Ülle Liiber, Tartu Ülikool, 2010
Viimasel ajal räägitakse ja kirjutatakse üha sagedamini uurimuslikust õppest ja õpilaste uurimisoskuste arendamise vajalikkusest. Juba 1996. aasta ja veelgi enam 2002. aasta õppekavas rõhutati loodusainete õpikeskkonna nüüdisajastamist, praktiliste tööde tähtsust ja õpilaste aktiivse osalemise vajadust õppimises (RÕK, 1996, RÕK, 2002). Siiski on praeguse ajani jäänud igapäevases koolitöös domineerima õpetaja loengule ja vestlusele tuginevad valmisteadmisi edastavad õpitegevused ja kahjuks mitte õpilaste iseseisev uurimine ja avastamine. Seega ei ole viimase kümnendi jooksul praktiliste tööde tegemine loodusainete tundides arenenud soovitud suunas.
Uute õppekavade põhikooli ja gümnaasiumi loodusvaldkonna ainekirjelduses on senisest enam rõhutatud uurimuslikku lähenemist õppimisele. „Õppimise keskmes on loodusteaduslike probleemide lahendamine loodusteaduslikule meetodile tuginevas uurimuslikus õppes, mis hõlmab objektide või protsesside vaatlust, probleemide määramist, taustinfo kogumist ja analüüsimist, uurimisküsimuste ja hüpoteeside sõnastamist, katsete ja vaatluste planeerimist ning tegemist, saadud andmete analüüsi ja järelduste tegemist ning kokkuvõtete suulist ja kirjalikku esitamist. Sellega kaasneb uurimuslike oskuste omandamine ning õpilaste kõrgemate mõtlemistasandite areng“ (Põhikooli riiklik õppekava 2010, Gümnaasiumi riiklik õppekava, 2010).
Uurimisoskuste arendamist alustatakse juba I kooliastme loodusõpetuse tundides lootuses, et see säilitab ja arendab edasi lastele nii loomuomast uudishimu ja avastamistahet. Probleemide lahendamise ja uurimusliku õppe rakendamisega arendatakse õpilaste üldpädevusi (õpipädevus, suhtluspädevus, matemaatikapädevus, ettevõtlikkuspädevus) ning loomulikult ka valdkonna- ja ainealaseid pädevusi.
Geograafia ainekava ühe õppe- ja kasvatuseesmärgina on kirjas järgmine: „... geograafiaõpetusega taotletakse, et õpilane rakendab loodusteaduslikku meetodit probleeme lahendades, planeerib ja teeb uurimistööd, vaatlusi ja mõõdistamisi ning tõlgendab ja esitab saadud tulemusi“ (Põhikooli riiklik õppekava 2010, Gümnaasiumi riiklik õppekava, 2010).
Loodusainete valdkonnas on viimasel kümnendil tehtud päris palju, et toetada uurimusliku õppe rakendamist koolis: õpetajatele on korraldatud pikemaid ja lühemaid täienduskoolitusi, mitmesuguste projektide raames on koostatud arvukalt uurimisoskusi arendavaid tööjuhendeid, õpikeskkondasid ja mudeleid. Kõrgkoolides on kaitstud märkimisväärne arv uurimuslikku õpet käsitlevaid magistri- ja doktoritöid. Enamik õppematerjale ja uuringuid on veebi vahendusel kõigile kättesaadavad, seega ei tohiks kurta, et uurimusliku õppe rakendamist toetavaid õppevahendeid ja teoreetilisi taustmaterjale ei ole.
Siinjuures tuleb märkida, et uurimuslikust õppest rääkides kasutatakse sageli kaht mõistet: avastusõpe (discovery learning) ja uurimuslik õpe (inquiry learning). Nende erinevus seisneb rõhuasetuses. Avastusõppe peamine eesmärk on, et õpilased avastaksid uusi seaduspärasusi, kuid uurimuslikus õppes on põhirõhk avastusprotsessil (Pedaste jt, 2009).
Käesoleva artikli põhieesmärk on anda lühiülevaade uurimusliku õppe tähtsamatest aspektidest ning julgustada geograafiaõpetajaid uurimuslikku õpet rakendama, juhatades neid olemasolevate uurimuslike õpikeskkondade ja juhendite juurde ning soovitades kõigile kättesaadavat eestikeelset kirjandust ja vastava valdkonna teadustöid.
Miks kasutada uurimuslikku õpet?
Tänapäeva ühiskond vajab algatusvõimelisi, innovaatilisi ja iseseisvalt mõtlevaid inimesi. Üha tähtsamaks muutub oskus probleeme näha ja neile lahendusi pakkuda. Probleemide nägemise ja lahendamise oskus ei teki iseenesest, seda ei saa loengu ega selgituste vormis õpilastele edastada. Uurimuslik õpe on õppeprotsess, kus õpilased õpivad probleeme nägema, uurimisküsimusi ja hüpoteese sõnastama ning jõuavad planeeritud vaatluste, andmete kogumise, nende töötlemise ning järelduste tegemise kaudu ise uute teadmisteni. Sellise tegevuse käigus areneb ühtlasi õpilaste loovus, suhtlemisoskus, kirjalik ja suuline väljendusoskus, otsustusvõime, kujunevad hoiakud ja väärtushinnangud. Need on oskused, mida on igaühel vaja nii igapäevases elus toimetulekuks kui ka edukaks tööalaseks karjääriks.
Uurimusliku õppega saab ühtlasi parandada õpilaste loodusteaduslike teadmiste kvaliteeti ja suurendada huvi loodusteaduste vastu (Henno, 2005). Uurimuslik õpe suurendab ka õpitegevuste individualiseeritust ja õpimotivatsiooni (Pedaste, Sarapuu, 2005).
Samas tuleb märkida, et uurimuslik õpe toetab igati järjest laiemalt omaks võetavat konstruktivistlikku õppimisteooriat, mille keskne idee on, et tulemuslik õppimine toimub siis, kui õpitu enda jaoks mõtestatakse ja olemasolevate teadmistega seostatakse. Uurimusliku õppe käigus saavadki õpilased valmis tõdede selgeksõppimise asemel ise uurida ja avastada ning oma teadmisi konstrueerida.
Mis on takistanud uurimusliku õppe kasutamist?
Mitmed uurimused nii meil kui mujal maailmas näitavad, et õpetajatel on väga erinev arusaamine uurimuslikust õppest (Hani, 2010, Roberts, 2003, Kask, Rannikmäe 2006). Valdkond, mis pole üheselt mõistetav ja detailideni arusaadav, tekitab kõhklusi ja ebakindlust ning takistab selle rakendamist (Täär, 2009).
Sageli väidavad õpetajad, et üheks uurimusliku õppe kasutamist takistavaks teguriks on katsevahendite vähesus või nende puudumine (Täär, 2009, Hani, 2010).
Uurimistöö tegemine võtab märgatavalt rohkem aega kui samade seoste-seaduspärasuste selgitamine loenguvormis. Uurimistööks vajalike juhendite ettevalmistamine nõuab aega ja eeldab nii häid ainealaseid kui ka teatud metoodilisi oskusi. Kui õpetajal ei ole kuskilt näidisjuhendeid võtta, siis jäävadki need eelpool nimetatud põhjustel tegemata. Tänapäeval on siiski interneti vahendusel võimalik leida arvukalt tööjuhendeid, mida saab tunnis edukalt kasutada.
Uurimusliku õppe etapid ja uurimisoskuste arendamine
Uurimuslikku õpet saab koolis rakendada nii terviklike uurimuslike tööde abil kui ka üksikuid uurimusliku töö tegemiseks vajalikke oskusi arendades (Pedaste, Pedaste, 2008, Pedaste jt 2009). Iga etapi edukaks läbimiseks on vajalikud mitmesugused oskused, mida saab arendada õpitegevustega. Sõltuvalt õpilaste varasematest uurimuslikest oskustest, käsitletavast teemast ning võimalustest võib erinevates tundides keskenduda vaid ühele või mõnele neist etappidest.
Üldiselt eristatakse uurimuslikus õppes 5–7 etappi (Pedaste, 2006, Kask, 2006).
- Probleemi määratlemine – situatsiooni põhjal sõnastatakse üldine probleem.
- Uurimisküsimuste sõnastamine – konkreetse eksperimendi või vaatluse abil sõnastatakse kontrollitav küsimus.
- Hüpoteeside püstitamine – lähtuvalt taustteabest sõnastatakse uurimisküsimusele vastuseks olev teaduslik oletus.
- Katse planeerimine –uurimisküsimuste vastamiseks ja hüpoteeside kontrollimiseks planeeritakse eksperiment või vaatlus.
- Katse/eksperimendi läbiviimine ja andmete kogumine – mõõtmistega kontrollitakse mõjuteguri mõju uurimisobjektile.
- Tulemuste analüüsimine ja tõlgendamine – leitakse vaadeldavat protsessi kirjeldavad seosed ja kontrollitakse hüpoteeside vastavust tulemuste põhjal tehtud järeldustele.
- Järelduste esitamine – sõnastatakse järeldused, seostatakse neid algse probleemiga, pakkudes välja probleemi lahenduse ja esitades seda teistele arusaadaval viisil.
Uurimisküsimuste esitamine – soov teada saada
Iga uurimus (uurimuslik õpe) algab küsimuse esitamisest või probleemi püstitamisest, st soovist midagi teada saada. Tavaliselt otsustab õpetaja, mida ühes või teises tunnis õpitakse ja mis õpitegevusi soovitud õpitulemuste saavutamiseks kasutatakse. Uurimuslikku õpet rakendades luuakse tunni algul olukord (esitatakse situatsiooni), kus õpilastel endil tuleb kõigepealt probleem sõnastada ja mõelda ka sellele, kuidas seda probleemi lahendama hakata. Uurimusliku õppe lähtepunktiks on huvi tekitamine ja küsimuste esitamine, mis tähendab, et õpilased on juba algusest peale kaasatud uurimis- (õppimis-) protsessi.
Iga õpetaja teab, et mida vanema kooliastmega on tegemist, seda vähem õpilased üldjuhul küsimusi esitavad, isegi siis, kui seda palutakse teha. Kardetakse näida rumalana ja sageli ei osatagi midagi küsida, mis tähendab, et asja vastu puudub huvi. Selleks, et säiliks õpilaste huvi ümbritseva maailma vastu ja tahe midagi teada saada, tuleb õpilastele pakkuda võimalusi esitada kõikvõimalikke õpitava teemaga seonduvaid küsimusi. Vaid pika harjutamisega kujuneb oskus sõnastada konkreetseid uurimisküsimusi, millele saab vastuse anda uuringu tulemusena.
Geograafias on heaks õpitegevuseks nn küsimuste kompass, mis aitab õpilastel mõtteid suunata ja küsimusi esitada. See õpitegevus annab õpilastele raamistiku küsimuste esitamiseks ükskõik millise piirkonna või sündmuse kohta. Nii nagu kompass aitab meil suunda hoida, aitab see ka mõtteid teatud suunas koondada.
Uurimuslikult õppides peaks õpilased jõudma arusaamiseni, et olemas ei ole valmis teadmisi, mida õppides ja õpetades lihtsalt edastatakse, vaid need tekivad uurimisprotsessi käigus, mille oluliseks osaks on oskus küsimusi esitada ja soov midagi uut teada saada.
Andmete kogumine ja kasutamine
Geograafias on kõikvõimalike andmetega tegelemine alati tähtsat rolli mänginud. Tavaliselt on õpetaja see, kes otsib teema illustreerimiseks andmeid küll vulkaanipursete, jõgede äravoolu, rahvaarvu kasvu, rände või energia toodangu kohta. Enamasti kasutatakse juba töödeldud andmeid, et saada nähtusest või protsessist parem ja selgem ülevaade.
Uurimusliku õppe puhul on tähtis andmete töötlemise, nende analüüsimise, võrdlemise, klassifitseerimise, interpreteerimise ja üldistuste tegemise oskus. Kui paluda näiteks gümnaasiumiõpilastel joonistada algandmete põhjal kahe riigi rahvaarvu muutuste graafikud ja neid analüüsida, siis jäävad paljud selle lihtsa ülesandega hätta. See näitab, et suurema osa õpilaste analüüsioskused on nõrgad.
Geograafiatundides ei saa me paljude õpitavate nähtuste ja protsesside kohta katseid ega eksperimente korraldada, et otseselt vaatluse käigus algandmeid koguda. Enamasti tuleb kasutada juba varem teiste poolt kogutud andmeid. Kuid see takista klassis läbiviidavat uurimistööd. Õpilasuurimuste jaoks saab andmeid hankida eri allikatest: kaartidelt, kõikvõimalikest teabevahenditest, meediaväljaannetest, veebipõhistest andmeportaalidest jm. Tähtis on see, et andmed oleksid antud võimalikult töötlemata kujul, õpilastele kättesaadavad ning neile huvitavad ja olulised. Sageli on teatud hulk andmeid esitatud ka õpikutes selle eesmärgiga, et õpilased neid analüüsida saaksid.
Andmete kogumisel ja kasutamisel on oluline nende kriitiline hindamine ja usaldusväärsuse kontrollimine.
Tähenduse omistamine
Tavaliselt kirjeldab, selgitab, analüüsib ja interpreteerib andmeid õpetaja, näidates ja rõhutades seoseid ning püüdes seostada varem õpitut uue infoga. Õpilaste ülesanne on jälgida, kaasa mõelda ja püüda selgitustest aru saada. Sageli jõuame kurva tõdemuseni, et nii mõnigi õpilane pole asjast õigesti või üldse mitte aru saanud, alles siis, kui loeme tema kontrolltöös kirjutatud analüüsi või üldistust.
Tähenduse omistamine on uurimusliku õppe oluline etapp, sest just siin konstrueeritakse uus teadmine. On ju suur vahe lihtsalt informatsioonil ja teadmistel. Õpilased võivad otsida küll andmeid paljudest eri allikatest, kuid nende abil ei pruugi nad saada vastust püstitatud uurimisküsimustele. Kogutud andmeid tuleb uurida ja analüüsida, vajalik on seostada need varasemate teadmistega. Uus teadmine peab leidma koha õpilase enda üldises teadmistesüsteemis, mitte jääma üksiku ja eraldatud faktina kuhugi ajusoppi. Selleks peab õpilastel olema võimalus uuritaval teemal omavahel rääkida, vaielda, poolt ja vastuargumente tuua, mõistete süsteeme luua ja neid täiendada.
Uurimisprotsessi lõpus tuleb vaadata tagasi ja kriitiliselt hinnata seda, mida tehti uurimise käigus, mida uut õpiti, kas uurimisküsimus oli asjalik, kas andmeallikad olid usaldusväärsed ja koguti andmed piisavad, kas kasutatav uurimismeetod oli parim ning kas tulemusi oleks saanud ka teisiti tõlgendada.
Uurimusliku õppe tasemed
Õpilaste uurimisoskused peaksid arenema samm-sammult, mis tähendab, et igas järgmises vanuseastmes muutub uurimuse sisu keerukamaks, suureneb õpilaste kaasatus uurimuse planeerimisse, osalus andmete kogumisel, nende analüüsimisel ja järelduste tegemisel, areneb kriitiline mõtlemine, hindamaks teabeallikaid ja tõendusmaterjale.
Kõige üldisemalt võib uurimused jaotada kolmeks, sõltuvalt sellest, kui suur on õpilaste roll uurimuse etappides.
Struktureeritud uurimus on selline, kus juhendis on ette antud peaaegu kõik uurimistöö etapid, õpilastel ei ole vaja teha muud, kui järgida õpetaja koostatud täpset juhendit. Iseseisvalt tuleb esitada vaid tulemused ning teha nende põhjal järeldused. Selline täpse juhendi järgi tegutsemine sobib esmakordseks tutvumiseks uurimusliku õppega või väga keerulise probleemi lahendamiseks (Hani, 2010).
Juhitud uurimuse puhul on ette antud probleem, katse käik ja ülesehitus, analüüsi meetodid, tulemuste esitamine ja järelduste tegemine on õpilase otsustada.
Avatud uurimuse puhul on antud on vaid probleem ja taustteave, kõigi ülejäänud etappidega peavad õpilased iseseisvalt hakkama saama.
Internetist leitavad uurimusliku õppe tööjuhendeid
Internetis on arvukalt mitmesuguseid õppematerjale, mida saab uurimusliku õppe tundides edukalt kasutada. Järgnevalt põgus ülevaade kohtadest, kust geograafiaõpetaja saab vajalikke materjale või lihtsalt ideid uurimusliku õppe tundideks.
Põhi- ja keskkooliõpilastele mõeldud uurimuslikku õpet ja praktilisi tegevusi pakkuv programm GLOBE aitab õpilaste ainealaste teadmiste ja keskkonnateadlikkuse kujundamise kõrval arendada ka uurimuslikke oskusi. GLOBE’i andmebaasi ja praktiliste uurimuslike tööde juhiseid saab edukalt kasutada nii loodusõpetuses kui ka geograafiatundides http://ael.physic.ut.ee/globe/. Hea ülevaate uurimusliku õppe võimalustest GLOBE’i programmi näitel annab Imbi Henno kogumikus „Loodusainete õpetamisest koolis“ (Henno, 2005).
Loodusteaduste õpetajate täienduskoolituste raames on koostatud arvukalt uurimusliku õppe tööjuhendeid, mida võib kasutada nii II kui ka III kooliastmes vastavate teemade õppimisel. Tööjuhendid on kättesaadavad TÜ loodusteadusliku hariduse keskuse kodulehel.
Mitmete teemade (kristalliseerumine, ujumine erineva soolsusega lahuses, gravitatsioonijõud, ehitusmaterjalid jne) uurimuslikul õppimisel võib kasutada TÜ geoloogiamuuseumi kodulehel olevaid tööjuhendeid.
Nüüdisajal on arvuti- ja veebikeskkonnas palju õppematerjale, sh arvutisimulatsioone, mis loovad head eeldused arvutipõhiseks uurimuslikuks õppeks. Arvutite eeliseks on see, et saab vaadelda ka neid protsesse, mis reaalses elus toimuvad näiteks kas liiga kiiresti või liiga aeglaselt, selleks et neid hoomata. Samuti on võimalik vaadelda väga väikeseid ning väga suuri asju sobivates mõõtmetes. Tähtis on ka see, et arvutite abil saab planeerida ja läbi viia eksperimente, mida koolides reaalselt teha pole võimalik (Pedaste jt 2009).
TÜ loodusteadusliku hariduse keskuses on 7.–12. klasside õpilastele koostatud veebipõhine õpikeskkond „Tiigriretk Eestimaal” (http://bio.edu.ee/matk/). See õpisimulatsioon sisaldab ökoloogia- ja keskkonnalaseid probleemülesandeid koos vajaliku taustteabe ning virtuaalsete töövahenditega (Pedaste, Hallik, Sarapuu 2003). Mitmete õpikeskkonna teemade probleemipõhine õppimine annab lisaks uurimisoskuste arengule ka geograafiaalaseid teadmisi. Veebipõhine keskkond „Noor loodusuurija” on mõeldud eelkõige 4.–6. klassi õpilastele.
Geograafias saab kasutada mitmeid arvutipõhiseid simulatsioone, et soodustada uurimusliku õppe kaudu õpilaste arusaamist nähtustest ja protsessidest ning samal ajal arendada ka uurimisoskusi. Mõistmaks maavärinate tekitatud purustuste seost maavärina tugevuse, pinnase omaduste ja hoone konstruktsiooniga, võib kasutada arvutisimulatsiooni, vulkaanipurske iseloomu sõltuvalt magma omadustest võib uurida Alaska muuseumi kodulehelt.
Uurimusliku õppe käigus võivad õpilased uurida ka aastaaegade teket Maa eri kohtades, kasutades selleks arvutipõhiseid simulatsioone.
Jõe vee voolukiirust eri veekihtides saab mõõta ja uurida, kui kasutada veebipõhist keskkonda.
Kasutatud materjalid
Eesti põhi- ja üldkeskhariduse riiklik õppekava (RÕK) (1996), Riigi Teataja I, 65–69, 1201.
Eesti põhi- ja üldkeskhariduse riiklik õppekava (RÕK) (2002), Riigi Teataja I, 20, 116.
Gümnaasiumi riiklik õppekava (2010), Riigi Teataja I, 6, 22.
Hani, V. (2010), Uurimusliku õppe rakendamine ja praktiliste tööde erinevad realisatsioonid uurimuslikus õppes, avaldamata magistritöö, Tartu Ülikool, Tartu, kättesaadav internetis http://dspace.utlib.ee/dspace/bitstream/10062/15200/1/hani_veiko.pdf.
Henno, I. (2005), Uurimuslik õpe GLOBE programmi näitel, Loodusainete õpetamisest koolis, I osa (Koostaja I. Henno), Tallinn, 93–101.
Kask, K., Rannikmäe, M. (2010), Uurimusliku õppe mõju õpilastele afektiivses ja kognitiivses valdkonnas, Õnnestav õpetus, Tartu TÜ Kirjastus, 116–126.
Mäeots, M. (2007), Õpikeskkonna „Noor loodusuurija” rakendamise tulemuslikkus õpilaste uurimuslike oskuste arendamisel, avaldamata magistritöö, Tartu Ülikool, Tartu.
Pedaste, M. (2006), Problem solving in web-based learning environment, doktoriväitekiri, Tartu Ülikooli kirjastus, Tartu, kättesaadav internetis http://dspace.utlib.ee/dspace/bitstream/10062/1213/5/pedastemargus.pdf.
Pedaste, M., Hallik, K., Sarapuu, T. (2003), Tiigriretk Eestimaal, TÜ loodusteaduste didaktika lektoraat, CD, ISBN9985-78-990-3, kättesaadav internetis http://bio.edu.ee/matk/.
Pedaste, M., Pedaste, K. (2008), Kuidas rakendada uurimuslikku õpet algklassidest põhikooli lõpuni? Eesti Bioloogia- ja Geograafia Õpetajate Liidu toimetised, Kägu, Tallinn, 3–18, kättesaadav internetis http://www.biogeoliit.ee/kagu/kagu09/kagu17.pdf.
Pedaste, M., Sarapuu, T. (2005), Probleemide lahendamine ja uurimuslik õpe bioloogias, Loodusainete õpetamisest koolis, I osa (Koostaja I. Henno), Tallinn, 84–92.
Pedaste, M., Sarapuu, T., Mäeots, M. (2009), Uurimuslik õpe IKT abil, Tiigriõpe: haridustehnoloogia käsiraamat (toim K. Pata ja M. Laanpere), Tiigrihüppe sihtasutus, Tallinn, kättesaadav internetis http://www.htk.tlu.ee/tiigriope/index.php?title=Uurimuslik_%C3%B5pe_IKT_abil
Põhikooli riiklik õppekava (2010), Riigi Teataja I, 6, 22.
Roberts, M. (2003), Learning through enquiry, Sheffield: Geographical Association.
Roberts, M. (2010), Geographical enquiry, Teaching Geography, 6–8
The Development Compass Rose (1995), Development Education Centre, Birmingham, kättesaadav internetis http://www.oxfam.org.au/publications/teaching/docs/compass.pdf .
Täär, A. (2009), Üldhariduskoolides uurimusliku õppe rakendamist mõjutavad tegurid, avaldamata magistritöö, Tartu Ülikool.
Artikkel avaldatud esmakordselt õppekava veebis põhikooli loodusainete valdkonnaraamatus 2010, ISBN: 978-9949-9110-2-8