Kertokaa sammakoiden kehityksestä – Biologian ylioppilaskirjoitusten historiaa 1921‒1969

Biologian yo-koekysymysten aiheet heijastelevat kullekin historialliselle ajanjaksolle tyypillisiä aiheita ja tuoreita tutkimustuloksia.

Ylioppilaskirjoituksilla on Suomessa pitkät perinteet, mutta oppiaineittain niiden historia tunnetaan huonosti. Historian tarkastelua on tehty usein nimenomaan lukiolaitoksen historian näkökulmasta ja hyvin harvoin tietyn oppiaineen tai oppimateriaalien sisällön näkökulmasta. Siispä en voinut kieltäytyä, kun biologian olympiavalmennuskollegani Jakke Neiro pyysi mukaan projektiinsa, jonka tavoite oli käydä läpi biologian ylioppilaskirjoitusten kokeet kysymys kysymykseltä ja tämän aineiston perusteella tutkia sitä, miten biologia ja biologian opetus on muuttunut vuosien varrella.

Urakka on vihdoin valmis ja julkaistu vertaisarvioidussa tiedelehdessä. Artikkeli löytyy avoimena LUMAT-julkaisusarjan verkkosivuilta. Tässä jutussa tiivistän tutkimuksemme mielenkiintoisimmat tulokset ja havainnot.

Ensimmäiset ylioppilaskokeet pidettiin Suomessa jo 1852, mutta ensimmäiset reaalikokeet vasta 1921. Tällöin päivänvalon näkivät myös ensimmäiset biologian koekysymykset, jotka muodostivat maantieteen kysymysten kanssa yhden reaalikokeen neljästä osuudesta. Muutamia yksittäisiä vuosia lukuunottamatta koekysymykset on digitoitu vuoteen 1969 asti Kansallisarkistossa, jonka digitaaliarkistossa voi selata yksittäisiä kokeita.

Tutkimuksemme tarkoituksena on seurata biologian koekysymysten aiheita, sisältöjä ja pedagogisia piirteitä vuosina 1921‒1969 ja selvittää, onko kysymysten tieteellinen ja pedagoginen sisältö muuttunut näiden viiden vuosikymmenen aikana. Olimme erityisen kiinnostuneita biologian eri osa-alueiden osuuksissa tapahtuvista muutoksista: milloin esimerkiksi genetiikan ja molekyylibiologian koetehtävät ovat rantautuneet Suomeen? Entä mitä on tapahtunut lajin- ja luonnontuntemusta korostaville perinteisille biologian aihepiireille, kuten kasvitieteelle ja eläinanatomialle?

Kaikki kysymykset luokiteltiin biologian eri osa-alueisiin sekä pedagogisiin luokkiin sovelletun Bloomin taksonomian avulla (tiedä, ymmärrä, sovella, analysoi, arvioi, syntetisoi). Trendit aihesisällöissä ja pedagogisissa piirteissä testattiin tilastotieteen menetelmin. Vanhoja ylioppilaskokeita on usein kritisoitu pedagogisesti huonolaatuisiksi nippelitietoa ja ulkomuistia testaaviksi kokeiksi, joten halusimme selvittää, pitääkö tämä väite paikkansa. Olimme myös kiinnostuneita onko eri aihepiirien kysymysten välillä eroja niiden pedagogisissa piirteissä. Ovatko esimerkiksi ekologian tehtävät vaatineet enemmän soveltamiskykyä kuin evoluutiobiologian tehtävät?

Klassinen kaksikymmentäluku

Noin 80 prosenttia kaksikymmentäluvun ylioppilaskoekysymyksistä käsitteli klassista kasvi- ja eläintiedettä. Kasvitieteessä testattiin lukuisten kasviheimojen tunnusmerkkien ja esimerkkilajien osaamista avoimina esseinä, kuten ”Kasviheimo Orchidaceae” (K1926). Eläintieteessä painotus oli komparatiivisessa eläinmorfologiassa, kuten kysymyksessä ”Lintujen lentokyky ja ruumiinrakenne suhteessa toisiinsa” (K1925). Systematiikan ja eläinmorfologian osaamisen lisäksi monissa kysymyksissä vaadittiin pelkän faktatiedon ohella laajempien konseptien ymmärrystä: ”Mitä tiedätte kasvien siementen rakenteesta ja itämisestä?” (S1926).

Ihmisbiologian osuus kokeissa oli vähäinen. Ihmisbiologian kysymyksiä oli vain neljä koko vuosikymmenen aikana, mikrobeja käsitteli kaksi kysymystä ja genetiikkaa vain yksi: ”Mitä tiedätte Mendelin perinnöllisyyslaista?” (K1928).

Molekyylibiologia nostaa päätään

Vaikka kasvi- ja eläintieteelliset aiheet muodostivat edeltävän vuosikymmenen tavoin valtaosan kysymyksistä, alkoi kolmekymmentäluvulla yleistyä myös evoluutiobiologian, ekologian ja molekulaaristen biotieteiden aiheet: ”Homologia- ja analogia-käsitteet biologiassa (myös esimerkein valaistuna)” (K1935), ”Mitkä tekijät vaikuttavat eläin- ja kasvilajien levinneisyysalueiden laajuuteen ja suppeuteen?” (K1938), ”Solutuma, sen rakenne ja merkitys” (K1936).

Kokelailta vaadittiin jo varsin vaativaa evoluutiobiologian ymmärrystä, kun aikaisemmin evoluutiota oli yleisemmin sivuttu lajiryhmäkohtaisesti. Lisäksi kokelaiden oli hahmotettava biologian eri koulukuntien käsityksiä senaikaisen nykybiologian kontekstissa: ”Tehkää selkoa Linnén ja Darwinin käsityksistä lajien synnystä” (K1937). Kasvi- ja eläintieteen tehtävät alkoivat käsitellä laajemmin eri ryhmien ja rakenteiden fysiologisia, funktionaalisia ja ekologisia piirteitä ja vähemmän systematiikkaa. Muutama kysymys 20‒30-luvuilla käsitteli ihmisrotuja ja niiden biologiaa, joka osoittaa, että rotuopilliset näkökulmat eivät olleet vieraita Suomessakaan.

Neljäkymmentäluvun murros

Neljäkymmentäluvun aikana fokus systemaattisesta kasvi- ja eläintieteestä vaihtui vahvasti fysiologiaan ja erityisesti eläinten kehitysbiologiaan. Aiemmista vuosikymmenistä poiketen eläinfysiologiset tehtävät käsittelivät pääosin ihmisen tai muiden nisäkkäiden biologiaa, ja välillä sivusivat myös ravitsemustieteellisiä ja lääketieteellisiä teemoja: ”Mitä ravintoaineita ja kuinka paljon ihminen välttämättä tarvitsee?” (K1946).

Perinnöllisyysaiheiset kysymykset saivat enemmän jalansijaa ja risteytystehtävät (tosin esseemuodossa) vakiinnuttivat paikkansa ylioppilastehtävien joukossa. Ekologiset kysymykset olivat tällä vuosikymmenellä harvassa. Sota-aikaan ylioppilaskokeet järjestettiin poikkeusoloissa ja poikkeusaikatauluin. Ylioppilaslautakunta kuitenkin järjesti kokeita aselepojen aikaan myös rintama-alueiden läheisyydessä.

Ekologian ja systematiikan paluu

Aiemmin selvästi vähentyneet ekologian aihepiirit tekivät paluun viisikymmentäluvulla. Perinnöllisyyden kysymykset keskittyivät vahvemmin sytogenetiikkaan klassisen mendelismin sijasta: ”Kromosomien geenikartat” (K1959). Pitkästä aikaa testattiin myös klassista systematiikan ja luonnontuntemuksen osaamista: ”Kotiseutuni (tai kotipaikkakuntani) vesikasvillisuudesta” (K1954) ja ”Mitä tiedätte tavallisimmista perhosistamme?” (K1952).

Ihmisbiologian kysymysten osuus oli yhä merkittävä. Osa kysymyksistä vaati syvää pohdintaa ja ne voidaan luokitella korkealle Bloomin taksonomiassa: ”Onko ihmiskunnan jalostaminen perinnöllisyysopin pohjalta mahdollista?” (K1957) ja ”Kasvi- ja eläinsystematiikka kehitysopin tukena” (K1956).

Kokeen profiili vakiintuu

Kuusikymmentäluvulla kokeen aihealueet pysyivät verrattain vakioina viisikymmentälukuun verrattuna, kuitenkin modernimmat genetiikan ja molekyylibiologian aiheet kasvattivat osuuttaan ja perinteiset kasvi- ja eläintieteen aiheet harvinaistuivat. Eläinfysiologian painotus oli nykyajan tapaan ihmisbiologiassa. Osa kysymyksistä sivusi jopa puhtaan lääketieteellisiä aiheita: ”Kudossiirto ja kudosviljely” (S1967) ja ”Ihmisen häiriintynyt sisäeritys” (S1967).

Kuvassa yo-kokeen kuvallisia kysymyksiä. Vasemmalla kaavakuva dnasta ja mitokondriosta, oikealla kaaviot "tasapainottavasta valinnasta" ja "hajottavasta valinnasta".
Koekysymyksiä 1960-luvulta. Ylhäällä vasemmalla: Kromosomien rakenne, myös DNA. Oikealla: Valinnan mekanismit. Alhaalla vasemmalla: Soluhengitys.

Osa perinnöllisyystehtävistä oli laajaa ymmärrystä ja kontekstia vaativia: ”Ihmisen perinnöllisyyden tutkimusmenetelmistä ja niiden antamista tuloksista” (S1963) ja ”Identtiset kaksoset sekä niiden synty ja merkitys perinnöllisyystutkimuksessa” (S1968). Joissain genetiikan kysymyksissä sivuttiin rotuopillisia aiheita ”Rotuhygienia” (S1964) ja ”Mitä keinoja tiede voisi tarjota ihmiskunnan perintöaineksen jalostamiseksi” (S1966). Kokelaiden vastauksia näihin kysymyksiin tai hyvän vastauksen piirteitä emme ole löytäneet, ja olisikin mielenkiintoista tutkia, miten näihin teemoihin suhtauduttiin suomalaisessa lukiolaitoksessa.

Tutkimusvälillä 1921‒1969 kokeen sisältö modernisoitui merkittävästi ‒ deskriptiiviset luonnon ja lajiston kuvaamistehtävät harvinaistuivat ja erityisesti genetiikan osuus koekysymyksissä vahvistui. Tämä näkyy tilastollisina eroina aihealueiden osuuksissa eri vuosikymmenten välillä, jotka tasaantuvat 50- ja 60-luvuilla. Yksittäisten biologian osa-alueiden osuuksien muutokset ovat olleet radikaaleja. Esimerkiksi kasvisystematiikan osuus ensimmäisissä ylioppilaskokeissa oli erittäin vahva, mutta 60-luvulla enää marginaalinen. Sama trendi on jatkunut nykypäivään asti.

Kuviossa kuvattu aihepiirien "Ekologia, Evoluutio, Perinnöllisyys ja Deskriptiivinen" osuuksien vaihtelut vuosina 1920-1970.
Kuviossa A neljän eri aihepiirin osuudet koekysymyksissä vuosittain. Valitut neljä suurpiirteistä kategoriaa perustuvat Yhdysvaltojen kansallisen tutkimusneuvoston luokittelujärjestelmään.
Kuviossa luokkien "Tiedä, Ymmärrä, Sovella, Analysoi, Arvioi, Syntetisoi" suhteelliset osuudet vuosina 1920-1970.
Kuviossa B kysymysten osuus sovellettuna kuudelle Bloomin taksonomian eri portaalle.

Myös koekysymysten pedagogisissa piirteissä tapahtui muutoksia. Valtaosa koko tutkimusajan kysymyksistä kuului Bloomin taksonomian ymmärrä-luokkaan. Alkuvuosikymmeninä yleisten tiedä-luokan kysymysten määrä väheni tutkimusjakson aikana, ja korkeampien luokkien (sovella, analysoi, arvioi, syntetisoi) osuus kasvoi. Kokeiden pedagogiset piirteet kuitenkin vakiintuivat jo neljäkymmentäluvun lopussa, jonka jälkeen eri luokkien osuuksissa ei ole nähtävissä tilastollisesti merkittäviä muutoksia. Jo kokeen alkuvuosina esiintyi myös kysymyksiä korkeammista Bloomin taksonomian luokista, joten historialliset kokeet eivät olleet täysin ulkomuistitestejä. Evoluution ja genetiikan aihealueista löytyi eniten tehtäviä, jotka luokiteltiin korkeille Bloomin taksonomian luokille.

Aiheet heijastuvat tutkimuskentältä

Kokeen sisältöjen lisäksi tutkimme milloin uudet biologiset löydöt, teoriat ja konseptit päätyvät koekysymysaiheiksi. Arvioimme eri koekysymyksissä esiintyvien biologisten uutuuksien ”syntyvuotta” tieteenhistoriallisen kirjallisuuden perusteella. Vertasimme tätä vuotta siihen vuoteen, jolloin aihe esiintyy ensimmäisen kerran biologian ylioppilaskokeessa. Tutkimuksemme todistaa, että uudet biologiset löydöt päätyvät ylioppilaskokeiden aiheiksi sitä lyhyemmässä ajassa, mitä myöhemmin löytö on tehty.

Tämä trendi jatkuu nykyisinkin, esimerkiksi CRISPR-cas9 -tekniikan keksimisen ja ensimmäisen CRISPR-cas9 -aiheisen ylioppilaskysymyksen välillä ei kovin montaa vuotta kulunut. Trendi johtunee informaatioteknologisesta kehityksestä, jolloin tieto uusimmista tutkimustuloksista saavuttaa tutkijat, opetussuunnitelmien tekijät, oppimateriaalien tuottajat, opettajat ja ylioppilaskokeiden tekijät yhä nopeammin.

Yleisellä tasolla voidaan todeta, että ylioppilaskokeiden aiheet heijastavat Suomen akateemisen tutkimuskentän aihepiirejä. Esimerkiksi kasvitieteen kysymysten näkökulman vaihtuminen systematiikasta kasvifysiologiaan ja ekologiaan kolmekymmentäluvulla osuu yhteen kasvifysiologisen tutkimuksen nousuun Helsingin yliopistossa. Vastaavasti kehitysbiologian aiheet yleistyivät neljäkymmentäluvulla, siihen aikaan kun kehitysbiologit Gunnar Ekman ja Sulo Toivonen vakiinnuttivat kehitysbiologian asemaa Helsingin yliopistossa. Molemmat olivat myös aktiivisia oppikirjailijoita, mikä osaltaan vaikuttanee näiden aihepiirien yleisyyteen lukiolaitoksessa.

Projektimme puitteissa olemme saaneet syväluotaavan näkemyksen ylioppilaskokeiden vaatimustasoon biologian saralla. Monet historiallisista koekysymyksistä ovat varsinkin nykylukiolaisille todella haastavia. Tuttujakin aiheita toki löytyy. Osa kysymyksistä oli myös pedagogisesti laadukkaita, jopa niin laadukkaita, että kysymyksiä voisi käyttää inspiraationa nykypäivän koekysymysten laadinnassa. Haastankin opettajia käyttämään näitä historiallisia kysymyksiä materiaaleina esimerkiksi kertauskursseilla, ja keskustelemaan oppilaiden kanssa biologian opetuksen historian kontekstien muuttumisesta vuosien varrella! Tutkimusartikkelin verkkoversion liitteistä löytyvät kaikki aikakaudella kysytyt kysymykset yhdessä dokumentissa – alkuperäisasussa kysymyksiä voi etsiä digitaaliarkiston verkkosivuilta.

Teksti: Niko Johansson
Tohtorikoulutettava
Luonnontieteellinen Keskusmuseo Luomus – Kasvitieteen yksikkö
niko.johansson@helsinki.fi
Artikkeli on julkaistu Naturassa 2/21.

Avauskuva: 1920-luvulla kysymykset keskittyivät kasvi- ja eläintieteeseen. Vasemmalla: Kasvisolujen rakenne ja lisääntyminen. Oikealla: Lintujen toiminnallinen morfologia.

Lähteet:

Neiro, J., & Johansson, N. (2020). The Finnish matriculation examination in biology from 1921 to 1969 – trends in knowledge content and educational form. LUMAT: International Journal on Math, Science and Technology Education, 8(1), 162–199. https://doi.org/10.31129/LUMAT.8.1.1376

Kivirikko, K. E. (1923). Biologia oppikoulujimme ylempiä luokkia sekä itseopiskelua varten (2nd ed.): Werner Söderström Osakeyhtiö.

Ylioppilastutkintolautakunnan arkistot digitaaliarkistossa:
http://digi.narc.fi/digi/dosearch.ka?sartun=337536.KA