Ennustavatko pienen lapsen varhaiset taidot koululaisen matematiikan taitoja tai matikkamotivaatiota? Millainen merkitys kehittyville taidoille on kodilla ja varhaiskasvatuksen ympäristöllä?  Jyväskylän yliopistossa laajassa ja ainutlaatuisessa tutkimuksessa lasten matematiikan taitojen kehittymistä seurataan 9-vuotiaaksi asti. Tietoa tarvitaan oikeanlaisen tuen antamiseen.

Näin varhaiseen lapsuuteen ei ole koskaan aikaisemmin matematiikan oppimisvaikeuksien pitkittäistutkimuksissa menty.

Pikkuruisia tutkimusmyssyjä aletaan pian pukea pariviikkoisille vauvoille Jyväskylän ylipiston aivotutkimuskeskuksessa. Ainutlaatuisessa tutkimuksessa EEG-myssyt mittaavat vastasyntyneen aivosähkökäyrää: miten vauvan aivot reagoivat, kun niille tarjoillaan erilaisia lukumääriä kuuloärsykkeinä?

Puolen vuoden iässä vauvoille puetaan taas myssyt ja lukumäärien havaitsemista testataan kuuloärsykkeiden lisäksi näköärsykkeillä eli kuvilla, joissa kuvioiden määrä vaihtelee. Kaksivuotiaasta alkaen numeerisia taitoja mitataan erilaisin taitotestein.

Minna Torppa johtaa laajaa tutkimusta Jyväskylän yliopistossa.

Kyseessä on ensimmäinen pitkittäistutkimus, jossa lapsen matematiikan taitojen kehittymistä päästään seuraamaan syntymästä alkaen.

Tutkimukseen osallistuu 200 vauvaa ja heidät on jaettu kahteen ryhmään: puolet vauvoista kuuluu matematiikan taitojen kehityksen suhteen riskiryhmään, sillä heidän vanhemmillaan on ollut haasteita matematiikan oppimisessa. Kehitystä seurataan nykyisellä ERC-rahoituksella 3-vuotiaaksi saakka.

Viiden vuoden päästä tutkijoilla on jo vankkaa näyttöä kahdestakin asiasta: Onko riskiryhmän ja vertailuryhmän vauvojen aivoissa määrien prosessointiin liittyviä toiminnallisia eroja? Entäpä ennakoivatko vastasyntyneen kyky prosessoida määriä lapsen varhaisia matematiikan taitoja?

”Vasta kourallinen tutkimuksia kertoo siitä, että matematiikan taidot ovat osittain periytyviä. Vanhemmilla todetut matematiikan vaikeudet lisäävät vaikeuksien riskiä myös lapsilla. Syntymästä asti tehtyjä seurantatutkimuksia ei tätä ennen ole vielä tehty”, kertoo apulaisprofessori Minna Torppa, joka johtaa Euroopan tutkimusneuvoston (ERC) mittavan rahoituksen saanutta EarlyMath-pitkittäistutkimusta Jyväskylän yliopistossa.

Kaisa Lohvansuu

Miten matematiikan taitojen hermostollista perustaa voidaan tutkia jo vauvoilta?

”Aiempien tutkimusten perusteella näyttää siltä, että kyky havaita eroja määrien välillä on synnynnäinen. Aivovasteita tutkimalla pyrimme selvittämään, havaitsevatko riskivauvat heikommin eroja epäjatkuvissa tai jatkuvissa määrissä kuin verrokkivauvat, toisin sanoen onko synnynnäinen kyky heillä erilainen kuin verrokkivauvoilla”, kertoo tutkijatohtori Kaisa Lohvansuu, joka vastaa pitkittäistutkimuksen aivotutkimuksista.

Varhaisilla mittauksilla tutkijat haluavat päästä kiinni tilanteeseen, jossa lapsuuden kasvuympäristön olosuhteilla ei ole vielä ollut vaikutusta lapsen taitojen kehittymiseen. Ensimmäisen ja toisen EEG-mittauksen aivovasteita vertailemalla selviää, miten määrien havaitseminen kehittyy ensimmäisten ikäkuukausien aikana.

Matikkataitojen kehittyminen on monesta asiasta kiinni

Biologinen lähtötilanne on vain osa matematiikan taitoihin vaikuttavien asioiden kimurantissa kimpussa.

Varhaisten numeeristen taitojen lisäksi myös lapsen muut kognitiiviset taidot – kuten kielelliset ja avaruudellisen hahmottamisen taidot, muisti ja itsesäätelytaidot – vaikuttavat matematiikan oppimiseen. Näiden taitojen seuraaminen yhdessä numeeristen taitojen kehityksen kanssa onkin yksi EarlyMath -hankkeen keskeisiä tavoitteita.

Tuire Koponen tutkii laskemisen ja lukemisen oppimisvaikeuksia.

Myös lapsen kotiympäristöllä ja varhaiskasvatuksella sekä lapsen tunteilla, motivaatiolla ja uskolla omiin taitoihin on keskeinen rooli matematiikan taitojen kehittymisessä. Tutkimuksessa taaperoiden taitojen kehitystä seurataan kouluiän kynnykselle ja keskitytään erityisesti kodin ja varhaiskasvatuksen oppimisympäristöihin.

Jyväskylässä alkaneen tutkimuksen vahvuus piilee monitieteisessä osaamisessa. Koossa on ryhmä oppimisen ja oppimisvaikeuksien tutkijoita, joiden asiantuntemuksessa yhdistyy kehitys-, kasvatus- ja neuropsykologia varhaiskasvatus, ja kognitiivinen neurotiede.

Yhteistyö tuo laajan näkökulman matematiikan taitojen kehityksen ja oppimisen tutkimiseen.

”Hyvin erilaista osaamista tarvitsemme ja jaamme tässä ryhmässä”, sanoo tutkimuksen varajohtaja, apulaisprofessori Tuire Koponen Jyväskylän yliopistosta. Koponen tutkii sekä lukemisen että laskemisen oppimisvaikeuksia.

Lasten väliset taitoerot ovat kasvaneet

Tutkimusten mukaan 10-20 prosentilla lapsista on ikätovereitaan enemmän hankaluuksia matematiikan perustaitojen oppimisessa. Matemaattisia oppimisvaikeuksia on tutkimusten mukaan noin 5-7 prosentilla, heille oppiminen on vaikeaa opetuksesta ja harjoittelusta huolimatta.

Matematiikan oppimisvaikeuksien syitä on toistaiseksi tutkittu paljon vähemmän kuin esimerkiksi luku- ja kirjoitustaidon vaikeuksia. Molemmissa on kuitenkin sama tutkimuksellinen perusta: neurologisia syitä voi olla, mutta asian tutkiminen vaatii kokonaisvaltaista otetta, sanoo Minna Torppa.

Onko viime vuosina tapahtunut merkittäviä muutoksia osaamisessa?

”Viimeaikaisten kansallisten arvioiden ja raporttien perusteella lasten väliset taitoerot ovat viime vuosina kasvaneet”, kertoo Tuire Koponen.

Päiväkodeista kerätään tietoa, miten matematiikkaan tutustutaan

Varhaiskasvatuksen ja vuorovaikutuksen osuutta taitojen oppimisessa tarkastelee tutkijatohtori Jenni Salminen. Hän on kiinnostunut esimerkiksi siitä, millainen ympäristö innostaa lasta tekemään havaintoja – myös määristä ja laskettavista asioista.

”EarlyMath-tutkimuksen yhtenä tavoitteena on kerätä tietoa tavoista, joilla eri ikäisten lasten päiväkotiryhmissä matematiikkaan tutustutaan ja siitä, millaista osaamista se henkilökunnalta edellyttää. Tutkimustietoa asiasta on vasta verrattain vähän”, hän sanoo.

Jenni Salminen

Pienessä lapsessa on valtavasti osaamisen potentiaalia, sanoo Salminen.

”Taitava pedagogi huomaa matemaattisia piirteitä lapsen arjessa ja osaa hoksauttaa tekemään havaintoja. Kumpi legotorni on korkeampi? Kuka on jonossa ensimmäisenä?”

”Arjen matematiikan sanoittaminen ja näkyväksi tekeminen on aina hyvä asia lapsen taitojen kehittymiselle ja kiinnostuksen herättämiselle”, Salminen kertoo.

Tutkimuksista on saatu näyttöä myös sille, että spontaani määrällisten havaintojen tekeminen ympäristöstä on yhteydessä varhaisiin matemaattisiin taitoihin, kuten lukujonotaitoihin ja lukumäärän laskemiseen.

Turvallinen ja eteenpäin kannustava vuorovaikutus tukee lapsen luontaista uteliaisuutta ja luo pohjaa myös matemaattisten taitojen oppimiselle, Salminen korostaa.

Lapsen tarpeista lähtevä tuki tärkeää matematiikan taitojen kehittymiselle

Tutkijoiden mukaan lapsen tarpeista lähtevä tuki on ensiarvoisen tärkeää, kun lapsella on vaikeuksia matematiikassa.

”Jos opetus etenee kaikilla tiukasti oppikirjan mukaan, lapsi, joka saattaisi tarvita tukea jo aiemmin opeteltuihin asioihin putoaa kyydistä. Opetuksessa kannattaisi palata asioihin, jotka kunkin lapsen oppimisen kannalta ovat sillä hetkellä keskeisiä, jotta saataisiin vahva perustaitopohja”, sanoo Tuire Koponen.

Matemaattisia osataitojakin on monia, eikä lapsi välttämättä hallitse yhtä hyvin näitä kaikkia.

”Lapsi saattaa oppia lukusanaa vastaavan numeron ja osata näin nimetä numeroin esitettyjä lukuja, mutta luvun määrällinen merkitys saattaa olla hatara tai päinvastoin”, kertoo Tuire Koponen.

Jos lapsella on matikkavaikeuksia esikoulussa, millaista tukea pitäisi saada ennen koulua, jotta koulussa matematiikka sujuisi?

”Lukujonotaidot ja vahva lukukäsite ovat tärkeitä pohjataitoja yhteen- ja vähennyslaskutaidon oppimiselle. Lapset, joille matematiikka on vaikeaa, kohtaavat usein haasteita näiden pohjataitojen oppimisessa. Silloin puuttuu perusta, johon laskutaitoa ensimmäisellä luokalla lähdetään rakentamaan”, sanoo Tuire Koponen.

”Keskeistä tuessa on harjoittaa näitä taitoja ja kiinnittää huomiota, että lapsi oppii yhdistämään mielessään lukujen sarjallisen ja määrällisen tiedon. Matematiikan puhuminen, eli ajattelun kielentäminen tässä tärkeää ”, Tuire Koponen sanoo.

Hyvä palaute kannustaa harjoitteluun

Koululaisen oppimista vahvistavat myös oppimista näkyväksi tekevä ja harjoitteluun kannustava palaute sekä ryhmän lämmin ilmapiiri.

”Hyvässä palautteessa ei korosteta sitä, onko vastaus oikein tai väärin vaan mietitään vaikka erilaisia reittejä oikeaan vastaukseen. Samalla kun opitaan, että oikeaan ratkaisuun voi päätyä useammalla tavalla, tehdään myös oppimisen prosesseja näkyviksi”, kertoo Jenni Salminen.

Oppimista voivat heikentää epäonnistumisen kokemukset ja se, että saatavilla ei ole oikea-aikaista tukea opettajalta.

Osa pienistä oppilaista kokee matematiikan opiskeluun liittyvää voimakastakin jännitystä. Koe voi jännittää tai päätä särkeä tehtäviä tehtäessä.

”Lapsen kanssa kannattaa keskustella, millaisiin tilanteisiin jännittäminen erityisesti liittyy ja keksiä ratkaisuja lasta kuunnellen. Millaiset tilanteet luokassa jännittää? Miten luokassa suhtaudutaan yksilöllisiin eroihin? Miten opettajana voin vaikuttaa siihen, että oppimisilmapiiri on kannustava ja turvallinen? Auttaako koetilanteessa esimerkiksi, jos tietää että saa halutessaan välitunnin lisäaikaa tehdä tehtäviä?”, Koponen sanoo.

Koskaan ei myöhäistä parantaa taitoja

Matematiikan oppimiseen liittyy myös yleisesti viljeltyjä piintymiä, jotka tutkijoiden mukaan saisivat väistyä. ”Huonoon matikkapäähän” ei kannata uskoa sillä, vanhemman matematiikan taitoon liittyvät käsitykset ja uskomukset saattavat myös välittyä lapselle.

Se, miten kodissa puhutaan matematiikasta tai omista kyvyistä oppia matematiikkaa voi vaikuttaa lapsen motivaatioon ja harjoitteluun.  Jos pitää taitoa pysyvänä, ei välttämättä näe tarvetta harjoitteluun tai jaksa ponnistella oppimistilanteissa.

”Koskaan ei ole myöhäistä parantaa taitojaan. Aikuiset, joilla on matematiikan vaikeuksia, saattavat sanoa, että eivät matikkaa osaa eivätkä pysty oppimaankaan. Tosiasiassa matematiikan taitoja on mahdollista vahvistaa myös aikuisuudessa”, Tuire Koponen rohkaisee.

Jyväskylän yliopiston EarlyMath -tutkimuksessa on kolme osaa. Eri ryhmissä ja erilaisin menetelmin seurataan vauvojen, taaperoiden sekä koululaisten taitojen kehittymistä.

Jyväskylän yliopisto järjestää kaikille avoimen tiedeillan oppimisen aiheista tiistaina 8. maaliskuuta klo 18 alkaen. Voit lähettää kysymyksiä asiantuntijoille jo ennakkoon. Tervetuloa suoraan verkkolähetykseen!

Tilaa tuoreimmat JYUNITY-jutut näppärästi sähköpostiisi. Voit tarvittaessa peruuttaa tilauksesi koska tahansa.