pienempiä luokkia ja taitotason mukaista ryhmäjakoa, joka voi ajan mukana muuttua. Ensiapuna häiriköt pois luokasta ja matkapuhelimien käytön rajaaminen opetuksen vaatimiin asioihin.
Oppimisvalmiuksien tukeminen. Pitkä monivaiheinen koulutus vaatii monenlaista matemaattisten taitojen tukemista. Lasten matemaattisten taitojen kehittyminen alkaa jo heti syntymän jälkeen, joten tämä pitää aloittaa jo kotona, neuvolassa ja varhaiskasvatuksessa. Erot ovat suuria jo koulua aloittavilla ja erot näyttävät valitettavasti kasvavan: eteneminen on osalle liian nopeaa ja osalle liian hidasta. Hidastamiseen ja opetusaineksen karsimiseen ei ole varaa, kun halutaan lisää osaajia ja huolehtia myös hyvin edistyvistä. Ratkaisuna on oppimisvalmiuksien tukeminen, mutta sille ei voida irrottaa kovin paljon aikaa luokkaopetuksessa. Alakoululaisille voi järjestää matikka- ja tiedekerhoja osaksi iltapäivätoimintaa. Kerhotoiminta jatketaan yläasteella ja lukiossa tuoden mukaan kilpailuja, joista voi edetä kansainvälisiin tiedeolympialaisiin. Näin matemaattinen ajattelu tuodaan asioiden käsittämisen kautta osaksi käytännön arkea. Monet yllätykset jokapäiväisessä elämässä saavat selityksen. Käyttökelpoisuuden ymmärtämisen kautta mielenkiinto kasvaa. Myös erilaisia oppimisalustoja voidaan käyttää uusien asioiden hakemiseen. Tämä toiminta tuo mukaan tulosten järkevyyden arvioinnin, jota tarvitaan myöhemminkin kaikessa matematiikan soveltamisessa.
Päivä- ja leiritoiminnassa voidaan tuottaa monia synergiavaikutuksia. Opettajaopiskelijat pääsevät alansa kesätöihin. Tiede- ja matematiikkapajoja voidaan suunnitella aineenopettajaopiskelijoiden kanssa. Lukiolaiset voivat toimia ohjaajina ja soveltaa käytäntöön teoreettisia lukio-opintoja. Yritys- ja korkeakouluyhteistyö tuo tähän lisätietoa opittavien taitojen tarpeesta työelämässä ja jatko-opinnoissa. Monipuolinen yhteistyö levittää ehkä parhaiten matematiikan tietoa matematiikan käyttökelpoisuudesta. Erilaisia toimintamuotoja on valtavasti kaikille kouluopetuksen vaiheille käytettäväksi valtakunnallisesti. Harrastamisen Suomi -malli voisi olla yksi luonteva malli tähän. Talkootyönä tehdään hyvin merkittäviä asioita muutosten liikkeelle saamiseksi. Tähän löytyy lisämateriaalia Piia Haapsaaren artikkelista ”Näkökulmia kentältä – miten paikataan valuvikoja?”.
Tiedonhankinta ja aikuiskoulutus
Koulu ei voi milloinkaan opettaa kaikkea tarvittavaa, joten oppimisvalmiuksia tarvitaan jatkossa korkeakouluissa, ammatillisessa koulutuksessa ja työelämässä. Nykyisenkaltaisissa muutostilanteissa tulisi aktivoida aikuiskoulutusta. Työn tekemiseen ei riitä tutkinnon yhteydessä saatu koulutus ja muutostilanteissa voi joutua hakeutumaan uudelle alalle. Korkeamman tutkinnon hankkiminen voi myös nousta esille. Uuden tutkinnon opiskelu on oma lukunsa, mutta täydennyskoulutuksella pitäisi auttaa osaamisen ylläpidossa ja laajentamisessa.
Opettajatkin tarvitsevat ammatillisen osaamisen vahvistamista. Uusia digitaalisia työkaluja tulee vauhdilla, koulukirjat uusiutuvat ja erilaista oheismateriaalia on yhä enemmän tarjolla erilaisista lähteistä. Koulutusta kyllä löytyy, mm. joustavaan matematiikkaan -täydennyskoulutusta on tarjolla varhaiskasvatuksesta lukioon. Aktiivinen LUMA-keskus Suomi tarjoaa yksittäisiä maksuttomia täydennyskoulutuksia opetushenkilökunnalle heidän vapaa-ajallaan. Opettajien työn liiallinen kuormittuminen estää kuitenkin näiden mahdollisuuksien riittävän laajan käytön.
Kouluopetuksen strategia
Osaamisen pohja rakennetaan jo varhaisessa vaiheessa kuten todettiin sarjan aloittaneessa seminaarissa Oulussa. LUMA-keskus on tuottanut strategioiden jalkauttamisessa tarvittavan yhteistyön pohjaksi ratkaisuja ydinasioiden oppimisen varmistamiseen, kiinnostuksen herättämiseen ja nuorten pystyvyyden tukemiseen ovat kehityksen avaimia. Kehittämiselle on jo laaja yli hallituskausien ulottuva ymmärrys. Marinin hallituksen opetusministeri Li Andersson kiinnitti huomiota rahoitustarpeeseen ja heikosti menestyvien oppilaiden auttamiseen puheessaan yläkoulua käsittelevässä seminaarissa Tampereella. Työelämän koulutustarpeet ja PISA-menestys olivat keskeisiä Rauman seminaarissa. LUMA-keskus tuli vahvasti mukaan Suomi Areenan keskustelussa, jossa nousi esille yhteiskunnallinen vaikuttaminen. Pääministeri Orpon hallitus sitoutui kansallisen LUMA-strategian toimeenpanoon hallitusohjelmassaan. Tiede- ja kulttuuriministeri Sari Multala esitti videotervehdyksen päätösseminaariin ja TEKin hallituksen puheenjohtaja, Orpon hallituksen tuleva tiede- ja kulttuuriministeri Mari-Leena Talvitie esitteli puheessaan kouluopetuksen seminaarisarjan päätöstapahtumassa toimeenpanon vaikutuksia.
Kansallinen LUMA-neuvottelukunta on tärkeässä asemassa strategian toteutumisen arvioinnissa. Neuvottelukunnan varapuheenjohtaja Leena Pöntynen (Teknologiateollisuus) toivoo artikkelissaan, että LUMA-osaaminen otettaisiin pitkäjänteiseksi, ylihallituskautiseksi tavoitteeksi parlamentaarisesti. LUMA-keskus Suomi muodostaa laajan verkoston toteuttamaan mottoa Tiede kuuluu kaikille! Seminaarisarjassa LUMA-keskus tuli vahvasti mukaan Suomi Areenan keskustelussa, jossa keskuksen johtaja, professori Maija Aksela vakuutti, että LUMA-keskus ottaa vastuun valtakunnallisen tehtävän hoitamisesta. Johtokunnan puheenjohtaja Jan Lundell esitteli verkoston toimintaa päätösseminaarissa.
Seminaarisarjan tukijat ja yhteistyökumppanit
MAL on seminaarisarjan suurin rahoittaja. Myös MAOL on tukenut rahoitusta. Aktuaariyhdistys oli sarjan ensimmäinen tukija ja Suomalainen Tiedeakatemian Matematiikan rahasto tuli mukaan myös varhaisessa vaiheessa. LUMA-keskus Suomen tuki oli tärkeä Suomi Areenan keskustelun toteutukselle. Yrityksistä seminaarisarjaa ovat tukeneet Orion Oyj, Stora Enso Oyj ja Vertex Systems Oy. Muista tukijoista Energiateollisuus ry, Kemianteollisuus ry ja Metsäteollisuus ry ovat osallistuneet myös paneelikeskusteluihin: johtaja Leena Pöntynen ja johtava asiantuntija Touko Apajalahti (Energiateollisuus ry), johtava asiantuntija Anni Siltanen ja asiantuntija Hanna Hyyryläinen (Kemianteollisuus ry) sekä johtaja Maarit Lindström (Metsäteollisuus ry). TEKin hallituksen puheenjohtaja Mari-Leena Talvitie puhui päätöstapahtumassa ja asiantuntija Jussi-Pekka Teini alusti tulevaisuuden työelämän koulutustarpeista ja osallistui paneelikeskusteluun.
Rauman seminaarissa avasi Rauman kaupunginvaltuuston puheenjohtaja Otso Huuska, joka on myös MAOL:n hallituksessa. Avauspuheen piti Euroopan Koulutussäätiön johtaja, VTT Pilvi Torsti ja haastateltavana oli myös Opetus- ja kulttuuriministeriön kansliapäällikkö Anita Lehikoinen. PISA-tutkimuksen kansallinen tutkimusjohtaja, dosentti Arto K. Ahonen, ja OAJ:n koulutuspolitiikan päällikkö Jaakko Salo osallistuivat PISAn huipulle -keskusteluun.
Seminaarisarja aloitettiin Kastellin monitoimikeskuksessa Oulussa ja päätösseminaarin tilat tarjosi Oulun yliopiston teknillinen tiedekunta, jonka dekaani, professori Antti Niemi puhui matematiikan merkityksestä. Luonnontieteellisen tiedekunnan puolesta osallistujat toivotti tervetulleeksi dekaani, professori Maarit Järvenpää. Kirjan alustavaa versiota ja suosituksia kommentoivat Jan Lundell, Tuula Havonen, opettaja ja kustannustoimittaja Lea Linna (Matematiikan ja luonnontieteen oppimateriaalit Studeo) ja puheenjohtaja Katarina Kattelus (OAJ-YSI).
Kaikkien seminaarien keskeisinä osina ovat olleet paneelikeskustelut, joiden juontajina ovat olleet matemaattisten aineiden opettajat Piia Haapsaari (MAOL:n hallituksen jäsen) ja Tuula Havonen (MAOLin 2. varapuheenjohtaja). Juontajina oli Rauman seminaarissa Jan Erola (Kravat Oy) ja Suomi Areenalla toimittaja Timo Sipola (YLE).
Panelisteina on ollut myös opetuksen kehittäjiä, tutkijoita ja opettajia: opetuskulttuurin kehittäjä Pekka Peura, apulaisprofessori Tuire Koponen ja Päivi Perkkilä Jyväskylän yliopistosta, professori Minna Hannula-Sormunen Turun yliopistosta, tutkijana Oulun ja Turun yliopistoissa toimiva Dimitri Tuomela (Joustavaan matematiikkaan) sekä Helsingin matematiikkalukion linjanjohtaja Ville Tilvis ja palkittu matemaattisten aineiden opettaja Lauri Hellsten. Monipuolisuutta edustaa diplomi-insinööri Elina Viro, joka toimii yläkoulun opettajana opettaen matematiikkaa, fysiikkaa ja kemiaa sekä matematiikkaa Tampereen yliopistossa. Yrityksistä panelistina on ollut Kiilto Oy:n tuotekehitystuen päällikkö Lilli Puntti. Tuula Havosen juontamaan päätöstapahtuman paneeliin osallistuivat Oulun yliopiston kasvatustieteiden tiedekunnan koulutusdekaani Sari Harmoinen, opetusneuvos Leo Pahkin (Opetushallitus), Leena Pöntynen ja sähköinen ope Jussi Tyni.
Oulun seminaarissa oli useita opetusmateriaalien esittelypisteitä, joiden ympärillä käytiin vilkasta keskustelua. Tampereen seminaarissa tämä osa laajentui koko päivän tapahtumaksi, jossa aamupäivä oli suunniteltu oppilaille ja iltapäivä aikuisille. Ohjelmaan kuului ohjelmistojen ja niiden käytön esittelyä. Kerrottiin myös mukana olevista organisaatioista.
Sähköisten oppimateriaalien osaa on laajennettu kirjassa ja myös päätöstapahtumaan sisältyi Studeon esittely. Kirjassa esitellään myös LUKEMA-kehitysverkostoa.
Kouluopetuksen vahvistamista tarvitaan
Vakava tilanne ja TKI-panostuksien kasvattaminen vaativat seminaarin tulosten jalkauttamista eri koulutusvaiheiden ongelmien ratkaisemiseen. Varhaiskasvatuksessa, peruskoulun kaikissa vaiheissa ja lukiossa täytyy työskennellä rinnakkaisesti omien tavoitteiden, toimintamahdollisuuksien ja lähtötasojen pohjalta. Vaihtelua pitäisi saada pienentymää siten, että oppimistaso kohoaa yleisesti. Peruskoulun kokonaisuudistukselle ei ole vielä tarvetta.
Luokkakokojen rajaamisella, oppimisympäristöjen kehittämisellä, tasoryhmien muodostamisella ja opetuksen tukihenkilöiden lisäämisellä on kustannuksia lisääviä vaikutuksia. Talkootyöllä saavutettuja merkittäviä tuloksia oppimisvalmiuksien kehittämisessä ja kilpailutoiminnassa tulisi viedä valtakunnallisiksi. Täydennys- ja aikuiskoulutukseen tarvitaan lisäpanostuksia. Koulutus on tärkein investointi!
Seminaarisarjan kokemukset ja tulokset käytäntöön
Kaikkia kouluvaiheita vuorollaan tarkastellut seminaarisarja nosti esille sekä yhteisiä että vaihekohtaisia ongelmia ja toiveita. Kerroksittain rakentuvassa oppimisessa kaikki vaiheet ovat tärkeitä. Jokaisen niistä tulisi viedä oppimista eteenpäin vähentäen oppilaiden välisiä eroja. Kuopat ja hajonnan kasvu tuo lisää haasteita seuraaville vaiheille. Tässä on matematiikan koulutuksen suurin haaste. Koulutusjärjestelmä, härkä, on rakenteellisesti kunnossa, mutta tarvitsee monipuolista valmennusta. Tilanteen korjaaminen ei tapahdu hetkessä varsinkin, kun toimintaympäristö on voimakkaassa muutosvaiheessa.
Systeemidynamiikan avulla voidaan analysoida etenemistä ja siinä tarvittavia pitkäjänteistä työtä. Tämä on osa matemaattis-luonnontieteellistä ajattelua, jota pitäisi tuoda vahvemmin mukaan tähänkin päätöksentekoon. Tilanteen vakavuus vaatii, että työtä tehdään rinnakkaisesti eri ikävaiheille.
Korkeakoulujen ja työelämän muutoksiin varautumiseen kouluopetuksessa tarvitaan lisää yhteistyötä yliopistojen ja ammattikorkeakoulujen kanssa.
Matematiikka ja luonnontieteet ovat yleissivistystä ja digitaalisuus mahdollisuus tuottaa toimiva kokonaisuus. Aloitetaan rinnakkaisesti kaikissa kouluopetuksen vaiheissa korjaustyö käuttäen seuraavin askeleita:
- Poistetaan pitkäjänteistä oppimista haittaavat häiriötekijät opetusympäristöistä, joissa liiallinen heterogeenisyys tuhoaa opiskeluun keskittymisen mahdollisuudet.
- Koostetaan erilaisiin olosuhteisiin joustava opettamisen toteuttamistapa, jossa käytetään kynää ja paperia sekä erilaisia digitaalisia työkaluja pitkäjänteisesti työskennellen.
- Huolehditaan, että opettaminen voidaan tehdä ilman opettajien liiallista kuormitusta hallitun työnjaon sekä tavoitteiden ja vaiheiden selkeyttämisen avulla.
- Tuetaan oppilaita laajalla rintamalla: yritykset mukaan, yhteisöllisyys, merkitys, muuttuminen huomioon.
- Tuetaan opettajia ammattitaidon vahvistamisessa, jotta opetustyö saadaan mielekkääksi.
Pienetkin edistysaskeleet näissä asioissa ovat suuria matemaattis-luonnontieteellisen osaamisen kehittämisessä. Katkaistaan heikentymisen kierre ja käynnistetään nousukierre. •
Esko Juuso
Kuvat: Pixabay