Tiede edistyy, mutta edistyvätkö oppikirjat? Katsastimme lukion fysiikan ja biologian uusimmat kirjat yhdessä yleisön ja arvostettujen tieteen tekijöiden kanssa. Fysiikassa tulos on synkkä, ja biologiastakin puuttuu punainen lanka.

Teksti: Annikka Mutanen

Maailmankaikkeus laajenee kiihtyvää vauhtia, elämän sukupuu selviää geenit lukemalla, ja lääkkeitä voidaan räätälöitä potilaan perimän mukaan. Massan aiheuttaja saattaa ihan kohta löytyä, ja kvanttitietokone on ennen pitkää käsissä. Maailmasta ja elämästä selviää jatkuvasti kiehtovaa ja hyödyllistä uutta tietoa.Tiede edistyy, mutta edistyvätkö koulukirjat? Tarjotaanko koululaisille jälkeenjäänyttä maailmankuvaa? Tiede-lehti lähti selvittämään asiaa yleisön ja kolmen professorin avulla.Opettajat, lukiolaiset ja muut kiinnostuneet pohjustivat aihetta nettikommenteilla. Kosmologian professori, kirjailija Kari Enqvist katsasti lukion fysiikan uusimmat oppikirjat. Evolutiivisen kehitysbiologian uranuurtaja, akatemiaprofessori Jukka Jernvall silmäsi biologian kirjasarjat. Matematiikan ja luonnontieteen pedagogiikan professori ja oppikirjojen tekijä Jouni Viiri kommentoi kritiikkiä.

Koottu teipillä ja laastarilla

Fysiikan osalta tarkastuksen tulos on ankea. Vaikka Enqvist yrittää ensin suhtautua oppikirjoihin sovinnollisen ymmärtävästi, lopulta niistä ei jää juuri kiveä kiven päälle. Professorin mielestä oppikirjat ovat kuin Microsoftin käyttöjärjestelmä: ne koostuvat kirjavista eri-ikäisistä palasista, jotka on liitetty yhteen teipillä ja laastarilla.Näitä sirpaleita tarkastellaan näkökulmasta, joka asettuu yli sadan vuoden taakse. Tuolloin luonnontieteilijät alkoivat tehdä havaintoja suuresta joukosta kummallisia ilmiöitä, joista otettiin vähitellen selvää yhdestä kerrallaan. Nykyisessä kouluopetuksessa haparoidaan eteenpäin heidän edistymistään seuraillen. Enqvistin mielestä maisema selkenisi valtavasti, jos maailmaa alettaisiin tarkastella niiden tärkeimpien lainalaisuuksien valossa, jotka nykyisin jo tunnetaan.– Nykyfysiikka painottaa käsitteellistä yhtenäisyyttä. Kaikki ilmiöt ovat muutaman harvan perusperiaatteen ilmentymiä. Näissä kirjoissa fysiikka näyttäytyy päinvastaisesti sirpaleina, joilla ei tunnu olevan mitään yhtymäpintaa toisiinsa.Esimerkiksi Enqvist ottaa säteilyn. – Aineesta ja säteilystä puhutaan niin kuin ne olisivat kaksi erillistä lajia, vaikka ne ovat ihan sama asia. Molemmat ovat hiukkasia. Valon nopeudella tai lähellä valon nopeutta liikkuvia hiukkasia kutsutaan historiallisista syistä säteilyksi. Hitaasti liikkuvia sanotaan aineeksi.

Historian painolastia

Historiallinen perspektiivi voi toisinaan olla opetuksen kannalta perusteltu, mutta Enqvistin mielestä menneisyyden painolastia raahataan mukana väärissä asioissa. Radioaktiivisuuden ymmärtämistä ei lainkaan helpota puhe alfa-, beeta- ja gammasäteilystä. Nämä termit ovat jäänne ajalta, jolloin ei vielä tiedetty, mistä oikeastaan on kyse. Nyt tiedetään, että gammasäteily on fotoneja ja beetasäteily elektroneja.– Miksei voi siis sanoa yksinkertaisesti elektroni? Tai heliumatomin ydin – jota vanhat ihmiset hirsimökeissään kutsuvat alfahiukkaseksi?

Einstein unohtui jo ennen sotaa

Suhteellisuusteorian ymmärtämisessä sen sijaan auttaisi, että selitettäisiin, miten Albert Einstein aikoinaan pohti asiaa, Enqvist arvelee. Sitä ei kuitenkaan kerrota, ja suhteellisuusteoriaa ylipäätään käsitellään vain yhdessä kirjasarjassa kolmesta. Se ei kuulu opetusuunnitelmaan.Se on kummallista, sanoo fysiikan oppikirjojen tekijä, professori Jouni Viiri. Viiri on tutkinut fysiikan ja matematiikan oppimista Jyväskylän yliopistossa. Yhdysvalloissa suhteellisuusteoriaan paneudutaan hänen mukaansa jo melko varhaisessa vaiheessa. Einsteinin unohtaminen suomalaisessa koulussa on vanhaa perua. Ratkaisu saattoi Viirin mukaan alkujaan lähteä siitä, että Suomen akateeminen maailma oli ennen toista maailmansotaan läheisessä yhteydessä Saksaan eikä siellä suvaittu juutalaisen fysiikan opettamista.

Moderni fysiikka yli laidan

Modernista fysiikasta mainitaan Viirin mukaan opetussuunnitelmassa vain joitakin asioita. Näin on, vaikka Einstein ja kumppanit aloittivat modernin fysiikan jo yli sata vuotta sitten.Lukion oppimäärä on lähes kokonaan klassista fysiikkaa, ennen kaikkea Newtonin mekaniikkaa 1600-luvulta. Kuulia vieritellään ja kappaleita kiihdytellään perusteellisesti. Aaltojen käyttäytymistäkin ihmetellään ja virtapiirejä rakennellaan. Mutta niistä eteenpäin maailmankuvan ja tekniikan mullistaneille modernin fysiikan löydöille on omistettu yksi kurssi kahdeksasta, se vihoviimeinen. Sinne on sysätty maailmankaikkeuden synty, aineen rakenne, perusvuorovaikutukset ja kvanttimekaniikka, perustavimmat tekijät, joista kaikki maailmankaikkeudessa ja arjenkin pinnan alla määräytyy.Myös yleissivistävän, kaikille lukiolaisille pakollisen fysiikan ykköskurssin kirjoissa ne on jätetty keikkumaan aivan loppuun, mistä ne käytännössä usein putoavat yli laidan.– Viimeisiä, mielestäni maailmankuvan muodostuksen kannalta keskeisiä lukuja ei aina ehditä lainkaan käsitellä ja ne usein jätetään pois koealueesta, nimimerkki JN sanoo juttua alustaneessa nettikeskustelussa. Aihe on hänen mielestään virallisesti työnnetty marginaaliin, koska on yleisessä tiedossa, että viimeiset luvut jäävät usein jo ajan puutteen vuoksi käsittelemättä.Viiri sanoo voivansa uskoa, että näin käy, vaikka asiasta ei ole näyttöä.– Opettaja voi hyvinkin sanoa, että lukekaa itse tämä viimeinen luku, ja ajattelee, että oppilaat selviävät siitä omin päin, kun siinä ei ole laskuja.

Mekaniikka opettaa

Opettajilla ja oppikirjantekijöillä on koulufysiikan nykytilalle järkeviltä vaikuttavia perusteluja. Yksi niistä on, että mekaniikkaa kannattaa opettaa, koska se on lähellä oppilaiden kokemusmaailmaa ja siksi ymmärrettävissä. Lukiolaisten matematiikan taidot riittävät mekaniikan ongelmien ratkaisemiseen. Mekaniikkaan keskittyen saadaan oppilaat oppimaan, miten tieteellinen malli rakennetaan ja sitä täsmennetään tekemällä havaintoja, kokeita ja laskelmia.Lisäksi monen mielestä tässä maassa tarvitaan insinöörejä ja suurin osa insinööreistä soveltaa klassista fysiikkaa. Kuuhunkin lennetään Newtonin fysiikalla. Keskustelusta päätellen ei ole harvinaista ajatella, että Newtonin mekaniikka toimii todellisuudessa, kun taas moderni fysiikka on lähinnä filosofista arvailua. Koko nykyaikainen elektroniikka ei kuitenkaan toimi ilman kvanttifysiikkaa, atomitason epätarkkuuden ymmärtämistä, eikä gps-paikannusjärjestelmä osu oikeaan ilman suhteellisuusteoriaa.Nykykäytäntöä on perusteltu professori Viirin mukaan myös sellaisella kasvatustieteellisessä kirjallisuudessa esiintyvällä käsityksellä, että yksilön oppiminen etenee samaa polkua kuin tiede on kehittynyt. Käsityksen paikkansa pitävyyttä ei ole testattu, eikä se ehkä ole mahdollistakaan, Viiri huomauttaa.

Professorilla vitonen fysiikassa

Fyysikko Enqvist tuhahtelee kaikille nykytilan perusteluille. Hänestä arkikokemuksen korostaminen on huonoa filosofiaa.– On kukkua, etteivät nuoret voi ymmärtää sellaista, mitä eivät näe. Siinä tapauksessa pitäisi lähteä opetuksessa siitä, että Aurinko kiertää Maata.Professori itse oli koulussa huono fysiikassa. Numero laski välillä viitoseen. Mekaniikka ei ollut hänestä ollenkaan helppoa.– En koskaan tajunnut voiman komponentteja. Myöhemmin yliopistossa ymmärsin, että eihän niitä ole oikeasti olemassakaan. Todellisuudessa tilanteissa vaikutti vain yksi voima: gravitaatio. Pedagogi Viiri tukee Enqvistin havaintoa. Fysiikan voiman käsite on opiskelijoille tutkitusti vaikea. Vaikka ilmiöt ovat käsin kosketeltavia ja silmin nähtäviä, niihin sovellettava käsiterakennelma ei ole sopusoinnussa arkiajattelun kanssa.– Tieteellisessä ajattelussa koko voima voidaan hävittää, ja lukion fysiikassakin sitä voisi periaatteessa kokeillla. Tosiasia kuitenkin on, että kaikki laskelmat, joiden varassa talot, tiet ja koneet rakennetaan, tehdään voiman käsitettä käyttäen. Käytännössä siitä ei päästä eroon.Enqvistin mielestä insinöörit voisivat kuitenkin opetella voimavektorit osana ammattiopintojaan, eikä niillä tarvitsisi kiusata muita.

Arkipäiväisyys ei innosta

Myös mekaniikan lakien todentaminen kuulia vierittelemällä oli Enqvististä tylsistyttävää, eivätkä tällaiset koejärjestelyt hänen mielestään anna tieteen tekemisestä mitään käsitystä. Uusia malleja ei ole luotu havaintolähtöisesti sitten 1700-luvun. Uuden keksiminen vaatii pikemminkin uskaliaita ajatusloikkia ja näkökulman vaihtoja. Antiaine oli alkujaan tyystin teoreettinen idea, mutta nyt fyysikot pystyvät tuottamaan sitä. Cernin uusi LHC-kiihdytin testaa nyt ajatuksia, jotka on keksitty 1970-luvulla.

Opetus päälaelleen

Enqvist korjaisi siis fysiikan opetuksen kääntämällä sen päälaelleen ja ottamalla kaiken perustaksi modernin fysiikan keskeiset saavutukset, jotka nyt on jätetty siihen viimeiseen lukuun. Oppilaat saisivat jo alussa tietää, miten maailmankaikkeus on syntynyt, mistä aine koostuu ja mitkä vuorovaikutukset kaikkea hallitsevat. Tärkeimpiä perusasioita koululaisten kalloon taottaviksi olisi, että energia säilyy ja pyrkii jakautumaan tasaisesti. Mitä energian lähteisiin ja muotoihin tulee, universumin kaikki energia koostuu liikeestä ja massasta – muuta ei ole.Näitä tietoja sitten sovellettaisiin erilaisten ilmiöiden tarkasteluun ja havaintojen selittämiseen sen sijaan, että nyt yritetään pyrkiä yksityisestä ja arkisesta kohti yleisempiä selityksiä.– Kerrottaisiin siis ensin innostavat asiat, Enqvist ehdottaa.Hän on toki jonkin verran jäävi määritellessään kiinnostavimmiksi oman mielenkiintonsa kohteet. Suurelle yleisölle kirjoittamistaan kirjoista hän on saanut palautetta, josta päätellen muidenkaan mieltä eivät kiehdo polttavimmin arkiset ilmiöt vaan suuret kysymykset.– Jännittävää on juuri se, mitä isoista ongelmista voidaan sanoa.Professori Viiri huomauttaa, että tutkimusten mukaan oppilaat ovat kiinnostuneita erilaisista asioista, jotkut myös aivan arkisista. Oppikirjailijana hän olisi valmis kokeilemaan uutta järjestystä. Tottumuksen voima on kuitenkin opettajakunnassa vahva, ja oppikirjan on vedottava opettajiin mennäkseen kaupaksi. Opettajat valitsevat kirjat, ja opettajia ohjaavat voimakkaimmin opetussuunnitelmat ja ylioppilaskirjoitukset. Muutoksen pitäisi Viirin mielestä lähteä niistä.

Laskuissa saa tehdä virheitä

Entä täytyykö fysiikassa laskea? Enqvistin mielestä koulussa olisi hienoa osoittaa, miten monia asioita voidaan laskea valtavan tarkasti. Arvokkaita laskuja olisivat myös ne, jotka lisäävät todellista ymmärrystä käsillä olevasta ilmiöstä. Nyt koulufysiikan laskut ovat paljolti  kaavaan sijoittamista. Fysiikka ei kuitenkaan ole kaavaan sijoittamista, eivätkä virheettömät laskut tee fyysikkoa.– Paljon tärkeämpää on ymmärtää, mitä on laskemassa. Virheitä tulee, mutta laskut voi tehdä uudelleen tai joku toinen tyyppi voi tehdä ne.Numerot ovat tärkeitä, mutta niitäkin on tärkeämpää ymmärtää kuin muistaa. Molekyylin koon ja valon aallonpituuden perusteella voi käsittää, miksi näkyvällä valolla ei voi nähdä molekyyliä, Enqvist huomauttaa.

Biologia paisuu

Biologiassa yritys ajantasaisuuteen näyttää olevan selvästi kovempi kuin fysiikassa. Biologia on kasvanut valtavaksi tieteenalaksi, ja sen tuottama tieto paisuu kuin pullataikina. Professori Jukka Jernvall on vaikuttunut siitä, kuinka paljon tietoa myös lukiokursseissa täytyy omaksua. Kun Jernvall itse kävi koulua 1980-luvun alussa, ei ollut vielä sellaisia aloja kuin bioteknologia ja ympäristöekologia. Nyt niistä molemmista on omat lukiokurssinsa ja kirjansa. Kirjoista löytyy myös tietoa uusimmistakin tutkimusmenetelmistä ja tuoreista paradigman vaihdoksista.

Mahtuuko kaikki päähän

Dna:n monistuminen käydään läpi erinomaisen tarkasti, Jernvall kehuu, ja monet biologiset tapahtumakulut on selitetty maallikon näkökulmasta suorastaan uuvuttavan yksityiskohtaisesti. Toisin kuin fysiikan opetuksessa biologiassa ei epäillä, etteivät teinit ymmärtäisi ja oppisi sellaista, mitä he eivät voi omin silmin nähdä.Mieleen nousee ihmetys, miten lukiolaiset jaksavat kaiken omaksua. Jernvall vakuuttaa, että juuri tuossa iässä ihminen pystyy imuroimaan päähänsä valtavasti tietoa. Opettajan suureksi haasteeksi hänen mielestään kuitenkin jää, kuinka saada oppilaille syntymään kokonaiskuva kaikesta tietoaineksesta.

Punainen lanka hukassa

Nykyisin se ei näytä onnistuvan kovin hyvin. Yliopistossa joudutaan Jernvallin mukaan tekemään paljon työtä, että uudet opiskelijat saadaan oppimaan ne peruslainalaisuudet, jotka nivovat yhteen kaikki biologian alueet ja auttavat jäsentämään, miten asiat liittyvät toisiinsa.Tuo kaiken biologian punainen lanka on evoluutio ja sen mekanismit. Ne ovat luonnon ilmiöiden ymmärtämisessä avainasemassa, oli kyse vaikka syövän hoitamisesta tai ympäristötutkimuksesta. Evoluution kunnollinen ymmärtäminen auttaisi jo koulussa sisäistämään ja omaksumaan asiat helpommin ja vähemmällä pänttäämisellä, Jernvall uskoo.Evoluutio otetaan kyllä oppikirjoissa käsittelyyn jo ensimmäisen kurssin kirjassa mutta omana irrallisena aiheenaan sen sijaan että evolutiivinen ajattelu kulkisi mukana läpi muidenkin kurssien. Jernvallin mielestä näin pitäisi olla – vaikka se vaatii oppikirjailijoilta yhtä suuren työn kuin fysiikan kirjojen remontti: kaiken kirjoittamisen uudelleen.

Juttua alustettiin yhdessä kaikkien kiinnostuneiden kanssa Tieteen puudeli -blogissa sekä Huuhkaja.fi:ssä, joka kokeilee joukkoistamista journalismin työvälineenä. Osallistujilta kertyi aiheesta yhteensä yli sata puheenvuoroa. Tässä niistä poimintoja. Lisää osoitteissa Tiede.fi/blog ja Huuhkaja.fi.

Tiede-lehti kuuluu Sanoma-konserniin, joka omistaa WSOY:n oppikirjatuotannon.

Julkaistu Tiede -lehdessä 8/2011.

JN: Fysiikan osalta voisi ottaa käsiteltäväksi myös sen kysymyksen, miksi tähtitiede ja ylipäätään maailmankaikkeuden rakenne on niin laitapuolisessa asemassa muuhun fysiikan oppimäärään verrattuna. Koska ko. kurssit ovat kirjassa viimeisiä, eikä kaikilla fysiikan opettajilla ole tähtitieteen tai kosmologian opintoja, ne jäävät usein ajanpuutteen tai asiantuntemattomuuden takia kokonaan käsittelemättä.

K. Mt.: Kosmologiaan uhrattiin lukion viimeisen fysiikan kurssin viimeinen oppitunti ja opettaja muisti vielä olan takaa muistuttaa, että tämä on alkuräjähdysTEORIA [sic] ja että hän henkilökohtaisesti ei usko siihen ––Kirjoitin siis fysiikan tänä keväänä.

Neutroni:  En näe suurtakaan tarvetta muuttaa koulujen ja lukioiden oppikirjoja tieteellisen kehityksen myötä. Nykyään perustat alkavat olla kaikilla tieteenaloilla niin vahvoja, etteivät ne enää muutu. Ja siinä vaiheessa opitaan juuri sitä perustaa. – – Klassinen mekaniikka on kaikkein helpoin fysiikan osa-alue päästä sisään. Oppia ymmärtämään mitä ovat fysikaaliset suureet. Oppia fysiikassa käytettävän matematiikan perusteet. Oppia laatimaan ongelmasta matemaattinen malli ja ratkaisemaan se.

Samuli: Olen lukenut fysiikkaa lukiossa seitsemän kurssia ja yliopistossa parikymmentä opintoviikkoa. Perinteinen fysiikka (newtonilainen) on käytännönläheistä ja pohjaa kokemukseen. – – Uudempi fysiikka (esimerkiksi suhteellisuusteoria) on taas kaukana käytännöstä eikä mielestäni ole luonnontiedettä vaan filosofiaa. Onneksi sitä ei paljoa opetetakkaan kouluissa!

Anonyymi astrofyysikko: Tuo ”käytännönläheinen” klassinen fysiikka ei vastaa todellisuutta, kun esimerkiksi nopeudet ovat suuria, painovoimakenttä on voimakas tai tarkasteltavien ilmiöiden mittakaava on pieni. Itse asiassa jokapäiväisessä elämässämme on keksintöjä, esim. laser, joiden toimintaa ei voi ymmärtää klassisen fysiikan avulla. Ja gps-paikannusjärjestelmäkin hyödyntää suhteellisuusteoriaa.

Physics: Moderni fysiikka, etenkin kvanttifysiikka on kvantitatiivisesti tarkimpia teorioita, joita ihmiskunta on koskaan kehittänyt. Kvanttifysiikka ennustaa kokeelliset ilmiöt huomattavasti kattavammin ja tarkemmin kuin puutteellinen klassinen fysiikka. Esimerkiksi kvanttikenttäteoria tekee ennusteita, jotka vastaavat kokeita noin kolmen sadasmiljardisosan tarkkuudella. Tuskin voi suurempaa tarkkuutta tieteelliseltä teorialta vaatia, eikä itse asiassa yksikään muu teoria tuotakaan yhtä tarkkoja ennusteita.

Opettaja: Koko lukioikäluokalle en Fysiikka-nimistä oppiainetta pidä tarpeellisena muuten kuin opettajien työllisyyden kannalta. Miksi ihmeessä nimenomaan fysiikkaa pitäisi massoille opettaa?

PekkaP: Olen eri mieltä. Fysiikka oppiaineena opettaa, kuinka toimii se maailmankaikkeus, jossa elämme. Suurin osa jokapäiväisestä teknisestä infrastruktuuristamme perustuu fysiikkaan. Olisi hyvä ymmärtää edes perusteet luonnontieteistä, ettei tarvitsisi pelätä mikroaaltouunin vaikuttavan ruoan atomien rakenteeseen tai veden ”vitaalivoimaan”. Jäisivät tasapainorannekkeet ja veden energisoijat kauppojen humpuukihyllyille.

JN: Oppikirjojen teksti on epätarkkaa, jaarittelevaa ja lässyttävää. Lisäksi virkkeet ovat toivottoman pitkiä ja hyppivät asioista toisiin. Tieteellisessä tekstissä jokaisella sanalla tulee olla paikkansa, mutta tämä on oppikirjoissa usein sivuutettu yritettäessa tehdä tekstistä ”helppolukuista”. Tulos on toivoton epätäsmällisyys.

S.T. Jaakkola: Sen sijaan että yrittäisimme työntää oppilasraukoille kaiken mahdollisen tieteen nykykehityksestä, voisi a) korjata vanhentuneet tiedot tuoreeseen b) korjata väärinkäsityksistä syntyneet virheet koulukirjoissa. Joskus vanha käsitys yksinkertaisesti muuttuu.

Näitä arvioitiin

Fysiikka Arvioijat professori Kari Enqvist ja tiedetoimittaja Annikka Mutanen

Physica , WSOY Professorin mielestä kaikki fysiikan kirjat alkoivat väärästä päästä, mutta tämä sarja miellytti eniten. Siinä on vertailyryhmän laajimmat tekstiosuudet ja kappale jopa suhteellisuusteoriasta. Esimerkkilaskut ovat muutakin kuin kaavaan sijoittamista ja palvelevat asian ymmärtämistä.Toimittajan makuun teksti on raskaslukuista. Sitä vaikeuttavat pitkät virkkeet ja runsaampi erikoissanaston käyttö kuin asian esittämiseksi olisi tarpeen.

Fysiikka, Tammi Tarkastetuista sarjoista ainoa, jossa maailmankaikkeuden rakenteet ja perusvuorovaikutukset käsitellään kunnon luvulla jo keskellä pakollisen kurssin kirjaa eikä vasta sen viimeisillä sivuilla.Kirjoissa on kirkkaita lauseita ja selkeää, tiivistä, täsmällistä kieltä. Viittaa jokapäiväiseen havaintomaailmaan tavalla, joka auttaa ymmärtämistä.

Empiria, Otava Pyrkii etenkin ykköskurssin kirjassa selittämään asiat mahdollisimman konkreettisesti ja helposti, mutta yliyrittäminen kostautuu paikoin kiusallisena hämäryytenä. Kannattaako perusvuorovaikutusten selittäminen todella aloittaa vertaamalla maailmankaikkeutta polkupyörään?Tuoreen sarjan ilmestyminen on kesken, joten modernia fysiikkaa käsittelevä osa ei ehtinyt arvioitavaksi.

Biologia Arvioijat professori Jukka Jernvall ja tiedetoimittaja, mikrobiologi Petri Riikonen

Bios, WSOY Professorin mielestä sarja on hyvin ajan tasalla jopa uusimmista tutkimusmenetemistä. Se sisältää myös lukuja, joissa huippubiologit kertovat omasta työstään. Dna:n kopioituminen ja monet muut mekanismit kuvataan perusteellisesti. Evolutiivinen näkökulma ei kuitenkaan lävistä sisältöä, niin kuin pitäisi, jotta biologia tulisi helpommin käsitettäväksi.

Lukion biologia, Otava Tämäkin sarja on seurannut muuten aikaansa, mutta evoluution punainen lanka hukkuu jo elämän synnystä ja kehityksestä kertovissa luvuissa. Keskeisimpinä tekijöinä käsitellään solun rakennusaineita ja rakenteita, vaikka nykytieteessä elämän ydintoimijoina nähdään itseään kopioivat molekyylit dna ja rna. Lisääntymisluvussa kirja kuitenkin ilahduttaa selittämällä nautinnon merkityksen: seksi on miellyttävää, jotta lisääntyminen varmistuisi. Kilpailija Bios tyytyy selostamaan suvunjatkamisen mekanismit ja liimaamaan päälle huomautuksen, että asiaan kuuluu läheisyys ja toisen huomioon ottaminen.

Koko tapasi monia kuuluisuuksia. 2016 se sai näppäillä Red Hot Chili Peppersin Flean bassoa. Kuva: FolsomNatural/Wikimedia Commons
Koko tapasi monia kuuluisuuksia. 2016 se sai näppäillä Red Hot Chili Peppersin Flean bassoa. Kuva: FolsomNatural/Wikimedia Commons

Mikä motivoi gorillaa oppimaan ja käyttämään viittomia? kysyi Tiede 22 vuotta sitten. Uteliaisuus, halu pyytää jotain, halu jutella, halu ilmaista tunteita, vastasi Francine Patterson, maailmankuulu Kokon kouluttaja.

Yksi ihmisten ikiaikaisista haaveista on kyky puhua eläinten kanssa samalla kielellä. Mitä eläimen päässä liikkuu? Voisiko sen aivoituksia ymmärtää? Vai olisiko eläimen sisäinen maailma yhtä vieras kuin ulkoavaruudesta tupsahtaneen muukalaisen?

Psykologi Francine Patterson on nähnyt Koko-gorillan kasvavan yksivuotiaasta aikuiseksi ja on opettanut sille amerikkalaista ameslan-viittomakieltä. Kokon vertaaminen avaruusolioon huvittaa Pattersonia:

– En voisi ajatella Kokoa ”vieraan älyn” edustajaksi, sillä sen kasvattaminen on ollut kuin lapsen kasvattamista. Sillä on jopa ollut uhmaikänsä kuten ihmislapsella.

Ainoat hetket, jolloin Patterson myöntää hänen ja Kokon välillä olevan ymmärtämisvaikeuksia, ovat silloin, kun Koko käyttää viittomakieltä luovasti ja keksii omia viittomia.

Vuosi sitten Kokoa laihdutettiin keventämällä sen ruokavaliota. Tällöin viherrehusta tuli Kokolle merkittävä puheenaihe, ja koska sen sanavarastossa ei ollut sopivaa viittomaa, se kehitti uuden koskettamalla kämmenensä sisäreunalla ohimoaan muhkeiden kulmakaariensa vierestä.

– Koko turhautui yrittäessään saada meitä ymmärtämään uuden viittomansa merkitystä, ja ,e turhauduimme yrittäessämme tulkita itsepäisesti päätään osoittelevaa gorillaa, muistelee Patterson.

– Lopulta pääsimme samalle aaltopituudelle, mutta vasta paljon myöhemmin tajusimme, miksi Koko viittoi ohimoonsa. Viherrehu, englanniksi browse, kuulostaa melkein samalta kun kulmakarva, (eye)brow. Koko oli kuullut ihmisten käyttävän molempia sanoja ja tiesi niiden merkitykset – testien mukaan se pystyy kääntämään puhuttua englantia viittomakielelle – ja ilmeisesti teki omat johtopäätöksensä sanojen samankaltaisuudesta.

Koko Koko-projekti on pitkäaikaisin laatuaan. Kun Patterson aloitti 1972, psykologit Allan ja Beatrice Gardner olivat juuri osoittaneet, että simpanssille voidaan opettaa viittomakieltä. Gorilloja kuitenkin pidettiin juroina ja yhteistyöhaluttomina, eikä niiden älystä tai oppimiskyvystä tiedetty juuri mitään.

Afrikassa vuorigorilloja tutkineen Dian Fosseyn ohella Francine Patterson on muuttanut yleisen mielikuvan gorilloista: vaarallisina hirviöinä pidetyt eläimet on alettu mieltää lempeiksi jättiläisiksi.

Kolmella merkillä alkuun

 Koko on naaras ja kuuluu läntiseen alankogorillarotuun, joka on kotoisin Länsi-Afrikan sademetsistä. Se syntyi San Franciscon eläintarhassa 1971 heinäkuun neljäntenä eli Yhdysvaltain kansallispäivänä ja sai siksi japaninkielisen nimen Hanabi-Ko, ilotulituslapsi. Kun Patterson alkoi opettaa Kokoa, se oli vuoden ikäinen.

Patterson sai Kokon kiinnostumaan käsistään puhkumalla höyryä gorillasuojan ikkunoihin ja piirtämällä niihin sormellaan. Koko matki innokkaasti. Viittomakielen opetus aloitettiin näyttämällä gorillalle esineitä ja asettamalla sen kädet oikeaan viittoma-asentoon.

Alussa Pattersonin tavoitteena oli vain selvittää, pystyikö Koko oppimaan kolme merkkiä: juoma, ruoka ja lisää.

Gorilla osoittautui kuitenkin halukkaaksi viittojaksi, ja vähän yli kolmen vuoden ikäisenä se oli käyttänyt jo yli kahtasataa merkkiä. Näistä 78 täytti Pattersonin asettaman kriteerin, jonka mukaan Kokon katsottiin osaavan viittoman, jos se käytti sitä oikein ja oma-aloitteisesti vähintään puolena kuukauden päivistä.

Patterson tutki Kokon oppimista alusta asti kahdesta eri näkökulmasta. Toisaalta hän kartoitti gorillan kielitaitoa edellä olevan kaltaisten tiukkojen kriteerien mukaan. Toisaalta hän seurasi avoimin mielin Kokon ilmaisuja selvittääkseen, miten se käytti viittomakieltä eri tilanteissa.

Patterson väitteli alankogorillan kielellisistä kyvyistä Stanfordin yliopistossa 1979. Havaintonsa Kokon ensimmäisiltä kymmeneltä vuodelta hän julkaisi Amerikan Psychologist-, American Journal of Psychology-, Journal of Pragmatism- ja Word-lehdissä. Lisäksi hän kirjoitti 1978 yleistajuisen artikkelin National Geographiciin sekä 1981 suurelle yleisölle tarkoitetun kirjan The education of Koko, jonka Otava julkaisi suomeksi nimellä Koko – puhuva gorilla vuonna 1987.

Kirja ei ollut Koko-projektin tilinpäätös, vaan kielikoulutus on jatkunut keskeytyksettä. Koko asustaa nykyisin Gorilla-säätiön tiloissa Kalifornian Woodsidessa. Seuranaan sillä on kaksi urosgorillaa: 23-vuotias ystävä Michael ja 15-vuotias sulhanen Ndume.

Viittomakieli joustaa

Patterson on yhdessä John Bonvillianin kanssa verrannut viittomakielen alkeisoppimista lapsia ja gorilloja opetettaessa. He julkaisivat tuloksensa First Language-lehdessä 1993.

Ameslanin viittomista 10–15 % on ikonisia eli kohdettaan matkivia, ja voidaan teoretisoida, että tällaisia viittomia olisi helpointa oppia. Pattersonin ja Bonvillianin havaintojen perusteella ikonisuus ei kuitenkaan ollut ratkaisevaa sen enempää gorillojen kuin lastenkaan oppimiselle. Lasten kymmenestä eri viittomasta kolmannes oli ikonisia, gorillojen (Kokon ja Michaelin) noin puolet. Viidenkymmenen viittoman sanavarastossa ikonisten osuus säilyi likipitäen samana.

Puhuvat lapset käyttävät selvästi enemmän kysymystä tai tarkoitusta ilmaisevia sanoja (esim. ”what” tai ”for”) kuin viittovat lapset tai Pattersonin gorillat. Kymmenen sanan tai viittoman sanavarastosta oli puhuvilla lapsilla tällaisia sanoja 6 %, viittovilla lapsilla ja gorilloilla ei yhtään. 50 sanaa tai viittomaa osaavilla vastaavat osuudet olivat 4 %, 1 % ja 0 %.

Pattersonin mukaan sanallinen kysymys ei viittomakielessä olekaan yhtä luonteva kuin kysyvä katse. Jälkimmäistä käyttävät niin ihmiset kuin gorillat. Koko ja Michael ovat sittemmin viittoneet kysymyssanojakin silloin tällöin, Koko useammin kuin Michael.

Jotkut tutkijat ovat sitä mieltä, ettei viittovien apinoiden voi väittää oppineen kieltä, koska ne eivät näytä ymmärtävän sanajärjestyksen merkitystä. Tähän päätyi Nim-simpanssia kouluttanut Herb Terrace. Toisaalta Roger Foutsin opettama Lucy-simpanssi ymmärsi eron esimerkiksi lauseiden Roger kutittaa minä ja minä kutittaa Roger välillä.

– Kokon ja Michaelin viittomasarjoissa ilmenee kyllä sanajärjestystä, Patterson kertoo. – Mutta järjestys ei ole puhutun englannin kielen mukainen – kuten ei ameslanissa yleensäkään.

Patterson huomauttaa lisäksi, ettei sanajärjestys ole viittomakielessä yhtä keskeinen asia kuin puhutussa kielessä, joka on lineaarinen sanajono. Viittomia voidaan nimittäin yhdistellä niin, että yksi ele vastaa useaa sanaa.

Keksii omia nimiä

Ollessaan nykyään ihmisten seurassa Koko aloittaa useimmat keskustelut, ja sen viittomasarjat ovat yleensä 3–6 merkin mittaisia. Se käyttää aktiivisesti noin 500:aa viittomaa ja on vuosien mittaan käyttänyt yli 400:aa muuta. Koko ymmärtää noin 2 000 puhuttua englanninkielistä sanaa. Michael käyttää aktiivisesti yli 350:tä viittomaa; Ndumelle ei ole opetettu viittomakieltä.

Koko ja Michael viittovat jonkin verran keskenään, mutta antoisimmin gorillakolmikko viestii omilla ilme-, ele ja äänisignaaleillaan.

– Tuntuu, että niiden kieli on paljon ihmisten kieltä tehokkaampaa, nauraa Patterson.

Mikä sitten motivoi gorilloja oppimaan ja käyttämään viittomia?

– Uteliaisuus, halu pyytää jotakin, halu jutella asioista, halu ilmaista tunteitaan, Patterson luettelee. – Gorillat saattavat myös kommentoida tapauksia, jotka ovat sattuneet äskettäin.

Koko on keksinyt omia nimityksiä monille asioille. Esimerkiksi nainen on sille huuli ja mies jalka.

Se osaa myös olla näsäviisas. Kerran se piteli valkoista pyyhettä ja viittoi yhä uudestaan punainen, vaikka kouluttaja vakuutti sen olevan väärässä. Lopulta Koko osoitti virnuillen pientä punaista nukkahöytyvää, joka oli tarttunut pyyhkeeseen.

Koko myös leikkii mielikuvilla ja vitsailee. Imettyään kerran letkulla vettä se nimitti pitkään jälkeenpäin itseänsä elefanttigorillaksi. Kerran se pyysi kaatamaan juomaa ensin nenäänsä, sitten silmäänsä ja lopuksi korvaansa – ja nauroi päälle.

Michael taas kerran hämmensi kouluttajansa viittomalla seuraavat sarjat: tyttö, tietää lyö-suuhun, lyö-suuhun punainen puree, tietää, tukka tyttö punainen, huuli (tarkoittaen naista), huuli huuli huuli paha vaiva. Kävi ilmi, että Michael oli nähnyt ennen kouluttajan tuloa pihalla tappelun, jonka oli aloittanut punatukkainen nainen,

– Viittomien oppimista saattaa helpottaa se, että hyvä käsien koordinaatio on luontainen kyky niin ihmiselle kuin ihmisapinoille, sanoo Patterson ja viittaa Sue Savage-Rumbaughin kokeisiin, joissa Kanzi-simpanssille opetettiin iskoksien lyömistä kivestä esi-ihmisten tyyliin.

Kurkistuksia mieleen

Pattersonin gorillojen seurana on ollut sekä koiria että kissoja. Kokolla on nykyäänkin lemmikkinään 11-vuotias kissa, jonka kanssa se leikkii mielellään. Michael puolestaan tulee hyvin toimeen koirien kanssa. Koko ei vaikuta oikein ymmärtävän koirien leikkiä, ja muutkin gorillat hermostuvat, jos ne näkevät koirien kisailevan keskenään; riehakas nahistelu ilmeisesti näyttää niistä tappelulta.

Leikkiessään yksin gorillat ”puhuvat” itsekseen kuten lapset. Ne kuitenkin häiriintyvät ja lopettavat viittomisen heti, jos huomaavat jonkun katselevan.

Gorilloilla on eräs asenne, jota Pattersoninkin on vaikea ymmärtää. Ne eivät nimittäin halua nähdä ihmisen ottavan mitään toiselta ihmiseltä.

– En ole varma, miksi ne eivät pidä siitä, Patterson sanoo. – Epäilen kuitenkin syyksi niiden hierarkiakäsityksiä: alempiarvoinen voi antaa tavaroita pois muttei koskaan ottaa niitä ylempiarvoiselta yksilöltä.

Koko pystyy säätelemään tunteitaan. Kun gorillat ovat tyytyväisiä, ne päästävät kehrääviä hyrinöitä. Harmistunut gorilla saattaa puolestaan haukahtaa, mikä Pattersonin mukaan tarkoittaa: ”Älä tee noin!”

Haukahdus saattaa päästä esimerkiksi jos ruoka-aikana tarjoilu on hidasta. Tällöin hoitajilla on tapana pitää muutaman minuutin tauko, koska ärtynyt gorilla voisi teoriassa käydä heihin käsiksi.

– Kerran olin keskustelemassa avustajan kanssa, kun Koko haukahti, Patterson kertoo. – Nyt meidän täytyy odottaa hetki, sanoin. Mutta Koko kehräsikin heti perään eli antoi hyvän olon signaalin. Ilmeisesti se tahtoi kertoa, ettei tarkoittanut mitään pahaa.

Hermostuessaan gorillat saattavat nimitellä ihmistä esimerkiksi viittomalla sinä likainen vessa. Kokon suosima haukkumasana on lintu, sillä nuorena se hermostui pihalla räksyttäviin närhiin.

Se ei kuitenkaan periaatteessa halua loukata toisten tunteita. – Pyysin kerran Kokoa nimittelemään erästä henkilöä, Patterson muistelee. – Odotin kirousten ryöppyä mutta yllätyksekseni se viittoikin: Koko kohtelias.

Jos saisit tilaisuuden, mitä sinä kysyisit gorillalta?

Petri Riikonen on Tiede 2000 -lehden toimittaja.

Julkaistu Tiede 2000 -lehdessä

2/1996 ja tiede.fi:ssä helmikuussa 2002

Päivitetty 22.6.2018

Koko projektin tapahtumia

1972 Francine Patterson alkaa opettaa viittomakieltä yksivuotiaalle Koko-gorilla-naaraalle tavoitteenaan tutkia gorillan kielellisiä kykyjä.

1974 Koko muuttaa San Franciscon eläintarhasta Stanfordin yliopiston alueelle.

1976 Gorillasäätiö perustetaan. Kolmi-vuotias Michael-uros otetaan projektiin toiseksi gorillaksi.

1977 Patterson saa tutkimusapurahan National Geographic Societylta.

1979 Gorillasäätiö muuttaa Kalifornian Woodsiden metsäiselle ylängölle.

1985 Ronald Cohnin valokuva Kokosta ja sen lemmikkikissasta valitaan Time-lehden vuoden kuvaksi.1990 Havaijin Mauin saarelta valitaan paikka tulevalle gorillojen suojelualueelle.

1992 11-vuotias Ndume-gorillauros liitetään joukkoon siinä toivossa, että se pariutuisi Kokon kanssa.

1996 Koko täyttää 25 vuotta heinäkuun neljäntenä päivänä.

1997 Koko-projekti on jatkunut 25 vuotta.

2017 Koko-projekti täyttää 45 vuotta.

19.6.2018 Koko kuolee nukkuessaan 46 vuoden iässä.

 

Mitä on ameslan?

Amerikkalaisten kuurojen viittomakieli, American sign language eli ameslan, on Yhdysvaltojen neljänneksi käytetyin kieli.

Yksittäinen viittoma voi merkitä kirjainta, sanaa tai sanayhdistelmää. Viittomat voivat olla täysin keinotekoisia. Ne voivat myös olla ikonisia eli matkia kohdettaan tai metonyymisiä eli liittyä jotenkin kohteeseensa.

Keinotekoinen on esimerkiksi viittoma isä, jossa asetetaan avoimen käden peukalonpää otsaa vasten.

Ikoninen on esimerkiksi syödä, jossa kättä liikutetaan suuta kohti ja pois kuin vietäisiin suupaloja huulille.

Pikkuleipä on metonyyminen viittoma: kädellä ”leikataan” toista kämmentä kuin paloiteltaisiin taikinaa.

Venäjän MM-kisojen virallinen ottelupallo on Telstar18. Adidas on valmistanut kisapallot vuodesta 1970. Kuva: Wikimedia Commons

Tulevaisuuden huippufutarin peliasuun kuuluu älysiruja ja antureita, jotka rekisteröivät joka liikkeen, ja älypallo raportoi maalit ilman tuomaria.

Mistä tulevaisuudessa keskustellaan, jos jalkapallo-ottelun tuomitsemisestakin poistetaan inhimilliset erehdykset? miettii moni penkkiurheilijaveteraani. Viime vuonna kansainvälinen jalkapalloliitto Fifa nimittäin hämmästytti maailmaa ryhtymällä kokeilemaan älysirutekniikkaa tuomitsemisen apuna.

Teknisen avun mahdollisuus ei ole uusi asia mutta valmius sen hyväksymiseen on.

Aiemmin tuomarin näköaistin avittamiseen on suhtauduttu nihkeästi. Kun televisiokamerat ilmestyivät kentän laidalle 1950-luvulla, tulivat pian myös nauhoitetut ja hidastetut otokset. Äkkiä kävi mahdolliseksi tutkia rauhassa, menikö pallo todella maaliin ja tuomitsiko tuomari oikein. Fifa reagoi päättämällä, että nauhoitukset jätetään huomiotta. Tuomarin sana on laki, näkyi filmillä mitä tahansa.

Yksi seuraus päätöksestä on ollut ikuinen kiista siitä, oliko Englannin joukkueen hyökkääjän Geoff Hurstin kolmas maali MM-finaalin jatkoajalla vuonna 1966 oikea maali vai ei. Hurstin laukaus osui poikkipuuhun ja kimposi alas, mutta minne? Tuomari, joka näki tilanteen heikosti, päätti, että pallo oli maalissa, mutta moni on tuomiosta edelleen eri mieltä.

Nyt linja on muuttumassa jalkapallomaailmassa. Testattavassa seurantajärjestelmässä pallo ilmoittaa sijaintinsa tietojärjestelmään. Tuomari kantaa ranteessaan älyrengasta, joka piippaa, kun tulee maali.

Paikannusanturit palloon ja sääriin

Jalkapallon seurantalaitteisto on kehitetty saksalaisessa tutkimuslaitoksessa Fraunhofer-instituutissa, ja sen on valmistanut saksalainen yritys Cairos Technologies AG. Saksalaiset toivoivat, että älypalloa olisi potkittu jo tämän kesän ottelussa. Näin MM-kisojen isäntämaa olisi päässyt esittelemään tekniikkaansa oikein leveällä rintamalla.

Kehitystyö osoittautui kuitenkin odotettua työläämmäksi ja hitaammaksi. Fifa testasi älypalloa nuoriso-otteluissa viime syksynä. Seurantajärjestelmä havaitsikin kaikki maalit 32 ottelun sarjassa. Valitettavasti tietokone kirjasi maaleiksi myös joitakin ohi menneitä laukauksia. Siksi Fifa heitti älypallon takaisin insinööreille luotettavuuden parantamista varten.

Ensimmäinen yritys oli ehkä hiukan ahne. Heti alussa yritettiin luoda laitteisto, joka kerää valtavasti tietoa.

Cairoksen seurantajärjestelmässä pallon mikrosiru lähettää 2 000 kertaa sekunnissa paikannustietoja antenneihin, jotka sijaitsevat kentän laidalla. Yhtiön mukaan pallon sijainti pystytään määrittämään puolentoista sentin tarkkuudella. Mahdollista on mitata myös pallon nopeus, kiihtyvyys, lämpötila ja paine.

Myös pelaajalla on älysiru kumpaankin säärisuojukseen piilotettuna. Älysiru kertoo hänen sijaintinsa, nopeutensa ja kiihtyvyytensä. Hänen potkaistessaan palloa pystytään mittaamaan laukaisun nopeus. Mittaustuloksista saadaan selville myös askeltiheys ja askelten pituus.

Kilpailijat ovat huomanneet Cairoksen hankkeen vaikeudet. Tanskassa Goalref-niminen yritys on kehittänyt seurantalaitteistoa, joka toteaa vain maalit. Tanskalaiset toivovat näin pääsevänsä suurempaan luotettavuuteen.

Älysirutekniikka ottaa ensi askeliaan, mutta suunta on selvä ja heijastaa tekniikan yleistä kehitystä. Sirut ja sensorit tulevat kaikkialle, ja esineet ja ihmiset muuttuvat tietoverkkojen silmuiksi. 

Värinätyynyillä vinkkejä lihaksille

Vielä villimpää on odotettavissa hieman kaukaisemmassa tulevaisuudessa. Ensin tekniikka seuraa pelaajaa etäältä mutta sitten alkaa myös kulkea hänen mukanaan. Taustalla on nouseva tieteenhaara haptiikka, joka tutkii viestin lähettämistä ja vastaanottamista kosketuksen avulla.

Haptiikan tutkija Hendrik-Jan van Veen hollantilaisesta tutkimuslaitoksesta TNO:sta, joka vastaa Suomen VTT:tä, on työtovereineen ideoinut opastavaa peliasua. Urheilijoiden vaatteisiin upotetaan sensoreita, joka mittaavat lihasten toimintaa. Tietokone käsittelee mittaustulokset ja antaa palautetta kosketuksen avulla. Pienet värähtelevät tyynyt kertovat urheilijalle, mitä lihaksia hänen pitäisi käyttää enemmän. Värinä nilkassa voi viestittää, että nyt vauhtia kinttuihin.

Toistaiseksi tekniikkaa ovat testanneet melojat laboratoriossa, mutta tutkijat suunnittelevat asuja myös jalkapallovalmennusta varten.

On helppo kuvitella, miten monipuolisia mahdollisuuksia haptiikka avaa jalkapallossa. Miksei värisijän voi upottaa vaikka pelihousuihin, jolloin haluttaessa saataisiin myös katsojien ja pelaajien välille uudenlaista viestintää. Kannustushuutojen lisäksi suosikkipelaajille voi tulevaisuudessa antaa hellän etäpotkun takapuoleen: Älkää nukkuko! Tsemppiä!

Kun haptiikkaan yhdistetään älykkäät sensoriverkot, syntyy jotain vielä mielikuvituksellisempaa. Joskus verkko pystyy laskemaan optimaalisia syöttöketjuja, ja haptinen värisijä viestittää, mihin suuntaan pitää potkaista. Silloin pelaajilla on jaloissaan todelliset taikakengät.

Video mullisti pelianalyysin

Älysirut ovat vasta tulossa, mutta jalkapallo on teknistynyt ja tieteellistynyt paljon aikaisemmin.

Valmennuksessa video otettiin käyttöön heti, kun kamerat kehittyivät tarpeeksi pieniksi, eli 1970- ja 1980-luvun vaihteessa. Sitä ennen valmentajat ja heidän apulaisensa olivat tarkkailleet peliä kentän laidalta ja tehneet muistiinpanoja kynällä ja paperilla.

Kun kameraan yhdistettiin tietokone, kuvamateriaalista pystyttiin jalostamaan kaikkea mahdollista tietoa kentän tapahtumista. Pelaajat ja valmentaja saattoivat nyt katsoa kuvaruudulta, mitä pelissä todella oli tapahtunut. Pallon ja pelaajien liikkeet, syötöt, laukaisut, haltuunotot ja muut tapahtumat voitiin kirjata tarkasti ja objektiivisesti. Syntyi uusi tieteenhaara, pelianalyysi.

Pelaajan vointia voi valvoa yötä päivää

Mikä sitten on ollut pelianalyysin ja muun jalkapallotutkimuksen arvokkainta antia? Vastaus voi ensi alkuun tuntua yllättävältä.

– Yksilöllisyyden vahvistuminen on ollut tärkein kehitystrendi valmennuksessa ainakin jo 1990-luvulta asti, sanoo biomekaniikan dosentti, ”jalkapalloprofessori” Pekka Luhtanen, joka työskentelee Kilpa- ja huippu-urheilun tutkimuskeskuksessa Kihussa. Luhtanen on tutkinut Suomessa jalkapalloa ehkä syvällisemmin kuin kukaan muu ja on kansainvälisesti tunnettu pelianalyysin kehittäjä.

Miten niin yksilöllisyys? Jalkapalloahan esitellään malliesimerkkinä tiimityöstä. Tarkemmin katsottuna ristiriitaa ei kuitenkaan ole. Mitä taitavammin jokainen pelaaja hoitaa oman tehtävänsä, sitä hienompaan kokonaistulokseen päästään. Joukkue on sitä parempi, mitä onnistuneemmin osataan sijoittaa oikeat pelaajat oikeille paikoille.

Tekniikka on mahdollistanut entistä paljon yksilöllisemmän valmennuksen. Videolta valmentaja voi tutkia esimerkiksi askelten pituuksia ja tiheyksiä, hetkellisiä asentoja ja nivelten liikelaajuuksia.

Sykemittarilla, joka tuli samoihin aikoihin kuin video eli 1980-luvun alussa, pystytään seuraamaan kuormitusta ja voimavarojen palautumista vaikka vuorokauden läpi.

Mittausten ansiosta pelaaja saa valtavan määrän tietoa itsestään. Vähitellen hän oppii kuuntelemaan kehonsa signaaleja, jolloin laitteita tarvitaan vähemmän. Tekniikka osaltaan auttaa häntä kehittymään ”24 tunnin pelaajaksi”, jota myös lepo, palautuminen ja vapaa-aika auttavat pääsemään parhaaseen mahdolliseen suoritukseen.

Vahvoissa seuroissa, kuten Ajaxissa, valmennus on yksilöllistetty pitkälle. Eri ikäluokkia ja pelin osa-alueita varten on erikoistuneita valmentajiaan. Pelaajat harjoittelevat hyvinkin pienissä ryhmissä.

Pelaajat ovat sekä fyysisesti että psyykkisesti erilaisia. Jotkut ovat perusluonteeltaan hyökkääviä, toiset puolustavia, kolmannet rakentavia. Tarkka tieto pelaajien yksilöllisistä ominaisuuksista auttaa sijoittamaan heidät sopivimmille pelipaikoille. 

Joskus kielteinen tunne onkin hyväksi

Pelaajien fyysisen kunnon ja pelitekniikan lisäksi valmentajien pitää virittää heidän mieltään. Fyysisesti tasavahvojen ja älyllisesti yhtä taitavien joukkueiden ottelussa tuloksen ratkaisevat tunteet. 

Liikuntatieteiden tohtori Pasi Syrjä Jyväskylän yliopistosta on tutkinut, miten huippujalkapalloilijan tunteet vaikuttavat hänen pelituloksiinsa. Tulokset rikkovat tavanomaisia myyttejä.

Olemme tottuneet pitämään itsestään selvänä, että urheilussa ja muuallakin myönteiset tunteet parantavat suoritusta ja kielteiset vahingoittavat. ”Ajattele positiivisesti”, neuvovat konsultitkin.

Tutkijat ajattelivat samalla tavoin aina 1990-luvulle saakka. Tunteiden tutkimus lähti liikkeelle sotilaspsykologiasta. Psykologit tutkivat toisen maailmansodan aikana sotilaan ahdistusta taistelukentällä. Ahdistusta totuttiin pitämään häiriönä ja yksinomaan kielteisenä tunteena.

Uudempi tutkimus on osoittanut, että myös kielteiset tunteet voivat olla hyödyllisiä ja myönteiset haitallisia. Kielteinen ja epämiellyttävä tunne on joskus tehokas ja stimuloiva. Myönteinen tunne voi olla myös lamaannuttava.

Joitakin auttaa jopa pelokkuus

Syrjän väitöskirjatutkimuksessa pelaajat kuvasivat tunteitaan useilla kymmenillä adjektiiveilla.

Tuskin on yllättävää, että ”latautunut”, ”motivoitunut” tai ”sähäkkä” tunne yhdistyi onnistumisen kokemukseen. Yhtä odotettavissa on, että jos on "väsynyt", "haluton" tai "veltto" olo, tuloksia syntyy huonosti.

Mielenkiintoista sen sijaan on, että löytyi positiivisia mutta haitallisia tunteita. Vahingollisia positiivisia tunteita pelaajat luonnehtivat useimmiten sanoilla "huoleton", "tyytyväinen" ja "tyyni".

Kielteisiä mutta hyödyllisiä tunteita kuvasivat esimerkiksi adjektiivit "jännittynyt", "tyytymätön" ja "hyökkäävä".

Mutta tässä ei ollut vielä kaikki. Hyödyllisten ja haitallisten tunteiden valikoima vaihteli pelaajasta pelaajaan. Esimerkiksi "huoleton" tunne vaikuttaa moniin pelaajiin haitallisesti mutta joihinkin myönteisesti. "Pelokas" tunne on useimmille haitaksi mutta joillekin hyödyksi.

Tieto omasta tunneprofiilista auttaa pelaajaa vahvistamaan juuri niitä tunteita, jotka auttavat häntä saavuttamaan parhaat tulokset. Näin valmentaja pystyy yksilöllistämään valmennusta myös tunnepuolella.

Kalevi Rantanen on teknistä luovuutta tutkiva diplomi-insinööri, tietokirjoittaja ja Tiede-lehden vakituinen avustaja.

Julkaistu Tiede-lehdessä 4/2006

Jalkapallon pieni historia

1863 yksitoista englantilaista seuraa sopivat jalkapallon säännöistä.

1800-luvun loppupuoliskolla tasaisen pyöreä kumikalvo alkaa korvata epäsäännöllisen muotoisen sianrakon jalkapalloissa. Pallon lujittamiseksi uloin kerros ommellaan nahasta. Jalkapallokengät ovat nilkkapituisia ja nappulat metallisia.

1904 perustetaan Kansainvälinen jalkapalloliitto Fifa.

1909 kenkien metallinappulat kielletään vaarallisina ja siirrytään nahkaisiin.

1920-luvulla kehitetään ruuvattavat, vaihdettavat nappulat.

1930 ensimmäiset MM-kisat järjestetään Uruguayssa.

1954 MM-kisat televisioidaan ensimmäisen kerran. Fifa päättää, ettei nauhoituksia käytetä tuomareiden apuna.

1962 tanskalainen Select Sport esittelee 32:sta kuusikulmiosta ommellun pallon. Vuosikymmenen edetessä siirrytään mataliin, ketteriin kenkiin ja kehitetään ensimmäiset täysin synteettiset pallot.

1970 saksalainen Adidas valmistaa ensimmäisen Telstar-kisapallon. Se saa nimensä 1960-luvun Telstar-satelliitista.

1980-luvulla synteettiset pallot syrjäyttävät nahkaiset pallot. Kenkiä parannellaan biomekaanisten mittausten turvin. Valmennuksessa otetaan käyttöön videointiin perustuva pelianalyysi ja sykemittariseuranta.

1990-luvulla palloihin aletaan lisätä polymeerivaahdoista valmistettu sisäkerros, joka nopeuttaa pomppua ja parantaa vesitiiviyttä.

1991 pelataan ensimmäinen MM-ottelu naisten jalkapallossa.

2000-luvulla uudet polymeerimateriaalit vahvistavat ja keventävät kenkiä.

2005 Fifa testaa sijaintinsa ilmoittavaa älypalloa nuorten turnauksessa Perussa. Tekniikka lähetetään jatkokehittelyyn.

2012 Maaliviivakamerat seuraavat maalin syntyä MM-kisoissa Brasiliassa.

2017 Fifa testaa videotuomarointia, Video Assistant Referee -järjestelmää, MM-kisojen esiturnauksessa Confederations Cupissa Venäjällä.

2018 Videotuomarointi, lyhyesti Var, otetaan käyttöön MM-kisoissa Venäjällä. Seurantakamerat paikantavat pelaajat kentällä. Katsomosta saa erityissovelluksella yhteyden vaihtopenkille, ja virallinen kisapallo tarjoaa omistajalleen nfc-sirun välityksellä oheispalveluja.

Aikajana päivitetty 13.6.2018