Onko se kuitenkin vanhempien vika? – hahmotustaitojen perinnöllisyydestä

Kaksostutkimuksia hahmottamisen taidoista on tehty jo iso nippu. Siksi King kumppaneineen (2019) keräsi ne kasaan ja katsoi, miltä tutkimusten mukaan tilanne tällä hetkellä näyttää. Ennen kuin iskemme hampaamme varsinaiseen tutkimukseen, on hyvä kerrata, mitä ihmettä nämä kaksostutkimukset oikein ovat. Silventoinen ja Kaprio (2008) ovatkin koonneet selkeän suomenkielisen kuvauksen siitä, mistä tässä tutkimusmenetelmässä oikeastaan on kyse. Sitä suosittelemme kaikille mainioksi johdannoksi syvällisempään aiheeseen perehtymiseen. Tässä aiheesta vain lyhyt makupala ja varsin rumasti yksinkertaistaen.

Jo muinaiset roomalaiset, näin ainakin kuvittelisin, olivat havainneet, että toisilleen sukua olevat ihmiset ovat samanlaisempia keskenään kuin täysin ventovieraat. Siinä on osittain taustalla se, että geenit ohjaavat jossain määrin kehitystämme, ja sukulaiset kantavat enemmän samanlaisuutta geeneissään kuin keskenään tuikituntemattomat. Tästä jälkimmäisestä roomalaisilla ei vielä ollut hajuakaan. 

Koska kahden henkilön perintötekijöiden samanlaisuutta tai erilaisuutta ei yleensä tiedetä, on otettava tutkimuksen kohteeksi joukko, joista se tiedetään, eli kaksoset. Identtiset kaksoset ovat lähtökohtaisesti perimältään samanlaisia ja ei-identtiset vain osittain. Nyt tätä eroa perintötekijöiden samanlaisuudessa voidaan hyödyntää selvitettäessä, kuinka paljon samanlaisempia identtiset kaksoset ovat keskenään verrattuna ei-identtisiin jossain ominaisuudessa. Jotta perinnöllisyyden merkitystä voitaisiin tutkia, täytyy tässä ilmiössä olla mahdollisimman paljon vaihtelua yksilöiden välillä. Se, että ihmiselle kasvaa pää, on täysin perinnöllistä, mutta koska pää kasvaa sekä identtisille että ei-identtisille kaksosille, eikä vaihtelua ole, niin laskennallisesti kaksosia vertailemalla pään kasvamisen periytyvyysaste on nolla. Identtisten ja ei-identtisten välillä ei tässä ollut eroa. Kaksostutkimuksilla voidaan siis tutkia vain sellaisia asioita, joissa ihmiset eroavat toisistaan.

Hahmottamisen taidoissa on ihmisten välillä suuria eroja. Siksi se on hyvä kohde tarkastella periytyvyyttä kaksostutkimusten avulla. Mitataan avaruudellisten taitojen vaihtelua kaksospopulaatiossa ja lasketaan kuinka paljon samanlaisempia identtiset kaksoset ovat verrattuna ei-identtisiin. Haasteen tulkinnalle tässä tekevät ympäristötekijät. Jos lapset ovat kasvaneet samassa perheessä, he myös jakavat paljolti samoja ympäristötekijöitä, jotka myös voivat tehdä heidät samankaltaisemmiksi toisilleen verrattuna toisissa perheissä eläneisiin. Tätä kutsutaan samaksi tai jaetuksi ympäristöksi. Erottava tai ei-jaettu ympäristö kuvastaa taasen yksilöllisempiä kokemuksia tai erilaisissa ympäristöissä kasvamista. Vaikeaksi asian tekee se, että perheympäristö voi olla samalla jaettu ympäristötekijä, jos se muokkaa sisarukset samankaltaisiksi, mutta sisarukset voivat myös kokea perheensä eri tavalla, jolloin se kuuluu osana erottavaan ympäristöön (ks. Silvennoinen ja Kaprio, 2008). Erilaisia monimuuttujaisia laskennallisia malleja, joilla näitä perinnöllisten, yhteisten ja erottelevien ympäristötekijöiden osuuksia voidaan arvioida, on kehitetty kohta 30 vuotta.

Periytyvyysasteen käsitettä ei voi soveltaa yksilöön, joten suoraan on aika vaikea ruveta vanhempiaan kohtalostaan syyttämään. Esimerkiksi lihavuus on ilmiö, jolla tiedetään olevan korkea periytyvyysaste, mutta se ei tarkoita sitä, että geenit tekevät jostakin ihmisestä lihavan. Lihavaksi tulee, kun syö enemmän kuin kuluttaa. Aineenvaihdunta tuo tähän vain pientä vaihtelua, miten herkästi se lihapiirakan rasva siirtyy renkaaksi vyötärölle. Tässä tapauksessa lihavuuden perinnöllisyyden roolia voidaan tutkia vain, kun tutkimme isoa joukkoa ihmisiä, joilla on samanlaiset ruokailutottumukset. Ei yksilöitä.

Ympäristöllä on myös muita isompia vaikutuksia fyysisten ja psyykkisten piirteiden kehitykseen. Suomalaiset olivat aiemmin ruotsalaisia selvästi lyhyempiä. Siitä olisi voinut vetää helposti johtopäätöksen, että pituuseron taustalla oli geneettisiä tekijöitä. Suomalaiset ovat pitkäselkäistä, mutta lyhytjalkaista itä-balttilaista heimoa, kun taas ruotsalaiset pitkäjalkaisia läntistä blondikansaa. Muttapa mutta, Suomi oli ennen köyhä maa, varsinkin Ruotsiin verrattuna. Kun erot talousluvuissa tasottuivat, hävisi myös pituusero. Ja samalla geneettiset selitykset. Perintötekijöiden tarkastelussa on siis olennaista, että lähtöjoukko tulee varsin samanlaisesta taustaympäristöstä. Kansojen välisiä eroja selittävät yleensä ihan muut tekijät kuin geenit.

King (ym., 2019) keräsi yhteen kaksostutkimukset, joissa oli verrattu identtisten ja ei-identtisten kaksosten erilaisuusastetta hahmottamisen taidoissa. Meta-analyysin avulla voidaan tarkastella sitä, missä määrin samaa asiaa selvittäneet eri tutkimukset tuottavat samanlaisia tuloksia ja millainen arvio syntyy, kun lasketaan eri tutkimuksista yhteinen tulos. Hahmottamisella näissä tutkimuksissa tarkoitetaan suoriutumista erilaisissa kaksi- ja kolmiulotteisten objektien tarkastelutehtävissä. Niissä esitetään esineitä tai kuvioita eri näkökulmista, ja koehenkilön tulee sanoa, ovatko objektit samoja ei erilaisia. Tehtävä edellyttää sitä, että koehenkilön tulee pystyä mielessään kääntämään esinettä ymmärtääkseen, miltä se näyttää eri asennossa. Myös mentaaliseksi rotaatioksi tätä suoritusta kutsutaan. Toisena tehtävänä tarkasteltiin kuvio-päättelytehtävässä suoriutumista. 

Hahmottamisen taidot näyttäytyivät meta-analyysissä varsin vahvasti periytyvinä taitoina (61% vaihtelusta tulee selitetyksi perintötekijöillä). Erottavalla ympäristöllä oli myös iso selitysaste (vajaa puolet). Miesten ja naisten välillä on mentaalisen rotaation taidossa toistuvasti todettu eroja miesten hyväksi. Sen sijaan periytyvyysasteessa ja ympäristötekijöiden vaikutuksissa ei sukupuolieroja havaittu. Eri tehtävätyyppien välillä ei myöskään löytynyt eroja periytyvyysasteessa. Merkittävin eroavaisuus periytyvyysasteen ja ympäristötekijöiden vaikutuksissa löytyi ainoastaan ei-jaetun ympäristön merkityksen vähenemisessä ja peritytyvyysasteen kasvussa ihmisten ikääntyessä. Vanhimmassa ikäryhmässä perityvyvyysaste oli jo 81%. Tämä on aika tavallinen löydös perinnöllisyystutkimuksissa. Mitä vanhemmaksi tulemme, sitä samanlaisemmaksi perimältään samanlaisemmat muuttuvat – taidoissaan ja ominaisuuksissaan. Erottavan ympäristön vaikutus vähenee iän ja kokemusmaailman karttuessa. Näin silloin kun ympäristö noin ylipäätään on kohtuullisen samanlainen.

Niin, saatoimmeko siis kiittää tai syyttää hahmottamisen taidoistamme ja taitamattomuuksistamme vanhempiamme, jotka meille geeninsä antoivat? Kyllä, mutta vasta siinä vaiheessa, kun heidät olemme jo hautaan saattaneet, joten maksanneeko tuo vaivaa. Lohdullista tässä on, että lastemme kohdalla ketju jatkuu samalla tavoin. Yhtä vähän voimme syyttää vanhempiamme ylimääräisistä makkaroista vyötäröllämme. Se kannattaa pitää mielessä seuraavan kerran, kun jääkaapin oven avaamme: kaikki ei johdu siitä, että olen perinyt tavanomaista hitaamman aineenvaihdunnan tai kyltymättömän nälkägeenin. Voin syödä vähemmän, liikkua enemmän tai katsoa, löytyisikö Hahku-tietopalvelun sivuilta hyviä vinkkejä hahmotustaitojeni harjoittamiseen.

Viittaukset

King, M. J., Katz, D. P., Thompson, L. A., & Macnamara, B. N. (2019). Genetic and environmental influences on spatial reasoning: A meta-analysis of twin studies. Intelligence, 73, 65-77.

Silventoinen, K., & Kaprio, J. (2008). Kaksos-ja perhetutkimukset geneettisten ja ympäristötekijöiden vaikutuksen arvioimisessa. Sosiaalilääketieteellinen aikakauslehti, 45(3).

Avaruus on yksiulotteinen

Malanchini ja kumppanit (2019) ottivat härän tähtikuviota sarvista ja päättivät selvittää, voitaisiinko perinnöllisyystutkimuksen avulla selvittää, millaisiin taitoalueisiin avaruudellista hahmottamista voitaisiin jaotella. Tutkimus on laajin tähänastisista.

Kokonaisuudessaan yli 2500 joukolle kaksosia, joita on seurattu 7-vuotiaasta, teetettiin 6 uutta pelillistä navigoinnin (suunnistaminen, reitin löytäminen) tehtävää 19-22 -vuotiaana ja nämä tulokset yhdistettiin aiempiin 16 hahmottamisen tehtävään. 
Kuusi uutta navigointitehtävää muodostivat yhden taitofaktorin. Siis tätä taitoa ei voitu jakaa useammaksi eri taitoalueeksi. Se näyttäytyi varsin vahvasti perinnöllisenä taitona: 64% taitovaihtelusta voitiin selittää perintötekijöillä. 

Kun pakettiin lisättiin 16 hahmottamisen tehtävää, niin niistä muodostui kolme avaruudellisen hahmottamisen taitoaluetta: 
1. Suunnistaminen/navigointi (suuntien ja karttojen hahmottaminen)
2. Objektin käsittely (muun muassa objektien mielessä kääntäminen, mentaalinen rotaatio, hahmon tunnistus, kokoaminen)
3. Spatiaalinen visualisaatio (spatiaalisten mielikuvien käyttö, eri perspektiivien ymmärtäminen)

Olennaisin palanen tutkimuksessa tulee siitä, että nämä kolme taitoaluetta korreloivat erittäin vahvasti keskenään muodostaen yhden spatiaalisten taitojen pääfaktorin, joka näyttäisi olevan vahvasti perinnöllinen (84%). Tästä perinnöllisyydestä iso osa (45%) oli riippumatonta yleisestä kykytasosta. Aiemmin tästä yleisestä kykytekijästä käytettiin älykkyyden käsitettä, mutta siitä on enimmäkseen luovuttu.

Tutkimuksen merkittävin anti on siinä, että näyttäisi vahvasti siltä, että avaruudellisen hahmottamisen taitojen hermoverkon kehityksen taustalla olisi yksi yleisempi spatiaalisten taitojen geneettinen mekanismi. Se ei tarkoita, että taustalla olisi yksi geeni, vaan sitä, että osataitojen kehityksessä on vahvaa päällekkäisyyttä ja toisiinsa liittyneisyyttä sekä hermostollisella että toiminnan tasolla. Erilaisten avaruudellisen hahmottamisen tehtävien ratkaisemisessa käytämme siis paljolti samoja hahmottamisen prosesseja ja aivotoimintoja tehtävästä riippumatta.

Avaruudellisten taitojen osittainen riippumattomuus muusta yleisestä kyvykkyydestä korostaa sitä, että miettiessämme ihmisten taitoja, taitopuutteita ja taitojen harjoittamista, hahmottamista on syytä tarkastella erikseen. Se on oma taitoalueensa ja voi olla haasteellinen, vaikka muutoin kyvykkyys suoriutua erilaisista tehtävistä ja toiminnoista olisikin varsin mainio.

Vahva perinnöllisyys ei tarkoita, etteikö taitoja voisi harjoittaa ja kehittää. Perinnöllisyysefekti tarkoittaa, että kun laitetaan kaikki samalle viivalle, niin lopputulos määräytyy paljolti sen perusteella, millaiset geenit on sattunut saamaan. Yksilöt ovat taitotasollaan hyvin paljon keskenään samankaltaisempia kun perintötekijöissä on samankaltaisuutta verrattuna niihin, joiden perimä on erilaisempaa. Tämä on kaksostutkimuksen logiikka.

Mutta taitojen tasoa se ei suoraan määrää. Harjoittelulla kaikki parantavat suoritustaan. Perintötekijöiltään suotuisammassa asemassa olevat kehittyvät ehkä vain hieman helpommin ja ehkä hieman enemmän. Yksilötasolla harjoitus ratkaisee, miten taidot kehittyvät siitä, missä ne kullakin hetkellä ovat.

Viittaukset

Malanchini, M., Rimfeld, K., Shakeshaft, N. G., McMillan, A., Schofield, K. L., Rodic, M., … & Plomin, R. (2019). Evidence for a unitary structure of spatial cognition beyond general intelligence. bioRxiv, 693275.

Kasvojen tunnistamisen vaikeuksista

Kasvojen tunnistamisen vaikeuksia (prosopagnosia) on tutkittu viime vuosina runsaasti. Kasvava tietoisuus näiden vaikeuksien olemassaolosta on lisännyt myös tiedon tarvetta sekä näitä vaikeuksia kokevien että niitä arvioivien parissa.

Arizpe kumppaneineen (2019) selvitti, kuinka luotettavasti kasvojen tunnistamisen vaikeus on diagnosoitavissa pelkän itsearviointilomakkeen avulla. Omaan kokemukseen perustuva arvio näyttäytyi varsin hyvältä keinolta vaikeuksien arvioinnissa, mutta erotusdiagnostinen luotettavuus saavutettiin ainoastaan yhdistämällä itsearviointi kasvojen tunnistamisen testaukseen.

Murray ja Bate (2019) analysoivat samaa kysymystä ja havaitsivat, että itsearvioinneissa oli merkittävä ero miesten ja naisten vastausten välillä. Hekin kehottivat varovaisuuteen luottaa ainoastaan itsearviointeihin.

Yksi iso kysymys on ollut, missä määrin kyky tunnistaa tuttuja tai oppia erottamaan tuntemattomia kasvoja on muista kohteiden tunnistamisen vaikeuksista erillinen ilmiö ja hahmottamisen vaikeuksien alatyyppi. Tätä kysymystä on lähestytty tuoreeltaan parissakin raportissa.

Barton kumppaneineen (2019) analysoi sekä aivovammasta aiheutuneiden että kehityksellisestä kasvojen tunnistamisen vaikeudesta kärsivien kykyä tunnistaa muunlaisia kohteita käyttäen kolmea tunnettua testiä: Uusi/vanha tunnistusmuistitesti, Cambridge polkupyörän tunnistusmuistitesti ja asiantuntijuuskorjattu automerkkien tunnistustesti.

Heidän johtopäätelmänsä oli hyvin samanlainen kuin mihin Geskin ja Behrmann (2018) laajassa kirjallisuuskatsauksessaan päätyivät. Enemmistöllä (lähes 4/5) kasvojen tunnistamisesta kärsivällä on eriasteisia hankaluuksia myös muissa kohteen tunnistamista ja muistamista vaativissa tehtävissä.

Samaan aikaan pienellä ryhmällä kasvojen tunnistaminen ja erottelu ovat selvästi haastavampia kuin muiden kohteiden tunnistaminen.

Kasvojen tunnistamisen vaikeudet on siten tutkittava omana erityisongelmanaan. Bartonin (2019) tutkimuksessa tämä harvinaisempi vain kasvojen tunnistamiseen rajautunut kapea-alainen ongelma ilman laajempaa muiden kohteiden tunnistamisen vaikeutta oli löydettävissä sekä aiheutuneista (aivovaurioperäisistä) että kehityksellisistä vaikeuksista kärsiviltä.

Kuva: Thatcher effect. Kun katsot kahta ylempää kuvaa, et huomaa niissä mitään kummallista. Alemmissa kuvissa oikea näyttää vääristyneeltä. Kyseessä ovat kuitenkin aivan samat kuvat toisin päin. Tämä kummallisuus johtuu siitä, että käsittelemme mielessämme kasvojen eri osia erillisinä havaintokategorioina. Oikeassa yläkuvassa silmät ja suu ovat oikein päin vaikka pää on ylösalaisin. Tämä havaintoilluusio sai nimensä siitä, että sen esittelyssä ensimmäisen kerran käytettiin Englannin pääministeri Margaret Thatcherin kuvaa.

Viitteet

Arizpe, J. M., Saad, E., Douglas, A. O., Germine, L., Wilmer, J. B., & DeGutis, J. M. (2019). Self-reported face recognition is highly valid, but alone is not highly discriminative of prosopagnosia-level performance on objective assessments. Behavior research methods, 1-15.

Barton, J. J., Albonico, A., Susilo, T., Duchaine, B., & Corrow, S. L. (2019). Object recognition in acquired and developmental prosopagnosia. Cognitive Neuropsychology, 1-31.

Geskin, J., & Behrmann, M. (2018). Congenital prosopagnosia without object agnosia? A literature review. Cognitive Neuropsychology, 35(1-2), 4-54.

Murray, E., & Bate, S. (2019). Self-ratings of face recognition ability are influenced by gender but not prosopagnosia severity. Psychological assessment.

Paraneeko hahmottamisen ja matikan taidot, jos eskarit laittaa harjoittelemaan hahmottamista?

Oppimisvalmiuksien harjoittamisesta esikouluiässä on paljon positiivisia kokemuksia. Eskaria on myös perusteltu sillä, että se tasottaisi oppilaiden eroja koulun alkuvaiheessa. Havainnot esikoulun positiivisista vaikutuksista maailmalta tulevat lähinnä lukemisvalmiuksien kehittämisestä. Lapset, joiden kotona on luettu vähemmän hyötyvät merkittävästi esikoulun tuomista virikkeistä. Samanlaista tietoa ei ole siitä, voisiko hahmottamistaitojen harjoittaminen myös parantaa oppimisvalmiuksia, erityisesti matematiikassa.

Luxemburgilainen tutkimusryhmä testasi tätä ajatusta. He jakoivat 125 eskarilaista kahteen ryhmään. Toinen ryhmistä harjoitteli kymmenen viikkoa 20 minuuttia kerrallaan tutkimusta varten rakennettua harjoitusohjelmaa, jossa sisältöinä oli visuo-motoriikan ja hahmottamisen tehtäviä. Harjoittelu toteutettiin eskaripäivän aikana.

Harjoitusohjelma, joka sisälsi sekä tablet-laitteella tehtäviä harjoitteita, että tehtäväkirjan käyttöä (merkitty * -merkillä), sisälsi oheisia tehtäviä:
– Etsi kuvio monimutkaisen kuvion seasta*
– Tangram -palapeli*
– Täydennä kuvio piirtämällä
– Kopio kuvio piirtämällä*
– Etsi samanlaiset kuviot
– Etsi erilainen kuvio
– Jatka kuviosarjaa loogisen säännön mukaan
– Täydennä kuvio mallin mukaiseksi piirtämällä*
– Etsi keskikohta viivasta
– Etsi symmetrisen kuvion keskikohta
– Täydennä piirtämällä symmetrinen kuvio*
– Yhdistä kaikki pisteet piirtämällä
– Yhdistä pisteet piirtämällä mallin mukaisesti*
– Käännä kuvio mallikuvan suuntaiseksi*

Lasten taitoja hahmottamisessa ja matematiikassa mitattiin ennen intervention aloittamista ja heti sen jälkeen yhteensä 15 erilaisen tehtävän avulla. Matemaattiset ja hahmottamisen taidot korreloivat vahvasti keskenään. Harjoittelu paransi selvästi hahmottamisen taitoja, mutta suoraa yhteyttä matemaattisten taitojen kehittymiseen ei hahmotustaitojen kehityksellä todettu.

Tutkimuksen vahvuus oli siinä, että matemaattisia taitoja mitattiin poikkeuksellisen laajasti. Hahku-työryhmä harmittelee kuitenkin sitä, että tutkimuksesta puuttui seuranta. Ajatus, että lyhyt hahmottamisen harjoittelu näyttäytyisi nopeasti myös taidoissa, joita ei harjoitusohjelmassa ole harjoiteltu, on varsin oletettava. Oppimisvalmiuksien harjoittamisessa olennainen tavoite kun on niiden tuottama mahdollinen hyöty myöhemmin kouluiässä. Jäämmekin odottamaan mielenkiinnolla millaisia tuloksia työryhmä saa seuratessaan koehenkilöitään ensimmäiselle luokalle.

Viitteet

Cornu, V., Schiltz, C., Pazouki, T., & Martin, R. (2019). Training early visuo-spatial abilities: A controlled classroom-based intervention study. Applied Developmental Science, 23(1), 1-21.

Pitäisikö ammattiopintoihin liittää pakollisena hahmotustaitojen kurssi?

Tiedämme, että teknis-matemaattisilla aloilla pärjäävät paremmin sellaiset opiskelijat, joilla on hyvät visuo-spatiaalisen hahmottamisen taidot. Tiedämme myös, että matematiikan opinnot peruskouluiläisillä sujuvat paremmin, jos on vahva myös näissä hahmottamisen taidoissa. Yhteys matemaattiseen ongelmanratkaisun ja hahmottamisen välillä ei liity ainoastaan geometriaan tai algebraan, vaan myös sanallisten tehtävien ratkaisemiseen. Oppilaat, jotka pystyvät hyödyntämään mielikuvia kielellisenä esitettyjen tehtävien ongelmanratkaisussaan, onnistuvat ratkaisemaan myös haastavampia tehtäviä paremmin.

Tiedämme myös, että hahmottamisen taitoja voi harjoitella. Hahmottamisen harjoittelu parantaa suorituksia hahmottamista vaativissa tehtävissä kaiken ikäisillä. On siis hyvin perustelua kysyä, pitäisikö hahmottamisen taitojen harjoittamista sisältävä kurssi sisällyttää osaksi erityisesti teknis-matemaattisten alojen koulutusta.

Michigan Tech -oppilaitoksessa on näin toimittu jo pitkään, yli kaksikymmentä vuotta. Aluksi kurssit olivat vapaaehtoisia lisäkursseja. Tulokset kursseista olivat positiivisia, muuta koska kurssin suorittaminen perustui omaan valintaan, ei niille osallistuneiden ja osallistumattomien välillä oli voinut tehdä luotettavaa tieteellistä vertailua.

Vuodesta 2009 asti kurssi on sisällytetty pakollisena osaksi opintoja sellaisille opiskelijoille, joiden hahmotustaidot olivat insinööriopintojen alussa heikot. Veurink ja Sorby (2019) kokosivat nyt yhteen tulokset siitä, oliko kurssista hyötyä opinnoissa suoriutumiseen.

Yhden opintopisteen kurssilla opiskelijat kokoontuivat kerran viikossa 80 minuuttiselle sessiolle työskentelemään hahmotustehtävien pariin. Tehtävät perustuvat Sorbyn ja Wysockin (2012) kokoamaan harjoitusmateriaaliin.

Otoksessa oli mukana lähes 4000 opiskelijaa vuosilta 2009-2014. Jo lähtömittauksessa oli selvä ero naisten ja miesten välillä. Yli neljännes naisista jäi hahmotustaidoissaan alimpaan osaamiskategoriaan, kun miehistä siihen kuului alle yksi kymmenestä.

Seurannassa kävi ilmi, että kurssi paransi heikkojen hahmottajien visuo-spatiaalisia taitoja, mutta myös matemaattisten ja teknisen alojen kurssisuoritukset paranivat ja opintojen loppuunsaattamisosuudet kasvoivat. Jälkimmäinen havainto oli erityisen selkeä naisopiskelijoilla. Tutkijat päätyvätkin suositukseen, että ensimmäisen opintovuoden yhdeksi tavoitteeksi pitäisi ottaa hahmottamiseen liittyvien oppimisvalmiuksien kehittäminen.

Viitteet

Sorby, S., and Wysocki, A. (2012). Developing Spatial Thinking. Clifton Park, NY: Delmar Cengage Learning.


Veurink, N. L., & Sorby, S. A. (2019). Longitudinal study of the impact of requiring training for students with initially weak spatial skills. European Journal of Engineering Education, 44(1-2), 153-163.

Auttaako hahmottamisen harjoittelu matematiikassa?

Mekin olemme täällä kirjoittaneet paljon matemaattisten taitojen yhteyksistä hahmottamisen taitoihin, josta on kertynyt paljon vahvaa näyttöä.

Tästä nousee automaattisesti kysymys, parantaisikohan hahmottamisen harjoittelu suoraan myös matemaattisia taitoja. Rodán ja kumppanit (2019) päättivät kokeilla tätä vajaan sadan tokaluokkalaisen (7 v.) aineistolla. Puolet porukasta laitettiin harjoittelemaan oheisen kuvan kaltaisia mentaalisen rotaation tehtäviä yhteensä 90 minuutin ajan, toisen puolen toimiessa kontrolliryhmänä.

Harjoittelu paransi selvästi sekä poikien että tyttöjen mentaalisen rotaation taitoja, mutta laskutaitohin tämä parannus ei vaikuttanut. Tutkijat pohtivat tulokselleen kahta mahdollista selitystä. Toisaalta harjoitteluaika oli varsin lyhyt ja toisaalta tässä iässä laskutehtävien ratkaiseminen tukeutuu vahvasti luettelemiseen ja siten kielellisiin taitoihin.

Tulemme jatkossa näkemään entistä enemmän tällaisia tutkimuksia, joissa hahmottamisen harjoittelua linkitetään matematiikkaan. Lisääntyvä tutkimus tulee kertomaan, millaisesta harjoittelusta mahdollisesti voisi olla hyötyä, ja millaisesta taasen ei. Molemmat tulokset ovat yhtä tärkeitä, kun opetuksen kehittämistä mietitään.

Viitteet

Rodán, A., Gimeno, P., Elosúa, M. R., Montoro, P. R., & Contreras, M. J. (2019). Boys and girls gain in spatial, but not in mathematical ability after mental rotation training in primary education. Learning and Individual Differences, 70, 1-11.

Kovaa peliä Bostonissa!

Tai oikeammin kalifornialaisessa vanhustentalossa.

Sosa ja Lagana (2019) jakoivat sattumanvaraisesti vanhusten toimintakeskuksen kävijät kahteen ryhmään. Toinen ryhmistä laitettiin viideksi viikoksi pelaamaan yksinkertaisia mini-pelejä tietokoneella ja toinen ryhmä toimi kontrollina.

Tutkijat mittasivat vanhusten kognitiivisia taitoja ennen ja jälkeen pelaamisen ja vertasivat ryhmien suorituksia toisiinsa. Pelanneet vanhukset paransivat selvästi suorituksiaan kognitiivisissa testeissä niissä taidoissa, joita peleissäkin tarvitaan (toiminnanohjaus, prosessointinopeus, hahmotus), mutta eivät taidoissa, joita peleissä ei tarvita.

Harjoitteluefekti oli samaa suuruusluokkaa kuin mitä on saatu tulokseksi muissakin peliharjoittelututkimuksissa. Ikä ei siis ollut esteenä taitojen kehitykselle.

Joten, hopi hopi, kaikki yli 65v, heti pelikauppaan. Lapsenlapset kyllä neuvoo, miten pelejä pelataan.

Viitteet

Sosa, G. W., & Lagana, L. (2019). The effects of video game training on the cognitive functioning of older adults: A community-based randomized controlled trial. Archives of gerontology and geriatrics, 80, 20-30.

TETRIS -tuo hahmottamispelien äiti. Mutta kehittääkö sen pelaaminen hahmottamisen ja muita taitoja?

Venäläinen Alexey Pajitnov ohjelmoi vuonna 1984 (siis 35 vuotta sitten) pelin, jossa aseteltiin kääntelemällä putoavia erimuotoisia palikkarakenteita tavoitteena saada ne sopimaan yhteen. Pisteitä pelissä sai, kun palat osuivat kohdalleen ja rivi täyttyi ilman aukkokohtia. Pelin nimi Tetris tulee kreikan sanasta neljä (tetra) siksi, että pelissä käytettiin neljästä neliöstä saatavia muotoja.

Tetris oli ensimmäinen neuvostoliittolainen tietokonepeli, josta tuli maailmanlaajuinen hitti. Sen intohimoisen pelaamisen on väitetty tuottavan jopa “Tetris efekti” -kaltaisen tilan, jossa ihminen alkaa näkemään Tetris-muotoja myös pelin ulkopuolella. Tetriksestä onkin tullut yksi maailman tutkituimpia pelejä. Kiinnostusta on herättänyt myös pelaamisen vaikutukset kognitiivisiin kykyihin. Tetris-ilmiöstä on kirjoitettu useampia kirjojakin. Tuoreimpina Ackermanin (2016) ja Brownin (2016) teokset. Ehdotonta lukemista kaikille Tetris-faneille.

Tetriksen pelaamisen kognitiivisia vaikutuksia on siis tutkittu paljon. Viitteitä pelin hahmottamista ja päättelytaitoja kehittävästä vaikutuksesta on esitetty runsaasti. Onkin sanottu, että Tetris oli alkupiste opetuksen pelillistämiselle. Jopa Tetriksen käytöstä trauma-psykoterapian välineenä on saatu posiviitisia tuloksia (Holmes ym., 2009). Mitä enemmän pelin vaikuttavuutta erilaisiin taitoihin on tutkittu, sitä pienemmäksi vaikutukset kuitenkin näyttäisivät loppuviimeksi jäävän (Mayer, 2014).

Nyt Pilegard ja Mayer (2018) puhkaisevat lisää reikiä kuplaan pelien tuottamista positiivisista oppimisefekteistä ja opetuksen pelillistämisen hyödyistä. Tietokonepelaamisen on todettu kehittävän niitä taitoja, joita pelissä vaaditaan, mutta ongelmana on ollut, että nämä taidot eivät siirry pelitilanteen ulkopuolelle. Yksi selitys tälle on, että peliympäristöt ovat nopeita ja koko ajan samassa sisällössä eteneviä, kun taas laaja-alaisempi oppiminen edellyttää ponnistelua, opitun laajempaa pohdiskelua ja uuden tiedon yhdistämistä vanhaan.

Tässä Pilegardin tutkimuksessa oli kaksi asetelmaa. Ensimmäisessä siirtovaikutusta uusiin tilanteisiin koitettiin kasvattaa siten, että toinen ryhmistä analysoi pelaamisen lisäksi ratkaisustrategioita ja toinen ainoastaan pelasi. Eroa ryhmien välille ei saatu. Pelaamisen yhdistäminen tietoisiin strategioihin ei parantanut tulosta erilaisissa hahmotustehtävissä. Toisessa vaiheessa ensimmäisen vaiheen pelaajia verrattiin ei-pelanneisiin. Tutkijat eivät löytäneet pelaamisella yhteyksiä erilaisissa hahmotustehtävissä suoritutumiseen, paitsi tetris-tyyppisissä tehtävissä.

Tetristä pelaamalla tulee siis paremmaksi Tetriksen pelaajaksi, eikä edes tietoisen strategiapohdiskelun lisääminen auttanut siirtämään opittua pelitaitoa muihin tehtävätilanteisiin. Tämä tulos ennestään korostaa sitä, että kuntoutuksessa ja kaikessa harjoittelussa sen siltaaminen arjen tilanteisiin ja monipuolinen lähestymistapa harjoittelussa ovat olennaisia hyvien tulosten saamiseksi.

Toki pelitkin jatkuvasti kehittyvät. Ja mitä enemmän pelit lähestyvät todellisen elämän hahmottamisen ja päätöksenteon tilanteita, sitä enemmän voidaan kuvitella niillä olevan harjoitusvaikutusta muihin tilanteisiin. Näistä tutkimuksista lisää myöhemmin.

Viitteet:

Ackerman, D (2016). The Tetris Effect: The Game That Hypnotized the World. New York: PublicAffairs.

Brown, B. (2016). Tetris: The Games People Play. New York: First Second.

Holmes, E. A., James, E. L., Coode-Bate, T., & Deeprose, C. (2009). Can playing the computer game “Tetris” reduce the build-up of flashbacks for trauma? A proposal from cognitive science. PloS one, 4(1), e4153.

Mayer, R. E. (2014). Computer games for learning: An evidence-based approach. MIT Press.

Pilegard, C., & Mayer, R. E. (2018). Game over for Tetris as a platform for cognitive skill training. Contemporary Educational Psychology, 54, 29-41.