No description available.

Abstract The aim of this study was to explore metacognition, specifically socially shared metacognition within computer-supported collaborative problem solving. Another aim of this study was to find methodological solutions for uncovering how metacognition becomes visible and shared in group problem solving in a text-based and asynchronous learning environment. During this dissertation study, two empirical experiments were performed. Participants in the first experiment were secondary school students (N=16) who worked with the Knowledge Forum (KF) learning environment. In the second experiment, triads of pre-service teachers’ (N=18) problem solving was supported by the Workmates (WM) learning environment. The data of this study consist of discussion forum data, self-report questionnaires, and individual’s feeling of difficulty graphs. In the data analysis, quantitative and qualitative research methods, along with individual and group level analyses, were combined to provide a deeper understanding of the phenomena being studied. A qualitative content analysis of the computer notes at the cognitive, metacognitive and social level were first analysed at the individual level, which made visible individual thinking and characterized the nature of the online discussions. In the interpretation phase, the categorizations were interpreted as group level processes in order to examine the contextual development of collaborative problem solving. To accomplish this, a process-oriented graph of group problem solving was developed. Further, to understand how socially shared metacognition in group problem solving can be related to individual metacognition, especially metacognitive experiences, group members’ individual feelings of difficulty were combined with the results of the discussion forum data. The results of this study show that the process of socially shared metacognition is a differentiator in the success of a group’s mathematical problem solving. Socially shared metacognition requires that group members participate in joint problem solving intentionally and reciprocally, acknowledge each other’s thinking and develop their ideas further. In other words, the process of socially shared metacognition has intention to steering the discussion rather than exchanging ideas about possible ways to solve the tasks. Further, the results of this study suggest that if the process of socially shared metacognition emerges, then the most of students will be able to reduce their feelings of difficulty. The results of this study suggest that socially shared metacognition is a complex and extra-ordinary group-level phenomenon. Socially shared metacognition could become more visible if participants focus on analysing the task and verifying the process as well as the outcome of the problem solving instead of exploring and implementing various unelaborated solution efforts. While socially shared metacognition fosters success in group problem solving, it also helps individual’s thinking grow as a part of the group. / Tiivistelmä Tässä tutkimuksessa selvitetään metakognition, erityisesti sosiaalisesti jaetun metakognition, ilmenemistä tietokoneavusteisessa yhteisöllisessä matematiikan ongelmanratkaisussa. Tutkimuksen tavoitteena on myös kehittää aineiston analysointimenetelmiä metakognition ja erityisesti sosiaalisesti jaetun metakognition tutkimiseksi. Tutkimus koostuu kahdesta empiirisestä osatutkimuksesta. Ensimmäisessä tutkimuksessa koehenkilöinä olivat erään perusasteen yläkoulun seitsemännen luokan suomalaiset oppilaat. Toisessa tutkimuksessa koehenkilöinä toimivat ensimmäisen vuosikurssin suomalaiset luokanopettajaopiskelijat. Molemmissa tutkimuksissa yhteisöllisen ongelmanratkaisuprosessin tukena käytettiin tekstipohjaiseen, eriaikaiseen vuorovaikutukseen perustuvia oppimisympäristöjä: Knowledge Forumia ja Työporukkaa (engl. WorkMates, WM). Tutkimusaineisto koostuu verkkokeskustelukommenteista, kyselylomakkeista sekä ongelmanratkaisutehtävän jälkeen piirretyistä graafeista, jotka ilmentävät tehtävän aikana koettua vaikeuden tunnetta. Ongelmanratkaisuprosessia kuvaavassa analyysissa yhdistetään sekä kvalitatiivisia että kvantitatiivisia menetelmiä sosiaalisesti jaetun metakognition tutkimiseksi. Verkkokeskusteluaineistoa analysoidaan yksilötasolla kvalitatiivisen sisällönanalyysin periaatteiden mukaisesti. Osallistujien tallentamat verkkokeskustelukommentit on luokiteltu kognitiivisiksi, metakognitiivisiksi tai sosiaalisiksi viesteiksi. Viestien sisällön tulkinta perustuu ainoastaan kirjoitettuun tekstiin eikä osallistujien ajatteluun viestien taustalla. Verkkokeskusteluaineistoa tulkitaan ryhmätasolla erilaisten visualisointimenetelmien, kuten sosiaalisen verkostoanalyysin ja ryhmän ongelmanratkaisua kuvaavan graafin, avulla. Sosiaalisesti jaetun metakognition yhteyttä yksilön metakognitioon, erityisesti tehtävään liittyvään vaikeuden tunteeseen, tutkitaan ryhmän ongelmanratkaisua kuvaavien graafien, verkkokeskustelukommenttien ja ongelmanratkaisutehtävän jälkeen piirrettyjen tehtävän aikana koettua vaikeutta kuvaavien graafien avulla. Sosiaalisesti jaettua metakognitiota ei ilmene yleisesti ryhmän ongelmanratkaisussa. Tähän vaikuttaa muun muassa se, ettei ryhmissä kiinnitetä huomiota tehtävänantoon ja saadun ratkaisun oikeellisuuteen, vaan pääpaino ongelmanratkaisussa on ratkaisumenetelmien etsimisessä ja esitettyjen ehdotusten toteuttamisessa. Tämän tutkimuksen tulokset kuitenkin osoittavat, että sosiaalisesti jaettu metakognitio on ilmiönä monitahoinen. Tulosten perusteella sosiaalisesti jaettu metakognitio on myös tärkeä tekijä ryhmän ongelmanratkaisussa. Onnistuneessa ongelmanratkaisussa ryhmän jäsenet sitoutuvat yhteiseen prosessiin ja toimivat vastavuoroisesti perustellen esittämänsä ajatukset sekä huomioiden ratkaisun kannalta tärkeät kysymykset ja ratkaisuehdotukset. Tällöin on mahdollista, että sosiaalisesti jaettu metakognitio vähentää useimpien ryhmän jäsenten kokemaa vaikeuden tunnetta. Sosiaalisesti jaetulla metakognitiolla näyttää olevan tärkeä tehtävä paitsi ryhmän myös yksilön ajattelussa.

Abstract This narrative research focuses on teachers’ perceptions of autonomy because of its importance to job commitment, efficiency, satisfaction, and motivation. A positive perception of autonomy relates to teachers’ feelings of competency, empowerment and professionalism. The overall importance of and desire for autonomy may be symptomatic of teachers’ reactions to obtain more, or to keep the autonomy they have. Previous studies have often depicted teacher autonomy as individualistic, comprising freedom from control. However, this research challenges the appropriateness of this conceptualisation of teacher autonomy by asking how upper-secondary school mathematics teachers perceive their autonomy in different contexts. To display contextual variations, the interviews with 15 upper-secondary school mathematics teachers from Canada and 12 from Finland were based mainly on open-ended questions. The contents of the teachers’ narratives were analysed in their whole and by comparing categories of narratives from one context to another. The findings suggest that context influences how teachers perceive their autonomy. They also reveal that trust plays a decisive role in whether teachers feel autonomous or not, that trust plays a central to the relationships teachers have at work, and that autonomy inextricably exists in relations. Consequently, this research claims that the spectrum of autonomy for teachers should be expanded beyond its current individuality, to include a broader, more relational understanding of autonomy. A core argument of this research is therefore that teacher autonomy needs to be reconceptualised as relying on contextual sensitivities and relationships. By providing a more comprehensive conceptualisation of teacher autonomy—i.e., one which is more context-sensitive and which focuses on teachers’ concerns—the findings of this research supports more empowering ways for teachers to exert a proactive influence on their own autonomy. Teachers’ perception of their autonomy is of practical and academic importance. Teachers who feel satisfied, supported, empowered and autonomous are more committed and motivated, which in turn advances better, more adaptive, and more adequate teacher education. / Tiivistelmä Tämän narratiivisen tutkimuksen kohteena ovat opettajien käsitykset autonomiasta. Ne ovat tärkeitä työhön sitoutumisen, tehokkuuden, tyytyväisyyden, ja motivaation kannalta. Myönteisellä käsityksellä autonomiasta on merkitystä opettajien tuntemuksiin pätevyydestä, voimaantumisesta ja ammattitaidosta. Autonomian arvostaminen ja tarve autonomiaan voivat kertoa opettajien halusta pitää kiinni autonomiastaan tai lisätä sen määrää. Aiempi kirjallisuus kuvaa opettajan autonomiaa yksilökeskeisenä, vapaana ulkopuolisesta kontrollista. Tämä tutkimus haastaa yksilökeskeisen näkemyksen kysymällä, miten lukion opettajat eri konteksteista kokevat autonomiansa. Kontekstuaalisten vaihtelujen tutkimista varten haastateltiin 15 lukion matematiikan opettajaa Kanadasta ja 12 lukion matematiikan opettajaa Suomesta esittämällä heille enimmäkseen avoimia kysymyksiä. Opettajien narratiivien sisällöt analysoitiin kokonaisuudessaan ja vertaamalla kategorioita kontekstien välillä. Tuloksista voidaan päätellä, että konteksti vaikuttaa merkittävästi siihen, miten opettajat kokevat autonomian. Luottamuksella on keskeinen merkitys sille, tuntevatko opettajat itsensä autonomisiksi toimijoiksi vai eivät. Lisäksi havaittiin, että luottamuksella on suuri merkitys työympäristön ihmissuhteissa, ja että autonomia on erottamaton osa näitä suhteita. Näin ollen tutkimuksen johtopäätöksissä esitetään, että autonomian käsitteen kirjoa tulisi laajentaa nykyisestä yksilökeskeisestä painotuksesta laveampaan määrittelyyn. Tämän tutkimuksen keskeinen väite on, että opettajan autonomiaa käsitteenä tulisi tarkastella uudelleen huomioimalla erilaiset kontekstit ja ihmissuhteet. Painottamalla kokonaisvaltaisempaa näkemystä opettajien autonomiasta, toisin sanoen huomioonottamalla kontekstin ja opettajien omat huolenaiheet, tämän tutkimuksen tulokset viittaavat tarpeeseen opettajien voimaannuttamisesta, jotta he voivat proaktiivisesti vaikuttaa omaan autonomiaansa Opettajien käsityksillä autonomiasta on merkitystä sekä käytännön että teorian kehittämisen näkökulmista. Työssään tyytyväinen, tuettu, voimaantunut ja itsenäinen opettaja on sitoutunut ja motivoitunut. Opettajien autonomiaan liittyvien käsitysten parempi ymmärtäminen edesauttaa opettajankoulutuksen kehittämistä.

Abstract This study explores the degree of preparedness for studying at Universities of Applied Sciences that is provided by the content of mathematics curricula in upper secondary schools from the viewpoint of engineering students. The theoretical framework is based on learning objectives and a view of mathematics. I categorized mathematical contents in upper secondary school from the point of view of engineering studies. Students defined important knowledge and skills as learning objectives and evaluated how well they were achieved in upper secondary schools from the standpoint of engineering studies. The view of mathematics is based on students’ descriptions of their experiences with mathematics and of themselves as students of mathematics in upper secondary school with respect to engineering studies. The empirical data consist of surveys (N = 222), initial mapping of attitudes (N = 65) and thematic interviews (N = 14). The research problem was approached through mixed research methods. The quantitative data were analyzed with basic statistical methods and students’ accounts of their experiences were examined using a qualitative narrative research method. The narratives were analyzed holistically and categorically focusing on content. According to the engineering students, they felt they should learn how to apply basic algebra and geometry, differential calculus and also equations - the so-called key components of upper secondary school syllabi. These learning objectives were accomplished well in compulsory mathematics courses in the advanced syllabus, but not as well in the basic syllabus. Students experienced mathematics in upper secondary school as instrumentalist and formal. The advanced mathematics syllabus demanded more work with numerous procedures, whereas the basic syllabus required a better understanding of word problems. Even a portion of advanced mathematics provided a good foundation for engineering studies. Supplementing compulsory courses in the basic syllabus with specialized or applied courses created an opportunity to succeed. By combining the advanced and basic syllabi and adding more practical problems, upper secondary school mathematics could provide an even better base for engineering studies. This study can be used for expanding the curricula, designing students’ high school learning paths and supporting teachers’ pedagogical work. / Tiivistelmä Tutkimuksessa tarkastellaan, millaista osaamista lukion matematiikan oppisisältöjen pohjalta rakentuu ammattikorkeakoulujen insinööriopiskelijoille. Teoreettinen viitekehys muodostuu oppimistavoitteista ja matematiikkakuvasta. Luokittelin lukion matematiikan oppisisältöjä ammattikorkeakoulujen tekniikan ja liikenteen alan matematiikan opetussuunnitelmien kautta. Insinööriopiskelijat määrittivät kokemustensa perusteella ammattikorkeakouluopintojen kannalta tärkeitä matematiikan tietoja ja taitoja – oppimistavoitteita – sekä arvioivat niiden toteutumista lukiossa. Insinööriopiskelijat kertoivat lukion matematiikkakokemuksistaan sekä arvioivat itseään matematiikan oppijana lukiossa ja osaajana ammattikorkeakoulussa. Näiden pohjalta rakentui insinööriopiskelijan matematiikkakuva. Empiirinen aineisto koostuu insinööriopiskelijoille suunnatusta survey-tutkimuksesta (N = 222), asenteiden alkukartoituksesta (N = 65) sekä teemahaastatteluista (N = 14). Sovelsin mixed methods -tutkimusta. Analysoin kvantitatiivisen aineiston tilastollisten perusmenetelmien avulla. Sovelsin opiskelijoiden kokemuksiin liittyvien kertomusten tarkastelussa narratiivista tutkimusmetodia. Tarkastelin narratiiveja holistisesti sekä kategorisesti keskittymällä sisältöön. Insinööriopiskelijoiden mukaan lukion matematiikassa pitäisi oppia soveltamaan avainsisältöjä (perusalgebra ja -geometria, differentiaalilaskenta sekä yhtälöoppi). Lukion matematiikassa tunnistettiin instrumentalistis-formaalin oppiaineen piirteitä. Pitkä oppimäärä koettiin työläänä proseduurien muistamisena. Lyhyessä oppimäärässä tarvittiin paljon sanallisten tehtävien ratkaisemista, mistä oli hyötyä insinööriopinnoissa. Pitkän oppimäärän osittainenkin suorittaminen näytti muodostavan hyvän pohjan insinööriopintoihin, mutta myös täydentämällä lyhyen oppimäärän pakollisia kursseja syventävillä tai soveltavilla kursseilla oli mahdollista onnistua. Käytännönläheisyyttä lisäämällä ja molempia oppimääriä yhdistämällä oppisisällöistä muodostuisi vieläkin parempi pohja insinööriopintoihin. Tutkimuksen tuloksia voidaan hyödyntää opetussuunnitelmia kehitettäessä, opiskelijan matemaattisen lukiopolun suunnittelussa sekä opettajan pedagogisen työn tukena.

Abstract The aim of this thesis is to examine the practices of classroom learning communities whose pedagogy in the learning of science and mathematics draws on the sociocultural perspective. This pedagogical framework views learning as a collective process of meaning making situated in cultural contexts. This research thesis illuminates the ways in which communal learning activity is constructed into being in the social interactions of classroom learning communities. Methodologically, this research is concerned with unravelling the dynamics of collaborative learning processes, and with examining how they give rise to the construction of diverse voices during participation in cultural activities. The empirical findings discussed in this thesis are derived from three case studies. Case Study 1 examines the nature of participation processes in science classrooms representing three age levels (Kaartinen & Kumpulainen, 2001). Case Study 2 focuses on the construction of explanations in a collaborative science learning project (Kaartinen & Kumpulainen, 2002). Case Study 3, reported in two articles, investigates the processes and conditions for collaborative reasoning in an elementary classroom context with a special interest in mathematics (Kumpulainen & Kaartinen, 2000, 2003). On the basis of the findings of this thesis, successful collaboration — joint effort towards a joint non-predetermined goal of action — can be said to require the growth of communicative consciousness. This means the ability to approach the problem under question from the point of view of another person and hence conversely, an ability to see one's own position from the point of view of other person. In this thesis, collaborative negotiation processes consisted of diverse interpretations, varying from informal to formal explanations, and from descriptive reasoning to causal reasoning. It seems evident that the traditional approach to teaching does not give students enough tools to elaborate their conceptions. However, the results of this thesis indicate that the collaborative learning situations here described have the power to provide students with opportunities to elaborate their explanations. The results of this thesis highlight the potential of the sociocultural approach to engage students in educational interaction, where diverse voices are able to participate and contribute to the ongoing discussion. The involvement of all students in collaborative discourses also poses challenges to sociocultural pedagogy, calling for educators to recognise and support varied opportunities for participation in educational discourse. The examples presented in this thesis are aimed at providing educators and researchers with lenses through which to examine the sociocultural practices of these classrooms and potentially further develop them. / Tiivistelmä Väitöstutkimukseni tarkoituksena on tutkia sosiokulturaalista pedagogiikkaa soveltavien oppijayhteisöjen käytänteitä matematiikan ja luonnontieteiden luokkahuoneissa. Tämän pedagogisen lähestymistavan mukaan oppiminen nähdään yhteisöllisenä, kulttuurisiin käytänteisiin liittyvänä osallistumis- ja merkityksenantoprosessina. Tutkimus valottaa yhteisöllisten opiskelutilanteiden rakentumista ja realisoitumista tutkimukseen osallistuneiden luokkahuoneiden sosiaalisessa vuorovaikutuksessa. Tässä tutkimuksessa kehitettyjen tutkimusmenetelmien avulla halutaan selvittää yhteistoiminnallisten opiskeluprosessien luonnetta ja sitä, kuinka näiden prosessien avulla voidaan tukea erilaisten lähestymistapojen osallistumista kulttuurisiin toimintoihin. Tutkimuksen empiiriset tulokset ovat peräisin kolmesta eri tapaustutkimuksesta. Ensimmäinen tapaustutkimus (Kaartinen & Kumpulainen, 2001) tarkastelee kolmea eri ikäkautta edustavien luonnontieteiden luokkahuoneiden osallistumisen prosessia. Toinen tapaustutkimus (Kaartinen & Kumpulainen, 2002) keskittyy selitysten rakentumisen tutkimiseen yhteistoiminnallisuutta soveltavassa luonnontieteiden opiskeluprojektissa. Kolmas tapaustutkimus, joka on raportoitu kahdessa eri artikkelissa (Kumpulainen & Kaartinen, 2000, 2003), tutkii yhteistoiminnallisen merkityksenantoprosessin rakentumista ja luonnetta ala-asteen geometrian opetuksessa. Tulosten perusteella kommunikatiivinen tietoisuus on onnistuneen yhteistoiminnallisuuden edellytyksenä matematiikan ja luonnontieteiden opiskelussa. Kommunikatiivinen tietoisuus tässä yhteydessä tarkoittaa kykyä lähestyä tarkasteltavaa ongelmaa toisen osallistujan näkökulmasta ja vastaavasi kääntäen, kykyä nähdä oma asemansa osallistuvan toisen näkökulmasta. Yhteistoiminnallisten selitysten luonteen tutkimus toi esille erilaisia lähestymistapoja akateemiseen tietoon matematiikan ja luonnontieteiden alalla. Tässä tutkimuksessa selitysten rakentuminen koostui erilaisista tulkinnoista ja vaihteli informaalista selittämisestä formaaliin selittämiseen sekä kuvailevasta selittämisestä syy- seuraussuhteita etsivään selittämiseen. Tulokset valottavat sosiokulturaalisen lähestymistavan mahdollisuutta sellaisen kasvatuksellisen vuorovaikutuksen rakentumisessa, joka tukee erilaisten tulkintojen osallistumisen ja vaikuttamisen mahdollisuutta merkityksenantoprosessiin. Haasteen muodostaa sellaisen kasvatuksellisen vuorovaikutuksen rakentaminen, jossa myös hiljaiset oppijat osallistuvat yhteisölliseen merkityksenantoprosessiin. Tutkimuksessa esitettävät empiiriset esimerkit tarjoavat kasvattajille ja tutkijoille välineitä, joiden avulla voidaan tarkastella ja mahdollisesti myös kehittää matematiikan ja luonnontieteiden luokkahuoneiden sosiaalisia käytänteitä.