Biologian opetuksen vallankumous: opiskelijoiden tukeminen kynnyskäsitteiden kautta!

Biologian opetuksen vallankumous: opiskelijoiden tukeminen kynnyskäsitteiden kautta!

Kölnin yliopiston tutkijat julkaisivat 30. toukokuuta 2025 uraauurtavan tutkimuksen evoluutiosta ja evoluutiobiologiasta. Professori Jörg Großschedlin, tohtori Helena Aptykan ja Daniela Fiedlerin johtaman tutkimuksen tavoitteena on, kuinka opiskelijat voivat kehittää syvällistä tieteellistä ymmärrystä evoluutiosta. Tulos osoittaa, että tapa, jolla tukitieto välitetään, on oppimisen kannalta ratkaisevaa. Tutkimus tehtiin Institute for Biology Didactics -instituutissa ja sen otsikko on "Kynnyskäsitteet ja käsiteverkostot evoluutiokasvatuksessa: kokeellinen interventiotutkimus". Se julkaistiin tunnetussa Science Education -lehdessä.

Tutkimuksessa selvitettiin, miten biologian tunneilla 10. luokkalaisten käsiteverkosto on rakentunut evoluutioaiheen suhteen. Tutkijat havaitsivat, että opiskelijat, jotka opettavat niin sanotuilla kynnyskäsitteillä, kuten sattuman ja todennäköisyyden aiheilla, rakentavat tiheämpää ja jäsenneltympää biologiaa. Käsiteverkosto koostuu avain-, vääristä- ja kynnyskäsitteistä.

Avain-, virhe- ja kynnyskäsitteet

Keskeisiä käsitteitä ovat tieteeseen perustuvat ydinajatukset, kuten vaihtelu, perinnöllisyys ja yksilöllinen kunto. Väärinkäsitykset ovat syvälle juurtuneita, teknisesti virheellisiä ideoita, kuten teleologinen ajattelu, jotka voivat edistää väärän käsityksen kehittymistä evoluutiosta. Lisäksi kynnyskäsitteet ovat haastavia ideoita, joiden avulla oppijat voivat saavuttaa kognitiivisia läpimurtoja. Esimerkki tästä on sattuman ja todennäköisyyden ymmärtäminen suhteessa luonnonvalintaan.

Näihin kynnyskäsitteisiin puuttuminen voi merkittävästi lisätä konseptiverkoston monimutkaisuutta ja yhtenäisyyttä. Näiden käsitteiden yhdistämisen helpottamiseksi opiskelijat tarvitsevat kohdennettua didaktista tukea. Toinen tutkimuksen näkökohta on suunniteltu interventiotutkimus, jossa käsitellään ajallisen mittakaavan kynnyskonseptia mikro- ja makroevoluution ymmärtämisen edistämiseksi.

Kynnyskäsitteiden rooli koulutuksessa

Jan Meyer ja Ray Land esittelivät termin "kynnyskäsite" vuonna 2005, ja se kuvaa keskeisiä käsitteitä, jotka kun ne on ymmärretty, muuttavat perusteellisesti käsitystä aiheesta tai ilmiöstä. Tällaisen käsitteen ymmärtäminen toimii portaalina, joka avaa uusia näkökulmia ja muuttaa suuresti oppijoiden tapaa ajatella aiheista. Nämä käsitteet ovat usein transformatiivisia ja voivat saada aikaan peruuttamattomia muutoksia ajattelussa.

Opetus-oppimisen tutkimuksessa keskustellaan siitä, että oppijoilla kaikilla koulutustasoilla on usein vaikeuksia abstraktien käsitteiden, kuten sattuman ja todennäköisyyden, kanssa, erityisesti evoluutiobiologian kontekstissa. Nämä käsitteet liittyvät usein pitkiin ajanjaksoihin ja monimutkaisiin järjestelmätasoihin. Väärinkäsitykset jokapäiväisestä elämästä voivat olla esteenä ja heikentää näiden tärkeiden käsitteiden ymmärtämistä. Siksi on ratkaisevan tärkeää kehittää didaktisia apuvälineitä, jotka tukevat kynnyskäsitteiden oppimista ja soveltamista evoluutiotunneilla.

Yhteenvetona voidaan todeta, että tutkimus osoittaa, kuinka tärkeää kynnyskäsitteiden käsitteleminen on biologian vankan tieteellisen ymmärryksen kehittymiselle. Näiden käsitteiden ymmärtäminen ja oikea opettaminen voi olla ratkaisevan tärkeää tulevaisuuden evoluutiobiologian koulutuksessa. Tutkimuksen tulokset avaavat uusia näkökulmia nykyaikaiseen biologian opetukseen.