Antti Rajakorpi (toim.)

PERUSKOULUN 9.-LUOKKALAISTEN

LUONNONTIETEIDEN OPPIMISTULOSTEN

ARVIOINTI

Keväällä 1998 pidetyn kokeen tulokset

Oppimistulosten Arviointi 2/1999 OPETUSHALLITUS

2

© 2SHWXVKDOOLWXV�MD�WHNLMlW

Graafinen suunnittelu ja taittoOpetushallitus/Sirpa Ropponen

ISBN: 952-13-0487-1ISSN: 1237 - 1831

Yliopistopaino, Helsinki 1999

3

TIIVISTELMÄ

Opetushallitus järjesti opetusministeriöltä saamansa tehtävän mukaisesti luon-nontieteiden oppimistulosten arvioinnin peruskoulun yhdeksäsluokkalaisillekeväällä 1998. Arviointiin osallistunut oppilasjoukko valittiin kaksivaiheisellaotannalla: Ensimmäisessä vaiheessa valittiin koulut EU-tukialueet ja kunta-ryhmät ositusperusteina. Toisessa vaiheessa valittiin oppilaat systemaattisellatasaväliotannalla. Koeryhmä koostui 100 suomenkielisestä ja 9 ruotsinkieli-sestä koulusta. Koulua kohden otokseen tuli keskimäärin 31 oppilasta, yhteensä3 395. Suomenkielisiä oppilaita näistä oli 3 150 ja ruotsinkielisiä 245. Kokomaan 9.-luokkalaisten ikäluokasta otosjoukko vastasi noin 5:tä %.

Luonnontieteen oppimistuloksia arvioitiin kolmiosaisella tehtäväsarjalla. En-simmäinen osa (koe 1) koostui biologian, maantiedon, fysiikan ja kemian pe-rustehtävistä. Jokaisesta oppiaineesta oli viisi oppilaan perustietoja mittaavaamonivalintatehtävää. Toinen osa (koe 2) mittasi oppilaiden luonnontieteidentietojen soveltamiskykyä. Osa 2A koostui monivalintatehtävistä ja 2B tuotta-mistehtävistä. Koko kokeessa oli 45 tehtävää, jotka jakautuivat seuraavasti:biologia 8, maantieto 9, fysiikka 8, kemia 9 sekä integroivia luonnontieteidenyhdistelmätehtäviä 11.

Osaamista arvioitiin oikeiden ratkaisujen määrien perusteella: >80 % = kiitet-tävä, 80–60 % = tyydyttävä, 60–40 % = välttävä ja

4

Koulutuksellinen tasa-arvo ei tämän kokeen perusteella näytä täysin toteutu-van. Tuloksissa oli tilastollisesti merkitsevää eroa sukupuolten, kieliryhmiensekä alueiden välillä. Tyttöjen kouluarvosanat olivat kaikissa luonnontieteissäparemmat kuin poikien, mutta pojat menestyivät kokeessa paremmin. Vain so-veltavissa tehtävissä ja biologiassa tyttöjen koetulosten keskiarvo oli parempi.Toisaalta pitkäaikainen suuntaus näyttää viittaavan sukupuolten välisten osaa-miserojen pienenemiseen. Asenteet luonnontieteitä kohtaan selittivät koetulos-ta: asennekyselyn perusteella tytöt arvostavat enemmän biologiaa ja maantie-toa, kun taas pojille mm. jatko-opintojen kannalta ovat fysiikka ja kemia tär-keimmät.

Suomenkielinen otosryhmä menestyi koekeskiarvojen perusteella tilastollisestimerkitsevästi ruotsinkielisiä paremmin. Kemian perustiedoissa ruotsinkielistentulos oli kuitenkin merkitsevästi parempi kuin suomenkielisten. Otoksen pe-rustana ollutta EU-tukialuejakoa käytettiin myös suoritettaessa tulosten alueel-lista vertailua. Harvaan asuttujen alueiden (EU6) oppilaiden koko kokeen tulosoli tilastollisesti erittäin merkitsevästi alempi kuin muiden alueiden. Samasuunta oli nähtävissä kuntaryhmien välisissä koko kokeen tuloksissa: kaupun-kikoulujen tulos oli tilastollisesti merkitsevästi parempi kuin maaseutukoulu-jen. Myös läänien välillä oli selvää eroa: Etelä-Suomen ja Länsi-Suomen lääni-en otosryhmän oppilaiden koko kokeen keskiarvot olivat tilastollisesti erittäinmerkitsevästi paremmat kuin Oulun ja Lapin läänien oppilaiden.

Avainsanat: peruskoulu, arviointi, oppimistulokset, opetusresurssit, asenteet,luonnontieteet, biologia, maantieto, fysiikka, kemia

5

SAMMANDRAG

Utbildningsstyrelsen genomförde, på uppdrag av undervisningsministeriet, enutvärdering av inlärningsresultaten i grundskolans nionde klass våren 1998.Eleverna, som deltog i utvärderingen valdes i 2 steg. I det första steget valdesskolorna med hjälp av EU:s stödområdesindelning och Finlands kommunin-delning. I det andra steget gjordes ett ekvidistant urval av eleverna. Försöks-gruppen bestod av 100 finskspråkiga och 9 svenskspråkiga skolor. I medeltaldeltog 31 elever/skola, sammanlagt 3 395 elever. Av dem var 3 150 finsksprå-kiga och 245 svenskspråkiga. Urvalet representerar c:a 5 % av landets alla9.-klassister.

Inlärningsresulten utvärderades med hjälp av elevuppgifter, som var gruppera-de i tre delar. Den första delen (prov 1) bestod av grunduppgifter i biologi,geografi, fysik och kemi. I varje läroämne fanns 5 flervalsuppgifter, som be-lyste grundkunskaper. Den andra delen (prov 2) mätte elevernas tillämpadekunskaper i naturvetenskap. Del 2A bestod av flervalsuppgifter och 2B av s.k.produktionsuppgifter. Hela provet bestod av 45 uppgifter, som fördelade sig påföljande sätt: biologi 8, geografi 9, fysik 8, kemi 9 och tvärnaturvetenskap 11.

I utvärderingen användes en skala, som anger % av maksimipoäng enligt:>80 % = berömligt, 80–60 % = nöjaktigt, 60–40 % = försvarligt och

6

Jämlikheten i utbildningen förefaller inte utifrån den här utvärderingen förverkligastill fullo. I resultaten finns märkbara statistiska skillnader geografiskt såväl sommellan könen och språkgrupperna. Flickornas skolbetyg var i medeltal bättre änpojkarnas i samtliga utvärderade läroämnen medan pojkarna presterade bättre re-sultat i utvärderingsprovet, med undantag för de tillämpande uppgifterna och förbiologi, där flickornas prestationer var bättre (skilladerna i prestationer mellan poj-kar och flickor minskar dock). Det kan förklaras med attityderna till naturvetens-kap; utgående från attitydfrågorna, som besvarades i utvärderingen visade det sigatt flickorna värdesätter biologi och geografi högre, medan fysik och kemi var vik-tigare för pojkarna bl.a. med tanke på fortsatta studier.

Den finskspråkiga sampelgruppens resultat var statistiskt märkbart bätttre än densvenskspråkiga sampelgruppens. Resultaten i de kemiska grundkunskaperna vardock det omvända. Uppdelningen enligt EU:s stödområden möjliggjorde en geogra-fisk jämförelse. Eleverna i glest bebodda områden (EU6) hade ett resultat, som sta-tistiskt var märkbart sämre än övriga elevers. Liknande skillnader fanns också mel-lan olika kommuntyper då det gällde hela provets resultats; Skolorna i städerna ha-de ett resultat, som statistiskt var märkbart bättre än resultatet i landsbyggdsskolor-na. Också på länsnivå var skillnaderna märkbara: eleverna från Södra Finlands länoch Västra Finlands län presterade i medeltal statistiskt märkbart bättre än elevernafrån Uleåborgs län och Lapplands län.

Sökord: grundskola, utvärdering, inlärningsresultat, undervisningsresurser, at-tityder, naturvetenskap biologi, geografi, fysik, kemi

7

ABSTRACT

In the spring of 1998 The National Board of Education made an evaluation oflearning results in natural sciences according to the Ministry of Education´sduty for 9th graders of the comprehensive school. The sample for evaluationwas taken with a two-stage sampling: In the first phase the schools were cho-sen randomly on the basis of EU support areas and municipality groups; in thesecond phase the pupils were chosen by systematic equidistant sampling. Theevaluation group consisted of a hundred Finnish-speaking and nine Swedish-speaking schools. The sample per school was an average 31 pupils, 3 395 alltogether, 3 150 Finnish and 245 Swedish pupils. The sample size was about 5of the whole age class.

Learning results in natural sciences were evaluated by using a three-stage testseries. The first part (test 1) consisted of five multiple-choice tasks in the ba-sics of biology, geography, physics and chemistry. The second part (test 2)measured pupils´ application skills, part 2A consisting of multiple-choise tasksand 2B of production tasks. The entire test consisted of 45 tasks; 8 in biology, 9in geography, 8 in physics, 9 in chemistry and 11 covering all these subjects(science).

Knowledge was evaluated by the number of correct answers: >80 % = excel-lent, 80–60 % satisfactory, 60–40 % tolerable and

8

Based on the test educational equality doesn´t fully seem to be carried out. Theresults showed statistically significant differences between gender, languagegroups and areas. The girls´ grades were better in all the natural science sub-jects. However, the boys did better in the tests. Only in the application tasksand biology the averages for girls were higher. On the other hand, the longterm trend is to smaller differences between gender. The attitudes towards sci-ence are seen in the results: the girls appreciate more biology and geographywhereas for the boys physics and chemistry are the most significant due tofurther studies.

The Finnish sample pupils did statistically significantly better than the Swe-dish. However, in the basics of chemistry the results of the Swedish-speakingpupils were significantly better. The results of the whole test for pupils fromthe sparsely populated EU-regions (EU6) was statistically highly significantlylower than those of the other regions. The trend was the same in the results ofthe whole test between municipality groups: town schools did statistically sig-nificantly better than countryside schools. The differences were obvious bet-ween provinces, too: the averages of the whole test were statistically highlysignificantly better in the sample groups from the South- and West-Provincesof Finland than those from the Provinces of Oulu and Lapland.

Key words: comprehensive school, evaluation, learning results, teaching re-sources, attitudes, natural sciences, biology, geography, physics, chemistry

9

ESIPUHE

Viime vuosien nopeat yhteiskunnalliset muutokset sekä päätöksenteon dele-goiminen kuntien ja itse koulujen tasolle ovat luoneet tarpeen kehittää arvioin-tia antamaan tietoa koulutuksen tilasta. Kunnan koulutoimi on sosiaalitoimenjälkeen suurin yksittäinen talousarviovaroja tarvitseva sektori. Päätöksenteki-jöiden huoli siitä, minkälaista tulosta koulutukseen käytetyillä varoilla saadaanaikaan onkin ymmärrettävä ja oikeutettu. Useimmat kunnat ja koulut ovat jokehittäneet itsearviointia saadakseen tietoa koulutoimensa tilasta. Vuoden 1999alusta voimaan tulleet koulusäädökset suorastaan velvoittavat opetuksen jär-jestäjää arvioimaan antamaansa koulutusta ja sen vaikuttavuutta sekä osallis-tumaan Opetushallituksen toimeenpanemaan arviointiin (PerusopetusL628/1998 § 21). Opetushallituksen tehtävänä on kehittää arviointia ja toimeen-panna ulkopuolisia arviointeja. Opetushallituksessa onkin kehitetty kansallisiintarpeisiin malli koulutuksen tuloksellisuuden arvioimiseksi (Opetushallitus1998a ja 1998b).

Luonnontieteellisten oppiaineiden merkitys on 1900-luvun loppua kohti ko-rostunut pyrittäessä ratkaisemaan globaaleja ympäristökysymyksiä ja luonnon-tieteiden asemaa on pyritty opetussuunnitelmissa määrätietoisesti vahvista-maan. Leikolan komitea arvioi matemaattis-luonnontieteellisen perussivistyk-sen tilaa Suomessa (Komiteanmietintö 1989) ja teki esitykset yleissivistävänkouluopetuksen kehittämiseksi niin, että tavoitteiksi asetetaan tiedon hankin-nan, käsittelyn, arvioinnin, yhdistelyn ja soveltamisen taidot. Erityisen tärkeäk-si komitea näki luonnontieteiden opetuksen perustamisen kokeellisuuteen.Valtakunnallisella matematiikan ja luonnontieteiden opetuksen kehittämisenLUMA-projektilla on viime vuosina määrätietoisesti pyritty kohentamaan op-pilaiden matematiikan, ympäristön ja luonnontieteiden tietämystä (Heinonen1996).

Luonnontieteet olivat matematiikan ohella ensimmäisinä vuorossa aloitettaessavaltakunnallista oppimistulosten arviointia keväällä 1998. Tässä raportissa ku-vataan valtakunnallista luonnontieteiden arvioinnin ja siihen liittyneen kokeenjärjestelyprosessia. Raportissa myös julkistetaan uusien koulusäädösten anta-man velvoitteen mukaisesti arvioinnin keskeiset tulokset (PerusopetusL628/1998 § 21.4). Koska tuloksia voidaan esittää tarkasti ja tiivistetyssä muo-dossa taulukkoina, on niitä julkaisussa runsaasti. Tuloksia havainnollistetaanmyös diagrammeina.

Julkisuusperiaatteen mukaisesti ne koulut, jotka lähettivät esikorjatut kokeetpyydetyssä, tiukassa aikataulussa Opetushallitukseen, saivat luvatun pikapa-lautteen kokeen tuloksesta oman koulunsa osalta sekä valtakunnalliset keskiar-vot toukokuun 1998 loppuun mennessä. Lähes kaikki koulut selviytyivät tästäurakasta hyvin. Siitä kiitos otoskoulujen rehtoreille ja järjestelyissä sekä korja-ustyössä mukana olleille opettajille. Kiittää sopii myös oppilaita, joista suurinosa sentään vielä kesäloman odotuksessa ja peruskoulun päättymisen kynnyk-sellä jaksoi ponnistaa kokeessa, josta välitöntä hyötyä ei esimerkiksi päättöto-distukseen ollut ulosmitattavissa. Tuloksista on tiedotettu myös yhteisissäkoulutus- ja tiedotustilaisuuksissa matematiikan valtakunnallisen arviointipro-

10

jektin kanssa sekä laajalla artikkelilla Opetushallituksen lehdessä Spektrissä4/98 (Rajakorpi 1998). Opetushallituksen johtokunta ja pääjohtaja ovat seuran-neet työn edistymistä ja samalla kannanotoillaan kannustaneet sen kirjoittami-sessa.

Tämä luonnontieteen oppimistuloksia käsittelevä loppuraportti on kirjoitettukouluille palautteeksi kokeesta. Raportti pyrkii ensisijaisesti välittämään ko-keen tulokset kokeeseen osallistuneille kouluille ja muille asiasta kiinnostu-neille. Näin ollen ei esimerkiksi tulosten tarkastelun kirjallisuusosuudessa oletavoiteltukaan mahdollisimman suurta kattavuutta. Hankkeen otanta sekä tie-tojen keruu ja analysointi on pyritty tekemään niin huolellisesti ja luotettavastikuin mahdollista. Tuloksia tulkittaessa on arvioitu peruskoulunsa loppuvai-heessa olevien oppilaiden luonnontieteiden osaamisen tasoa ja samalla sitä,miten opetussuunnitelmaan kirjoitetut tavoitteet on saavutettu. Myös koulutuk-sellisen tasa-arvon toteutumista on tarkasteltu vertailemalla keskenään eri alu-eiden, tyttöjen ja poikien sekä suomenkielisten ja ruotsinkielisten oppilaidentuloksia. Raportti antaa aineksia opetuksen kehittämiseen ja itsearviointiin sekäkoulutuspoliittiseen päätöksentekoon.

Raportin kirjoittamisesta, kuten koko luonnontieteiden arviointiprojektista, onpäävastuun kantanut allekirjoittanut 1.2.1998 alkaen. Hankkeen onnistuminenon kuitenkin vaatinut monien muiden työpanosta ja osallistumista, joille osoi-tan tässä yhteisen kiitoksen. Kokeen valmistelu aloitettiin jo loppuvuodesta1997 opetusneuvos Henrik Laurénin johdolla. Tuolloin nimettiin koetehtäviälaatimaan asiantuntijaryhmä, johon kuuluivat lehtori Outi Kosonen, prof. Han-nele Rikkinen ja lehtori Hannele Ripatti-Cantell (maantieto), lehtorit PaulaReinikkala, Mirja Messo ja Tuulikki Vuoristo (biologia), lehtori Irma Aro-luoma, rehtori Pirjo Jauhiainen ja lehtori Sirkka Selvenius (kemia) sekä lehtoritKaarina Kauppinen, Kirsi Malinen ja Seija Valtonen (fysiikka). Asiantuntijoinaryhmän työskentelyyn osallistuivat opetusneuvokset Reino Seppälä, Seija O.Lähdesmäki ja Marja Montonen Opetushallituksesta.

Esitän myös parhaat kiitokset Havukosken yläasteen rehtorille, opettajille ja 9.-luokkien oppilaille kokeen hyväksi tehdystä esitestaustyöstä. Havukoskenkoululta saadun palautteen pohjalta koe sai lopullisen muotonsa. Kiitän myösSvenska Normallyceumin rehtoria ja hänen koulunsa luonnontieteiden opettajiakokeen ruotsinkielisen version kieli- ja asiasisällön tarkastamisesta.

Raportin luvun 1.1 on kirjoittanut pääjohtaja Jukka Sarjala ja luvun 3 ovat kir-joittaneet kokeenlaadintaryhmän jäsenet. Oppiaineittain kirjoitusvastuu jakau-tui seuraavasti: 3.1 Biologia, Outi Kosonen ja Mirja Messo, 3.2 Maantieto,Outi Kosonen, 3.3 Fysiikka, Kaarina Kauppinen, 3.4 Kemia, Irma Aroluoma jaSirkka Selvenius ja 3.5 Luonnontieteiden yhdistelmätehtävät, Outi Kosonen.Esitän kirjoittajille ja koko työryhmälle kiitokseni projektin hyväksi tehdystätyöstä. Raportin muut luvut on kirjoittanut julkaisun toimittaja.

11

Kiitos kuuluu myös työtovereilleni Opetushallituksessa. Tutkimussihteeri An-na-Kaisa Ratilainen aloitti tilastoanalyysit toteuttamalla kouluille lähetetyn pi-katiedotteen Pc-Soft ky:n toimitusjohtaja Juha Långin kehittämällä Jotos-ohjelmistolla. Erikoistutkija Jari Metsämuuronen on vastannut tämän raportintilastollisista analyyseistä ja antanut monia raportin kirjoittamista edistäneitäneuvoja. Erityisen antoisia ovat olleet monet keskustelut arviointikollegojeniopetusneuvos Hannu Korhosen sekä kouluneuvos Antero Lahtisen kanssa, jot-ka ovat samanaikaisesti työskennelleet peruskoulun 9.-luokan valtakunnallisenmatematiikan oppimistulosten arviointiprojektin parissa. Monissa käytännönasioissa olen saanut apua erikoissuunnittelija Aulikki Etelälahdelta ja osas-tosihteeri Tuija Koskelalta. Ylitarkastaja Åke Hagman on valmistanut kartat, jakielenkääntäjä Harriet Wikström on huolehtinut koeasiakirjojen kääntämisestäruotsin kielelle. Opetusneuvokset Esko Korkeakoski sekä Ritva Jakku-Sihvonen ovat lukeneet käsikirjoituksen ja antaneet arvokkaita ohjeita sen pai-nokuntoon saattamisessa. Julkaisun ulkoasusta ja taitosta on vastannut toimis-tosihteeri Sirpa Ropponen.

Vammalassa 14. päivänä helmikuuta 1999

Antti Rajakorpi

12

SISÄLTÖ

TIIVISTELMÄ ................................................................................................. 3

SAMMANDRAG........................................................................................... 5

ABSTRACT ................................................................................................... 7

ESIPUHE ...................................................................................................... 9

1 JOHDANTO............................................................................................ 141.1 Kansallinen oppimistulosten arviointijärjestelmä........................................ 141.2 Luonnontieteet peruskoulun opetussuunnitelman perusteissa........................ 161.2.1 Ympäristökasvatuksen aihekokonaisuus ................................................ 161.2.2 Ympäristö- ja luonnontiedon oppiainekokonaisuus ................................. 161.2.3 Fysiikka ja kemia ............................................................................... 171.3. Luonnontieteiden oppimistulosten arviointitilanne ..................................... 18

2 ARVIOINNIN TOTEUTUS.......................................................................... 192.1 Valtakunnallisen luonnontieteiden kokeen tavoitteet................................... 192.2 Otanta................................................................................................. 192.3 Kokeen rakenne.................................................................................... 262.4 Koejärjestelyt ........................................................................................ 272.5 Palaute opettajilta ja oppilailta ............................................................... 282.6 Aineiston käsittely ................................................................................. 29

3 KOETEHTÄVIEN PÄTEVYYS JA LUOTETTAVUUS.......................................... 303.1 Biologia ............................................................................................... 323.2 Maantieto ............................................................................................ 353.3 Fysiikka................................................................................................ 393.4 Kemia.................................................................................................. 433.5 Luonnontieteiden yhdistelmätehtävät…………………………………………….45

4 TULOKSET............................................................................................... 474.1 Taustakyselyt ........................................................................................ 474.1.1 Rehtorikysely ..................................................................................... 474.1.2 Oppilaskysely.................................................................................... 524.2 Luonnontieteiden kokeen tulokset............................................................. 594.2.1 Biologia ............................................................................................ 604.2.2 Maantieto ......................................................................................... 654.2.3 Fysiikka............................................................................................. 664.2.4 Kemia............................................................................................... 694.2.5 Luonnontieteiden yhdistelmätehtävät..................................................... 704.2.6 Koe kokonaisuutena ........................................................................... 714.3 LUMA-pilottikoulut vertailuryhmänä.......................................................... 75

13

5 TULOSTEN TARKASTELUA ........................................................................ 785.1 Taustakyselyt ........................................................................................ 785.1.1 Rehtorikysely ..................................................................................... 785.1.2 Oppilaskysely.................................................................................... 805.2 Koetulokset........................................................................................... 825.2.1 Tehtäväkohtainen tarkastelu ................................................................ 825.2.2 Koetuloksen tulkintaa tilastollisesti ja muilla selittävillä tekijöillä................ 935.3 Tasa-arvon toteutuminen....................................................................... 1055.3.1 Sukupuoli ........................................................................................ 1055.3.2 Kieli................................................................................................ 1075.3.3 Alueelliset näkökohdat...................................................................... 109

6 YHTEENVETO........................................................................................ 1146.1 Tulokset.............................................................................................. 1146.2 Johtopäätökset .................................................................................... 120

7 LÄHTEET ............................................................................................... 123

LIITTEET.................................................................................................... 126

14

1 JOHDANTO-XNND�6DUMDOD

1.1 Kansallinen oppimistulosten arviointijärjestelmä

Opetustoimen säännösviidakon purkaminen, virastokielellä siirtyminen nor-miohjauksesta informaatio-ohjaukseen, merkitsee sitä, että koulut ja koulujenylläpitäjät voivat opetussuunnitelmia laatiessaan painottaa opetettavia asioitakukin omalla tavallaan ja valita myös erilaisia toteuttamistapoja. Samoin kou-lutukseen suunnattuja julkisia varoja voidaan kunnissa käyttää periaatteessaverraten vapaasti. Näin ollen voidaan kysyä, saavatko oppilaat yhtä hyvääopetusta eri puolilla maata ja tuottaako opetus yhtä hyviä tuloksia erilaisissakouluissa.

Uusien koululakien myötä oppilaitosten ylläpitäjille on tullut velvoite arvioidaantamaansa koulutusta ja osallistua toimintansa arviointiin (PerusopetusL 21 §,LukioL 16 §). Lain perusteluissa sanotaan, että "WDUNRLWXNVHQD�RQ�NHUlWl�²�²WLHWRD�VLLWl��PLWHQ�²�²�WDYRLWWHHW�RYDW�WRWHXWXQHHW�Nl\WlQQ|VVl". Arviointi voisiis olla koulutuksen järjestäjän itsearviointia tai ulkopuolista, kansallista taikansainvälistä arviointia. Edelleen lain säännöksen mukaan "2SHWXVKDOOLWXVKXROHKWLL�²�²�DUYLRLQQLQ�NHKLWWlPLVHVWl�MD�XONRSXROLVWHQ�DUYLRLQWLHQ�WRLPHHQ�SDQRVWD".

Koulutuksen arvioinnin keskeinen tehtävä on selvittää, miten hyvin koulutusvastaa sille asetettuja tavoitteita. Opetushallintoon vakiintumassa olevan arvi-ointimallin peruskäsite on tuloksellisuus. Sen arviointi lähtee tavoitetilaa kos-kevista säädöksistä: laeista, asetuksista, valtioneuvoston päätöksistä, opetus-suunnitelmien ja tutkintojen perusteista jne. Arviointiulottuvuuksina ovat WH�KRNNXXV�� YDLNXWWDYXXV� MD� WXORNVHOOLVXXV. Tälle käsitteistölle rakentuva niin sa-nottu ARMI-malli (Opetushallitus 1998a) on nähtävä enemmänkin käsitteelli-senä kuin toiminnallisena analyysinä, sillä esimerkiksi oppimistulokset ja nii-hin vaikuttavat tekijät, esimerkiksi pedagogiset järjestelyt tai koulutusresurssi-en määrä, ovat eri ulottuvuuksilla.

Kansallinen koulutuksen arviointijärjestelmä rakentuu kolmenlaisista osista:koulutusindikaattoreista, oppimistulosten arviointijärjestelmästä ja vaihtuva-alaisista arviointihankkeista. Indikaattorit eli mittaimet kuvaavat kohteensa ti-laa tai sen muutosta vuosittain tai määrävuosin. Ne voivat olla yksinkertaisiatunnuslukuja tai esimerkiksi toiminnan laadun kuvailua. Vaihtuva-alaisissahankkeissa tarkastellaan koko koulutusjärjestelmää tai jotakin sen osaa, esi-merkiksi jotakin oppilaitosmuotoa tai koulutusalaa, kuten taidekasvatuksentuloksellisuutta (Korkeakoski 1998) tai vieraiden kielten osaamista (Sartoneva1998).

15

Kansallinen oppimistulosten arviointijärjestelmä kattaa peruskoulun ja amma-tillisen koulutuksen sekä eräiltä osin myös lukion. Peruskoulun alemmilla luo-killa ja lukiossa arvioidaan ensisijaisesti oppimaan oppimisvalmiuksia, oppi-mismotivaatiota ja kommunikaatiovalmiuksia. Peruskoulun päättövaiheessaarvioidaan säännöllisesti äidinkielen ja matematiikan oppimistuloksia sekävaihdellen muiden aineiden tuloksia. Järjestelmän mukaiset oppimistulosarvi-oinnit perustuvat toistaiseksi edustaviin otoksiin eivätkä koko ikäluokan taikoulutusalan kaikkien opiskelijoiden tietoihin. Lukiossa oppimistulosten valta-kunnallinen arviointi nojaa pääosin ylioppilastutkintoon (Opetushallitus1998b).

Arvioinnilla pyritään ensisijaisesti keräämään sellaista tietoa, jota voidaankäyttää sekä valtakunnallisessa että paikallisessa kehittämisessä. Varsinaisenapäämääränä on oppimisedellytysten parantaminen ja siten pyrkimys parempiinoppimistuloksiin. Kansallisesti tarkastellaan siis yhtäältä keskimääräisiä tulok-sia suhteessa opetussuunnitelman perusteissa asetettuihin tavoitteisiin ja käy-tettävissä oleviin voimavaroihin sekä toisaalta tavoitteiden toteutumista alueel-lisesti, sukupuolittain, kieliryhmien välillä ja niin edelleen. Tavoitteena onmyös se, että arvioinnissa mukana olevat koulut saavat suoraan ja suhteellisennopeasti tiedon omien oppilaidensa suorituksista suhteessa koko otokseen.

Kansalliset oppimistulosarvioinnit eivät ole kilpailuja, joiden perusteella teh-dään paremmuusjärjestyslistoja. Tästä periaatteesta on ainakin toistaiseksi ha-luttu pitää kiinni niin vahvasti, että pyritään päinvastoin toimimaan niin, ettätällaisten listojen tekeminen ei edes olisi mahdollista. Jo tietojen kerääminenotosperustaisesti tekee paremmuuslistojen laatimisen periaatteessa mahdotto-maksi. Lisäksi yksittäisten koulujen tulokset on toistaiseksi lähetetty tiedoksivain koulun rehtorille, vaikka opetusresurssien oikean kohdentamisen näkö-kulmasta olisi perusteltua antaa tiedot myös koulun ylläpitäjälle. Menettelyta-vat eivät tässä ole vielä mitenkään vakiintuneet.

Yksittäisten arviointien järjestämisestä päätetään vuosittain opetusministeriönja Opetushallituksen välisessä tulossopimuksessa. Vuonna 1998 toteutettiinmatematiikan ja luonnontieteiden arvioinnit sekä peruskoulussa että ammatilli-sessa koulutuksessa. Vuonna 1999 ovat vastaavasti vuorossa äidinkieli ja mo-dersmålet sekä peruskoulussa englannin kieli. Suunnitelmiin kuuluu, että ma-tematiikkaa ja äidinkieltä arvioidaan peruskoulussa säännöllisesti tämänhetki-sen päätöksen mukaan joka toinen vuosi ja muita oppiaineita näiden rinnalla.

16

1.2 Luonnontieteet peruskoulun opetussuunnitelman perusteissa

1.2.1 Ympäristökasvatuksen aihekokonaisuus

Peruskoulun opetussuunnitelman perusteissa (Opetushallitus 1994) todetaan:“Opetussuunnitelmaan sisällytetään useissa oppiaineissa opetettavia ja muussakoulutyössä huomioon otettavia aihekokonaisuuksia.“ Ympäristökasvatus onyksi esimerkki aihekokonaisuuksista. Luonnontieteiden science -näkökulmastaympäristökasvatus on mitä parhain esimerkki oppiainerajoja ylittävien projek-tien ja teemojen rakentamisesta. Ympäristökasvatuksen tavoitteena on luonnonmoninaisuuden vaaliminen ja kestävän kehityksen edistäminen.

1.2.2 Ympäristö- ja luonnontiedon oppiainekokonaisuus

Peruskoulun opetussuunnitelman oppiainekokonaisuus ympäristö- ja luonnon-tieto sisältää biologian, maantiedon, ympäristöopin ja kansalaistaidon tavoit-teita ja sisältöjä. Ympäristö- ja luonnontiedon keskeisenä tavoitteena on tukeaja ohjata oppilaan kasvua tutkivaksi ja toimivaksi kansalaiseksi, joka on kiin-nostunut luonnosta, sen tutkimisesta ja suojelusta. Lisäksi opetussuunnitelmanperusteissa asetetaan yleisempiä tavoitteita, jotka yksityiskohtaisemmin ker-tautuvat biologian ja maantiedon tavoitteissa.

%LRORJLDQ opiskelun keskeisiä tavoitteita opetussuunnitelman perusteissa: op-pilas oppii mm.

- tunnistamaan ja tuntemaan eliölajeja sekä hahmottamaan ekosystee-min rakenteen ja toiminnan

- terveellisiä elämäntapoja, tuntemaan ihmisen biologisena kokonai-suutena sekä itsessään tapahtuvan kehityksen eri ikäkausina

- vastuuta ympäristöstä.

0DDQWLHGRQ opiskelussa pyritään mm. seuraaviin tavoitteisiin:- Oppilas harjaantuu havainnoimaan sekä kulttuuri- että luonnonympä-

ristöä, tulkitsemaan karttoja sekä käyttämään kuvia, kaavioita jatekstejä maantieteellisinä tiedonlähteinä.

- Oppilas oppii ymmärtämään planeetta Maan aseman ja erityispiirteetsekä hahmottamaan maailmankartan.

- Oppilas oppii ymmärtämään, että jokaisella ihmisellä on vastuu ym-päristöstä.

17

1.2.3 Fysiikka ja kemia

Peruskoulun opetussuunnitelman perusteissa (Opetushallitus 1994) määritel-lään fysiikan ja kemian opetuksen tehtäväksi ohjata luonnontieteille ominai-seen ajatteluun, tiedonhankintaan ja tietojen käyttämiseen elämän eri tilanteis-sa.

)\VLLNDQ opiskelussa erotetaan kaksi yleistä tavoitetasoa, kvalitatiivinen jakvantitatiivinen. Kvalitatiivisella tasolla pyritään siihen, että oppilas

- osaa mm. tehdä havaintoja ja johtopäätöksiä- oppii peruskäsitteitä- soveltaa fysikaalista tietoa.

Kvantitatiivisella tasolla tavoitteena on, että oppilas osaa- tehdä mittauksia- vertailla suuruusluokkia- esittää, tulkita ja tehdä johtopäätöksiä- muodostaa yksinkertaisia malleja ja käyttää niitä fysiikan ilmiöiden

selittämisessä- suunnitella ja tehdä yksinkertaisia tutkimuksia.

.HPLDQ opiskelun tavoitteina opetussuunnitelman perusteissa on, että oppilasmm.

- osaa tutkia kemian ilmiöitä erilaisten kokeellisten tutkimus- ja työ-menetelmien avulla sekä tehdä johtopäätöksiä ja arvioita tulostenluotettavuudesta

- oppii tuntemaan oman elinympäristön kemiaa sekä ymmärtää käy-tännön kannalta tärkeitä kemiallisia ilmiöitä

- ymmärtää ja osaa käyttää kemian merkkikieltä ja oppii riittävät kemi-an peruskäsitteet

- omaksuu sellaisen terminologian, jonka avulla hän voi keskustellaluontoa, ympäristöä ja teknologiaa koskevista kysymyksistä

- oppii soveltamaan kemiallista tietoa niin, että sitä voidaan käyttäähyväksi eri alueilla, esimerkiksi luontoon ja ympäristöön liittyvienkysymysten selvittämisessä ja ongelmien ratkaisemisessa

- pystyy arvioimaan ihmisen toiminnan ympäristövaikutuksia ja kasvaavastuullisuuteen kemiallisten aineiden käytössä ja jätteiden käsittelys-sä.

18

1.3. Luonnontieteiden oppimistulosten arviointitilanne

Suomalaisten matemaattis-luonnontieteellisen� osaamisen tason nostaminenkansainväliselle tasolle on ollut yksi kansallisen koulutuspolitiikan keskeisistätavoitteista. Valtioneuvosto asetti 8.10.1987 komitean arvioimaan matemaattis-luonnontieteellistä yleissivistystä, sen tietämyksen tasoa ja sisältöä sekä laati-maan matemaattis-luonnontieteellisten aineiden opetuksen tehostamisohjel-maksi (Komiteanmietintö 1989). Näiden aineiden osaamisen tarvetta ovat li-sänneet mm. siirtyminen tietoyhteiskuntaan ja korkean teknologian yritystoi-minnan kasvu, mikä puolestaan on aiheuttanut huolta Suomen kilpailukyvynylläpitämisestä ja osaavan työvoiman saatavuudesta. Yhteiskunnan nopeamuutos on lisäksi luonut kansalaisille yhä enemmän tarvetta teknologian jamatematiikan taitojen hallitsemiseen päivittäisissä arkielämän tilanteissaan,samoin kuin tarvetta riittävään luonnontieteiden osaamiseen pyrittäessä löytä-mään ratkaisuja globaaleihin ympäristökysymyksiin sekä kestävän kehityksenperiaatteiden toteuttamiseksi. Matemaattis-luonnontieteelliset perustiedot ovatvälttämättömiä poliittis-taloudellisessa päätöksenteossa. Kuitenkin kouluissaopiskelijat valitsevat kemian ja fysiikan kursseja huolestuttavan vähän. Samoinkorkeakouluihin siirtyvät opiskelijat näyttävät vierastavan näitä aineita pääai-neina. Erityisesti tämä koskee naisia (ks. Heinonen 1996).

Luonnontieteissä on toteutettu vuosina 1970 ja 1984 kansainväliset IEA:nkoulusaavutustutkimukset, joissa Suomi oli mukana. Edellinen eli First Inter-national Science Study (FISS) toteutettiin rinnakkaiskoulujärjestelmän lopussaja jälkimmäinen Second International Science Study (SISS) peruskoulujärjes-telmän jo vakiinnuttua. Leimu & Laurén (1987) ovat esitelleet jälkimmäisenkokeen mittavälineet ja muut dokumentit. Rikkinen (1987) on tarkastellutIEA:n aineistoa opetussuunnitelmien valossa. Vuonna 1990 pantiin toimeen pe-ruskoulun arviointi 90-tutkimus (PK-90), joka oli kansallinen peruskoulun toi-mintaa ja erityisesti oppimistuloksia arvioiva hanke (Linnakylä & Saari 1993).Tässä hankkeessa arvioitiin myös luonnontieteellisten oppiaineiden oppimis-tuloksia (ks. Laurén 1993). Kosonen (1992) on selvitellyt maantiedon koulu-saavutuksia sekä edellä mainittujen kansainvälisten tutkimusten että kansalli-sen PK-70-tutkimuksen perusteella.

Opetushallitus käynnisti vuonna 1996 matematiikan ja luonnontieteiden ope-tuksen kehittämishankeen, LUMA-projektin. Osana tämän kehittämishankkeenarviointia järjestettiin syksyllä 1996 oppilaiden ja opiskelijoiden osaamistakartoittava lähtötasomittaus, johon tehtävät pääosin valittiin kolmannen kan-sainvälisen koulusaavutustutkimuksen 1994–95 (IEA-TIMSS) tehtävistä (Lei-no 1997). Näihin kokeisiin osallistui peruskouluja, lukioita sekä toisen asteenammatillisia oppilaitoksia. Vuosina 1998–2000 toteutetaan TIMSS-R-tutkimus,jossa on mukana 38 maata. Suomessa kohdejoukkona on pääasiassa peruskou-lun 7. luokka (ks. Kupari 1998).

19

2 ARVIOINNIN TOTEUTUS

2.1 Valtakunnallisen luonnontieteiden kokeen tavoitteet

Opetushallitus järjesti peruskoulun 9.-luokkalaisille opetusministeriöltä saa-mansa tehtävän mukaisesti valtakunnallisen luonnontieteiden kokeen 8.5.1998.Kokeen avulla arvioidaan,

- miten opetussuunnitelman tavoitteet on saavutettu- millainen on peruskoululaisten luonnontieteiden osaamisen taso pe-

ruskoulun päättövaiheessa.Lisäksi tuotetaan tietoa opetussuunnitelman kehittämisen tarpeisiin sekä kou-lutuksellisen tasa-arvon toteutumisen arviointiin.

2.2 Otanta

Tilastokeskuksen (1998a ja 1998b) mukaan vuonna 1997 maassamme oli 625peruskoulun yläasteen koulua ja 35 peruskoulua korvaavaa koulua. Näissä oliyhteensä 198 600 oppilasta. Sen lisäksi peruskoulun yläasteen opetusta annet-tiin mm. harjoittelukouluissa ja eräissä muissa peruskouluissa, joten lukuvuon-na 1997–98 yläasteen opetusta antavissa kouluissa oli hieman yli 202 000 op-pilasta. Yhdeksäsluokkalaisia näistä oli noin 68 000. Koulujen valinnassa pää-dyttiin käyttämään alueellisina taustamuuttujina EU-tukialueita ja kuntaryhmiä,jotka oli suoraan saatavissa Tilastokeskuksen oppilaitosrekisteristä. EU-tukialueiden valintaan päädyttiin siksi, että vanha läänialuejako oli lakkautettu1.9.1997. Uudet läänit puolestaan ovat suuren kokonsa vuoksi epähomogeeni-sia alueita. Maakuntien lukumäärä (20) taas on turhan suuri, ja ne ovat alueinamelko pieniä. EU-tukialueet sen sijaan ovat riittävän suuria alueina ja väestö-pohjaltaan, ja ne ovat myös kohtalaisen homogeenisia väestö- ja elinkeinora-kenteeltaan.

Otanta oli kaksivaiheinen. Ensiksi valittiin koulut suhteellisella, ositetulla sa-tunnaisotannalla. Suomenkielisillä kouluilla oli ositusperusteena EU-tukialue jakuntaryhmä, ruotsinkielisillä kouluilla kuntaryhmä. Tällä menetelmällä kokee-seen saatiin yhteensä 102 suomenkielistä ja 10 ruotsinkielistä koulua. Otannantoisessa vaiheessa suoritettiin koulukohtainen tasavälinen systemaattinenotanta 9.-luokkien aakkosellisesta oppilasluettelosta Taulukon 1 mukaisesti.Koulua kohti otokseen tuli keskimäärin 31 oppilasta, yhteensä 3 395. Näin va-litut oppilaat ryvästyvät jossakin määrin verrattuna siihen, että koko maastaolisi satunnaisotannalla otettu vastaavan kokoinen otos. Nyt käytetyn menetel-män etuna on kuitenkin se, että kouluja voitiin luotettavammin vertailla keske-nään.

20

Otanta suoritettiin samalla tavalla huhtikuussa 1998 järjestettyä valtakunnal-lista peruskoulun 9.-luokkalaisten matematiikan oppimistulosten arviointiavarten kuin luonnontieteen koettakin varten. Otantamenetelmä esitellään tar-kemmin matematiikan koetuloksia esittelevässä raportissa (ks. Korhonen1999).

TAULUKKO 1. Kouluittainen systemaattinen otanta valtakunnallisessa luonnontieteiden kokeessa perus-koulun päättövaiheessa olevan ikäluokan koon perusteella.

,NlOXRNDQ�NRNR�NRXOXVVD�������RSSLODLGHQ�OXNXPllUl

������2WDQWDDQ�WXOHYLHQ�������RSSLODLGHQ�OXNXPllUl

01–45 Kaikki ikäluokan oppilaat

46–75 Joka 2. ikäluokan oppilas

76–110 Joka 3. ikäluokan oppilas

>110 Joka 4. ikäluokan oppilas

Yksi otokseen kuulunut koulu ei pitänyt koetta määrättynä päivänä, joten sielläkoe päätettiin jättää kokonaan järjestämättä. Yksi vantaalaiskoulu ei pystynytopettajien lomautusten vuoksi järjestämään koetta sovitulla tavalla, joten suo-ritusta ei voitu ottaa huomioon. Yksi ruotsinkielinen koulu ei palauttanut vas-tauksia. Todettakoon, että vuoden 1999 alusta voimaan tullut perusopetuslaki628/1998 21.2 § velvoittaa koulut vastaisuudessa osallistumaan arviointeihin.Tämän raportin tuloksissa on mukana 100 suomenkielistä koulua ja 9 ruotsin-kielistä koulua. Otoskoulujen sijainti ja alueellinen jakautuminen ilmenevätKuvioista 1–3.

21

KUVIO 1. EU-tukialueet ja valtakunnalliseen luonnontieteiden kokeeseen keväällä 1998 osallistuneetotos- ja LUMA-pilottikoulut.

22

KUVIO 2. Suomen läänit ja valtakunnalliseen luonnontieteiden kokeeseen keväällä 1998 osallistuneetotos- ja LUMA–pilottikoulut.

23

KUVIO 3. Suomen maakunnat ja valtakunnalliseen luonnontieteiden kokeeseen keväällä 1998 osal-listuneet otos- ja LUMA-pilottikoulut.

24

Otoskoulujen 9.-luokkalaisia oli kaikkiaan noin 32 000. Valtakunnallisen otos-ryhmän osuus oli tästä 10,6 %. Koko maan 9.-luokkalaisten ikäluokasta 3 395oppilaan otos on noin 5 %, kuten Opetushallituksen arviointimalli edellyttää(Opetushallitus 1998a). Suomenkielisiä oppilaita oli otoksessa 3 150 (92,8 %)ja ruotsinkielisiä oppilaita 245 (7,2 %). Tämä vastaa hyvin koko maan väestönkielijakaumaa, sillä suomenkielisiä oli Tilastokeskuksen (1998a) mukaan vuo-den 1996 lopussa 92,9 % ja ruotsinkielisiä 5,7 %. Kuitenkin ruotsinkielistenryhmä tilastollisen luotettavuuden kannalta olisi mieluusti saanut olla suurem-pikin. Näin ollen on valitettavaa, että alun perin kokeeseen ilmoittautuneista10:stä ruotsinkielisestä koulusta yksi ei palauttanut koevastauksia.

Otoskoulut (n = 109) jakautuivat EU-tukialueittain seuraavasti: EU0-alue (eiEU-tukea) 36,7 %, alue EU2 (taantuva teollisuusalue) 14,7 %, alue EU5b(maaseudun kehittäminen) 26,6 % ja alue EU6 (harvaan asuttu alue) 22,0 %(ks. Kuvio 4). Kuntaryhmittäin jakauma oli seuraava: kaupunkimaiset kunnat47,7 %, taajaan asutut kunnat 15,6 % ja maaseutumaiset kunnat 36,7 % (Kuvio5).

14,7 %

22,0 %

26,6 %

36,7 %

0 Ei EU tukea

2 Taantuvateollisuusalue5b Maaseudunkehittäminen6 Harvaan asuttualueK|S|

KUVIO 4. Otokseen kuuluvat koulut (n = 109) EU-tukialueittain.

15,6 %

36,7 % 47,7 %

KaupunkimaisetkunnatTaajaan asututkunnatMaaseutumaisetkunnathöpöhöpö

KUVIO 5. Otokseen kuuluvat koulut (n = 109) kuntaryhmittäin.

25

Otosryhmän oppilaiden (n = 3 395) prosentuaalinen jakautuminen EU-tuki-alueittain ja kuntaryhmittäin on hyvin saman kaltainen kuin edellä esitettykoulujen prosentuaalinen jakauma: EU0 39,2 %, EU2 13,8 %, EU5b 24,3 % jaEU6 22,7 %; kaupungit 49,0 %, taajaan asutut kunnat 16,4 % ja maaseutumai-set kunnat 34,6 % (ks. Kuviot 6 ja 7).

13,8 %

22,7 %

24,3 %

39,2 %

0 Ei EU tukea

2 Taantuvateollisuusalue5b Maaseudunkehittäminen6 Harvaan asuttualueK|S|

KUVIO 6. Otokseen kuuluvien oppilaiden (n = 3 395) jakautuminen EU-tukialueittain.

16,4 %

34,6 %49,0 %

KaupunkimaisetkunnatTaajaan asututkunnatMaaseutumaisetkunnathöpöhöpö

KUVIO 7. Otokseen kuuluvat oppilaat (n = 3 395) kuntamuodoittain.

Kokeeseen osallistuivat myös matematiikan ja luonnontieteiden kehittämisoh-jelmassa mukana olevat 33 LUMA-koulua (ks. Kuviot 1±3). Varsinaiseen otos-aineistoon sisältyi jo 10 LUMA-koulua, joten ko. pilottikoulujen osalta koulu-jen määrä lisääntyi 23:lla. Kun myös useimmista otoskouluista kokeeseenosallistui koko 9.-luokkien ikäluokka, niin kaiken kaikkiaan valtakunnallisenluonnontieteen kokeen tehtäviä ratkoi noin 11 500 oppilasta. Kuitenkin Ope-tushallitukseen palautettiin vain varsinaiseen otokseen kuuluvien oppilaidenvastaukset.

26

2.3 Kokeen rakenne

Valtakunnallisen luonnontieteiden kokeen tehtävät ryhmiteltiin kolmeksi osa-kokeeksi (ks. Liite 1 ja Taulukko 2). Koe 1 muodostui biologian, maantiedon,fysiikan ja kemian� perustehtävistä, jotka olivat monivalintatehtäviä. Kunkintehtävän viidestä väittämästä piti valita yksi. Kustakin oppiaineesta oli 5 tehtä-vää, joten koko osion tehtävämäärä oli 20.

Koe 2 sisälsi�soveltavia tehtäviä ja se koostui kahdesta osasta: kokeessa�2A oli12 monivalintatehtävää ja kokeessa 2B oli 13 tuottamistehtävää, joissa useim-missa oli vielä osatehtäviä.

Koko kokeessa oli 45 tehtävää, jotka jakautuivat oppiaineittain seuraavasti:biologia 8, maantieto 9, fysiikka 8, kemia 9 sekä integroivia oppiainerajat ylit-täviä tehtäviä 11. Viimeksi mainittuja nimitetään tässä raportissa luonnontietei-den yhdistelmätehtäviksi (taulukoissa merkintä science).

TAULUKKO 2� Valtakunnallinen luonnontieteiden koe 8.5.1998. Osakokeet ja tehtävät oppiaineittain. Ryhmäscience = luonnontieteiden yhdistelmätehtävät.

233,$,1(�-$�7(+7b9b1�180(52�.2.((66$26$.2.((7�-$�7(+7b9b�7

27

Biologian koetehtäviin sisältyivät opetussuunnitelman kolme suurta kokonai-suutta: ekosysteemi, ihmisen biologia sekä ihminen ja ympäristö. Tehtäviensuorittaminen edellytti etenkin asioiden havaitsemis- ja vertailutaitoja sekä tu-losten arviointi- ja päättelytaitoja. Maantiedon tehtävät edustivat luonnon-maantiedettä ja arvioivat tärkeitä opetussuunnitelmaan kirjattuja tavoitteita:planeetta Maan aseman ja erityispiirteiden ymmärtämistä, maailmankartanhahmottamista sekä erilaisten karttojen ja kaavioiden tulkitsemista.

Fysiikan tehtävissä olivat hyvin edustettuina tehtävät, jotka mittaavat kvalita-tiivisella tasolla havaintojen, luokittelun, tulkinnan ja johtopäätösten tekoa sekäperuskäsitteiden osaamista ja mallien tulkintaa. Myös tiedon soveltaminen olihyvin esillä (ks. Taulukko 4). Kemian tehtävien laadinnassa oli lähtökohtanamm. kemian peruskäsitteiden ja ilmiöiden osaamisen mittaaminen sekä arki-päivän kemian tuntemus.

Osakokeiden 1 ja 2A kunkin monivalintatehtävän oikea ratkaisu tuotti yhdenpisteen. Kokeen 1 perustehtävistä saattoi näin ollen saada yhteensä 20 pistettäja kokeen 2A soveltavista tehtävistä 12 pistettä. Kokeen 2B yksittäisistä sovel-tavista tuottamistehtävistä saadut pisteet vaihtelivat 2:sta 7:ään ja osion mak-simipistemäärä oli 48 pistettä. Koko kokeen kaikkien osioiden yhteispistemää-rä oli näin ollen 80 pistettä.

2.4 Koejärjestelyt

Valtakunnalliseen luonnontieteiden kokeeseen osallistuvien koulujen rehto-reille ja opettajille lähetettiin koemateriaalin mukana kokeen toimeenpano-ohjeet. Lisäksi oppilaille annettiin kokeen vastausohjeet tehtävävihkon kansi-lehdellä (Liite 1). Rehtoreita pyydettiin informoimaan oppilaita ennakkoon ko-keen luonteesta ja tärkeydestä, jotta siihen suhtauduttaisiin asiaankuuluvallavakavuudella.

Toimeenpano-ohjeissa painotettiin huolellista valmistautumista kokeeseen hy-vissä ajoin ennen määräpäivää. Siinä annettiin myös ohjeet varsinaista koetilai-suutta varten. Kokeen alkuun varattiin 10–15 minuuttia optisen lomakkeen(Liite 2) taustatietojen sekä oppilaskyselyn kohtien täyttämiseen. Itse koeaikaoli 90 minuuttia.

Kokeessa oppilas rengasti monivalintatehtävien oikean vaihtoehdon tehtävä-vihkoon. Tuottamistehtävien ratkaisut kirjoitettiin erilliselle vastauslomak-keelle. Oppilas siirsi monivalintatehtävien ratkaisut optiselle lomakkeellemustaamalla pehmeällä lyijykynällä vastaavat suorakulmiot vastauslomak-keesta. Tähän sai käyttää muutaman minuutin vielä varsinaisen koeajan pää-tyttyä.

28

Oppilaiden omat opettajat tai rehtorin määräämät muut luonnontieteellisten ai-neiden opettajat suorittivat tuottamistehtävien tarkastuksen, esikorjauksen japisteytyksen annettujen korjaus- ja pisteytysohjeiden mukaisesti ja siirsivät ko-keen 2B pisteet optisen lomakkeen asianomaiseen kenttään. Koulun tuli pa-lauttaa Opetushallitukseen otosryhmän suoritukset, ts. optiset lomakkeet jatuottamistehtävien vastauslomakkeet, sekä 9.-luokkalaisten aakkosellinen lu-ettelo, johon oli merkitty otokseen kuuluvat oppilaat.

2.5 Palaute opettajilta ja oppilailta

Kokeesta ei pyydetty kirjallista palautetta, mutta usealta koululta saatiin vasta-usten palautusten mukana koekommentteja. Kokeen toimeenpano- ja korjaus-ohjeita sekä itse kysymyksiä koskeva kritiikki on ollut pääasiassa myönteistä.Tehtäviä on pidetty hyvinä ja vaativina. “Monet kysymykset ovat hyviä, koskane edellyttävät opitun soveltamista ja ovat lisäksi usein poikkitieteellisiä. Tä-män tapaisia luonnontieteisiin liittyviä asioita oppilas tulee varmasti aikanaankohtaamaan ja joutuu joihinkin ottamaan kantaakin joko äänestäjänä tai päät-täjänä.” Mutta kriittisempiäkin äänenpainoja esiintyi: “Tällaisellako kokeellahalutaan mitata luonnontieteiden tasoa? Voisiko painotus olla enemmänkin asi-oiden syvässä ymmärtämisessä kuin yksittäisissä tiedoissa?“

Vastausajasta oli kahdenlaista näkemystä: “Joillekin oppilaille on mahdotontakeskittyä 90 minuuttia samaan asiaan. Pidimme kokeessa viipymisen minimi-aikana 60 minuuttia.“ Eräs oppilas kirjoittaa: “Huom! Kokeen tekoaika olisvoinu olla 30 min. lyhempi. T: Ihminen, jolla olis parempaakin tekemistä kuinistua luokassa tekemättä mitään.“ Toisaalta on myös ilmennyt kokeen jäämistäkesken aikapulan vuoksi.

Kokeen ajankohtaa kevätlukukauden lopulla pidettiin varsin yleisesti liianmyöhäisenä. Toukokuun alku on kevään kiireisintä koeaikaa. Myös retket jaleirikoulut ovat vaikeuttaneet järjestelyjä. Toisaalta on muistettava, että otos-koulut olivat tietoisia koepäivästä tammikuun puolivälistä alkaen. Joissakinkouluissa on ollut runsaasti poissaoloja. Kiireisestä ajankohdasta johtuen onoppilaiden motivointi ollut vaikeaa, mikä on ilmennyt mm. kokeen osion 2Btehtävien vastaamatta jättämisinä. Myös monet opettajat ovat kokeneet kokeentuottaman työn ylimääräisenä stressin aiheuttajana. “Itse arvostelu on opettajantyötä ja mielekästä, mutta mustata pisteitä piskuisiin ruutuihin...“ Lukuvuodenloppukiireet kuvastuivat myös siinä, että noin viidesosa kouluista ei palauttanutkokeita toivotussa aikataulussa.

29

2.6 Aineiston käsittely

Opetushallitukseen palautettujen vastauslomakkeiden tietojen tallennus tehtiinoptisesti ja analysoitiin Jotos-ohjelmistolla. Otoskouluille lähetettiin alustavakoetulos toukokuun lopussa. Palautteessa raportoitiin valtakunnalliset keskiar-vot sekä koulun tulos. Pikapalautteen tulokset perustuivat opettajien kouluillasuorittamaan esitarkastukseen ja siinä annettuun pisteytykseen.

Kesän 1998 aikana koevastaukset tarkistettiin Opetushallituksessa tarkempaatilastollista analyysiä varten. Tämän työvaiheen pohjalta tarkistettiin ennaltalaadittuja ja kouluille lähetettyjä arvostelukriteereitä joiltakin osin ja tuloksetkäsiteltiin tarkistetun pisteytyksen mukaisesti. Analysoinnissa käytettiin tau-lukkolaskentaa sekä Survo 98 C-tilasto-ohjelmistoa. Tuloksia tulkitaan tässäjulkaisussa, paitsi normaaleilla jakauman tunnusluvuilla, ts. keskiarvojen jakeskihajonnan avulla, myös mm. korrelaatio-, regressio- ja varianssianalyy-seilla. Tuloksia havainnollistetaan taulukoilla ja diagrammeilla. Tekstissä jataulukoissa tilastolliset merkitsevyydet ilmoitetaan seuraavasti:

- * = tilastollisesti melkein merkitsevä 0,01< p

30

3 KOETEHTÄVIEN PÄTEVYYS JA LUOTETTAVUUS

Kun kokeen tavoitteena ja tehtävänä on antaa tietoa luonnontieteiden oppimis-tuloksista peruskoulun päättövaiheessa ja arvioida, miten opetussuunnitelmassaesitetyt tavoitteet on saavutettu, on koulusaavutusmittarin pätevyyteen, sisäi-seen validisuuteen, kiinnitettävä erityistä huomiota. Tämän vuoksi kokeentehtäväsarjaa laatimaan koottiin joukko kokeneita luonnontieteiden asiantunti-joita ja pedagogeja, jotka on esitelty tämän julkaisun esipuheessa.

Asiantuntijaryhmän laatimat koetehtävät perustuvat Peruskoulun opetussuun-nitelman perusteet -julkaisuun (Opetushallitus 1994) ja siinä esitettyihin luon-nontieteiden tavoitteisiin sekä sisältökuvauksiin. Lisäksi työryhmällä oli käy-tettävissä Opetushallituksen kriteerityöryhmän luonnos luonnontieteiden kri-teereiksi (Opetushallitus 1999).

Mittarin pätevyyttä ja luotettavuutta ja siten kokeen laatineen asiantuntijaryh-män onnistumista vaativassa tehtävässään voidaan arvioida mm. tarkastele-malla koeosioiden ja koko kokeen keskiarvoja ja jakaumia. Niin kuin koetulok-sia käsittelevistä luvuista 4 ja 5 ilmenee, ovat jakaumat odotetusti lähes nor-maaleja. Tosin koko kokeen ja varsinkin soveltavien tehtävien osalta tuloksetjäivät odotettua tasoa heikommiksi. Kuitenkin peruskokeen pistekeskiarvo11,00 on selvästi parempi kuin puolet koko pistemäärästä (20 pistettä), vaikkaeri aineiden osaamisen tasossa oli melko suurta vaihtelua.

Tulosten tarkasteluosassa (luku 5) kiinnitetään huomiota myös luonnontietei-den todistusarvosanojen ja koetulosten välisiin korrelaatioihin, sillä niin kuinKorhonen (1999) matematiikan oppimistuloksia koskevassa julkaisussaan tote-aa, korrelaatiokerroinarvoilla voidaan kuvata sitä, mittaako koe oppilaille ope-tettuja asioita ja sellaisia suorituksia, joiden perusteella opettajat oppilasarvi-ointia tekevät. Luonnontieteiden osalta ko. korrelaatiokertoimet vaihtelevat ko-keen 1 osalta 0,44:stä 0,56:een, kokeen 2 osalta 0,57:stä 0,66:een ja koko ko-keen osalta 0,57:stä 0,68:aan. Kevään 1998 valtakunnallisessa matematiikanoppimistulosten arvioinnissa vastaavat korrelaatiot olivat kokeelle A 0,71, ko-keelle B 0,73 ja koko kokeelle 0,77. Kuitenkin esimerkiksi vuosina 1972–1993järjestetyissä peruskoulun matematiikan oppimistulosarvioinneissa on rapor-toitu indeksejä 0,44–0,72 (ks. Korhonen 1999).

Luvussa 2 käsiteltiin luonnontieteiden oppimistulosten arvioinnin validiudenkannalta keskeisiä asioita, tavoitteita, otantaa, kokeen rakennetta, koejärjeste-lyjä ja aineiston käsittelyä. Koska ulkoiset tekijät voivat uhata validiutta (vrt.esim. Metsämuuronen 1998), annettiin rehtoreille koejärjestelyjä varten tarkatohjeet. Näin pyrittiin takaamaan esimerkiksi tehokas ajan käyttö ja häiriöttömätkoeolosuhteet.

Luonnontieteen arviointiin valittiin otoksella kouluja edustavasti EU-alueilta,kaikista lääneistä ja maakunnista sekä eri kuntamuodoista. Otoskouluja oli oi-keassa suhteessa kaikista kokoluokista. Nämä seikat vahvistavat tulostenyleistettävyyttä eli ulkoista validiteettia.

31

Cronbachin α-kerrointa on yleisesti käytetty kokeen luotettavuuden, reliabili-teetin indeksinä (ks. Metsämuuronen 1998). Luonnontieteen peruskokeelle(koe 1) luotettavuuskertoimeksi tuli r = 0,65, soveltavien tehtävien osakokeelle(koe 2) 0,86 ja koko kokeelle 0,89. Kevään 1998 kansallisen matematiikan ar-vioinnin perustaitokokeelle α -kerroin oli 0,86 ja tuottamistehtäväkokeelle 0,83(Korhonen 1999). Peruskokeen tehtäviä lukuun ottamatta luonnontieteiden ko-keen luotettavuus on ollut samaa luokkaa kuin matematiikan kokeen. KunCronbachin α-kerrointa käytetään kuvaamaan kokeen sisäistä johdonmukai-suutta, voidaan perustehtäväkokeen kerroinarvon perusteella päätellä, että seneri tehtäväosiot eivät erotelleet oppilaita samalla tavalla ja yhtä luotettavastikuin soveltavan kokeen. Tämä on ymmärrettävää, koska tehtäväsarja koostuineljästä oppiaineesta, ja tavoitteena oli mitata oppimistuloksia opetussuunni-telman eri osa-alueilta. Peruskokeelle saatuun alhaisempaan kerroinarvoon vai-kuttaa myös pieni tehtävämäärä oppiainetta kohti. Soveltavat koetehtävät ovatparemmin erotelleet todelliset luonnontieteiden osaajat. Koko kokeen sisäinenjohdonmukaisuus on kerroinarvon perusteella kuitenkin ollut hyvä.

Luonnontieteiden koetta peruskoulun 9.-luokkalaisille laatineen asiantuntija-ryhmän edustajat arvioivat seuraavassa koetehtävien pätevyyttä oppiaineittainsuhteessa opetussuunnitelmaan asetettuihin tavoitteisiin sekä kokeen laadinta-aikana käytettävissä olleiden luonnontieteiden arviointikriteerien luonnoksiin.

32

3.1 Biologia2XWL�.RVRQHQ��0LUMD�0HVVR

Peruskoulun opetussuunnitelman perusteet (Opetushallitus 1994) ovat olleettehtävien laadinnan taustana, sillä perusteissa on esitetty opetuksen tavoitteet jakeskeiset sisällöt. Lisäksi on myös käytetty tukena niitä arviointikriteerejä, jot-ka biologian osalta talvella 1998 olivat hahmottumassa, sillä kriteereillähän py-ritään osoittamaan kunkin oppiaineen osaamisen tasoa. Biologian oppimistu-losten arviointitehtävien laadintaan on myös vaikuttanut kansainvälinen koulu-saavutustutkimus erityisesti vuosina 1983–84 (ns. IEA/SISS-aineisto; ks. esim.Leino & Laurén 1987), peruskoulu -90 -kartoitus luonnontieteissä kahdeksan-silla luokilla (ks. Linnakylä & Saari 1993), peruskoulun monioppiaineinen ar-viointikysely yhdeksänsille luokille 27.3.1995 sekä luonnontieteiden lähtötasonmittaus LUMA-projektin alussa (Leino 1997). Vaikka nämä kyselyt ovat olleetantamassa vaikutteita, biologian tehtäväsarjassa ei ole yhtäkään täysin saman-laista tehtävää, joten suora vertailu aiempiin kartoituksiin ei ole tehtävien ta-solla mahdollista.

.DQVDLQYlOLVHW�NRXOXVDDYXWXVWXWNLPXNVHW� Kansainvälisen IEA-tutkimuksentehtävät perustuvat peruskoulun ensimmäiseen opetussuunnitelmaan (Komite-anmietintö:1970 A 4 ja 1970 A 5). Tämän vuoksi sekä biologian että science-aihepiirin tehtäviä on muunneltu, jotta ne vastaisivat paremmin nykyisiä ope-tussuunnitelman perusteita. Biologian perustehtävillä 1, 2 ja 5 on vastaavuuksiaedeltävissä vuosien 1970 ja 1983–84 koulusaavutustutkimuksissa. Arviointi-tehtäviä laadittaessa on pidettävä mielessä ne opetuksen peruslinjat, jotka ovatyhteneväisiä muiden maiden opetussuunnitelmien kanssa, unohtamatta omiavahvuuksia.

2SHWXVVXXQQLWHOPDQ�SHUXVWHHW: Opetussuunnitelman perusteissa keskeiset si-sällöt jaotellaan kolmeen suureen kokonaisuuteen: ekosysteemi, ihmisen biolo-gia sekä ihminen ja ympäristö. Nämä suuret kokonaisuudet sisältyvät biologianoppimistulosten arviointitehtäviin.

Kunta- ja koulukohtainen opetussuunnitelma tarkentaa biologian suuria koko-naisuuksia, jolloin opiskeltavat kotiseudun ekosysteemit vaihtelevat alueittain.Metsät ja vesiekosysteemit ovat kuitenkin varsin keskeisiä lähes koko Suomes-sa, ja siksi ne on valittu tehtävien pohjiksi. Perustehtävissä 1 ja 2 tarvitaan tie-toja vesiekosysteemistä ja tuottamistehtävässä 13 sovelletaan metsän biologi-asta opittuja tietoja. Näiden tehtävien avulla valotetaan ekosysteemin raken-netta ja toimintaa sekä luonnossa vallitsevia syy- ja seuraussuhteita. Perusra-kenteiden, varsinkin eläin- ja kasvisolujen, tuntemus auttaa selvittämään pe-rustehtävän 5.

Ihmisen biologian keskeisiä sisältöjä ovat seksuaalisuus ja elämänkaari, joitakysellään perustehtävässä 3. Terveellisten elämäntapojen merkitys tulee esillesoveltavassa tehtävässä 11, jossa tulee ymmärtää ravinnon osuus fyysisessähyvinvoinnissa, ja soveltavassa tehtävässä 12 tulisi osata yhdistää tieto säteilynvaarallisuudesta sukusolujen vaurioherkkyyteen.

33

Ihminen ja ympäristö -kokonaisuus valottuu perustehtävässä 4, jonka ratkaisuedellyttää ympäristömuutoksen tunnistamista ja henkilökohtaisten toimintojenympäristövaikutusten arviointia.

$UYLRLQWLNULWHHULW� MD� WHKWlYLHQ� ODDGLQWD� Biologian arviointikriteerityöryhmäon jaotellut biologian suuret kokonaisuudet seuraavasti: ekosysteemi, eliökuntaja ihminen. Biologian oppimistulosten arviointitehtävät myötäilevät työryhmänlaatimien kriteerien suuria linjauksia.

Perustehtävissä 1 ja 2 käsitellään ekosysteemin rakennetta ja toimintaa ja op-pilaan tulee osata jaotella luonnon elementtejä elottomiin ja elollisiin tekijöi-hin. Perustehtävät 1, 2 ja 4 sekä tuottamistehtävä 13 käsittelevät lajien välisiäsuhteita sekä ympäristötekijöitä. Kannanvaihtelun merkitystä populaatioidenrunsastumisen ja vähenemisen kannalta tarkastellaan tuottamistehtävässä 13.Elämän perusprosesseista on kyse perustehtävässä 2, jossa vastaajan tulee ym-märtää, mitä fotosynteesi on ja mikä on sen merkitys.

Eliökunnan järjestelmän käsitteitä pohditaan perustehtävissä 1, 4 ja 5 sekätuottamistehtävässä 13. Vastatessaan tehtävään 1 oppilas osoittaa tietävänsä,että eliökuntaan kuuluu kasveja, eläimiä ja mikrobeja, ja näin hän osaa selittääkäsitteen eliöyhteisö. Tuottamistehtävän 13 ratkaisu edellyttää eliökunnan jär-jestelmän lajin ja populaation käsitteiden tuntemista. Perustehtävä 5 antaa op-pilaalle mahdollisuuden verrata erilaisia solukuvia, jolloin päätelmien teko hel-pottuu. Oikeaan vastaukseen päätyminen osoittaa, että oppilas hallitsee solunperusrakenteen sekä kasvi- ja eläinsolun keskeiset erot.

Ihmisen elintoiminnat ja ihmisyys ovat soveltavien tehtävien 11 ja 12 aihepii-rejä. Tehtävässä 11 oppilas joutuu miettimään, miten ravintotottumukset vai-kuttavat terveyteen. Tehtävässä 12 hän pohtii terveyttä haittaavia tekijöitä. Pe-rustehtävässä 3 tulee hallita ihmisen elämänkaaren alku ja lisäätymisbiologiankeskeisin käsitteistö sekä ymmärtää hedelmöitystapahtuman merkitys. Ihmisenvastuuta omasta elinympäristöstään tarkastellaan perustehtävässä 4, jossa sa-malla tiedustellaan luonnon monimuotoisuuden merkitystä lajien säilymisenkannalta.

Biologian kriteereissä esitetty energian virtaus ekosysteemissä on myös muka-na kokeessa monioppiainetyyppisessä tuottamistehtävässä numero 7.

Sekä opetussuunnitelmien perusteiden alkukappale että kriteeriluettelo esittävätkeskeiseksi oppisisällöksi evoluution. Arviointitehtävistä puuttuu kokonaanevoluutiota käsittelevä osio. Tämä asia on syytä korjata seuraavassa arviointi-tehtäväpaketissa. Samoin ihmisen rakennetta ja elintoimintoja käsittelevät teh-tävät puuttuvat, vaikka yleisesti tämä aihepiiri on juuri peruskoulun päättävänluokan opiskelukohde, jonka yhteydessä suunnitellaan erilaisia koejärjestelyjäja tulkitaan kokeiden tuloksia.

34

Opetussuunnitelmassa ja kriteereissä on myös mainittu lajinmääritys, mittaus-ja tutkimusmenetelmät, tulosten koonti ja vertailu sekä johtopäätösten tekemi-nen ja tiedon havainnollistaminen. Tästä taitojoukosta arviointikokeessa onmukana vain tiedon havainnollistaminen käyrällä tuottamistehtävässä 13. Tä-män biologian kokeen tehtävien oikea suorittaminen edellyttää erilaisia taitoja,joista keskeisimmät ovat asioiden havaitsemis- ja vertailutaidot sekä tulostenarviointi- ja päättelytaidot. Koska opetussuunnitelma on jatkuvasti muuttunutsiten, että tiedonhankinta-, käsittely- ja havainnollistamistaidot korostuvat,voidaan käsillä olevia tehtäviä kritisoida edellä lueteltujen taitotavoitteiden vä-häisestä huomioonottamisesta. Biologian kokeessa ei ole ainuttakaan kokeel-lista asetelmaa tulkinta- tai havainnollistamistehtävänä. Oppilaita kuitenkintestataan tämänkin asian suhteen soveltavan kokeen monioppiainetehtäväsar-jassa 3–7. Mikäli käsillä olevan kaltaisia arviointeja suoritetaan myöhemmin-kin, voitaisiin biologian kokeeseenkin laatia opetussuunnitelman hengen mu-kaisesti kokeellisen työskentelyn taitoja testaavia tehtäviä.

7HKWlYlPllUl�MD�WXQWLMDNR: Biologian tehtäviä on kaikkiaan vain kahdeksanja niistäkin viisi on perustehtäviä. Erityisen aliedustettuina biologian tehtävätovat tuottamisosioiden joukossa: mukana on vain yksi tuottamistehtävä. Ko-keen laadinnan loppuvaiheessa muutamia biologian tehtäviä karsiutui jokotehtävätyyppinsä tai työläytensä vuoksi ja näin tehtäväpakettia voidaan kriti-soida biologian näkökulmasta liian suppeaksi. Tehtävien sisältöjä tarkasteltaes-sa kuitenkin käy ilmi, että sekä monioppiainetehtävien soveltavien osioidenettä tuottamisosioiden sisältöaines on vahvasti biologiapainotteista.

35

3.2 Maantieto2XWL�.RVRQHQ

2SHWXVVXXQQLWHOPDQ� SHUXVWHLGHQ� WDYRLWWHHW� Peruskoulun opetussuunnitel-man perusteissa (Opetushallitus 1994) maantiedon opiskelun kuudesta tavoite-lauseesta kolme edustaa kulttuurimaantiedettä, yksi luonnonmaantiedettä jakaksi tiedonhankinnan, tiedon tuottamisen ja tiedon havainnollistamisen ta-voitteita. Nämä kolme tavoitelausetta, jotka ovat luonnonmaantieteen ja kokomaantieteen opiskelun tavoitteita, ovat seuraavat:

- Oppilas oppii ymmärtämään planeetta Maan aseman ja erityispiirteet sekähahmottamaan maailmankartan.

- Oppilas harjaantuu havainnoimaan luonnonympäristöä ja kulttuuriympä-ristöä, tulkitsemaan erilaisia karttoja sekä käyttämään kuvia, kaavioita jatekstejä maantieteellisinä tiedonlähteinä.

- Oppilas oppii hankkimaan ajankohtaistietoa monipuolisesti, myös tiedon-siirtotekniikkaa käyttäen, sekä itse tuottamaan ja havainnollistamaanmaantieteellistä tietoa.

Käsillä olevassa luonnontieteiden arviointiprojektissa on ensimmäinen tavoi-telause otettu huomioon Maan planetaarisuuden ymmärtämistä mittaavassa pe-ruskokeen (koe 1) tehtävässä 9. Toinen tavoitelause on huomioitu karttataitojamittaavassa perustehtäväkolmikossa 6, 7 ja 8 sekä tehtävässä 10, jossa oppilaantulee osata soveltaa tietojaan maantieteellisen sijainnin ilmoittamisesta koordi-naattien avulla. Kolmas tavoitelause on koetta laadittaessa jätetty huomiotta,vaikka tavoitteessa esitetty maantieteellisen tiedon havainnollistaminen olisimahdollista testata esimerkiksi tuottamistehtävänä. Kartan, piirroksen tai dia-grammin laatiminen voisikin olla mahdollisen tulevan arviointiin liittyvän ko-keen tehtävätyyppi.

Nykyisen kokeen perustehtävät ovat siis opetussuunnitelman perusteiden kah-den tavoitelauseen mukaiset. Tavoitelause, jota ei ole kokeessa otettu huomi-oon, voidaan kuitenkin mieltää siten, että sen avulla pyritään ohjaamaan ope-tustilanteiden tapahtumia ja opiskelun käytäntöjä, eikä sitä kouluoloissakaanpyritä koesuorituksissa testaamaan, vaan tavoitteen toteutuminen näkyy pi-kemminkin oppilastöinä, tutkielmina, kirjoitelmina ja graafisina esityksinä.Kokeessa on oppilaita kuitenkin kehotettu havainnollistamaan fysiikan numee-risia arvoja koordinaatistossa, liikeratoja piirroksena ja biologista kannanvaih-telua käyrinä. Tähän sarjaan olisi kieltämättä istunut hyvin esimerkiksi numee-risen aineiston havainnollistaminen karttana. Maantieteellisen aineiston ha-vainnollistamistehtävän puuttuminen on siis käsillä olevan kokeen puute.

36

2SHWXVVXXQQLWHOPDQ� SHUXVWHLGHQ� VLVlOW|DOXHHW� Opetussuunnitelman perus-teissa on jaoteltu maantiedon opiskelun sisällöt kolmeen ryhmään:

1. Maapallo, ihmisen kotiplaneetta2. Suomi Euroopan osana3. Alue ja sen ihmiset. Käsillä olevan luonnontieteiden oppimistulosten ko-

keeseen tästä sisältöalueesta kuuluvat vain luonnonmaantieteelliset tee-mat.

Kokeen tehtävien sisältöjen painottuminen Suomeen ja lähiympäristöömme onharkittu rajaus, sillä valtakunnallisesti ei maapallon itsensä lisäksi ole muutaopetussuunnitelmassa mainittua aluetta. Maapalloa käsitellään planetaarisuu-den näkökulmasta edellä mainitussa perustehtävässä 9, ja Pohjoismaiden kart-tapohja on valittu perustehtävän 10 ja tuottamistehtävän 11 pohjaksi. Ilmasto-diagrammien tulkinnassa vertaillaan pohjoismaisia paikkakuntia soveltavassatehtävässä 10. Soveltavan tehtävän asiasisältö koskee Suomen yleisintä maala-jia ja tuottamistehtävä 12:n Suomen kallioperän ominaisuuksia. Koetehtävienlaadinnassa on siis jätetty kokonaan huomiotta opetussuunnitelman perusteissaesitetty kolmas alue (Alue ja sen ihmiset), koska opetussuunnitelma antaakouluille vapauden päättää siitä, mikä tämä tutkittava alue on. Näin tästä sisäl-tölauseesta ei voida laatia valtakunnallisesti oikeudenmukaista koetehtävää.

$UYLRLQWLNULWHHULW�MD�WHKWlYLHQ�ODDGLQWD� Tehtäviä laadittaessa työryhmällä olikäytettävissä kunkin oppiaineen kriteerityöryhmän senhetkinen ehdotus oppi-aineen oppilasarvioinnin kriteereiksi. Maantiedossa opetuksen sisällöt on luo-kiteltu seitsemään ryhmään, joista luonnontieteiden koetehtävien näkökulmastaolennaisia ovat neljä ensimmäistä:

1. Planetaarisuuden perusteet ja merkitys2. Kallio- ja maaperä sekä ilmakehän ilmiöt3. Kartta ja muut maantieteelliset tiedonlähteet4. Luonnonvarat (ja niiden käyttö)

Kriteerien valossa koetehtävät kattavat esitetyt sisältöalueet. Planetaarisuudenmerkitystä sivutaan perustehtävässä 9, ja kallioperän ilmiöiden ymmärtämi-sestä on kyse tuottamistehtävässä 12, Suomen maaperän synnyn ymmärtämi-sestä soveltavassa monivalintatehtävässä 9 ja ilmakehän ilmiöiden diagram-mitulkinnasta soveltavassa monivalintatehtävässä 10. Ilmakehän sääilmiö,sykloni, on tuottamistehtävän 11 aiheena. Lisäksi tuottamistehtävässä 10, jokatässä kokeessa on monioppiainetehtävä, tulee selostaa piirrosten avulla vedenkiertokulku luonnossa. Tämä on sellainen asia, joka implisiittisesti sisältyymaapallon kehien ilmiöiden osioon, vaikka sitä ei ainakaan koetehtävien laa-dinta-aikana ollutkaan sanallisesti mainittu sisältöluokituksessa. Toisaalta ky-seinen tehtävä voisi varsin hyvin olla myös opetussuunnitelman perusteidenmukaan fysiikankin tehtävänä. Asian keskeisyyttä luonnontieteiden opetukses-sa osoittaa sekin, että tähän tehtävään oli vastattu eniten (yli 90 % vastaajista).

37

Kartta ja muut maantieteelliset tiedonlähteet ovat aiheina perustehtävissä 6, 7,8 ja 10. Kartanlukutaidoista kysytään mittakaavaa, ilmansuuntia, korkokuvaa jamaantieteellisen sijainnin määrittelyä. Diagrammi (soveltava monivalintatehtä-vä 10) ja syklonin symbolit (tuottamistehtävä 11) edustavat muita maantietees-sä esiintyviä havainnollistamistapoja.

Luonnonvarat eivät esiinny varsinaisten maantiedon tehtävien joukossa. Mo-nioppiainetehtävässä 9 pyydetään kuitenkin luokittelemaan annettuja energi-anlähteitä luonnontieteellisin perustein, ja luonnonmaantieteellinen lähtökohtatarjoaa tähän tehtävään yhden ratkaisuvaihtoehdon.

$UYLRLQWLWXORVWHQ� YHUWDLOXNHOSRLVXXV� DLHPSLHQ� PLWWDXVWHQ� NDQVVD� Koskakäsillä on luonnontieteiden oppimistulosten arviointiprojekti, on tehtävien laa-dinnassa pyritty siihen, että mahdollisimman moni luonnonmaantieteen osioolisi vertailukelpoinen aiemmin suoritettujen koulusaavutusmittausten, arvi-ointien ja LUMA-projektin lähtötasomittauksen kanssa. Valtakunnallisessaluonnontieteen oppimistulosten kokeessa oli vain perustehtävä 7, sekin hiemanmuutettuna, yhteinen LUMA-projektin 7.-luokkalaisten kokeen tehtävän 1kanssa. Näin vertailua LUMA-projektin lähtötasomittauksen kanssa ei luon-nonmaantieteen osalta voida tehdä. Sen sijaan maassamme vuosina 1970 ja1983–84 toteutettujen koulusaavutustutkimusten kanssa vertailumahdollisuuk-sia on runsaasti. Varhaisempi tutkimus - the First International Studies onScience (=FISS) ja myöhäisempi - the Second International Studies on Science(SISS) sisälsivät luonnonmaantieteen ja karttatulkinnan tehtäviä.

Kansainvälisen tutkimuksen koordinoijana toimi the International Associationfor the Evaluation of Educational Achievment (IEA). Erityisesti jälkimmäineneli SISS olisi mielenkiintoinen vertailukohde, koska Suomessa opetussuunni-telmat ovat muuttuneet jopa kahdesti tuon mittauksen jälkeen. Välivertailunvoi tehdä vuonna 1990 suoritettuun Peruskoulun arviointi-90-kartoitukseen(lyhenne PK-90). On kuitenkin huomattava, että molemmilla kerroilla vastaaji-na olivat peruskoulun kahdeksasluokkalaiset. Keväällä 1995 Opetushallituskohdisti arviointikyselynsä yhdeksäsluokkalaisille, mutta koska tuon kyselynkeskeisenä teemana oli ihminen ja hänen toimintansa, ei kysymysten joukossaollut tietenkään ainuttakaan luonnonmaantieteellistä tehtävää.

Käsillä olevan arvioinnin luonnonmaantiedon tehtävistä osaa on käytetty ai-emminkin, ja ne on koottu Taulukkoon 3. Lisäksi maantiedon tehtävänä onesitetty PK-90-testissä tuottamistehtävä 8, joka tässä kokeessa on fysiikantuottamistehtävänä.

38

TAULUKKO 3� Aikaisemmissa koulusaavutuskokeissa esiintyneet kevään 1998 valtakunnallisen luonnon-tieteiden kokeen luonnonmaantieteen tehtävät.

.RHRVLR 7HKWlYl .RXOXVDDYXWXVPLWWDXV

Koe 1, perustehtävät 06, mittakaava IEA/SISS JA PK-90

07, ilmansuunnat IEA/SISS JA PK-90

08, korkokuva IEA/SISS JA PK-90

10, sijainti IEA/SISS JA PK-90

Koe 2A, soveltavat tehtävät 10, ilmastodiagrammin tulkinta IEA/SISS JA PK-90

Koska puolet maantiedon tehtävistä on aiemmin esitettyjä, voidaan tehtäviä pe-riaatteessa kritisoida vanhanaikaisuudesta. Toisaalta on kyse luonnonmaantie-teen sisältöalueesta ja maantieteelle ominaisimman työvälineen, kartan, käyt-tötaidoista. Nämä ovat sellaisia perusasioita, joissa ei juuri muutoksia ole ta-pahtunutkaan.

Opetussuunnitelman tekstissä ja kriteereissä on kuitenkin mainittu käsite kart-tatulkinta. Yksikään tehtävä ei testaa tätä, vaan karttataidot kysytään lähinnäkarttamerkkien ymmärtämisen tasolla. Toisaalta on ymmärrettävää, että varsi-naista karttatulkintatehtävää ei ole mukana, koska kunnollinen tulkinta on työ-läs ja perusteellista pohdintaa vaativa urakka, ja sellainen tehtävämuoto vaatiipoikkeavan paljon aikaa tämän kokeen muihin tehtäviin verrattuna. Peruskou-lussa on lisäksi tavallista, että karttatulkintatehtävät sisältävät aina ihmistoi-minnan elementin, ja pelkällä luonnonmaantieteellisellä sisällöllä ladattu tehtä-vä olisikin peruskoulutasolle oudohko.

7HKWlYlPllUl�MD�WXQWLMDNR��Kun maantiedon kysymykset ovat tässä kokeessaesiintyvien kaltaisia, on vaarana, että asiaa ajattelematon mieltää luonnon-maantiedon joko maantiedon ainoaksi sisällöksi tai ainakin hyvin keskeiseksiaihepiiriksi. Näin ei kuitenkaan käytännössä ole, vaan kuten opetussuunnitelmahuomauttaakin, maantieto toimii yhdistävänä siltana luonnontieteellisen ja yh-teiskuntatieteellisen ajattelun välillä. Näin esimerkiksi luonnonmaantiedonopetuksen tuntimäärä on selvästi alle puolet biologian opetuksen tuntimäärästä.Todennäköisesti luonnonmaantiedon opettamiseen käytetty tuntimäärä on noinneljännes biologian opetukseen käytettävästä yhteisten kurssien tuntimäärästä.Kokeessa oli kuitenkin jopa enemmän maantiedon kuin biologian tehtäviä.Kokeen kokonaisuudesta luonnonmaantiedon tehtävät muodostavat selvästiylisuuren osan opetukseen käytettäviin tuntimääriin verrattuna. Koska yhteis-kunnalliset kytkennät puuttuvat puhtaan luonnonmaantiedon sisältöalueista,puuttuvat maantiedon opetuksessa keskeiset ympäristökysymyksetkin tehtävä-valikosta. Valtakunnallisesti läpiviedyllä kysymyssarjalla on aina jonkin verranopetusta ohjaavaa merkitystä. On mahdollista, että Opetushallituksen lähettämätehtäväpaketti mielletään kouluissa väärin, jolloin maantiedon opetuksesta jä-tetäänkin vähemmälle sellaiset aihepiirit, joita ei testeissä kysytä. Tämä voitai-siin ehkä välttää siten, että vastaisuudessa karsitaan maantiedon tehtävien mää-rää ja tehtäväkuvauksessa käytetään käsitettä luonnonmaantieto maantiedonsijasta.

39

3.3 Fysiikka.DDULQD�.DXSSLQHQ

3HUXVNRXOXQ� RSHWXVVXXQQLWHOPDQ� SHUXVWHHW (Opetushallitus 1994): Opetus-suunnitelman perusteissa esitetään fysiikan opiskeluun kaksi yleistä tavoiteta-soa, kvalitatiivinen ja kvantitatiivinen taso, sekä opetuksen keskeiset sisällöt.

Kvalitatiivisen tason tavoitteita ovat- havaintojen, luokittelun ja niiden tulkinnan sekä näistä johtopäätösten te-

keminen- fysikaalisiin ilmiöihin liittyvien peruskäsitteiden, periaatteiden, lakien ja

mallien oppiminen- taito keskustella fysiikan alaan kuuluvista asioista ja ilmiöistä sekä fysi-

kaalisen tiedon, soveltaminen luontoa ja ympäristöä koskevissa kysymyk-sissä, ongelmien ratkaisuissa sekä päätöksenteossa.

Kvantitatiivisen tason tavoitteita ovat- mittausten tekeminen, suuruusluokkien vertailu sekä johtopäätösten esit-

täminen, tulkinta ja tekeminen- yksinkertaisten mallien muodostaminen, erityisesti graafisen esityksen

pohjalta sekä niiden käyttäminen fysiikan ilmiöiden selittämisessä- yksinkertaisten tutkimusten suunnitteleminen ja tekeminen myös itse teh-

dyillä välineillä tutkimusprosessien ja saatujen tutkimustulosten luotetta-vuuden arviointi.

Fysiikan ja kemian keskeiset sisällöt esitetään viitenä teemana, joiden tarkoitusei ole muodostaa opetuksen lähtökohtaa, vaan suunnata oppimista kohti niidenhahmottumista. Nämä teemat ovat

- rakenteet ja järjestelmät- vuorovaikutukset- energia- prosessit- kokeellinen menetelmä.

Opetussuunnitelman perusteissa esitetään tarkempi kuvaus siitä, mitä fysiikanja kemian keskeisistä sisällöistä kuhunkin teemaan voidaan sisällyttää.

)\VLLNDQ� NULWHHULW�� Luonnontieteiden oppimistulosten arviointitehtäviä ryh-dyttiin laatimaan syksyllä -97, jolloin opetushallituksen eri oppiaineisiin ni-meämien työryhmien, ns. kriteeriryhmien, työ oli vielä kesken. Tässä vaiheessafysiikan kriteeriryhmä oli työstänyt kriteereistä raakaversiot, joita ei näin ollenvielä voitu lopullisina kriteereinä julkistaa. Kriteerien raakaversiot olivat tehtä-viä laativan fysiikan työryhmän käytössä, mutta keskimmäisen arvosanan kri-teerit eivät olleet pohjana nyt suoritetussa oppimistulosten arvioinnissa, vaantyöryhmän tavoite oli laatia koetehtävät voimassa olevan opetussuunnitelmanperusteiden tavoitteiden mukaisesti.

40

Fysiikan keskimmäisen arvosanan kriteerit noudattavat opetussuunnitelman pe-rusteissa esitettyjä tavoitteita, joten tätä kautta ne ainakin osittain esiintyvätkoetehtävissä. Kriteerit on laadittu noudattamaan fysiikan ja kemian opetuksenviittä teemaa siten, että kustakin teemasta on esitetty muutamia keskeisiä ta-voitelauseita. Poikkeuksen tästä muodostaa kuitenkin kokeellinen menetelmä,joka on esitetty kaikille luonnontieteille yhteisenä oppimista koskevana taitona.

.RHWHKWlYLHQ� ODDGLQWD��Fysiikan koetehtävät, samoin kuin muidenkin luon-nontieteiden tehtävät, oli luokiteltu kolmeen eri tehtävätyyppiin:

1. perustehtävät2. soveltavat ja kokeellisuutta mittaavat tehtävät3. eri luonnontieteiden yhteiset, ns. yli oppiainerajojen ulottuvat tehtävät.

Fysiikan tehtäviä laadittaessa käytettiin apuna ja malleina eri oppikirjasarjoista,jopa lukion kirjoista ja joistakin ulkomaisista kirjoista saatavia tehtäviä, ja van-hoja fysiikan valtakunnallisten kokeiden tehtäviä, mutta osa tehtävistä tuotet-tiin itse.

2SHWXVVXXQQLWHOPDQ� SHUXVWHLVVD� HVLWHWW\MHQ� I\VLLNDQ� WDYRLWWHLGHQ� LOPHQH�PLQHQ�I\VLLNDQ�NRHWHKWlYLVVl��Taulukkoon 4 on koottu yhteenveto siitä, mitenopetussuunnitelman perusteiden fysiikan eri tavoitetasot ovat toteutuneet op-pimistulosten arviointikokeen fysiikan tehtävissä.

Koetehtävissä olivat hyvin edustettuina tehtävät, jotka mittaavat kvalitatiivi-sella tasolla havaintojen, luokittelun, tulkinnan ja johtopäätösten tekoa sekä pe-ruskäsitteiden osaamista ja mallien tulkintaa. Sen sijaan fysikaalisen tiedonkäyttöä ja soveltamista keskusteluissa sekä luontoa koskevissa päätöksissäyms. ei koe mitannut, mutta tiedon soveltaminen oli muuten hyvin esillä.

Kvantitatiivisen tason tavoitteiden toteutumista edes jonkun verran mittaaviatehtäviä oli vain yksi, koska luonnontieteiden arviointikoetta laatimassa olleistaeri oppiaineiden opettajista hyvin moni vastusti tehtäviä, joissa suoritettaisiinkokeellinen tutkimus. Tätä perusteltiin mm. sillä, että koe on jo kokonaisuu-dessaan niin laaja, että ajallisesti on mahdotonta toteuttaa tutkimuksen sisältä-vää koetta. Toisena perusteluna esitettiin, että eri kouluissa ei välttämättä oleriittävästi asianmukaisia välineitä ja tiloja esim. 100 oppilaan suorittaa kokeel-lista tutkimustehtävää.

Kokeen 2A tehtävät 3–7 edustavat hyvin luonnontieteellisen tutkimuksen tu-losten käsittelyä, johtopäätöksen tekoa sekä tutkimuksen luotettavuuden arvi-ointia, joten tämä tehtäväkokonaisuus korvaa fysiikan kokeellisuuden puuttu-mista. Kokeesta puuttuivat ns. laskennalliset tehtävät, koska tavoitteena olilaatia tehtäviä, jotka mittaavat peruskäsitteiden hallintaa, ymmärtämistä ja so-veltamista.

41

TAULUKKO 4. Fysiikan tavoitetasot Peruskoulun opetussuunnitelman perusteissa (Opetushallitus 1994) javaltakunnallisen luonnontieteiden kokeen fysiikan tehtävien sijoittuminen niihin.

.RHRVLR��WHKWlYl .YDOLWDWLLYLVHQ�WDVRQ�WDYRLWH .YDQWLWDWLLYLVHQ�WDVRQWDYRLWH

3HUXVWHKWlYlW��.RH��

11. Mopoilijan ja hyönteisen Peruskäsite: vuorovaikutus

törmäys Laki: voiman ja vastavoiman laki

12. Nopeusdiagrammi Peruskäsite: nopeus

Malli: graafinen malli ja sen tulkinta

13. Kävely matolta lattialle Peruskäsite: lämmönjohtuminen

14. Jodin isotooppi Peruskäsite: radioaktiivisuus

Tiedon soveltaminen

15. Kytkentäkaavio Peruskäsite: virtapiiri, jännite

Malli: kytkentäkaavio

Tiedon tulkinta ja soveltaminen

0RQLRSSLDLQHWHKWlYlW�.RH��$

3–7: Tiedon tulkinta, johtopäätöksen teko

Venlan hernetutkimus Graafisen mallin tulkinta

6RYHOWDYDW�MD�NRNHHOOLVXXWWDNRURVWDYDW�WXRWWDPLVWHKWlYlW�.RH��%

5. Hiustenkuivaaja Tiedon tulkinta ja sen soveltaminen

6. Kivinäytteet Peruskäsite: massa, tilavuus, tiheys Malli: graafisen esityksentekeminen ja sen tulkinta;johtopäätöksen tekeminen

8. Jättiläinen maapallolla Peruskäsite: painovoima

ja sen suunta

0RQLRSSLDLQHWHKWlYlW�.RH��%

1. Suuruusluokat Peruskäsite: aineen rakennehiukkaset

Planeetta- ja tähtijärjestelmä

7. Ruisleipä

Peruskäsite: energia ja sen muuntuminen

9. Energialähteet Peruskäsite: energia ja sen eri lähteet

Luokitteleminen

10. Veden kiertokulku Peruskäsite: olomuoto, lämpö, painovoima

42

3HUXVNRXOXQ�I\VLLNDQ�RSHWXNVHVWD��Opetussuunnitelman perusteet, oppikirjat,aikanaan valmistuvat fysiikan kriteerit, mahdolliset ns. koepankkitehtävät sekäoppimistulosten arviointikokeet suuntaavat fysiikan opetusta. Opetussuunni-telman perusteissa esitetyt tavoitetasot ovat väljät, joten opetus voidaan toteut-taa hyvin koulukohtaisesti. Kvantitatiivisen tavoitetason nostaminen kvalitatii-visen tavoitetason rinnalle edellyttää kouluissa opetuksen järjestämistä entistäenemmän kokeellisuutta painottavaksi. Tällainen kokeellisuus ei ole pelkääoppikirjasarjojen työohjeiden noudattamista, vaan sen tulisi aktivoida oppilaitasuunnittelemaan tutkimuksia ja toteuttamaan niitä. Tutkimuksellinen ote erivaiheineen - ilmiö ja sen havainnointi, ilmiöön vaikuttavien muuttujien ja riip-puvuuksien tunnistaminen, tutkimusvälineiden valinta, tutkimuksen suoritta-minen, tulosten esittäminen taulukoiden ja kuvaajien avulla, tuloksiin pohjau-tuvien lainalaisuuksien löytäminen ja johtopäätösten teko, tutkimuksen luotet-tavuuden arviointi ja kenties vielä parannusehdotuksien teko - vaativat niinriittävän tutkimusajan varaamista kuin oppilaiden totuttamista empiirisen tut-kimuksen suorittamiseen. On selvää, että jos opetus toteutetaan esim. yhdentunnin kokonaisuuksina, tutkimuksellisuus jää olemattomaksi tai hyvin pinta-puoliseksi. Mutta voisiko tapahtua, että aito empiria lisäisi oppimisen laatuamäärän sijaan?

Kvantitatiivisten tavoitteiden toteutuminen edellyttää siis kokeellisuuden to-teuttamista, joten kokeellisten tehtävien osuutta on lisättävä myös valtakunnal-lisissa oppimistulosten arviointikokeissa. Näiden kokeiden muoto ei voine ollasamanlainen kuin nyt toteutettu koe. Koulut tarvinnevat myös ohjeistusta tut-kimuksen suorittamisesta sekä siinä käytettävistä välineistä.

43

3.4 Kemia,UPD�$UROXRPD��6LUNND�6HOYHQLXV

7HKWlYLHQ� RSHWXVVXXQQLWHOPDOOLQHQ� SHUXVWD��Kemian tehtävät laadittiin Pe-ruskoulun opetussuunnitelman perusteet (Opetushallitus 1994), Fysiikka jakemia opetussuunnitelmassa (Opetushallitus 1994) ja Fysiikan ja kemian kri-teerit -luonnoksen pohjalta (Opetushallitus 1999). Peruskoulun opetussuunni-telman mukaiset kemian opetuksen tavoitteet on esitelty luvussa 1.2.3.

.RH����3HUXVWHKWlYlW��Kokeen 1 tehtävä 16, jossa kysytään sähkön johtumistatiettyjen aineiden vesiliuoksessa, testaa ainetuntemusta ennen kaikkea pääsi-doslajien osalta, vesiliukoisuuskäsitteen hallitsemista sekä arkiainetietoutta.

Tehtävä 17, jossa kysytään happaman maaperän neutraloinnista, testaa ainetie-toutta ennen kaikkea arkiaineiden osalta, happamuuskäsitteen hallintaa sekäympäristökemian tietoutta.

Tehtävät 18–20 perustuvat samaan orgaanisen kemian reaktioyhtälöön. Erityi-sesti tehtävä 18 mittaa kemian merkkikielen osaamista, ainetuntemusta, elä-mässä tärkeiden kemiallisten reaktioiden tunnistamista sekä tietenkin orgaani-sen kemian tietoja.

Tehtävä 19 testaa myös kemian merkkikieltä. Lisäksi tehtävässä vaaditaan or-gaanisen kemian perusreaktioista hiilivedyn palamisen osaamista, olomuotojenhavaitsemista. Konstruktivistisen oppimiskäsityksen mukaan arviointi ja it-searviointi kuuluvat olennaisena osana aktiiviseen oppilaslähtöiseen oppimi-seen. Tällöin kokeen tarkoituksena on paitsi testata, myös opettaa oppimispro-sessin tärkeänä osana. Tässä tehtävässä on aineksia selkiyttämään sellaisia op-pilaan ajatuksia, jotka ovat lähellä merkkikielen hallintaa.

Tehtävä 20 testaa hiukkasen rakennetuntemusta ja kemiallisen mallin merkin-tää. Tämä tehtävä myös opettaa, jos oppilaan aivoissa oleva malli on sekava,sekä syventää, jos oppilaan mallitulkinta on epävarmaa.

.RH��$��6RYHOWDYDW�PRQLYDOLQWDWHKWlYlW��Tehtävät 1 ja 2 ovat päivittäiseenkemian työskentelyyn liittyvät tehtävät. Kemiassa määrätyn pitoisten liuostenvalmistaminen joko toisista liuoksista tai kiinteistä aineista lähtien on perus-taito, jota tarvitaan kaikilla kemian sovellusaloilla. Liuosten valmistukseenliittyy aina myös yksikkömuunnoksia sekä suuruusluokka-arviointia, jotka tu-levat näissä tehtävissä esille.

Tehtävä 8 (monioppiainetehtävä) testaa oppilaan taulukonlukemistaitoa, jossatulee esille sarakkeiden merkitys, taulukon kuvaama asia sekä suureen sekä yk-sikön käsitteiden erottaminen. Lisäksi mitataan tulkintakykyä sekä riippuvuu-den ymmärtämistä.

44

.RH� �%�� 6RYHOWDYDW� WXRWWDPLVWHKWlYlW��Tehtävä 2 testaa kemian peruskäsit-teiden ymmärtämistä käsitteinä sekä läheisten käsitteiden yhteyksien hallintaa.Tehtävän avulla selvitetään myös käsitekarttatekniikan käyttöä sekä ohjataansiihen. Myös lauserakenteiden tekeminen nuolen suunnassa mittaa käsitteidenvälisten yhteyksien hallitsemista. Tehtävä testaa erinomaisesti ymmärtämisensyvyyttä.

Tehtävän 3 koejärjestelyn perusteella pitää osata laatia metallien jalousjärjestyseli väline a-kohdan vastausta varten. Lisäksi on tunnettava hapon ominaisuudetja korroosio sekä tehtävä havainnon (vaikkakin kuvasta) perusteella reaktiono-peusjohtopäätökset. Tehtävässä on osattava kemiallista (epäorgaanista) merk-kikieltä. Tehtävän jälkimmäisessä b-kohdassa totutetaan pois yhden oikeanvastauksen myytistä. Perustelun hallintaa sekä ympäristökemian tietoja vaadi-taan lähinnä korroosiosuojauksessa. Tämä tehtävä on kokeellisen työskentelyn(”...osaa tehdä systemaattisia havaintoja, ...osaa tulkita mittaustuloksia ja tehdäjohtopäätöksiä”), tiedon käsittelyn (”...osaa luokitella, vertailla ja jäsentäähankkimaansa tietoa...”) ja tiedon esittämisen (”...osaa esittää luonnontieteel-listä tietoa selostuksina...tai yksinkertaisina malleina”) kannalta hyvä tehtävä.

)\VLLNDQ�MD�NHPLDQ�NULWHHULW� MD� WHKWlYLHQ� ODDGLQWD��Fysiikan ja kemian kri-teereihin (Opetushallitus, luonnos 1999) verrattaessa keskeiset alueet tulevatesille tehtävittäin seuraavasti:- tiedon hankinta ja käsittely: tehtävät 2A/8 ja 2B/3- tiedon esittäminen ja arvioiminen: 2A/1 ja 2, 2B/2 ja 3- tiedon soveltaminen ja mallintaminen: 1/16–20- kokeellisen työskentelyn taidot: 2A/1 ja 2, 2B/3- luovat - , vuorovaikutuksen - ja itsenäisen persoonallisuuden taidot: ---- kemian merkitys yhteiskunnassa: kaikki kemian tehtävät- kemian tiedonala: 2A/1, 2 ja 8, 2B/3.

.HPLDQ� WHKWlYLVWl�\OHHQVl��Tehtävät on laadittu mittaamaan eräiden kemianperuskäsitteiden ja ilmiöiden osaamista sekä arkipäivän kemian tuntemusta.Tehtävät ohjaavat kokeellisen menetelmän ja kemian mallintamisen opetteluunperuskoulussa. Tehtäviin liittyy myös työtapoja mittaavia elementtejä, joidentoivotaan ohjaavan vastaisuudessa monimuotoisempien työtapojen käyttöön.Mitään yleistä peruskoulun jälkeistä kemian osaamista ei muutamalla tehtä-vällä saa kartoitettua, mutta tiettyjen tietojen ja taitojen hallintaa kyllä. Seuraa-van kerran, kun päättöarviointia tehdään luonnontieteiden osaamisessa, on mu-kaan otettava laborointia – sen järjestäminen ei ole mahdotonta missään Suo-men koulussa!

45

3.5 Luonnontieteiden yhdistelmätehtävät2XWL�