Uurimuslik lähenemine kui õpetamismeetod Eesti koolis

Eelmisel kevadel tehti mõnes Eesti koolis TIMSS-i (The Trends in International Mathematics and Science Study) test. Enne seda anti kiiruga välja TIMSS-i töövihikuid ja paljundati küsimu- si – kustutati tulekahju. Miks? Õpetajatele sai selgeks, et see, mida ja kuidas seni on õpetatud, pole piisav. Mõne nädalaga püüti õpetada õpilasi mõtlema. Kuidas see õnnestus, pole uurimuse tegijad pidanud vajalikuks teatada. Mis viis sellise olukorrani?
 
Meie koolis antakse haridust, mitte ei arendata õpilast. Hariduse andmine tähendab aga seda, et toimib ühendatud anumate seadus: tarkus voolab või pannakse voolama sealt, kus seda on rohkem (õpetajalt) toru (õppetunni) kaudu sinna, kus seda on vähem (õpilasele). Õpilane on passiivne saaja, õpetaja aktiivne andja. Kõik, mida on vaja anda, on kirjas õppekavas. Kaua on ju tasemetööd ja eksamid kontrollinud faktiteadmisi ja tüüpülesannetega analoogiliste ülesannete lahendamisoskust. TIMSS-i testi täites pidid õpilased probleeme nägema ja neid lahendama, seostama keemias, bioloogias ja füüsikas õpitut. Tuli välja, et on ülesandeid, kus polegi “ühest õiget” vastust, vaid kõik sõltub õpilase põhjendamisoskusest. Kuidas õpetatakse laias maailmas, mida seal tehakse teistmoodi? Üks kuldvõtmeke avamaks ust on vaieldamatult uurimus.
Uurimusi on erinevaid
Marie ja Pierre Curie uurisid radioaktiivsust ning avastasid polooniumi ja raadiumi. See oli uus terve inimkonna jaoks. Kõik inimesed kasvavad ja arenevad, avastades tohutul hulgal uut ainult enda jaoks. Uurimuse teeb ka nelja-aastane põnn, kes tahab teada, miks kell käib. Ta leiab sobiva aja, mil keegi teda ei jälgi, ja vahendid – kella, haamri ja tangid. Kui ta on uurimuse läbi viinud – meie mõistes lõhkunud kella –, saab ta vastuse oma küsimusele: kell käib, sest seal sees on palju rattaid. Selle teadmise sobitab ta teadmisstruktuuri ja on rahul seni, kuni tekib uus küsimus, millele ta ei suuda vastata, või konflikt olemasolevate ja uute teadmiste vahel. Tavaliselt kulub paar-kolm aastat, et kella mõistatustesse uuesti süveneda. On ju ümberringi nii palju huvitavat, mida uurida!
Koolieeliku tegevust jälgides võib avastada, et ta käitub intuitiivselt õigesti oma mänge planeerides. Meenub, kuidas lapsed avastasid õuenurgas hunniku vanarauda. Sealt selekteeriti kiiresti välja kasutamiskõlblik – vana roostes pump. Alguses takseeriti seda hoolega igast kandist, siis katsuti väga ettevaatlikult keerata liikuvaid osi. Ilmselt püstitati hüpotees, sest nüüd prooviti sõrmega järele kõik augud ja õõnsused. Et sõrmed igale poole ei ulatunud, võeti appi vesi, kallates seda ülevalt sisse. Kui küsisin, millega nad tegelevad, sain vastuseks: “Õpetame pumpa vett pumpama.”
Teadusliku metoodika loogika nõuab probleemi nägemise, hüpoteesi püstitamise, hüpoteesi kontrollimiseks uuringu planeerimise, uuringu läbiviimise, tulemuste analüüsi ja interpreteerimise ning hinnangu andmise oskusi. Kuhu on kadunud meie laste terve mõistus ja loogika? Kas keemiaklassi, kus õpetaja seletas: “Võtke 5 milliliitrit väävelhappe lahust, lisage sellele 5 milliliitrit baariumkloriidi lahust. Jälgige, kuidas tekib baariumsulfaadi valge sade.” Õpetaja tahtis parimat – lühikese ajaga teha praktiline töö, mille tulemus ja selleni jõudmine on ette antud. Keegi ei eksi teelt, kõik saavad õige tulemuse, mis sest, et puudu jääb isetegemise, ise mõtlemise ja uurimise rõõm.
Uurimisoskuste kujundamise põhiraskus langeb koolile. On möödas ajad, mil vanaema rääkis lapselapsele muinasjutte ja paljud selle maailma asjad said nagu muuseas selgeks. Nüüd pole ime, kui 2. klassi õpilane ei oska eristada kaske haavast, 7. klassi õpilane ei tea, kuidas on suguluses veis ja lehm. Kodus pole aega, et õpetada last vaatlema ja nägema. (Kasutan meelega kaht erinevat tegevust märkivat sõna: ka Sherlock Holmes ütles doktor Watsonile, et see vaatab, aga ei näe.) Lapsevanemad, kes harutavad õhtul pärast tööd oma lastega lahti paar-kolm miks-i peaks kui kaduva liigi looduskaitse alla võtma.
Avastusõpe ja uurimus
Avastusõpe kui õpetamismeetod võeti kasutusele Ameerika Ühendriikides pärast Vene sputniku starti poliitilistel kaalutlustel. Eesmärk oli kasvatada uus põlvkond teadlasi, kes suudaksid venelastele järele jõuda.
Eestis on uurimusele vähe tähelepanu pööratud. Avastus- ehk suunatud uurimuslikku õpet, mille eestvedaja on professor Toomas Tenno, on tutvustatud Õpetajate Lehes (A.Vinne, Avastusõpe Eesti koolidesse, ÕpL, 4.08.00 ja A. Nagel, E. Säre, Avastusõpe Pikakannu koolis, ÕpL, 25.10.02).
Meil on avastusõppest räägitud põhiliselt lasteaia ja algkooli kontekstis, tsiteeritud kodu- ja välismaiseid autoriteete, ühegi tõsiselt võetava uuringu tulemusi pole aga seni avaldatud. Aastad on läinud, ühiskonna huvid muutunud ja nüüd on kilbile tõstetud uurimuslik lähenemine.
Uurimuslik lähenemine loodusteaduste tundides eeldab õpilaste aktiivset tegevust, alates hüpoteesi püstitamisest, hüpoteesi kontrollimiseks uurimuse planeerimisest ja lõpetades järelduste tegemise ning hinnangu andmisega. Kui hüpoteesi kontrollimiseks on vaja teha katse, lisanduvad mõõtmis-, vaatlus- ja katseseadmete käsitsemise oskus. Võrreldes avastusõppega, on oluliselt vähenenud õpetaja juhtiv ja suunav roll, selle asemel on esiplaanile tõusnud õpilane. Ameerikas tõmmatakse nende kahe meetodi vahele selge piir ja nenditakse, et avastusõpe jääb loodusteaduste õpetamisel 1960. aastate strateegiaks, praegu domineerib Ameerikas uurimuslik lähenemine.
Uurimuslik lähenemine Eestis
Et tuua näiteid ja fakte elust enesest, korraldati uurimus, esimene selles vallas, eesmärgiga selgitada, kas uurimuslik lähenemine on Eesti koolis võimalik ja kas meie õpetajate suhtumist on võimalik muuta. Et uurimuslike oskuste kujundamine on kõige efektiivsem loodusteaduste tundides, valiti kontekstiks keemia praktiliste tööde tunnid 9. klassis. Õpetajate valimi moodustasid keemiaõpetajad, õpilaste valimi nende õpilased.
Töö jagati kolme etappi: hetkeolukorra fikseerimine, kaheksa kuud kestev teaduslikult põhjendatud ja kavandatud koostöö õpetajatega ning muutuste analüüsimine.
Uurimuse kaardistamiseks kasutati õpilaste teste (eel- ja järeltest) ning õpetajate küsimustikke, lisainformatsiooni allikatena intervjuud ja vaatlust. Interdistsiplinaarsete testide täitmine ei nõudnud õpilastelt konkreetseid aineteadmisi, vaid oli suunatud vaatlus-, probleemi nägemise ja katse planeerimise oskuse kontrollimisele. Nimetatud kolm protsessuaalset oskust valiti seetõttu, et need on seotud uurimusliku praktilise tööga ja leiavad kajastamist kehtivas õppekavas. Vaatlusoskust käsitleti praktilise töö osana, eeldades, et õpilane vaatleb seda, mida ta ise teeb. Uurimust ei saa teha, kui selleks pole vajadust, s.t kui ei suudeta probleemi näha. Seda oskust mõõdeti küsimuste esitamise kaudu. Katse planeerimises eristati katsevahendite ja katsetegevuste valiku oskusi.
Õpetajale esitati 32 küsimust, mis käsitlesid viiepalliskaalas hinnanguid oma tööle kaheksas valdkonnas. Määrati kindlaks õpetajate hoiak uurimusliku suunaga praktiliste tööde korraldamisse (kui palju pöörab õpetaja tähelepanu vaatlus-, planeerimis-, interpreteerimisoskuse kujundamisele) ja selgitati välja õpetaja rõhuasetused tunni tegevustes (õpilase/õpetajakesksus).
Algseis
Eesti koolis õpetavad õpetajakesksed õpetajad. See tähendab vähest demokraatiat tunnitegevuse ja õpitava materjali valikul. On selge, et õpetaja püüab sellel ahtal mängumaal, mida piiravad õppekava, kooli juhtkond ja õpilaste võimed, kehtestada oma reeglid ja õpetada (drillida) seda, mida õpilastelt nõutakse tasemetöödes ja eksamitel.
Praktilisi töid tehakse 1–2 korda veerandis ja seda traditsioonilisel meetodil, kasutades tööjuhendina nn kokaraamatu retsepti, tööjuhendit, kus on kirjutatud aste-astmelt ette katsetegevus ja -vahendid ning eesmärk, milleni jõuda. Selline tööjuhend ei võimalda õpilastel uurida, eksida, analüüsida vigu ega uuesti alustada, mistõttu neil on kujunenud lünklikud protsessuaalsed oskused. Näiteks nägi ja teadvustas probleemi veidi üle poole (~56%) uuritud õpilaskontingendist, mis läheb vastuollu õppekava nõudmistega ning annab mõtlemisainet lõpueksamite küsimuste koostajatele. Katset planeerida suudab vähem kui pool. Vaatluseks peetakse ainult viie meele abil hangitud infot, vaatlusotsuseid ei nõuta ega hinnata.
Õpetajakoolitus
Uurimuslikke praktilisi töid on võimatu teha õpilaste tegevust juhtiva ja suunava õpetajata. Õpetajad pole sihipärase koolituseta selleks valmis. Paradigma muutuseks ei piisa uute õppematerjalide kasutamisest, sest õpetajad kohandavad need oma endise õpetamisstiiliga, kui lõpueksamid ei muutu.
Käesoleva uurimistöö õpetajakoolituse programm koostati uurijate-õpetajate koostööl põhineva eelküsimustiku ja õpilaste eeltesti vastuste alusel. Koolitus toimus seminaridena ja sisaldas õpetajate kollaboratiivset ning individuaalset tööd. Esimeses seminaris selgus, et õpetajad ei oma selget (teoreetiliselt põhjendatud ja praktikas kinnitatud) ettekujutust uurimuslikust lähenemisest, mistõttu käsitleti edasises töös ka sellealaseid küsimusi. Probleeme tekitas ka uurimuslike praktiliste tööde hindamine. Eesmärk pole ju hinnata, kas õpilane suudab sõnastada korrektset vastust, vaid seda, kas ta suudab näha probleemi, püstitada hüpoteesi, planeerida selle kontrollimiseks uurimust, interpreteerida andmeid ning teha nende põhjal järeldusi – s.t kas ta valdab uurimusoskusi. Õpilane võib küll saada maksimumpunktid kirjalikus kontrolltöös, kuid ei pruugi saada hakkama laboratooriumiseadme käsitsemisega. Oluline on hinnata protsessi, mitte tulemust. Traditsioonilise praktilise töö protokolli või mahuka arvestusliku tööga ei suudeta hinnata protsessuaalsete oskuste kõiki aspekte. Seetõttu töötati välja uurimusliku praktilise töö hindamisjuhend, millele andsid hinnangu nii õpetajad kui õpilased.
Seminarides tutvustati ka keemia praktiliste tööde juhendeid, mille eesmärk oli kujundada õpilaste eksperimenteerimisoskusi.
Koolitus muudab õpetajat
Kolmas etapp algas õpilaste järeltesti ning õpetajate järelküsimustiku läbiviimisega, andmete kodeerimise ja töötlemisega.
Selgus, et õpetajakoolituse tagajärjel muutusid õpilaste protsessuaalsed oskused mõtestatumaks. Kaheksa-kuulise koostöö tulemusena muutsid õpetajad oma meetodeid ja uuenenud õpetamise tulemusena julgesid õpilased enam küsida. Samas jäi koolituse mõjul oma tegevust muutnud õpetajatel vähemaks õpilasi, kelle esitatud küsimused ei haakunud ülesande teemaga, ning rohkem õpilasi esitas mõtestatud tulemusele orienteeritud küsimusi.
Järeltestis mõõdeti probleemi nägemise oskust küsimuste esitamisega Magdeburgi poolkerade ülesande kohta. Kujundlikult algas õpilaste areng küsimusest “Kas Magdeburgi linnapea oli teadlane?” (asjasse mittepuutuv) ja lõppes küsimusega “Kui palju õhku peab kerasse tagasi laskma, et 16 hobust selle lahutaksid?” (uurimisküsimus). Õpetajakoolituse läbinud õpetajate juhendamisel suutsid selle tee ära käia paljud õpilased.
Koolieksperimendi käigus vähenes õpilaste arv, kes ei suutnud iseseisvalt vaatlust teostada, vaid panid tähelepanekutena kirja õpikust loetud või õpetaja kõnest meelde jäänud fraasid. Näiteks ma näen vingugaasi ja süsihappegaasi eraldumist. Õpetajate muutumise tagajärjel tegi rohkem õpilasi kognitiivselt kõrgeimal tasemel vaatlusotsuseid, milles viie meele abil tajutu seostus varasemate teadmistega.
Katse planeerimise mõlemad osaoskused – vahendite valiku ja tegevuse loogiline järjestamine – muutusid mõtestatumaks ja järeltestis ei pidanud ükski õpilane kurvalt kommenteerima oma kõrvalejäämist sõnadega ma pole elu sees teinud ühtki katset.
Koolituse tagajärjel muutusid õpetajate hoiakud ja õpetamisoskused. Areng oli erinev.
Jaotagem õpetajad tinglikult kolme rühma. A-rühma õpetajad osalesid aktiivselt seminarides toimunud aruteludes, koostasid kodutööna tööjuhendeid. B-rühma õpetajad osalesid seminarides passiivselt, olid meelsasti nõus rakendama uusi ideid ega vaidlustanud neid. C-rühma õpetajatel puudus omavaheline interaktsioon. Nad ei koostanud tööjuhendeid, vaid kasutasid kolleegide omi.
Koolituse tulemusena muutusid A- ja B-rühma õpetajate hoiakud. Seda kinnitab faktoranalüüs, kus A- ja B-rühma õpetajaid iseloomustavad viis faktorit muutusid: kokaraamatu retsepti asemele tuli uurimuslik tööjuhend, rõhuasetus tunnis liikus õpetajakesksuselt õpilaskeskuse suunas, juurde tuli hindamisfaktor. Ka C-rühma õpetajate hoiakutes toimusid muutused, kuigi nad ei väärtustanud koolitusseminare. Seda rühma iseloomustab jäävalt kõrge õpetajakesksus.
Õpetajate muutuse efektiivsust mõõdeti õpilaste uurimusoskuste arenguga. Muutus kajastus kõige kujukamalt A-rühma õpetajate õpilaste tulemustes. Analoogiline tulemus saadi ka probleemi nägemise oskuse mõõtmisel. A- ja B-rühmade õpetajate õpilaste protsessuaalsete oskuste areng osutus statistiliselt oluliseks, mida ei saa öelda C-rühma õpetajate õpilaste oskuste arengu kohta.
Selgus ka, et A- ja B-rühma õpetajate õpilased hakkasid esitama enam mõtestatud küsimusi. Tõus toimus A-kategooria õpetajate arvel, moodustades üldisest 73%.
Järeldused
 Uurimuslik lähenemine on efektiivne protsessuaalsete oskuste arendamise meetod.
 Praegu kasutatakse uurimuslikku lähenemist vähe – Eesti kool ei ole veel muutusteks valmis.
 Uurimuslikku lähenemist saab kooli tuua õpetajaid sihipäraselt koolitades. Haridussüsteem peab koolituse tulemust toetama-tunnustama.
 Uurimuslikke tööjuhendeid ja hindamisjuhendit kasutades paranevad õpilaste vaatlus- ja probleemide nägemise oskus.
 Õpetajate omavaheline interaktsioon koolituse ajal aitab professionaalset kompetentsust saavutada.
Kas järeldused on üldistatavad? Oletatavalt jah, sest küsimustikule vastanud kümne õpetaja vastuste analüüsi tulemused on sarnased Eesti õpetajate representatiivse valimi tulemustega, mis saadi TÜ loodusteaduste didaktika lektoraadis Miia Rannikmäe juhtimisel tehtud uurimuses.
Uurimuslik lähenemine Eesti koolis on võimalik, kuid eeltingimus on õpetaja soov muutuda ja teha koostööd tegelikku koolielu uurivate pedagoogikateadlaste ja oma kolleegidega.
Autor tänab kõiki kirjeldatud projektis osalenud keemiõpetajaid.