TIMSS 2003 teadmised ja oskused loodusteadustest

IMBI HENNO, REKK-i peaekspert

Maailmas on mõistetud, et paljud demokraatlikud otsustused ühiskonnas jooksevad liiva, kui inimesed ei ole loodusteadustes piisavalt kirjaoskajad.
 
Novembris 2002 korraldati Kopenhaagenis Taani haridusministeeriumi eestvõtmisel Euroopa Liidu loodus- ja tehnoloogia konverents, mille ühe peateema raames käsitleti rahvusvahelisi võrdlusuuringuid TIMSS (Trends in Mathematics and Science Study, http://timss.bc.edu/) ja PISA (Program for International Student Assessment, http://www.pisa.oecd.org/). Nendele uuringutele toetudes kujundatakse mitmes riigis õppekavaarendust. Eri riikide haridusinstitutsioonide ja eriti just Lääne-Euroopa riikide tavakodanike ning meedia huvitatus võrdlusuuringute tulemustest ja põhjustest, miks ühes või teises valdkonnas saavutati paremad või kehvemad tulemused, on loonud eelduse ümberkorraldusteks loodusainete õppekorralduses.
Euroopa haridusruumis püütakse ka üldhariduse tasandil üldpõhimõtteid ja eesmärke kooskõlastada. Pean väga positiivseks, et haridusministeerium langetas 2001. a detsembris otsuse Eesti osalemise kohta võrdlusuuringus TIMSS 2003. See võimaldab meil oma arusaamu matemaatika ja loodusteaduste hariduse sisust ja kvaliteedist teiste riikidega võrrelda. Rahvusvaheline perspektiiv aitab kujundada ka õppekavaarendust.
Teadmised ja oskused
TIMSS-i ülesannetega ei kontrollita ainult teadmisi, põhirõhk on analüüsi- ja teadmiste rakendamisoskusel. Analüüsitakse, kuidas õpilased saavad aru teaduslikest mõistetest, tunnevad ära teaduslikke küsimusi, mõistavad, mida kujutab endast teaduslik uurimistöö ja teaduslik tõestus.
Vaatluse all on sisu ja teoreetilise omandatuse tasemed (kognitiivsed/ tunnetuslikud valdkonnad). Kumbki suund jaotub omakorda alavaldkondadeks. Loodusteaduste sisu moodustavad bioloogia, keemia, füüsika, maateadus ja keskkonnaõpetus ning loodusteaduste teoreetilise omandatuse tasemete juures vaadeldakse faktiteadmisi, mõistetest arusaamist, arutlemist/põhjendamist ja analüüsi. Iga sisuvaldkond jaguneb mitmeks alateemaks. TIMSS 2003 raamdokumendis on iga alateema esitatud õpitulemuste loeteluna.
Võrdlusuuringu raamistikus on kirjas ka, mitu protsenti testimisajast planeeritakse igale sisu- või kognitiivsele valdkonnale. Näiteks loodusteaduste testi üldmahust hõlmab bioloogia 30%, keemia 15%, füüsika 25%, maateadus 15% ja keskkonnaõpetus 15%. Loodusteaduste teoreetilise omandatuse tasemete uuringus on faktiteadmistele üles ehitatud 30%, mõisteist arusaamisele 35%, arutlemisele/põhjendamisele ja analüüsile 35% küsimustest. Probleem- ja uurimisülesannete lahendamine moodustab testiajast u 15%.
Põhiteemad
– Bioloogia: eluslooduse liigitus, elutunnused; organismide ehitus ja talitlus; rakkude ehitus ja talitlus; organismide kasvamine ja areng; paljunemine ja pärilikkus; bioloogiline mitmekesisus, kohastumine ja looduslik valik; ökosüsteemid; inimese tervishoid.
– Keemia: ainete liigitamine ja koostis; aine ehitus; vee omadused ja kasutus; happed ja alused; keemiline muundumine.
– Füüsika: aine agregaatolekud ja nende muutumine; energia liigid, allikad ja muundumised; soojus ja temperatuur; valgus; heli ja võnkumine; elekter ja magnetism; jõud ja liikumine.
– Maateaduses käsitletavad teemad lähtuvad geoloogiast, astronoomiast, meteoroloogiast, hüdroloogiast ja okeanoloogiast ning on seotud bioloogia, füüsika ja keemiaga. Maateaduse põhiteemad on: Maa ehitus ning litosfääri, hüdrosfääri ja atmosfääri koostis ja ehitus; Maal toimuvad loodusprotsessid, ringed ja Maa geoloogiline areng; Maa Päikesesüsteemis ja Universumis.
– Keskkonnaõpetus hõlmab bioloogia, maateaduse, füüsika ja keemia teemasid ning keskkonna ja loodusressurssidega seonduvat. Testi keskkonnaõpetuse osa eeldab teadmisi, mis seonduvad inimese ja ökosüsteemide vahelise problemaatikaga, keskkonnamuutuste ja keskkonnakaitsega. Läbiv teema on teaduse, tehnoloogia ja ühiskonna roll ning vastutus keskkonna- ja loodusressursside kaitses. Peamised teemad: rahvastikumuutused; loodusvarade kasutamine ja kaitse; keskkonnamuutused.
– Loodusteaduste kognitiivsed valdkonnad (loodusteaduste teoreetilise omandatuse tasemed). See hõlmab nii sisuliste teadmiste olemasolu kui ka võimet oma teadmisi ja oskusi rakendada, anda selgitusi ning viia läbi katseid, teha üldistusi ning kokkuvõtteid. Õpilase arusaamist väljendavaid oskusi ja võimeid hinnatakse kõigi sisuliste valdkondade juures. Võrdlusuuringus mõõdetakse nii õpilaste faktiteadmiste ulatust ja täpsust kui ka seda, kuidas nad mõistavad ning kasutavad teadusoskusi ülesannete lahendamisel.
– Teaduslik uurimismeetod. Arenenud riikide loodusainete ainekavades pannakse suurt rõhku õpilaste läbi viidud katsetele/ uuringutele, mille kaudu on võimalik selgitada loodusnähtusi. 8. klassi õpilased ei pea suutma formuleerida ega kontrollida fundamentaalseid teooriaid, kuid nad peavad oskama sõnastada väiksema mahuga teadusküsimusi või -hüpoteese, mida on võimalik katsete abil kontrollida. Teaduslik uurimismeetod hõlmab probleemi püstitamist, info kogumist, hüpoteesi sõnastamist, katse või vaatlusega selle kontrollimist ning tulemuste analüüsi ning järelduste tegemist. Teadusliku uurimismeetodi rakendamise oskust hinnatakse küsimuste ja ülesannete abil, mis nõuavad õpilastelt katsetes vajalike vahendite ja protseduuride tundmist, teadmiste kasutamist ning oskust mõelda ja analüüsida. Õpilased peavad oskama sõnastada küsimusi ja hüpoteese; kavandada katseid; koguda ja esitada andmeid; analüüsida ja tõlgendada andmeid; teha järeldusi ja selgitada; kasutada sobivat terminoloogiat, ühikuid, täpsust, vormi ja skaalasid ning valida sobivaima matemaatilise meetodi andmete kasutamisel ja analüüsimisel; selgitada erinevate muutujate põhjus-tagajärg-seost, näha alternatiive ning laiendada järeldusi uutele olukordadele.
Eelnevat kokku võttes rõhutan, et võrdlusuuringu TIMSS 2003 põhirõhk on õpilaste analüüsi- ja teadmiste rakendamisoskusel. Vajalikul tasemel oskuste kujundamiseks peaks loodusainete õpikeskkond olema aktiivne ja seletavat-tõlgendavat meetodit tuleks ainetundides vähem kasutada. Just aktiivõppe meetodite rakendamisel kujuneb õpilastel rahulolu teadasaamisest ja tugevneb motivatsioon aine omandamiseks, areneb omandatu loomingulise rakendamise võime ja seoste terviklik, õppeainete piire ületav nägemine. Õppetöö ülesehitamine probleemide lahendamisena eeldab aga õpetajalt loomingulisust, probleemide terviklikku nägemist ja entusiasmi.
Loodetavasti innustab osalemine selles rahvusvahelises võrdlusuuringus meid kõiki rohkem tähelepanu pöörama loodusainete õppe kvaliteedile ja jätkusuutliku ühiskonna vajadustele.