oppiminen_ – HAHKU

Olemmeko ihan pihalla omasta suuntavaistostamme?

Tutkijat ovat aika tavalla samaa mieltä siitä, että ympäristössä navigoinnin eli suunnistamisen oppiminen edellyttää kolmea erilaista osatekijää. Ensimmäisenä tulee maamerkit, joita meidän täytyy ympäristöstämme havaita. Seuraavana yhdistämme näitä maamerkkejä ketjuksi tai reitiksi (maamerkistä A maamerkille B, jne.) ja lopuksi pystymme muodostamaan näistä jonkinlaisen kokonaiskäsityksen eli muodostamaan mielenkartan (cognitive map).

Siegel and White (1975) esittivät, että nämä kolme muodostavat navigoinnin kehityksen hierarkkiset vaiheet (maamerkki – reitti – kartta). Montello (1998) ei ollut eri mieltä näistä kolmesta vaiheesta, mutta arveli, että aivotoiminnallisena prosessina kyse ei ole peräkkäisistä vaiheista, vaan kaikki nämä alkavat prosessoitua ja kehittyä enemmän tai vähemmän samanaikaisesti. Se, mikä on jäänyt epäselväksi, on kysymys, kuinka tietoista tämän prosessin tulisi olla, että etenisimme näiden vaiheiden kanssa. Yksilölliset erot navigointitaidoissahan voivat riippua ihan siitä, miten paljon kiinnitämme huomiota ympäristöömme ja sijanteihin.

Kuva: Vapaa käännös Santa Barbara suuntavaistokyselystä. Älä käytä vakavalla mielellä!
Käyttöohje: laske pisteesi yhteen ja jaa tulos viidellätoista. USAlaisen opiskelijaryhmän keskivarvo oli 4,8 ja keskihajonta 1. Alle 3 keskiarvo kertoo jo varsin heikoksi koetusta omasta suuntavaistosta.

Santa Barbaran suuntavaistokysely (Hegarty ym., 2002, lyhennettynä SBSOD) on paljon käytetty mittari, jolla ihmisten suuntavaistoa arvioidaan. (Voit arvioida itsesi laskemalla keskiarvon vastauksistasi oheisesta kuvasta). Sen on havaittu olevan hyvin yhteydessä erilaisten muiden spatiaalisten ja virtuaalisissa ympäristöissä tehtyjen navigoinnin tehtäväsuoritusten kanssa. Siksipä Burte ja Montello (2017) käyttivät sitä mittarina ihmisten suuntavaistosta etsiessään isommasta joukosta opiskelijoita kaksi ääriryhmää ja tarkastellakseen heidän navigointikäyttäytymistään. Nämä kaksi ryhmää laitettiin kulkemaan vieraassa ympäristössä ja sen jälkeen heille teetettiin kysymyksiä (maamerkki – reitti – kartta) tietämyksestään tästä ympäristöstä. Yllättäen, suuntavaistokyselyryhmät erosivat toisistaan siinä, miten hyvin he olivat oppineet reittiä, mutta sillä, miten tietoisesti he olivat toimineet navigoinnissaan, ei ollut merkitystä navigointisuoritukselle.

Oma arvio suuntavaistosta näyttäisi siis kuvastavan hyvin taitoa oppia liikkumista uudessa ympäristössä riippumatta siitä, pyrimmekö tietoisesti oppimaan ympäristöstämme kulkemaamme reittiä. Mutta eipäs nuolaista vielä!

Munion kumppaneineen (2019) tutki sukupuolieroja reitinlöytämiskäyttäytymisessä. Tutkimuksen vahvuus oli siinä, että kerrankin reittejä mentiin etsimään todelliseen ympäristöön eikä ainoastaan tietokoneen luomaan virtuaaliympäristöön. Kokonaisuudessaan 518 West Pointin kadettia laitettiin metsään kartan kanssa etsimään lippuja lähes 2,5 tunnin ajaksi. Heihin kiinnitetyn GPS-seurantalaitteen avulla heidän liikkeensä saatiin tarkasti talteen. Tässä kuten aiemmissakin tutkimuksissa miehet suoriutuivat kohteiden löytämisessä naisia paremmin tehden myös vähemmän pysähdyksiä ja kiemuroita. Mutta meitä kiinnostava yksityiskohta oli, että oma arvio suuntavaistosta (mitattuna SBSODilla) ei korreloinut löytyneiden lippujen määrän kanssa, vaikka se olikin vähäisesti yhteydessä etsinnässä tapahtuneisiin virheliikkeisiin.

Tutkimusta on siis jatkettava. SBSOD-kysely näyttäisi monella tapaa tavoittavan jotain ympäristössä navigoinnin kokemuksesta, mutta yksiselitteisiä tulokset eivät ole. Suuntavaisto on kuitenkin yksi keskeisiä ihmiselämässä päivittäin tarvittavia taitoja. Miten sitä voitaisiin arvioida luotettavasti, mutta mahdollisimman helposti ja taloudellisesti? Harvoin meillä on mahdollisuuksia rakentaa kilometri-kertaa-kilometri -alueita taitojen arviointiin. Vasta kun tiedämme, miten arvioida taitoa luotettavasti, voimme arvioida myös, missä määrin erilaisilla kuntoutuksellisilla keinoilla taitoa saadaan ihan oikeasti parannettua. Burten ja Montellon tulos viittaisi, että suoraviivaisesti pelkkä “tietoisen havainnoinnin” lisääminen ei välttämättä kuntoutukselliseksi keinoksi riitä, vaan myös muuta tilanhahmottamisen harjoittelua tarvittaisiin. Jatketaan etsintää.

Viitteet
Burte, H., & Montello, D. R. (2017). How sense-of-direction and learning intentionality relate to spatial knowledge acquisition in the environment. Cognitive Research: Principles and Implications, 2(1), 18.
Hegarty, M., Richardson, A. E., Montello, D. R., Lovelace, K., & Subbiah, I. (2002). Development of a self-report measure of environmental spatial ability. Intelligence, 30(5), 425–447.
Munion, A. K., Stefanucci, J. K., Rovira, E., Squire, P., & Hendricks, M. (2019). Gender differences in spatial navigation: Characterizing wayfinding behaviors. Psychonomic bulletin & review, 1-8.
Siegel, A. W., & White, S. H. (1975). The development of spatial representations of large-scale environments. In H. W. Reese (Ed.), Advances in child development and behavior (10th ed., pp. 9–55). New York: Academic Press.

Spatiaalinen muisti ja evoluutio

Näin kesän keskellä ei tule ajatelleeksi, että kylmä talvi tulee taas eittämättä. Ehkä näin helteillä talvinen tutkimustarina voi toimia mukavana viilentäjänä.

Kylmä talvi on kova paikka erityisesti linnuille, jotka elävät ankarissa talviolosuhteissa lumen keskellä, eivätkä ne matkusta talvea pakoon etelän lämpimään. Tällaisia ovat esimerkiksi tiaiset.

Sierra Nevadan runsaslumisilla rinteillä majailee talitiaistemme serkku vuoristotiainen, joka nyt oli valjastettu erinomaisen laajamittaisen tutkimuksen kohteeksi. Tiaisten lyhyt, keskimäärin alle parivuotinen elämä on kovaa. Vain puolet populaatiosta selviää ensimmäisen talven yli. Taidokkaimmat ruoanlöytäjät ovat eläneet kuitenkin jopa seitsenvuotiaiksi.

Tämä luonnon tarjoama asetelma antoi professori Pravosudovin johtamalle tutkimusryhmälle mahdollisuuden tutkia tiaisten oppimiskykyä sekä sen yhteyksiä eloonjäämiseen.

He asensivat useammalle tuhannelle tiaiselle lähettimet, joilla he pystyivät seuraamaan niiden kulkua ruokapaikoilla. Tutkimuksen juoni oli siinä, että jokaiselle tiaiselle asetettu lähetin antoi RFID-yhteyden määräämänä mahdollisuuden ruokailla vain yhdessä ruokapaikassa. RFID-yhteys avaisi ovet kullekin tiaiselle vain tietyssä ruokapaikassa, muissa ovet ruokaan eivät avautuneet.

Seuraamalla tiaisten käyntejä eri ruokapaikoilla he pystyivät seuraamaan, miten nopeasti tiaiset oppivat syksyllä “teini-ikäisinä”, että ruokaa oli heille kullekin tarjolla vain tietyssä paikassa. Muuta tiaisporukkaa seuraamalla ei ruokapaikka selvinnyt, vaan se oma paikka piti oppia muistamaan.

Osa linnuista oppi sen nopeammin, osa hitaammin. Kun tätä oppimisnopeutta verrattiin talven yli selviämiseen, tulos oli hyvin selkeä. Nopeammin oppineet pärjäsivät talven yli, kun pönttönsä huonommin muistaneet eivät talvesta selvinneet.

Verratessaan ensimmäisen talven yli selvinneitä niihin, jotka olivat pärjänneet jo pidempään, niin oppimistuloksissa ei ollut eroja. Kyse ei siis ollut harjoittelun mukana tuomasta taitojen jatkuvasta kehityksestä, vaan jo nuorena todettavissa olevasta oppimiskyvystä.

Nyt samainen tutkijaryhmä on kerännyt linnuilta myös DNA-näytteitä. Spatiaalinen muisti on vain yksi selviytymiseen ja pariutumismenestykseen vaikuttavista tekijöistä. Pian saamme lukea, miten tämän luonnonvalinnan geneettinen mekanismi toimii.

Sitä odotellessamme voi kesäpäiviä käyttää vaikka nikkaroimalla omille tiaisillemme talveksi ruokailupaikkoja omaan tai naapurin pihapiiriin.

Oheisen linkin videolla tutkijat kertovat itse tarinaa tästä tutkimushankkeestaan:
https://www.cell.com/current-biology/…/S0960-9822(19)30007-7

Viitteet:

Sonnenberg, Branch, Pitera, Bridge, & Pravosudov. (2019). Natural Selection and Spatial Cognition in Wild Food-Caching Mountain Chickadees. Current Biology, 2019; DOI: 10.1016/j.cub.2019.01.006

Olisiko se sittenkin ei ylioppilaskirjoituksille ja kyllä opettajille?

Kuva: presidetti Mauno Koivisto, joka valmistui ylioppilaaksi työn ohessa opiskellen 26-vuotiaana.

Nyt kun on taas lakitettu kevään ylioppilaat, on hyvä hetki pohtia, onko näissä kokeissa muuten mitään järkeä kuin se, että niistä jää muistoksi kiva hattu, jota heinänteossakin voi ylpeänä kantaa.

Nippu maailmanluokan genetiikan tutkijoita (Rimfeld, ym., 2019) kommentoivat tutkimuksessaan vahvan kriittisesti Englannin tapaan harrastaa kansallisia kokeita pitkin koulupolkua.

He ottivat aineistokseen yli 5000 kaksoslasten aineiston ja vertailivat opettajien tekemiä arviointeja ja kansallisia kokeita. Englannissahan on tapana testata aina kaikki oppilaat.

Opettajien tekemät arvioinnit toimivat osaamisen ennustajina vähintäänkin yhtä hyvin kuin kansalliset kokeet.

Tarkasteltaessa perintötekijöiden ja ympäristötekijöiden vaikutuksia, tulosten samankaltaisuudet antoivat ymmärtää, että opettajien arvioinnit perustuivat hyvin samanlaisiin tekijöihin, joita 16- ja 18-vuotiaiden päättö- ja yliopistopääsykokeissa mitataan.

Vaikka tutkijat ymmärtävätkin oppimisen seurannan tärkeyden, pohdinnassaan he ottavat vahvan kannan kansallisia kokeita vastaan. He muistuttavat muiden tutkimusten tuloksista, että päättökoekeskeinen koulu kaventaa oppisisältöjä ja vaikuttaa negatiivisesti oppilaan terveyteen. Vaikka opettajanarvioinnin virheherkkyys on olemassa, niin ainakin kolme tekijää puhuvat vahvasti sen puolesta:
1. Opettajanarvioinnit perustuvat oppilaan osaamisen monitorointiin pidemmältä ajalta kuin yksittäiset ja stessiä nostavat kokeet
2. Opettajan jatkuva arviointi on olennaista opetuksen laadukkuulle
3. Opettajan osana opetusta tekemät omat kokeet vahvistavat oppimista varsinkin usein ja järjestelmällisesti tehtynä toisin kuin kertaluontoiset high-stake päättökokeet.

Tutkimuksen puutteena tekijätkin toteavat olleen, että opettajan arvioita ei ollut käytettävissä 16- ja 18-vuotiaiden osalta. Siksi onkin mielenkiintoista, että jo 7-14 -vuotiaina tehdyt arvioinnit näyttäisivät toimivan osaamisen ennustajina erinomaisesti.

On paikallaan pohtia myös meillä, onko ylioppilaskirjoitustraditio enää tätä päivää. Varsinkin tietotekniikan mukanaan tuomat automaattiset oppimisen kehityksen monitoroinnin keinot yhdistettynä opettajien ammattitaitoon tuottaisivat koulun ja opetuksen kehittämisen kannalta kaikin tavoin paremman ratkaisun.

Ylioppilaskirjoitusten merkityksen lisääminen entisestään, mm. yliopistojen pääsykriteerinä, ei taida saada tutkimukselta kummoista tukea.

Viite

Rimfeld, K., Malanchini, M., Hannigan, L. J., Dale, P. S., Allen, R., Hart, S. A., & Plomin, R. (2019). Teacher assessments during compulsory education are as reliable, stable and heritable as standardized test scores. Journal of Child Psychology and Psychiatry.

Sukupuolierot avaruudellisissa taidoissa

Sanotaan, että miehet ovat Marsista ja naiset Venuksesta. Jos näin on, niin miksi. Sukupuolierot jaksavat kiinnostaa niin kansalaisia kuin tutkijoitakin. Kaksi tuoretta ja perinpohjaista analyysiä luovat lisää valoa tähän pimeyteen.

Sukupuolten välillä on suuresta samankaltaisuudestaan huolimatta myös eroja. Yksi järjestelmällisimmistä havainnoista on ero spatiaalisissa taidoissa miesten ja naisten välillä. Spatiaalisilla taidoilla on väliä esimerkiksi ammatinvalinnassa, kuten tämän jutun oheiskuviostakin voi havaita. Erilaisilla spatiaalisilla taidoilla varustetut nuoret päätyvät erilaisille ammattialoille (Wai, ym., 2009).

Miehet ovat tutkimuksesta toiseen olleet hieman parempia spatiaalisissa taidoissa. Lauer kumppaneineen (2019) tarttui tähän havaintoon ja kävi läpi kaiken mitä on tutkittu selvittääkseen, minkä ikäisenä tämä ero syntyy. Tulos: Ero on havaittavissa jo pikkulapsilla vähäisessä määrin ja kasvaa murrosikään mennessä kohtalaiseksi, mutta tästä se ero ei sitten enää lisäännykään.

Yhtenä mahdollisena selittäjänä tähän eroon on pidetty aivojen epäsymmetrisyyttä. Miehillä aivopuoliskot ovat keskimäärin vähemmän symmetrisiä kuin naisilla. Oletus on ollut, että isompi oikea aivopuolisko (tai pienempi vasen) miehillä voisi selittää eroa miesten paremmuudelle spatiaalisissa ja naisten paremmuudelle kielellisen sujuvuuden taidoissa. Hirstein kumppaneineen (2019) keräsi kokoon sen mitä asiasta on tutkittu viimeisen 40 vuoden aikana. Hyvä ajatus, mutta tulokset eivät tukeneet oletusta näiden asioiden välisestä yhteydestä. Aivopuoliskojen epäsymmetrisyyden aste ei näyttäisi liittyvän spatiaalisiin taitoihin. Sukupuolierot spatiaalisissa taidoissa ja aivopuoliskojen epäsymmetrisyydessä ovat olemassa, mutta eivät selitä toisiaan, vaan ovat riippumattomia ilmiöitä. Selitystä on edelleen haettava muualta.

Levine ja kumppanit (2016) kokosivat erinomaiseen katsaukseensa yhteen kaikkea mahdollista tietoa aiheesta. Selittäviä tekijöitä näyttäisi olevan useita. Spatiaalisten taitojen taustalla on perintötekijöitä, mutta pääosa taitojen kehitykseen vaikuttavista tekijöistä näyttäisi tulevan ympäristöstä. Se, miten kulttuuri ohjaa taitojen harjoittamiseen, on merkittävässä roolissa.

Mielenkiintoista on se, että taitoja voidaan varsin mainiosti kehittää. Tässäkin näyttäisi olevan sukupuolieroja. Miehet ja naiset, pojat ja tytöt, edistyvät harjoittelulla yhtä paljon, mutta kehityksen tahti näyttäytyy erilaisena. Pojat edistyvät aluksi nopeammin kuin tytöt, mutta tasaisemmalla tahdilla kehittyvät tytöt edistyvät lopulta yhtä paljon, riippumatta lähtötasosta.

Viitteet

Hirnstein, M., Hugdahl, K., & Hausmann, M. (2019). Cognitive sex differences and hemispheric asymmetry: A critical review of 40 years of research. Laterality: Asymmetries of Body, Brain and Cognition, 24(2), 204-252.

Lauer, J. E., Yhang, E., & Lourenco, S. F. (2019). The development of gender differences in spatial reasoning: A meta-analytic review. Psychological Bulletin.

Levine, S. C., Foley, A., Lourenco, S., Ehrlich, S., & Ratliff, K. (2016). Sex differences in spatial cognition: advancing the conversation. Wiley Interdisciplinary Reviews: Cognitive Science, 7(2), 127–155.

Wai, J., Lubinski, D., & Benbow, C. P. (2009). Spatial ability for STEM domains: Aligning over 50 years of cumulative psychological knowledge solidifies its importance. Journal of Educational Psychology, 101(4), 817.

2 minuutin lukujen vertailutehtävä eskarissa ennustaa matikan taitoja ekalla luokalla

Kanadalainen matemaattisten taitojen tutkimusryhmä on kehittänyt opettajien (ja tutkijoiden) käyttöön yksinkertaisen tehtävän matemaattisten valmiuksien arviointiin. Esikouluiässä ryhmässäkin käytettäväksi soveltuvan tehtävän tekeminen kestää viitisen minuuttia. Tehtävässä on kaksi osaa, lukujen ja lukumäärien vertailu. Lapsen tehtävänä on 2 minuutin aikana yliviivata luku- tai lukumääräpareista aina suurempi niin nopeasti kuin ehtii (ks. kuva). Lapsen pistemäärä on oikeiden vastausten lukumäärä.

Uudessa tutkimuksessaan he selvittivät, ennustaako eskari-ikässä (6v) tehty testi ensimmäisen luokan matemaattista osaamista (Hawes ym., 2019). Koko otokseen mahtui yli 400 lasta, mutta sen lisäksi vajaalle 150:lle lapselle tehtiin laajempi taitokartoitus.

Lukujen, mutta ei lukumäärien vertailutehtävä, ennusti ensimmäisen luokan matemaattisia taitoja senkin jälkeen kun ensin oli otettu huomioon lasten suoriutuminen eskari-iässä kielellisessä työmuistissa, nopeassa nimeämisessä ja aritmeettisissa taidoissa.

Helppokäyttöisistä ja nopeista, mutta luotettavista lasten taitojen mittareista on puutetta. Lukujen vertailutehtävä näyttäisi toimivan varsin mallikkaasti ja kaikille ilmaisena saattaa olla yksi työkalu, joka Suomeen normitettuna saattaisi olla mitä mainioin apuväline kartoitettaessa varhaisen tuen tarpeessa olevia oppilaita.

Viitteet

Hawes, Z., Nosworthy, N., Archibald, L., & Ansari, D. (2019). Kindergarten children’s symbolic number comparison skills predict 1st grade mathematics achievement: Evidence from a two-minute paper-and-pencil test. Learning and Instruction, 59, 21-33.

Futista vai tanssia? Harrastus vaikuttaa, miten mentaalisen rotaation taidot toimivat

Mentaalisella rotaatiolla tarkoitetaan kykyä kääntää mielessään kohteita. Tutkimuksissa käytetään usein ärsykkeinä kuvaparia, joissa on joko samat kuvat eri asennoissa tai peilikuvat. Tehtävänä on tunnistaa, onko kyseessä sama vai peilikuva. Tehtävän juoni on siinä, että toinen kuvista on käännetty eri asentoon. Tiedämme, että mitä enemmän kuvaa on käännetty, sitä kauemmin päätöksenteko kestää, koska joudumme mielessämme “kääntämään” ne samaan asentoon. (ks. kuva artikkelin esimerkkimateriaalista). Päätöksentekoaika pitenee, mitä enemmän toista kuvaa joutuu mielessään kääntämään.

Pietsch kumppaneineen (2019) tutki aktiivijalkapallon tai tanssin harrastajatyttöjä (13–18 -vuotiaita) mentaalisen rotaation tehtävässä.

Tehtävässä piti päättää, onko kuvan kahdella henkilöllä sama vai eri käsi kohotettuna. Toinen kuvista oli käännetty eri asentoon kahdeksassa eri astekulmassa.

Tutkijoiden oletus oli, että harrastus kehittää tietynlaisiin mentaalisen rotaation tilanteisiin. Jalkapalloilijat ovat usein kasvokkain vastustajan kanssa tilanteissa, joissa suunnilla on merkitys, ja näissä tilanteissa heidän on toimittava nopeasti. Siksi he arvelivat, että jalkapalloilijat olisivat nopeampia tehtävässä, missä pitää päättää kasvot eteenpäin olevasta kuvasta henkilöiden asennon samansuuntaisuus.

Tanssijat sen sijaan näkevät ohjaajansa tai kanssatanssijat harjoituksissa yleensä selkäpuolelta. Nopeus ei tässä ole olennainen, mutta liikkeen samansuuntaisuus on, jolloin heillä saattaisi olla etulyöntiasema selkäpuolelta katsottujen kuvien oikeellisuudessa.

Oliko harrastuksella väliä? Kuten aiemmissakin tutkimuksissa, mitä enemmän toista kuvaa oli käännetty, sitä kauemmin päätöksenteko kesti. Näin riippumatta harrastuksesta. Päätöksenteon kesto oli suorassa suhteessa astekulmaan.

Jalkapalloilijat olivat toden totta keskimäärin lähes sekunnin kolmanneksen nopeampia kasvot eteenpäin esityissä kuvatehtävissä. Selkäkuvissa ei ollut nopeuseroja.

Oikeellisuudessa tulos oli päinvastainen. Tanssijoilla oli enemmän oikeita vastauksia selkäkuviin kuin jalkapalloilijoilla. Kasvokuvien oikeellisuudessa ei ollut eroja. Tutkijoiden ennakko-oletukset siis varmentuivat.

Liikuntaharrastus on erinomainen keino harjoitella hahmottamista. Harrastamisen muodolla ja sillä, millaisiin hahmottamistilanteisiin siinä joutuu, on vaikutusta siihen, millaiset hahmottamistaidot kehittyvät.

Suosittelemme kaikille monipuolista liikuntaharrastamista. Lajivalinnoissa kannattaa miettiä myös sitä, millainen laji tuntuu hahmottamisen kannalta haastavimmalta. Usein se helpoimmalta tuntuva ei ole paras ratkaisu, koska haasteellisissa tilanteissa taidot kehittyvät eniten.

Viitteet

Pietsch, S., Jansen, P., & Lehmann, J. (2019). The choice of sports affects mental rotation performance in adolescents. Frontiers in neuroscience, 13, 224.

Jos ensin harjoittelee laskua 5+7–7 , niin 16+47–45 muuttuu helpommaksi –kokeellinen tutkimus aikuisilla

Vanha suomalainen sananlasku sanoo, että Nokia -connecting people, disconnecting families (Nokia yhdistää ihmiset, erottaa perheet). Myös matematiikassa nokialaisuus voi olla valttia. Yhdistämällä ja erottamalla lukuja eri tavoin voi päässälaskemisesta tehdä paljon helpompaa ja sujuvampaa.

Assosiatiivisuus eli liitännäisyys on monelle koulumatematiikasta tuttu, mutta helposti unohtuva sääntö. Koska yhteen- ja vähennyslasku ovat toisiinsa liittyviä, niin niissä lukuja voidaan siirrellä ja yhdistellä vapaasti “(3+2)+1=(1+2)+3” tai 5+2–5=2+(5–5). Samalla tavoin kerto- ja jakolasku muodostavat toiminnallisen parin.

Kun aikuisilla päässälaskutaito on ajan saatossa päässyt rapistumaan tai se ei koskaan ole kehittynytkään sujuvaksi, tuppaamme laskemaan suoraan muistista vasemmalta oikealle, emmekä helposti huomaa, että sama lasku olisi voinut olla paljon helpompi suorittaa liitännäisyyttä hyödyntäen. Otetaan vaikka esimerkiksi lasku ‘4+7+6’ ja vertaa sitä sitä laskuun ‘6+4+7’. Kumpi on mielestäsi helpompi laskea vasemmalta oikealle?

Eaves kumppaneineen (2019) teki kolme pientä kokeilua aikuisilla tavoitteenaan houkutella aikuisia huomaamaan liitännäisyyden hyödyntämisen edut. Koehenkilöinä oli yliopisto-opiskelijoita.

Kokeiden asetelma oli yksinkertainen. He laittoivat osan koehenkilöistä laskemaan ensin laskuja muodossa ‘8+5–5’ ja osan ‘5+8-5’, eli samoja laskuja, mutta ensimmäisessä liitännäisyys löytyy selkeästi oikealta puolelta laskua ja jälkimmäisessä se on molemmilla puolilla. Heidän ajatuksensa oli ainoastaan houkutella laskijaa kiinnittämään huomiota laskun oikeaan laitaan ennen laskemisen aloittamista. Näin liitännäisyyden mahdollisuus olisi helpompi huomata, eikä laskemista aloitettaisi suoraan mekaanisesti vasemmalta.

Sen jälkeen kun ‘a+b–b’ -muotoisia laskuja oli esitetty 20, esitettiin koehenkilöille 20 uutta laskua (esim. 33+9–5). Ne koehenkilöistä, joita oli houkuteltu katsomaan laskun loppuosaa hyödynsivät tätä strategiaa selkeästi enemmän eli laskivat useammin 33+(9–5)=33+4=37.

Kolmannessa kokeessaan he lisäsivät uuden elementin analyyseihinsä. Osassa tehtävistä yksinkertaisesta liitännäisyyden hyödyntämisestä on ilmeistä etua (esim. ’23+29–27’), kun taas joissain tehtävissä se ei välttämättä tuota samanlaista hyötyä (esim. ’16+36–27’). Myös tässä kokeessa a+b–b -harjoittelu tuotti vaikutuksen. Sitä ensin harjoitelleet osasivat poimia paremmin laskut, joissa liitännäisyyden hyödyntämisestä oli apua.

Tutkimusten mukaan liitännäisyyslakia hyödynnetään laskemisessa vähemmän kuin esimerkiksi kommutatiivisuutta (a+b=b+a) tai käänteisyyttä (a–b=c, jolloin b+c=a). Arjen tilanteissa, joissa pitää laskea useampia lukuja yhteen tai vähentää, liitännäisyys on kuitenkin mitä mainioin apuväline. Sen käytön oppimista tukee harjoittelu, jossa tarkkaavuus ohjataan suoraan huomioimaan sen käyttömahdollisuus.

Viitteet

Eaves, J., Attridge, N., & Gilmore, C. (2019). Increasing the use of conceptually-derived strategies in arithmetic: using inversion problems to promote the use of associativity shortcuts. Learning and Instruction, 61, 84-98.

Pitäisikö ammattiopintoihin liittää pakollisena hahmotustaitojen kurssi?

Tiedämme, että teknis-matemaattisilla aloilla pärjäävät paremmin sellaiset opiskelijat, joilla on hyvät visuo-spatiaalisen hahmottamisen taidot. Tiedämme myös, että matematiikan opinnot peruskouluiläisillä sujuvat paremmin, jos on vahva myös näissä hahmottamisen taidoissa. Yhteys matemaattiseen ongelmanratkaisun ja hahmottamisen välillä ei liity ainoastaan geometriaan tai algebraan, vaan myös sanallisten tehtävien ratkaisemiseen. Oppilaat, jotka pystyvät hyödyntämään mielikuvia kielellisenä esitettyjen tehtävien ongelmanratkaisussaan, onnistuvat ratkaisemaan myös haastavampia tehtäviä paremmin.

Tiedämme myös, että hahmottamisen taitoja voi harjoitella. Hahmottamisen harjoittelu parantaa suorituksia hahmottamista vaativissa tehtävissä kaiken ikäisillä. On siis hyvin perustelua kysyä, pitäisikö hahmottamisen taitojen harjoittamista sisältävä kurssi sisällyttää osaksi erityisesti teknis-matemaattisten alojen koulutusta.

Michigan Tech -oppilaitoksessa on näin toimittu jo pitkään, yli kaksikymmentä vuotta. Aluksi kurssit olivat vapaaehtoisia lisäkursseja. Tulokset kursseista olivat positiivisia, muuta koska kurssin suorittaminen perustui omaan valintaan, ei niille osallistuneiden ja osallistumattomien välillä oli voinut tehdä luotettavaa tieteellistä vertailua.

Vuodesta 2009 asti kurssi on sisällytetty pakollisena osaksi opintoja sellaisille opiskelijoille, joiden hahmotustaidot olivat insinööriopintojen alussa heikot. Veurink ja Sorby (2019) kokosivat nyt yhteen tulokset siitä, oliko kurssista hyötyä opinnoissa suoriutumiseen.

Yhden opintopisteen kurssilla opiskelijat kokoontuivat kerran viikossa 80 minuuttiselle sessiolle työskentelemään hahmotustehtävien pariin. Tehtävät perustuvat Sorbyn ja Wysockin (2012) kokoamaan harjoitusmateriaaliin.

Otoksessa oli mukana lähes 4000 opiskelijaa vuosilta 2009-2014. Jo lähtömittauksessa oli selvä ero naisten ja miesten välillä. Yli neljännes naisista jäi hahmotustaidoissaan alimpaan osaamiskategoriaan, kun miehistä siihen kuului alle yksi kymmenestä.

Seurannassa kävi ilmi, että kurssi paransi heikkojen hahmottajien visuo-spatiaalisia taitoja, mutta myös matemaattisten ja teknisen alojen kurssisuoritukset paranivat ja opintojen loppuunsaattamisosuudet kasvoivat. Jälkimmäinen havainto oli erityisen selkeä naisopiskelijoilla. Tutkijat päätyvätkin suositukseen, että ensimmäisen opintovuoden yhdeksi tavoitteeksi pitäisi ottaa hahmottamiseen liittyvien oppimisvalmiuksien kehittäminen.

Viitteet

Sorby, S., and Wysocki, A. (2012). Developing Spatial Thinking. Clifton Park, NY: Delmar Cengage Learning. 

Veurink, N. L., & Sorby, S. A. (2019). Longitudinal study of the impact of requiring training for students with initially weak spatial skills. European Journal of Engineering Education, 44(1-2), 153-163.

Visuaalisen tarkkaavuuden harjoittelu

Avain lukunopeuden kehittämiseen lukivaikeuksissa?

Lukivaikeuksien taustalla ajatellaan olevan keskeisinä kahdenlaisia tekijöitä. Toisaalta fonologiseen prosessointiin liittyviä ja toisaalta nimeämisen sujuvuuteen liittyviä tekijöitä. Fonologiseen prosessointiin liittyvän kuntoutuksen tiedetään olevan tehokasta enemmistölle lapsista, mutta siitä huolimatta osalla lapsista lukemisen sujuvuus ei harjoittelusta huolimatta edisty (O’Brian ym., 2012). Lukemisen sujuvuuden ongelmat näyttelevätkin keskeistä roolia lukivaikeuksissa sellaisissa säännönmukaisissa kielissä kuten suomi. Nopean sarjallisen nimeämisen kaltaiset arviointitehtävät ovatkin toimineet erittäin hyvinä taitojen kehityksen ennustajina. Vaikka nämä tehtävät ennustavat hyvin lukusujuvuuden kehitystä, sujuvuuden mekanismeja ne eivät ole pystyneet selittämään siten, että tietäisimme, millaisiin osataitoihin kuntoutusta kannattaisi suunnata.

Tutkijat ovatkin etsineet vaihtoehtoisia lähestymistapoja lukemissujuvuuden ymmärtämiseen ja kuntoutukseen. Visuaalisen tarkkaavuuden kehittäminen on yksi näistä lähestymistavoista. Uunituoreessa katsauksessaan Peters kumppaneineen (esijulkaistu helmikuussa 22., 2019) käy lävitse sen, mitä tällä hetkellä tiedetään tästä lähestymistavasta ja visuaalisen tarkkaavuuden kuntoutuksen vaikutuksista lukutaitoihin. He kävivät läpi 1266 tutkimusta löytääkseen ne, joissa oli laadukkaan tutkimuksen kriteereillä selvitetty visuaalisen tarkkaavuuden harjoittelun vaikutuksia lukutaidon sujuvoitumiseen ja luetun ymmärtämiseen.

Tiukkojen laatukriteerien jälkeen haaviin jäi viisi toimintapeli-tutkimusta, kahdeksan lukemisen kiihdyttämistutkimusta ja viisi visuaalisen tarkkaavuuden harjoittamistutkimusta. Valitettavasti kolmasosa näistä tutkimuksista ei raportoinut riittävästi tietoa, jotta niitä olisi voinut tehdä meta-analyysi -tarkastelua. Meta-analyysissä tuloksia tarkastellaan yli yksittäisten tutkimusten kooten kaikki tutkimukset yhteen tilastolliseen analyysiin.

Kaikilla kolmella ei-fonologisella harjoittelulla osoitettiin olevan lukutaitoa tukevia vaikutuksia, jotka kestivät ainakin tutkimuksissa seuratun pari kuukautta harjoittelun päättymisestä. Näin siitä huolimatta, että harjoittelujen kestot vaihtelivat tunnista kolmeenkymmeneen. Tutkijat olivatkin varovaisen positiivisia ajatukselle, että osalle lukivaikeutisista tällainen harjoittelu voisi olla hyödyllistä.

Tämän katsauksen lisäksi juuri on ilmestynyt teemaan liittyvä australialainen tutkimus (Tulloch & Pammer, 2018). Siinä kohteena ei olleet lukivaikeutiset, vaan 83 iältään vaihtelevaa (6-12v) lasta altistettiin kahdelle erilaiselle tablet-harjoitukselle tarkoituksena selvittää, selittäisikö visuaalisen tarkkaavuden taidot lukutaitoa sen jälkeen kun ikä, älykkyys ja fonologiset taidot olisi kontrolloitu.

Uutta mittaamisessa oli sen tapa: kaksi erilaista tehtävää oli muunnettu tablet-peleiksi. Toisessa pelissä “Bug City” eli ötökkäkaupunki (kuvassa) lapsen tehtävänä oli löytää mallikuvassa oleva ötökkä muiden joukosta mahdollisimman nopeasti ja toisessa tehtävässä piti kahdesta samanoloisesta kuvasta löytää poikkeava yksityiskohta. Mittarina toimi suorituksen oikeellisuus ja nopeus näissä peleissä. Regressioanalyysin avulla tutkijat osoittivat, että 20–30% lukemisnopeudesta voitiin selittää visuaalisen tarkkaavuden sujuvuudella.

Tietotekniikka ja ennen kaikkea pelimaailma tuottaa uusia ideoita siihen, miten lasten oppimista ja taitoja voidaan arvioida uusilla hauskoilla ja mielenkiintoisilla tavoilla. Samalla nämä uudet pelinomaiset tutkimustavat voivat ohjata myös harjoittelun ja kuntoutuksen menetelmien kehitystä entistä motivoivampiin harjoittelun muotoihin.

Lukemisen sujuvuuden kehittäminen on työlästä puuhaa sellaiselle lapselle, jolla lukeminen takkuaa. Fonologisen kuntoutuksen menetelmät eivät ole tuottaneet tähän riittävää tukea, joten vaihtoehtoisia menetelmiä etsitään. Sen kehitystyön edellä kulkee tutkimus selvittämässä, mitkä kognitiiviset tekijät taitojen sujuvoitumisen esteenä ovat. Kuten aina taitoja tarkasteltaessa, harvoin yhdellä tekijällä yksinään on kaiken ratkaiseva rooli. Taustalla on monia tekijöitä, joihin laadukkaassa harjoittelussa kaikkiin on hyvä kiinnittää huomiota.

Viitteet

O’Brien, B., Wolf, M., & Levett, M. (2012). A taxometric investigation of developmental dyslexia subtypes. Dyslexia, 18, 16-39.

Peters JL, De Losa L, Bavin EL, & Crewther SG, ((2019). Efficacy of dynamic visuo-attentional interventions for reading in dyslexic and neurotypical children: A systematic review, Neuroscience and Biobehavioral Reviews.

Tulloch, K., & Pammer, K. (2018). Tablet computer games to measure dorsal stream performance in good and poor readers. Neuropsychologia.