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.