Loodushariduse mammutkongress Colombias

Reede, 23. oktoober 2009	lk 8
Autor: Aarne Tõldsepp, Tartu ülikooli emeriitprofessor	Trüki

Mehhiklaste plakatid näitasid, kuidas lihtsate analoogiate abil võib õpetada koostama reaktsioonivõrrandeid. Foto: Aarne Tõldsepp

Sel suvel toimus suur rahvus­vaheline matemaatika- ja loodushariduse kongress Colombia ajaloolises sadamalinnas Cartagenas. Ehkki Colombia on vaene, suurte sotsiaal­probleemide, sise­konfliktide, sagedaste inim­röövide ja kurikuulsa narkokaubandusega riik, ei olnud seda kõike märgata konverentsi korralduses.

Konverentsi korraldasid Antonio Narino ülikool pealinnast Bogotást ning maailma üheks juhtivamaks loodus­hariduse ajakirjaks kujunenud Journal of Science Education. Viimase ilmumise kümnenda aastapäeva puhul nimetatud rahvusvaheline suurüritus korraldatigi. Imetlusväärne on seejuures kongressi peakorraldaja, 19 aastat tagasi Valgevenest Colombiasse emigreerunud professor Juri Orliku aktiivsus ja läbilöögivõime. Colombias veedetud aja jooksul on ta loonud rahvusvaheliselt tunnustatud ajakirja, õpetanud keemia didaktika aluseid mitmes ülikoolis ning kirjutanud mitu õpikut keemiaharidusest.
Kongress leidis aset Kariibi mere ranniku turistide linnaosa ühes kõrgemas hotellis, kus turvalisus oli kõigiti tagatud. Töötingimuste tasemest räägib kas või tõsiasi, et plenaaristungite saali võis poole tunniga muuta kaheksaks igati nüüdisaegseks auditooriumiks.
Kongressil osales umbes 600 osavõtjat 36 riigist, kusjuures esindatud olid kõik maailmajaod. Need näitajad muidugi rahvusvaheliste mastaapidega kongressidel-sümpoosionitel veel erilised näitajad ei ole, ent kui vaadata lähemalt äärmiselt pingelisi ja sisu­tihedaid tööpäevi, on nimetatud üritusele raske võrdväärset konkurenti leida. Igal päeval lisandusid kolmele plenaaristungi peaettekandele 70 suulist ettekannet kuues sektsioonis pluss ligemale sada stendiettekannet. Kui korrutada need arvud neljaga, osutus kongressi panus matemaatika- ja loodushariduse innovatsiooni enam kui aukartustäratavaks. Sellest mahukast ja enamasti huvipakkuvast materjalist valisin välja vaid mõned üksikud märksõnad, millest ei pääse mööda ka meie kooliuuenduses.

Loodusharidus Ladina-Ameerikas
Kõige paremini tõi kogu piirkonna matemaatika ja loodusainete õpetamise probleemid esile kongressi peakorraldaja Juri Orlik. Põhipuudustena märkis ta riikide valitsuste vähest huvi hariduse vastu, mis tema sõnutsi puudutas eeskätt Colombiat. Kehva­poolseks pidas ta ka õpetajate koolitust ning nimetatud õppeainete mitte kuulumist prioriteetide hulka.
Kohapeal oma silmaga nähes, kui aktiivselt osalesid kongressi töös ülikoolide õppejõud, õpetajad ja ka üliõpilased, tundusid kõneleja väited üle­kohtused. Kõigi Ladina-Ameerika riikide osalus kongressil oli imetlusväärselt aktiivne. Lõviosa ligemale 400 stendiettekandest kuulus just nende riikide esindajatele. Ettekandjate seas domineerisid noored: üliõpilased, ma­gistrandid, tegevõpetajad. See sisen­dab igal juhul optimismi.
Ent Colombia on vastuoluline maa – hoolimata tohututest loodusrikkustest (kuld, plaatina, hõbe, vääriskivid, nafta) pluss veel kohviistandused ja arenev turismindus, on vaeseid riigis ligemale 90%. See jätabki peamise pitseri noorte haridustasemele, sest vaeste perede lapsed heal tasemel koolidesse ei pääse.
Kõige edukam rahvusvahelistes haridusuuringutes on sealsete hispaania ja portugali keelt kõnelevate riikide hulgas Kuuba. Ilmselt veel vanaaja (loe: Nõukogude) tavade kohaselt tegeleb see riik kõige tõsisemalt hariduse probleemidega. Uuringus PISA 2006, mille paremustabelis meie hiilgasime, oli Colombia alles 52. kohal. Ent haridusasutuste ja õpetajate entusiasm, mis kongressil selgelt esile tuli, pole olnud asjata, sest TIMSS 2007 paremus­tabelis oli Colombia tõusnud juba 29. kohale. Võrdluseks: esikohal oli Singapur, 5. Venemaa, 6. Läti ja näiteks Kasahstan 11.

Huvi äratamine ja õpikoormuse vähendamine
Neil märksõnadel peatusid paljud esinejad, ka avaloengu pidanud Nobeli keemiapreemia laureaat H. Kroto. Rõ­hutades matemaatika tähtsust teaduse keelena eeskätt füüsika õpetamisel, märkis ta, et esmane matemaatikahuvi tekib juba 3–5-aastaselt. Oleks kurjast, kui me selle tähelepanuta jätaksime, sest pärast on juba hilja. Veel rõhutas maailmakuulus teadlane selliste IT-vahendite kasutamise vajadust nagu sensorid, digitaalsed mõõturid, andmekogujad jne, mis jätavad tunnis rohkem aega ühisaruteludeks ning seoste loomiseks argieluga.
Palju räägiti ainekavade ülekoormatusest tihti teisejärgulise materjaliga, millest omakorda tuleneb huvi langus õpitava vastu. Professor Norman Reid Glasgow’ ülikoolist lähtus esialgu hüpoteesist, et õpiedu langeb koormuse kasvades. Tegelikkuses on see seos tublisti keerulisem. Koormuse kasvades teatud kriitilise piirini püsib õpiedukus stabiilsena, ent siis langeb järsult. Seejärel saabub uus stabiilne olukord. Kahjuks väga madalal tasemel. Esineja tõi tähelepanuväärse näite selle kohta, kuidas Šotimaal äratati füüsika ainekava argipäevaseks muutmisega 15–16-aastaste õpilaste seas taas huvi füüsika vastu. Nii nagu matemaatikahuvi, kasvavad ka laste füüsika-, keemia- ja bioloogiahuvi umbes kümnenda eluaastani, millest alates toimub mitmel põhjusel huvi üsna järsk langus nende õppeainete vastu. Šotimaa kogemusest tuleks kindlasti õppida. Ülepaisutatud ja elukauged ainekavad ei ärata huvi õppimise vastu.
Ainekavade ülepaisutatud mahtu kõigi õpiraskuste ainsaks süüdlaseks pidada pole siiski õige. Arvestada tuleb ka psühholoogiliste mõjuritega, millest olulisimaks peetakse õpilaste töö- ehk aktiivmälu ülekoormamist pakutava materjaliga. Alates 1990. aastate keskpaigast on uurinud probleemi arvukate psühholoogia- ja pedagoogikakatsete najal A. H. Johnstone. Ta leidis, et enamik keemia õppimise raskusi tuleneb just õpilaste aktiivmälu ülekoormamisest. Nendele seisukohtadele tuginedes olid oma plenaarette­kanded üles ehitanud Hulli ülikooli professor Tina Overton ja juba eespool mainitud professor N. Reid. Häda on nimelt selles, et õpilastelt nõutakse üheaegselt väga erinevate teadmiste rakendamist. Kognitiivset koormust aitab leevendada tuginemine eelteadmistele, abistav teave, materjali liigendamine väiksemateks osadeks, rohked näited, joonised ja skeemid. Kõik need meetmed aitavad aktiviseerida olemasolevaid teadmisi loomaks püsiva seose pikaajalise mäluga. Kindlasti tekib kognitiivse ülekoormuse oht ka nn uurimusliku iseloomuga tööde puhul. Sellepärast tuleb nende arvu ja kasutamise metoodikasse suhtuda erilise tähelepanuga.
Keemia õpetamise seisukohalt hakkas selles kontekstis kõige eredamalt silma üks mehhiklaste stendiettekanne, kus reaktsioonivõrrandite koostamise hõlbustamiseks kasutati üsna lihtsaid väliseid analoogiaid. Uute keemiliste sidemete tekkimine reaktsiooni käigus sarnaneb ju tõesti seibide, mutrite ja kruvide uue kokkusobitamisega, kus ükski detail kaduma ei lähe. Ühtaegu saab paremini mõistetavaks keemiliste reaktsioonide stöhhiomeetria.

Ühiskonna ootused
Professor T. Overton alustas oma ettekannet mõtlemapanevate arvudega. Ligemale 80% saareriigi tippfirmadest investeerib tohutuid summasid oma töötajate täiendusõppesse. Seejuures keskenduvad tööandjad eeskätt selliste oskuste arendamisele nagu suuline ja kirjalik väljendusoskus, loominguline ja kriitiline mõtlemine, oma töö planeerimine ja teised tänapäeval nii olulised oskused. Sama rõhutas Puerto Rico Cayey ülikooli rektor professor Ram S. Lamba, märkides, et koolitada tuleb peakokki, kes maitsevad ja hindavad toitu, mitte lihtsaid toiduvalmistajaid, kes täidavad retseptis antud toiminguid. Et pelgalt aineteadmistel, oskustel ja väärtushinnangutel põhinevate õppe- ja ainekavade aeg on ümber, selles veenis kongressist osavõtjaid ka teine Suurbritannia esindaja professor Stuart W. Bennett. Riigis sooritab igal aastal ülikoolikõlbliku keemiaeksami 42 000 õpilast. Umbes 14 000 astub neist ülikoolidesse, kusjuures keemia ettevalmistust läheb tarvis vaid 4000. Hilisemas kutsetöös on keemiateadmiste-oskuste kasutajate arv kahanenud 1400-ni. Keskeltläbi iga kümne aasta järel pärjatakse neist üks Nobeli preemiaga.
Mis aga viib siis loovusele ja kriitilisele lähenemisele meid ümbritsevasse maailma? Kõigepealt kontrollimise ja hindamise süsteem. Nendele kontrollivormidele ja -viisidele, mida iseloomustavad kindel ettemääratud aeg ning kindla etteantud vastusega küsimused ja ülesanded, tuleb lisaks kasutada avatud aja ja avatud vastus­tega ülesandeid. Selliste ülesannete loetelu on praeguseks juba üsna mahukaks paisunud. Siia kuuluvad õpimapid, stendid-plakatid, referaadid, esseed ja paljud, paljud teised loovusel põhinevad ülesanded. Juba 1984. aastal märkis Wheatly, et probleemi lahendamine seisnebki selles, mida tehakse siis, kui ei teata, mida teha.
Ehkki ainult algoritmidel põhinevad lahendused viivad rutiini (T. Overton), ei saa neid ka täielikult õppe- ja ainekavadest maha kanda. Vastasel juhul ei suudaks rahvusvahelise matemaatikaseltsi peasekretäri professor Bernard R. Hodgsoni sõnul õpilased ka enam arve üksteisega liita, lahutada, korrutada ega jagada. Lähteandmete, lahendusmeetodite ning tulemuste avatuse astme järgi nüüdisaegne õpiprobleemide taksonoomia tavaliselt esitataksegi.

Roheline tee matemaatikale ja tehnoloogiale
Palju räägiti kongressil matemaatika õpetamise reformimisest üldhariduskoolis. Ürituse ühe peakorraldaja Antonio Narino ülikooli rektori Maria Falk de Losada sõnul on matemaatika õpetamise suurim probleem sama, mis kõigi loodusteaduste õppeainete puhulgi: kuidas siduda aineteadmised argieluga. Nii matemaatika kui ka kõigi loodusteaduste distsipliinide õpetamise-õppimise paradigma on ju ühesugune – leida suhe õppija isiksuse ja õpitava probleemi (küsimuse) vahel. Siingi tuleb seada esikohale nõuded, mida esitab teadmistepõhine tootmine. Algoritme läheb tema arvates tarvis siiski mitte ainult nelja aritmeetilise tehte edukaks sooritamiseks, vaid ka võrrandite lahendamiseks, vigade avastamiseks jne.
Matemaatikahariduse universaalsusest johtuvalt on enam kui saja aasta vanuse rahvusvahelise matemaatikaseltsi juurde loodud ka matemaatika hariduse sektsioon, kes tegeleb matemaatikateadmiste andmisega nii koolis kui ka väljaspool kooli. Hiljuti loodud allorganisatsiooni põhieesmärk on aga viia matemaatikahariduse teooria (didaktika) teiste teadusharudega samale tasemele (Bernard R. Hodgson).
Teine kuum probleem, millest ükski nüüdisaegne õppekavaarendus mööda ei saa, on tehnoloogia. Just tänu tehnoloogiale jõuavad meie argiellu matemaatika ja loodusteaduste need saavutused, mille kallal teadlased aastaid pingsalt töötanud on. Superarvutitega varustatud käekellad või raamatute trükkimine päikeseenergia abil on saanud teoks tänu uusimale nanotehnoloogiale. Siit tulenes ka Nobeli preemia laureaadi H. Kruto nõuanne muuta üldist suhtumist loodusteadustesse.