Tiedeopetusyhdistys on mukana tukemassa varhaiskasvatuksen Tutkijakouluja ja tiedekasvatusta

Esiopetussuunnitelma: …Yhdessä työskenneltäessä lapsia rohkaistaan kyselemään, ihmettelemään…
Opetuksessa tutustutaan tutkivaan työtapaan.
Lapset opettelevat vertailemaan, luokittelemaan sekä järjestämään havaintojen tai mittausten pohjalta saatuja tietoja. Heitä rohkaistaan tekemään päätelmiä ja keksimään ratkaisuja arjen ongelmiin sekä kokeilemaan ratkaisuja.
TUTKIJAKOULUN teemat ja tarkempi ohjeistus
kesto 30-45 minuuttia, tuokioita sisällä ja ulkona.
Tarinat siivittävät tutkijat tutkijatunteeseen ja toimintaan.
1. Tutkijan taidot, nappien havainnointia, vertailua ja luokittelua
2. Tutkijan taidot, havainnointia, vertailua, luokittelua eri aistein
3. Kasvi- teema
4. Täysvaltaiset tutkijat
5. Vesi-teema
6. Vesi- teema
7. Ilma –teema ja Maan antimet, tutkijoiden juhlat

Teemat tarkemmin
1.Tutkijan taidot, havainnointi eri aistein eri aistit, vertailu ja luokittelu näköaistin mukaan
Tarvikkeet: napit, tarjottimet
2. Tutkijan taidot, eri aistit käyttöön havaintojen teossa
alkuleikkinä Värilankapyydystys lähimetsässä
Aistipisteet:
A. Tuntoaisti
Etsi esineparit sukasta
Etsi nappiparit sukasta
B. Kuuloaisti
Tunnista purkkiparit kuulon perusteella
C. Haju/Tuoksu
Etsi tuoksuparit
D. Makuaisti
Tunnista maut (mustikka, kurkku)
E. Maan ja meren aarteita
Mitä kaunista voit löytää maan alta ja merestä?
Luuppi apuna
3. Kasvi-teema, voipapapujen tutkimus, kasvu ja kehitys
Siemenen salaisuus: Anna yksi papu jokaiselle lapsella salaisuutena, käteen piiloon. Tutkijoiden ehdotuksia, ajatuksia, mikä se mahtaa olla. Ehdotuksia: kivi, simpukka..
Salaisuuden paljastaminen, pavun tutkiminen ja keskustelua pavun siemenestä, miten voi saada selville, mikä jokin on? Lasten ehdotuksia: siemenen voi laittaa kasvamaan ja sitä pitää kastella. Muitakin ehdotuksia voi tulla. Kirjaa ehdotukset.
Oppilaat kylvävät siemenet, 2-3 kpl multapurkkeihin. Keskustelua, mitä siemen tarvitsee, mihin kasvatusastia asetetaan, miksi…
Pavun kasvua seurataan ja nimetään osat: varsi, lehdet, nuput, kukka, palko, siemenet. Juuret voivat joskus näkyä.
4. Täysvaltaiset tutkijat
Lapset tekevät itselleen Tutkijoiden amuletit. Materiaalina voi käyttää luonnosta löytyviä pieniä kiviä, höyheniä, siemeniä. Ne liimataan pienelle puukiekolle.
5. Vesi –teema
Materiaalit ja välineet: Iso lasipurkki veden esittelyyn, pieniä lasipurkkeja jokaiselle lapselle, peite- tai vesivärit, pensseleitä, pipetit ja petrimaljat tai lautaset.
Tavoitteena on oppia käyttämään eri aisteja tutkittaessa vettä: miltä puhdas vesi näyttää, tuoksuu, maistuu, tuntuu? Lisäksi opitaan käyttämään tutkijoiden välineitä kuten pipettiä.
Tutustuminen pipetin käyttöön, miten pipettiin saa vettä ja miten tehdään pisaroita.
6. Vesi- teema
Materiaalit ja välineet: pieniä lasipurkkeja tai koeputket ja koeputkitelineet, peite- tai vesivärit, pipetit
Lapset saavat vapaasti tehdä omia värisekoituksia ja tutustua värien monivivahteiseen maailmaan sekoittamalla värejä keskenään.
7. Vesi –teema: Onko musta mustaa- Kromatografia- tutkimus? ja valkoinen kukka- tutkimus
Kromatografian eli veden avulla tutkitaan, mitä eri värejä eri tussivärit sisältävät. Kromatografia on tieteellinen tutkimusmenetelmä.
Tarvikkeet ja välineet: Valkoista suodatinpaperia, mukeja, vesiliukoisia tusseja, kopiopaperia ja maalarinteippiä raporttipohjaan
Valkoisia kukkia 3 kappaletta , vesiastioita ja karamelliväriä
Erilaiset olosuhteet kolmelle kukalle:
– yksi kukka värjättyyn veteen
– yksi kukka astiaan, jossa ei ole vettä
– yksi kukka ?

8. Ilma –teema ja Maan antimet, tutkijoiden juhlat
Materiaalit ja välineet: läpinäkyviä pakastepusseja ilman pyydystämiseen ja läpinäkyvän vesiastian ilman näkyväksi tekemiseen, nuppineula
Juokse ilmaa päin – leikki sisällä tai ulkona, tarvikkeena sanomalehtiä

Mitä ilma on?
Pyydystä ilmaa muovipussiin. ilman tutkimista eri aistein. Miltä puhdas ilma näyttää, maistuu, tuoksuu, tuntuu, kuuluu? ( Ilma on läpinäkyvää, mautonta, hajutonta, tuntuu lämpimältä, kylmältä jne. johtuen ympäröivästä lämpötilasta ja ilma kuljettaa ympäristön tuoksuja).
Painaako ilma? ( keskikokoisen luokkahuoneen ilma painaa n.60-70 kg).
Voiko ilman nähdä?( ilman voi ainoastaan nähdä vedessä kuplina). Riitta on varannut läpinäkyviä muovipusseja ilman pyydystämiseen. Teillä on iso purkki, jossa voimme katsoa ilmaa. Nuppineula löytyy teiltä.
Ilma on tärkeä ja ilmalla voi leikkiä.
Kaikki elolliset tarvitsevat ilmaa tai oikeammin ilmassa olevaa happea (ihmiset ja eläimet kaiken aikaa) ja hiilidioksidia ( kasvit tarvitsevat päivällä, yöllä kasvit tarvitsevat happea). Vihreaät kasvit valmistavat happea ja ravintoa kaikille muille maapallon eläjille.
Ilma on ainetta
Ilma pitää vatsalle asetetun sanomalehden paikoillaan, kun juostaan.
Jos juoksee ilmaa päin, niin jääkö aukko ilmaan?
HERKUTTELUA JA KEHUJA TUTKIJOILLE!
Omenapaistos ja mehua/kahvia

TIETEELLISET AJATTELUPROSESSIT

Opettajan on tärkeää tuntea ajatteluprosessit, joiden käyttöön hän ohjaa oppilaita. Oppimisen lähtökohtana on usein jokin tutkimusongelma tai tehtävä, joka pyritään ratkaisemaan. Näin tilanne muistuttaa tutkijoiden tutkimuksellisesta lähtötilanteesta ja siksi lasten ajattelun taidot rinnastetaan luonnontutkijoiden vastaaviin taitoihin. Tärkeimpiä tieteellisiä ajattelustrategioita ovat havainnointi, kommunikointi, vertailu, järjestäminen, luokittelu, riippuvuussuhteiden tarkastelu, päättely ja soveltaminen. Prosessit ovat vastaavanlaisia tieteentekijöiden parissa, tosin tarkkuus, laajuus, syvyys ja yleistettävyys ovat eri luokkaa. (Science Framework Draft 1989)
Havainnointi on perustava tieteellinen ajatteluprosessi, johon maailmankuvamme rakentuminen pohjautuu. Sen avulla saamme tietoa ympäröivästä maailmasta. Kun pieni lapsi saa uuden esineen, hän tutkii sitä aistien avulla. Hän katselee sitä, koskettelee, haistelee, maistelee ja kuuntelee millaisia ääniä siitä lähtee. Tutkijat toimivat samoin. Tutkijat keräävät tietoja tutkittavista kohteista ja niiden ominaisuuksista, tosin usein monien erilaisten mittalaitteiden avulla.
Kommunikointi on tieteellinen ajatteluprosessi, jonka välityksellä vaihdetaan ajatuksia ja ideoita. tutkijat kommunikoivat ensisijassa luentojen, konferenssien ja julkaisujen välityksellä. Muut tieteentekijät perehtyessään toistensa ajatuksiin ja töihin, varmistavat objektiivisuuden ja luotettavuuden. Koulussa oppilaat vaihtavat samalla tavoin ajatuksia ja ideoita. Opettaja antaa tutkimustöiden pohjalta löydetyille asioille ja ilmiöille oikeat luonnontieteelliset käsitteet. Opitut käsitteet otetaan käyttöön ja niiden käyttö varmistetaan sovellustehtävillä.
Vertailu on ajatteluprosessi, joka käsittelee eroja ja yhtäläisyyksiä. Vertailu perustuu havainnointiin. Vertailun kautta opimme paljon kohteesta ja sen ominaisuuksista, kun vertaamme sitä toiseen kohteeseen ja sen ominaisuuksiin. Tutkittavat kohteet voidaan erotella niiden erojen perusteella ja toisia kohteita yhdistellä niiden samankaltaisuuden perusteella. Tällä tavoin kehittyvät käsitteet, jotka ovat yleisempiä kuin kohteen havaittavat ominaisuudet. Tutkijat vertaavat usein tuntematonta tutkittavaa asiaa tai ilmiötä tunnettuun asiaan tai ilmiöön.. Näin he saavat tietoa samanlaisuudesta tai erilaisuudesta.
Järjestäminen on ajatteluprosessi, joka liittyy jaksoihin ja peräkkäisiin järjestyksiin. Tutkijat järjestävät tutkittavia kohteita peräkkäin tietyn tasaisesti muuttuvan ominaisuuden perusteella. Kohteita voidaan järjestää pienestä suureen, kuumasta kylmään, karkeasta pehmeään, hiljaisesta äänekkääseen jne. Monet järjestykset ovat tieteellisiä asteikkoja: tuulen nopeus, äänen voimakkuus ja lämpötila. Kun tapahtumia järjestetään, saadaan aikaan tarina. Tutkijat sijoittavat tapahtumia ajan mukaan, aiemmasta myöhempään tai ensimmäisestä viimeiseen. Tarinat voivat olla suoraviivaisia tai syklisiä. Suoraviivaiset tarinat kertovat esimerkiksi kasvin tai eläimen kasvusta ja kehityksestä, Sykliset tarinat liittyvät alati uusiutuviin tarinoihin, kuten veden kiertoon, vuodenaikojen ja vuorokauden vaihteluun.
Luokittelu on ajatteluprosessi, joka käsittelee ryhmiä ja luokkia. Kohteet ja ilmiöt yhdistetään tiettyyn luokkaan jonkin loogisen syyn perusteella. Esimerkiksi puiden lehtiä voidaan luokitella muodon, kannan, laidan ja kärjen perusteella. Lapset oppivat luokittelemaan, kun he lajittelevat ja ryhmittelevät esineitä ensin yhden ominaisuuden perusteella. Myöhemmin luokittelun taito monipuolistuu kokemusten ja parempien havainnointitaitojen karttuessa. Tieteelliset käsitteet, lait ja periaatteet ovat seurausta systemaattisesta aineiston keruusta, järjestämisestä ja luokittelusta. Havainnoimalla useita eri eläimiä, vertailemalla ja kuvailemalla niiden ominaisuuksia, tutkijat ovat päätyneet ryhmiin, jotka ovat hyödyllisiä eläinten tunnistamisessa ja tutkimuksissa.
Riippuvuussuhteiden etsiminen on ajatteluprosessi, joka liittyy vuorovaikutuksiin. Kohteiden välillä yhteys, joka edellyttää vuorovaikutusta, riippuvuutta sekä syy – ja seuraussuhteita. Tutkijat etsivät ominaisuuksiin ja käyttäytymiseen liittyviä riippuvuuksia, jotta he ymmärtäisivät paremmin ilmiön tai tapahtuman. Etsiessään riippuvuussuhteita tutkija muodostaa hypoteeseja eli testattavia oletuksia asiasta. Tämän jälkeen tutkija testaa kaikki muuttujat erikseen muiden pysyessä vakiona.
Päättely on tieteellinen ajatteluprosessi, jossa päätelmät johdetaan päättelyketjujen, todistusaineiston ja lähtöarvojen pohjalta. Jo kauan ennen kuin Kuuhun lähetettiin ihmisiä, tutkijat tekivät päätelmiä Kuusta. Päätelmät eivät koskaan ole lopullisia, vaan niiden todenperäisyys tulee voida varmistaa kokeellisesti. Koulussa ala-asteikäiset voivat tehdä päätelmiä kasvien itävyydestä erilaisissa maaperissä.
Soveltaminen on tieteellinen ajatteluprosessi, jonka avulla tietoa hyödynnetään eli tieto otetaan käyttöön. Joskus tietoa sovelletaan esimerkiksi keksimällä toimivia laitteita tai pelejä, joskus sitä käytetään yhdistämään laajoja tietoja teoriaksi.
Ala-asteikäiset lapset havainnoivat, kommunikoivat, vertailevat, järjestävät ja luokittelevat tai tekevät yksinkertaisia päätelmiä. Päättelemällä johdetut ideat sopivat parhaiten yläasteikäisille ja sitä vanhemmille (Science Framework Draft 1989 113-124).
Anon. (1989). Science Framework Draft, San Francisco. Suomentanut Anja Jakobsson