Tämän väitöskirjatutkimuksen tavoitteena oli selvittää, miten äiti–lapsi- ja isä–lapsivuorovaikutus ja varhaiskasvatukseen osallistuminen lapsen ensimmäisinä ikävuosina ovat yhteydessä lapsen matemaattisten taitojen kehitykseen. Väitöskirjan yleinen teoreettinen viitekehys perustuu ekologiseen teoriaan (Bronfenbrenner, 1986), jossa lapsen kehitystä tarkastellaan monien suorien ja epäsuorien ympäristötekijöiden kokonaisuutena, joka muuttuu ajassa. Osatutkimuksessa I tutkitaan äidin ja lapsen vuorovaikutusta ja sen yhteyttä lapsen kehitykseen, osatutkimuksessa II tarkastellaan kotiympäristön lisäksi toisen toimintaympäristön, varhaiskasvatuksen, yhteyttä lapsen kehitykseen ja osatutkimuksessa III laajennetaan kotiympäristön vaikutusten tutkimista huomioimalla äidin lisäksi myös isän vuorovaikutus lapsen kanssa. Valtaosa varhaisen vuorovaikutuksen laatuun liittyvästä tutkimuksesta on kohdistunut pelkästään äiteihin ja vaihteluun lasten yleisissä kognitiivisissa taidoissa. Vain muutamassa ulkomaisessa seurantatutkimuksessa on havainnoitu molempia vanhempia ja toistaiseksi ainoastaan yhdessä on testattu äidin ja isän ohjausvuorovaikutuksen ulottuvuuksien rakenteellista ja toiminnallista samankaltaisuutta. Tutkimusta kummankin vanhemman vaikutuksista lapsen matemaattiseen kehitykseen varhaislapsuudessa on hyvin vähän. Vaikka myös varhaiskasvatukseen osallistumisen on osoitettu olevan yhteydessä lapsen matemaattisten taitojen kehitykseen, harvoissa tutkimuksissa on huomioitu samanaikaisesti sekä kotona että varhaiskasvatuksessa lapsen kehitykseen vaikuttavia tekijöitä.
Väitöskirjan osatutkimusten aineisto on osa ”Vuorovaikutus ja kehitys varhaislapsuudessa” (VUOKKO) – seuranta-aineistoa, jossa on toistuvasti seurattu 66 esikoislapsen, 40 tytön ja 26 pojan, kehitystä vuosina 1992–2008. Valintakriteerit täyttäneiden lasten vuorovaikutusta leikkitilanteessa videoitiin äidin kanssa lapsen ollessa yksivuotias ja erikseen äidin ja isän kanssa lapsen ollessa kaksivuotias. Videotallenteiden sisällönanalyysit perustuivat kiintymyssuhdeteorian, itsesäätelyteorian ja sosiokulttuurisen teorian peruskäsitteisiin (Ainsworth, Blehar, Waters & Wall, 1978; Deci & Ryan, 1985; Vygotsky, 1978). Pääkomponenttianalyysin avulla tunnistettiin kummankin vanhemman vuorovaikutuksesta neljä ulottuvuutta: itsenäisen toiminnan tuki, oppimisen ohjaus, emotionaalinen tuki ja tunteiden ilmaiseminen lapselle. Lasten esimatemaattisia taitoja testattiin kolme- ja neljävuotiaana avaruudellisen hahmottamisen ja lukumäärän tunnistamisen tehtävillä. Kouluarvosanat kerättiin lasten ollessa 16-vuotiaita peruskoulun yhdeksännellä luokalla. Vanhemmat arvioivat kotihoidossa, päiväkodissa ja perhepäivähoidossa vietetyn ajan määrää kuukausina lapsen ollessa kaksi-, kolme- ja neljävuotias. Vanhemman ohjausvuorovaikutuksen eri ulottuvuuksien ja varhaiskasvatuksen määrän suoria ja epäsuoria yhteyksiä lapsen matemaattiseen kehitykseen tutkittiin polkuanalyysillä. Mallinnuksissa huomioitiin lapsen sanaston laajuus kaksivuotiaana, lapsen sukupuoli ja vanhempien koulutuksen määrä, joiden on osoitettu olevan yhteydessä lapsen matemaattisten taitojen kehitykseen.
Ensimmäisen osatutkimuksen tulokset osoittivat, että tietyt ulottuvuudet äiti–lapsi-vuorovaikutuksessa lapsen ollessa yksivuotias olivat yhteydessä lapsen esimatemaattisiin taitoihin kolmevuotiaana, kun vuorovaikutus kaksivuotiaana oli mukana mallinnuksissa. Mitä taitavammin äiti tuki yksivuotiaan lapsen itsenäistä toimintaa ja ohjasi tämän oppimista, sitä paremmat avaruudellisen hahmottamisen ja lukumäärän tunnistamisen taidot lapsella oli kolmevuotiaana. Oppimisen ohjaaminen, kuten myös lapsen sanaston laajuus, ennustivat lapsen suoriutumista esineen sijaintia koskevissa tehtävissä, ja itsenäisen toiminnan tukeminen puolestaan ennusti suoriutumista vaativammissa esineen kokoa, muotoa ja lukumäärää koskevissa tehtävissä. Äidin emotionaalisen tuen merkitys ennustajana oli vähäinen, kun kognitiivisen ohjauksen ulottuvuudet olivat mukana mallinnuksissa.
Toisessa osatutkimuksessa selvitettiin äidin kognitiivisen ohjauksen ja varhaiskasvatukseen osallistumisen määrän kauaskantoisia yhteyksiä lapsen matemaattisiin taitoihin. Tulokset kahden varhaisen toimintaympäristön vaikutuksista osoittivat, että äidin itsenäisen toiminnan tuki ja oppimisen ohjaus leikkitilanteessa lapsen ollessa yksivuotias ennustivat avaruudellisen hahmottamisen ja lukumäärän tunnistamistaitojen kehittymistä kolmannesta neljänteen ikävuoteen, kun varhaiskasvatuksen määrä oli mukana mallinnuksissa. Kognitiivisen ohjauksen ulottuvuuksista vain äidin itsenäisen toiminnan tuki ennusti vaihtelua matematiikan arvosanassa ja yleisessä koulumenestyksessä yhdeksännellä luokalla. Varhaiskasvatuksen määrä kolmen ensimmäisen, toisin kuin neljän ensimmäisen, ikävuoden aikana oli positiivisessa yhteydessä lapsen lukumäärän tunnistamistaitoihin ja niiden kehittymiseen. Varhaislapsuudessa arvioidut taidot eivät ennustaneet koulumenestystä matematiikassa.
Kolmannessa osatutkimuksessa lavennettiin kotiympäristön vaikutusten tutkimista huomioimalla äidin lisäksi isän ja lapsen vuorovaikutus, kun samalla rakenneyhtälömallinnuksissa pidettiin mukana varhaiskasvatuksen määrä. Äitien ja isien ohjausvuorovaikutuksen rakenteellista ja toiminnallista samankaltaisuutta tutkittiin invarianssitestauksilla. Äitien ja isien itsenäisen toiminnan tukemisen faktorirakenteet olivat samanlaiset samoin kuin oppimisen ohjauksen faktorirakenteet pientä poikkeusta lukuun ottamatta, mikä tarkoittaa, että vanhempien kognitiivinen ohjaus oli laadullisesti hyvin samanlaista. Keskiarvo- ja varianssivertailut osoittivat vanhempi–lapsi-vuorovaikutuksessa määrällisiä samankaltaisuuksia ja eroavaisuuksia. Äidit ohjasivat lapsensa oppimista leikin aikana keskimäärin enemmän kuin isät, mutta lapsen itsenäisen toiminnan tukemisessa äitien ja isien välillä ei havaittu eroja. Äitien ryhmässä vaihtelu itsenäisen toiminnan tukemisessa oli suurempaa kuin isien ryhmässä, kun taas isien ryhmässä oppimisen ohjaamisessa esiintyi suurempaa vaihtelua kuin äitien ryhmässä.
Rakenneyhtälömallinnuksissa analysoitiin kummankin vanhemman kognitiivisen ohjauksen vaikutuksia lapsen ollessa kaksivuotias lapsen esimatemaattiseen kehitykseen. Perhetason toiminnallisessa tarkastelussa vanhemman sukupuolella näytti olevan ikäsidonnaisia vaikutuksia siten, että äidin ja lapsen vuorovaikutuksella oli yhteys lapsen taitoihin kolmevuotiaana ja isän ja lapsen vuorovaikutuksella vasta neljävuotiaana. Invarianssitestaukset osoittivat kuitenkin, että sekä äidin että isän vanhempi–lapsi-vuorovaikutus oli yhteydessä lapsen taitoihin molemmilla ikätasoilla. Vanhempien kognitiivisen ohjauksen yhteydet olivat samankaltaisempia lapsen lukumäärän tunnistamistaitoihin, kun taas yhteydet avaruudellisen hahmottamisen taitoihin liittyivät enemmän vanhemman sukupuoleen. Mitä taitavammin kumpikin vanhempi tuki lapsensa itsenäistä toimintaa ja ohjasi lapsen oppimista leikkitilanteessa, sitä paremmat avaruudellisen hahmottamisen ja lukumäärän tunnistamisen taidot lapsella oli kolme- ja neljävuotiaana. Varhaiskasvatuksen määrä kolmen ensimmäisen ikävuoden aikana oli positiivisessa yhteydessä lapsen lukumäärän tunnistamistaitoihin, kun kummankin vanhemman vaikutus oli kontrolloitu.
Mallinnukset osoittivat, että äidin koulutus oli epäsuorasti yhteydessä lapsen esimatemaattisten taitojen kehitykseen. Mitä enemmän äideillä oli koulutusta, sitä taitavampia he olivat kognitiivisessa ohjaamisessa, mikä puolestaan ennusti positiivisesti vaihtelua lapsen esimatemaattisissa taidoissa ja yhdeksännen luokan matematiikan arvosanassa sekä yleisessä koulumenestyksessä. Kun huomioitiin molemmat vanhemmat sekä äidin että isän koulutusvuosien määrällä oli positiivinen yhteys vanhemman taitoon tukea lapsen itsenäistä toimintaa ja isän koulutusvuosilla lapsen esimatemaattisiin taitoihin. Kummankaan vanhemman koulutus ei ennustanut lapsen varhaiskasvatukseen osallistumisen määrää. Lapsen sukupuoli ei ollut yhteydessä matemaattisiin taitoihin millään ikätasolla.
Väitöskirjan tuloksia vanhempien vuorovaikutuksen laadun ja varhaiskasvatuksen määrän vaikuttavuudesta voidaan hyödyntää lastentarhanopettajakoulutuksen ja suomalaisen varhaiskasvatuksen kehittämistyössä, kun tavoitteena on luoda optimaaliset edellytykset lasten matemaattisten taitojen kehittymiselle. Päätöksentekijöiden ja palveluntarjoajien tulisi tieteellisten todisteiden perusteella kiinnittää entistä enemmän huomiota alle kolmivuotiaiden lasten varhaiskasvatukseen osallistumisen suotuisiin vaikutuksiin.“Together means more mathematical competence”. Quality of mother’s and father’s interaction and quantity of early education as precursors of child’s development
The aim of this doctoral dissertation was to explore how mother-child and father-child interactions and participation in Early Childhood Education and Care (ECEC) during the first years of life are related to children’s pre-mathematical development. The general theoretical framework of the dissertation is based on ecological systems theory (Bronfenbrenner, 1986) presuming that developmental changes are affected by children’s multiple relationships, both direct and indirect environmental influences, which change over time. The relation of mother-child interaction and child development is examined in the first study, the other developmental context, ECEC, was added in the second study, and the exploration of the effects of the home environment on pre-mathematical development is expanded by taking into account, in addition to the mother-child interaction and ECEC, also the father-child interaction in the third study. The majority of studies on quality of early interaction has focused only on mothers and the variation in children’s general cognitive skills. Only in a few foreign longitudinal studies have both parents been observed, and thus far in only one study have the measurement and structural equivalence of mothers’ and fathers’ interaction with the child been tested. Research on the effects of both parents on a child’s mathematical development in early childhood is scarce. Although positive relations between participation in ECEC and the development of children’s mathematical skills has been indicated, only few studies has considered factors which affect child development simultaneously at home and in ECEC.
The dissertation data is a part of the ”Early interaction and development” (VUOKKO) longitudinal study which has followed the development of 66 firstborn children, 40 girls and 26 boys, during the years 1992–2008. The children who fulfilled all the criteria for the study were videotaped in joint play interaction with their mothers at age one and separately with their mothers and fathers at age two. The content analyses of the recordings were based on the concepts of attachment theory, self-determination theory, and sociocultural theory (Ainsworth, Blehar, Waters, & Wall, 1978; Deci & Ryan, 1985; Vygotsky, 1978). Principal component analyses were performed to identify four dimensions for both parents’ interaction: autonomy support, scaffolding, emotional support, and display of emotions. Children’s pre-mathematical skills were tested at ages three and four with spatial and numerical tasks. School grades were collected from children at age 16, in the 9th grade of comprehensive school. The parents assessed how many months the child had attended care at home, in a child-care center, and in family day-care at ages two, three, and four. The path analyses were applied to explore the direct and indirect relations of the different dimensions of parental interaction and the amount of ECEC on child mathematical development. Children’s vocabulary at age two, child gender, and years of parent education, which have been shown to relate to the development of mathematical skills, were controlled for in the models.
The results of the first study showed that the certain dimensions of mother-child interaction at age one were related to children’s pre-mathematical skills at age three when the quality of the interaction at age two was controlled for in the models. The better the mother supported her child’s autonomous activities and provided scaffolding in infancy, the better the child’s spatial and numerical skills were at age three. Mothers’ scaffolding, as well as children’s vocabulary in toddlerhood, were positively related to children’s spatial performance on the location tasks, whereas autonomy support predicted performance on complex tasks with size, shape, and number. The effect of maternal emotional support was minor when the cognitive dimensions were included simultaneously in the models.
The second study examined the long-term predictive relations between maternal cognitive guidance and time spent in ECEC on children’s mathematical skills. The results on the two early developmental contexts indicated that maternal autonomy support and scaffolding during joint play with one-year-old children predicted spatial and numerical development from age three to four when ECEC was included in the models. Of the dimensions of cognitive guidance only maternal autonomy support predicted variation in mathematics and other school grades in 9th grade. The amount of ECEC during the three first years of life, contrary to the four first years, was positively related to children’s numerical skills at age three and to numerical development. The pre-mathematical skills assessed at early childhood did not predict school performance in mathematics.
In the third study the exploration of the effects of home environment was expanded by taking into account, in addition to mother-child interaction, also father-child interaction while controlling for the amount of ECEC in structural equation modelling. The measurement and structural invariance of mothers’ and fathers’ interaction with the child were tested. Strong factorial invariance across mothers and fathers was found for the Autonomy Support factor and also for the Scaffolding factor except for one intercept difference suggesting that parents’ cognitive guidance was qualitatively very similar. The tests for means and variances across parent gender indicated quantitative similarities and differences. Mothers on average displayed higher levels of scaffolding than fathers but there were no differences between mothers and fathers in autonomy support during joint play. In the mothers’ group there was more variation in autonomy support than in the fathers’ group, whereas in the fathers’ group there was more variation in scaffolding than in the mothers’ group.
The contribution of each parent’s cognitive guidance at age two on children’s pre-mathematical development was analyzed in structural equation models. With regards to functional equivalence of parenting, the models showed parent-gender effects. The motherchild interaction was related to children’s skills at age three and the father-child interaction as late as age four. However, the invariance tests indicated that both mothers’ and fathers’ interaction with the child were related to children’s pre-mathematical skills at both age levels. The contribution of parents’ cognitive guidance was more similar for children’s numerical development and more parent gender-specific for children’s spatial development. The better each parent supported their child’s autonomous activities and provided scaffolding during the joint play, the better the child’s spatial and numerical skills were at ages three and four. The amount of ECEC during the three first years of life was positively related to children’s numerical skills when the effects of both parents were controlled for.
The path analyses indicated that maternal education was indirectly related to child’s mathematical development. The more years of maternal education, the better cognitive guidance which in turn positively predicted variation in children’s pre-mathematical skills and mathematics grade in 9th grade and overall school performance. Both mother’s and father’s years of education were positively related to parental autonomy support and moreover, the father’s education was related to child’s pre-mathematical skills. Neither parent’s education level predicted the amount of ECEC exposure. Child gender did not relate to mathematical skills at any age level.
The results of this doctoral dissertation on the impact of parental interaction quality and amount of ECEC can be used to develop kindergarten teacher education and Finnish ECEC when the aim is to promote children’s mathematical development in an optimal way. Policymakers and service providers should, on the ground of scientific evidence pay more attention to the favorable effects of child participation in ECEC under the age of three
