Avoimen ongelmatehtävän ratkaisemisen haasteet yläkoulun matematiikan tunnilla
Katainen, Henna (2023)
Katainen, Henna
2023
Matematiikan maisteriohjelma - Master´s Programme in Mathematics
Informaatioteknologian ja viestinnän tiedekunta - Faculty of Information Technology and Communication Sciences
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2023-06-05
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202305195928
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202305195928
Tiivistelmä
Ongelmanratkaisutaidot ovat tärkeitä työelämätaitoja nyky-yhteiskunnassa. Matemaattiset ongelmanratkaisutaidot on kirjattu myös perusopetuksen opetussuunnitelmaan yhdeksi matematiikan opetuksen tavoitteista. Tämän vuoksi ongelmanratkaisutaitoja on tärkeää tutkia. Matemaattisen ongelmanratkaisun tutkimusten pohjalta on muodostunut erilaisia jaotteluja taidoista, joita oppilaat ongelmatehtävän ratkaistakseen tarvitsevat. Muodostetut jaottelut on kuvattu kirjallisuudessa usein hyvin yleisellä tasolla. Lisäksi ongelmanratkaisun tutkimiseen on usein käytetty suljettuja ongelmatehtäviä, joissa ongelman alkutilanne on hyvin määritelty ja tehtävään on yksi ainut oikea vastaus. Avoimia ongelmatehtäviä, siis tehtäviä, joissa ongelman alku- tai lopputilanne on jätetty avoimeksi, näkyy tutkimuksissa vain vähän. Ongelmanratkaisun taitoja ja avoimia ongelmatehtäviä on siis tarpeellista tutkia lisää.
Tämän tutkimuksen tarkoituksena on selvittää, millaisia haasteita yhdeksäsluokkalaiset oppilaat kohtaavat avointa ongelmatehtävää ratkaistessaan. Lisäksi tutkimuksessa havainnoidaan, millaista matemaattista osaamista oppilaat tarvitsevat ongelmatehtävän ratkaisemisen aikana.
Matemaattisella osaamisella tarkoitetaan tässä tutkimuksessa matemaattisia tietoja ja taitoja, joita oppilas tarvitsee oppiakseen matematiikkaa. Matemaattista osaamista on jaoteltu erilailla eri tutkimusten yhteydessä. Tässä tutkimuksessa matemaattisesta osaamisesta käytetään Kilpatrickin, Swaffordin ja Findellin jaottelua, jossa matemaattinen osaaminen jakautuu konseptuaalisen ymmärtämiseen, proseduraalisen sujuvuuteen, strategiseen kompetenssiin, soveltuvaan päättelyyn ja yritteliäisyyteen.
Avoimen ongelmatehtävän ratkaisemisen haasteiden tutkimista varten järjestettiin opetuskokeilu, jossa oppilaat ratkaisivat avointa ongelmatehtävää ryhmissä. Opetuskokeiluun osallistui 10 oppilasta. Tutkimuksen tutkimusaineisto koostui oppilaiden ratkaisukeskusteluista, jotka nauhoitettiin. Lisäksi oppilaiden tuottamat ratkaisut kerättiin. Aineistoa analysoitiin sekä aineistolähtöisesti havainnoiden ongelmatehtävän ratkaisemisessa ilmeneviä haasteita että teorialähtöisesti etsien matemaattisen osaamisen piirteitä ratkaisukeskusteluista.
Tutkimustuloksena havaittiin haasteita esimerkiksi tehtävänantoon liittyvän matematiikan tunnistamisessa, ratkaisustrategian valinnassa ja perustelujen muodostamisessa. Havaittuja haasteita on mahdollista huomioida opetuksessa. Tutkimuksessa esiintyneiden haasteiden ja tehtävässä tarvittavan matemaattisen osaamisen pohjalta muodostettiin myös lista matemaattisen avoimen ongelmatehtävän ratkaisemiseen tarvittavasta osaamisesta. Tutkimuksessa havaitut ongelmatehtävän ratkaisemiseen tarvittavat tiedot ja taidot osaltaan täydentävät ongelmatehtävän ratkaisemisen taitoihin liittyvää teoriaa ja tuovat siihen avoimen ongelmatehtävän näkökulman.
Tämän tutkimuksen tarkoituksena on selvittää, millaisia haasteita yhdeksäsluokkalaiset oppilaat kohtaavat avointa ongelmatehtävää ratkaistessaan. Lisäksi tutkimuksessa havainnoidaan, millaista matemaattista osaamista oppilaat tarvitsevat ongelmatehtävän ratkaisemisen aikana.
Matemaattisella osaamisella tarkoitetaan tässä tutkimuksessa matemaattisia tietoja ja taitoja, joita oppilas tarvitsee oppiakseen matematiikkaa. Matemaattista osaamista on jaoteltu erilailla eri tutkimusten yhteydessä. Tässä tutkimuksessa matemaattisesta osaamisesta käytetään Kilpatrickin, Swaffordin ja Findellin jaottelua, jossa matemaattinen osaaminen jakautuu konseptuaalisen ymmärtämiseen, proseduraalisen sujuvuuteen, strategiseen kompetenssiin, soveltuvaan päättelyyn ja yritteliäisyyteen.
Avoimen ongelmatehtävän ratkaisemisen haasteiden tutkimista varten järjestettiin opetuskokeilu, jossa oppilaat ratkaisivat avointa ongelmatehtävää ryhmissä. Opetuskokeiluun osallistui 10 oppilasta. Tutkimuksen tutkimusaineisto koostui oppilaiden ratkaisukeskusteluista, jotka nauhoitettiin. Lisäksi oppilaiden tuottamat ratkaisut kerättiin. Aineistoa analysoitiin sekä aineistolähtöisesti havainnoiden ongelmatehtävän ratkaisemisessa ilmeneviä haasteita että teorialähtöisesti etsien matemaattisen osaamisen piirteitä ratkaisukeskusteluista.
Tutkimustuloksena havaittiin haasteita esimerkiksi tehtävänantoon liittyvän matematiikan tunnistamisessa, ratkaisustrategian valinnassa ja perustelujen muodostamisessa. Havaittuja haasteita on mahdollista huomioida opetuksessa. Tutkimuksessa esiintyneiden haasteiden ja tehtävässä tarvittavan matemaattisen osaamisen pohjalta muodostettiin myös lista matemaattisen avoimen ongelmatehtävän ratkaisemiseen tarvittavasta osaamisesta. Tutkimuksessa havaitut ongelmatehtävän ratkaisemiseen tarvittavat tiedot ja taidot osaltaan täydentävät ongelmatehtävän ratkaisemisen taitoihin liittyvää teoriaa ja tuovat siihen avoimen ongelmatehtävän näkökulman.