Miten tieteellinen tieto syntyy?

Tieteellinen lukutaito vahvistaa lasten ja nuorten edellytyksiä arvioida yhteiskunnallista keskustelua ja osallistua siihen. Siksi tarvitaan raudanluja tietämys tieteen pelisäännöistä sekä ymmärrys siitä, että tiedollakin on rajansa ja kontekstinsa.

Tieteellisen lukutaidon jäljillä

Terveen kriittisyyden perustana on tieteellisten pelisääntöjen tunteminen. Tieteellinen tieto rakentuu aina suhteessa aiempaan tutkimukseen, ja sen taustalla on järjestelmällistä mittausta, analysointia ja tulkintaa.

Tiedon luotettavuuden selkäranka on tiedeyhteisö, joka tarkastelee kriittisesti tutkimuksissa käytettyjä aineistoja ja metodeja sekä saatuja tuloksia.

– Kritiikin tarkoitus on arvioida useammilla aivoilla, onko tutkimusasetelmassa tapahtunut virheitä tai onko kysymykset asetettu epämääräisesti. Tavoitteena on tuottaa yhä tarkempaa tietoa, kuvaa filosofian yliopistonlehtori Olli-Pekka Moisio Jyväskylän yliopistosta.

Sen vuoksi tutkimuksen täytyy olla avointa. Avointa itsekriittisyyttä tarvitsee myös tiedeyhteisö, sillä vertaisarviointikaan ei ole aukotonta. Välillä tiedejulkaisuihin päätyy misinformaatiota tai jopa täyttä puppua.

Myös tiedeyhteisö tarvitsee avointa itsekriittisyyttä.

Tieteellisen tiedon integriteetin kannalta tutkimus, jossa testataan aiempia tutkimuksia, on välttämätöntä.

– Esimerkiksi kasvatustieteessä ja psykologiassa pitäisi testata, toimiiko jokin aiemmin kehitetty, edelleen käytössä oleva teoria tässä ajassa, Moisio sanoo.

Tieteen nykyinen rahoitusjärjestelmä kannustaa tekemään tulosta nopeasti ja kuvaamaan tulokset merkittävinä. Miten arvioida, ovatko otsikoissa olevat tutkimustulokset todella uusia?

Moisio neuvoo tarkastelemaan tutkimuskysymystä, miten tutkimus on tehty ja miten tutkimus liittyy aiempaan tutkimukseen. Tutkimustuloksen kattavuutta pohtiessa huomio kannattaa suunnata tutkimusotokseen. Kolmekymmentä yläkouluikäistä ei vielä välttämättä kerro koko ikäryhmästä.

Hän peräänkuuluttaa myös kokonaisesitystä eli tulosten tarkastelua laajemmassa kontekstissa.

– Jonkinlaista näkemystä siitä, mitä juuri tästä tuloksesta pitäisi ajatella muiden ilmiöön liittyvien tutkimusten valossa.

 

Tieteelliseen lukutaitoon kuuluu myös ymmärrys, että yksittäisestä tutkimustuloksesta tai edes yksittäisen tieteenalan synnyttämästä tiedosta ei voi johtaa yleispäteviä toimintamalleja.

Jos esimerkiksi ilmastonmuutosta tai demokratian kriisiä tarkastelee vain yhden tieteenalan näkökulmasta, voi päätyä ratkomaan väärää ongelmaa ja aiheuttaa sillä tavoin lisää ongelmia.

– Organisaatioteoreetikko Ian Mitroff on kirjoittanut paljon siitä, että tarvitaan lukuisia eri tieteenalojen tuloksia, jotta voidaan määritellä ongelma ja lähteä ratkomaan sitä, Moisio pohtii.

Vasta ongelman tai ilmiön tunnistamisen jälkeen on mahdollista arvioida, miten eri tieteenalojen esittämiin kantoihin pitäisi suhtautua tai miten ne vaikuttavat ongelman ratkaisuun.

Koulussa on hyvät edellytykset harjoitella tätä prosessia. Moisio viittaa filosofi Jürgen Habermasin diskurssiperiaatteeseen ja John Deweyn pedagogiikkaan.

– Jokaikisen osallistujan pitää tuoda esiin kaikki ajatukset, jotka liittyvät käsillä olevaan ilmiöön. Yhtään kiveä ei saa jättää kääntämättä. Näkökulmia arvioidaan niin kauan että ymmärretään ongelma, jota yritetään ratkaista, Olli-Pekka Moisio kuvailee.

Olennaista prosessissa on kysyminen, ei välttämättä se, mitä vastataan.

 

Miten Laskutuvan vaikuttavuutta tutkittiin?

Matematiikan yliopistonlehtori Terhi Kaarakka tutki, pitävätkö Tampereen yliopiston diplomi-insinööriopiskelijat matematiikan kurssihenkilökuntaa helposti lähestyttävänä.

Tutkimuksessa selvitettiin myös, vaikuttaako kokemukseen Laskutupiin osallistuminen. Tuvissa ideana on se, että opinnoissaan pitkällä olevat matematiikan opiskelijat auttavat niitä, joilla opintoja on takanaan vähemmän.

 

1. Löysimme tutkimusidean Elina Viron kanssa korkeakoulupedagogiikan päiviltä Pedaforumista 2018. Helsingin yliopiston opettajat olivat tutkineet assistenttien vaikutusta yhteisöllisyyden kokemukseen ympäristötieteiden tiedekunnassa. Mietimme, voisimmeko hyödyntää tutkimuksen elementtejä omien opiskelijoiden sitouttamisessa opintoihin. Kenen antama, ja missä vaiheessa annettu tuki hyödyttäisi opiskelijoita mahdollisimman paljon? Miten saisimme opiskelijat pyytämään apua oikeaan aikaan?

2. Aloimme rakentaa tutkimukselle teoreettista pohjaa tutustumalla aiempaan tutkimukseen.

3. Tutkimusluvan antoi 695 opiskelijaa. Keräsimme aineistoa piirroksilla ja kyselylomakkeella. Opiskelijat piirsivät kuvia suhteesta kurssihenkilökuntaan. Halusimme selvittää, onko opiskelijoilla läheisempi suhde Laskutuvan koutseihin ja tsemppareihin kuin luennoitsijoihin ja assistentteihin ja olisiko tästä hyötyä sitouttamisessa. Koutseina ja tsemppareina toimivat matematiikan opettajaopiskelijat.

4. Luokittelimme aineiston neljän hengen tutkimusryhmällä ja teimme sille tilastollisen analyysin, jossa opiskelijoiden kokemuksia verrattiin ristiin sen mukaan olivatko he osallistuneet Laskutupiin. Tulos oli, että Laskutuvan vertaisohjaajat olivat helpommin lähestyttäviä kuin luennoitsijat ja että Laskutuvasta on apua opintoihin ja akateemiseen yhteisöön sitoutumisessa.

5. Seuraavaksi kirjoitimme artikkelin, jossa yhdistimme päätulokset aiemmin tarkasteltuun teoriaan ja arvioimme tutkimustamme myös kriittisesti.

6. Saimme artikkelin valmiiksi loppuvuodesta 2019. Tai niin luulimme. Ensimmäinen lehti kieltäytyi julkaisemasta sitä, mutta ohjeisti tarkentamaan tutkimuskysymystä ja karsimaan rönsyjä. Muokkausten jälkeen lähetimme artikkelin toiseen lehteen, jossa sen luki kaksi vertaisarvioijaa. Heidän korjausehdotustensa perusteella tehtyjen muokkausten jälkeen International Journal of Mathematical Education in Science and Techonology julkaisi artikkelin maaliskuussa 2021.

7. Matematiikan opiskelussa opiskelijoiden ja henkilökunnan vuorovaikutus on erityisen tärkeää, jotta opiskelijat uskaltavat kysyä asioita, joita eivät ymmärrä. Tutkimuksen perusteella olemme vahvistaneet Laskutuvan roolia samalla kun opetuksessa on siirrytty muutenkin oppijakeskeisempään opiskeluun. Tällä hetkellä toteutamme ja tutkimme flippausta, joka on yksi lähestymistapa aktiiviseen oppimiseen.

Nevasirppisammalesta biopuhdistamo?

Tutkijatohtori Kaisa Lehosmaa tutkii Oulun yliopiston tutkimusryhmässä voisiko nevasirppisammalen ja sen sisällä elävien mikrobikumppaneiden avulla puhdistaa esimerkiksi kaivosvesiä.

1. Löysimme nevasirppisammalen Hybarkt-tutkimushankkeen ensimmäisellä maasto-vierailulla 2017. Hankkeessa etsittiin passiivisia biopuhdistusratkaisuja. Sammal kasvoi kaivoksen lähettyvillä allastyyppisessä muodostelmassa, josta jätevedet oli aiemmin ohjattu viereiseen järveen. Veden pH altaassa oli 2,5 eli olosuhde oli äärimmäinen jopa happamiin vesiin sopeutuneille sammalille.

2. Aloimme selvittää, mitä lajista tiedetään ja onko sitä tutkittu typen ja metallin poiston yhteydessä. Moni asia sopi yllättävän hyvin tutkimusintresseihimme. Nevasirppisammal esimerkiksi esiintyy usein pohjavesiriippuvaisissa lähde-ekosysteemeissä, eli se on hyvin sopeutunut kylmiin olosuhteisiin.

3. Ruotsista löysimme muutamia samanlaisissa ilmasto-olosuhteissa tehtyjä tutkimuksia ja huomasimme, että nevasirppisammalen toiminta typen kierrossa ja typen poistossa tunnetaan jo aika hyvin. Sen sijaan tietoa puuttui erityisesti sammalen mikrobikumppanien roolista metallin sitomisessa ja siitä millaisella mekanismilla sammal ottaa metalleja itseensä.

4. Meille syntyi kaksi tutkimushaaraa. Ensinnäkin tutkimme puhdistusyksiköiden avulla, miten hyvin nevasirppisammal poistaa metallia ja typpeä esimerkiksi kaivosvesissä, luonnonolosuhteissa tai laboratoriossa eri lämpötiloissa. Toinen tutkimushaara keskittyy sammalen mikrobikumppaneihin ja niiden biopuhdistuspotentiaalin selvittämiseen.

5. Sitä, miten sammalen mikrobikumppani osallistuu metallin talteenottoon, tutkimme mikrobiologisilla ja molekyylibiologisilla menetelmillä. Käytännössä se tarkoittaa, että puhdistusyksiköistä otettuja näytteitä kasvatetaan laboratoriossa, ja niistä eristetään joko dna, rna tai molemmat. Tutkittava alue sekvensoidaan ja analysoidaan. Tiedot tallennetaan koneelle ja ne analysoidaan tilastollisilla menetelmillä. Näytteen otosta tulosten saamiseen on vuosien työ.

6. Teimme tutkimusta yhteistyössä Oulun yliopiston vesi-, energia- ja ympäristötekniikan tutkijoiden, Suomen ympäristökeskuksen ja aiemmin mainitsemieni ruotsalaistutkijoiden kanssa.

7. Tähän mennessä olemme kirjoittaneet ja julkaisseet yhden vertaisarvioidun artikkelin typen kierrosta sekä tehneet yliopiston innovaatiokeskuksen kanssa työnantajalle kolme keksintöilmoitusta liittyen nevasirppisammalen biopuhdistuspotentiaaliin.

8. Keksintöilmoitus etenee siten, että innovaatiokeskus vertaa tuloksia aiemmin julkaistuihin tutkimuksiin, arvioi keksinnön uutuusarvoa, yhteiskunnallista merkittävyyttä ja kaupallista potentiaalia. Jos innovaatiossa nähdään riittävästi uutuusarvoa ja liiketoimintamahdollisuuksia, sille voidaan hakea myös kansainvälistä patenttia.

9. Kaikki keksintöilmoituksemme on käsitelty. Odotamme vielä yhden keksintöilmoituksen kokeen tuloksia ennen kuin jatkamme eteenpäin patenttihakemuksen kanssa. Patenttihakemuksen lähettämisen jälkeen voimme julkaista tulokset muulle tiedeyhteisölle.